Quina aigua es congela més ràpid, calenta o freda, està influenciada per molts factors, però la pregunta en si sembla una mica estranya. Es dóna a entendre, i se sap per la física, que l'aigua calenta encara necessita temps per refredar-se a la temperatura de l'aigua freda comparable per convertir-se en gel. Amb aigua freda, aquesta etapa es pot s altar i, en conseqüència, guanya a temps.
Però la resposta a la pregunta de quina aigua es congela més ràpid, freda o calenta, al carrer amb gelades, qualsevol habitant de les latituds nord la sap. De fet, científicament, resulta que, en qualsevol cas, l'aigua freda simplement s'ha de congelar més ràpid.
També ho va fer el professor de física, a qui l'escolar Erasto Mpemba es va acostar l'any 1963 per demanar-li que expliqués per què la barreja freda del futur gelat es congela més temps que la mateixa, però calenta.
Això no és la física mundial, sinó una mena de física de Mpemba
En aquella època, el professor només es reia d'això, però Deniss Osborn, professor de física, que en un moment va anar a la mateixa escola on estudiava Erasto, va confirmar experimentalment l'existència d'aquest efecte, tot i que hi havia llavors no hi ha cap explicació per a això. L'any 1969 una revista científica popular va publicar un article conjunt dels dos homes que van descriure aquest efecte peculiar.
Des de llavors, per cert, la qüestió de quina aigua es congela més ràpid, calenta o freda, té el seu propi nom: l'efecte, o paradoxa, Mpemba.
La pregunta va sorgir fa molt de temps
Naturalment, aquest fenomen ja s'ha produït abans, i s'ha esmentat en els treballs d' altres científics. No només un escolar estava interessat en aquesta qüestió, sinó que Francis Bacon, René Descartes i fins i tot Aristòtil hi van pensar en un moment.
Aquests són només els enfocaments per resoldre aquesta paradoxa que es van començar a mirar només a finals del segle XX.
Condicions perquè es produeixi una paradoxa
Com passa amb el gelat, no només l'aigua normal es congela durant l'experiment. Cal que hi hagi determinades condicions per començar a discutir quina aigua es congela més ràpidament: freda o calenta. Què influeix en aquest procés?
Ara, al segle XXI, s'han proposat diverses opcions que poden explicaraquesta paradoxa. Quina aigua es congela més ràpidament, calenta o freda, pot dependre del fet que l'aigua calenta té una taxa d'evaporació més alta que l'aigua freda. Així, el seu volum disminueix i, amb una disminució de volum, el temps de congelació es fa més curt que si prens un volum inicial similar d'aigua freda.
El congelador s'ha descongelat durant molt de temps
Quina aigua es congela més ràpidament i per què ho fa, pot veure's afectada pel revestiment de neu que hi pot haver al congelador de la nevera utilitzada per a l'experiment. Si agafeu dos recipients de volum idèntic, però un d'ells tindrà aigua calenta i l' altre aigua freda, el recipient amb aigua calenta fondrà la neu sota ell, millorant així el contacte del nivell tèrmic amb la paret de la nevera. Un recipient d'aigua freda no ho pot fer. Si no hi ha cap revestiment amb neu al compartiment de la nevera, l'aigua freda s'hauria de congelar més ràpidament.
A d alt - a baix
A més, el fenomen del qual l'aigua es congela més ràpidament, calenta o freda, s'explica de la següent manera. Seguint determinades lleis, l'aigua freda comença a congelar-se des de les capes superiors, quan l'aigua calenta ho fa al revés: comença a congelar-se de baix cap amunt. Resulta que l'aigua freda, que té una capa freda a la part superior amb gel ja format en alguns llocs, perjudica els processos de convecció i radiació tèrmica, explicant així quina aigua es congela més ràpidament: freda o calenta. Fotos d'aficionatss'adjunten experiments i això és clarament visible aquí.
Surt calor, tendint cap amunt, i allà es troba una capa molt freda. No hi ha un camí lliure per a la radiació de calor, de manera que el procés de refredament es fa difícil. L'aigua calenta no té aquestes barreres al seu pas. Si es congela més ràpid: fred o calent, del qual depèn el resultat probable, podeu ampliar la resposta dient que qualsevol aigua té determinades substàncies dissoltes.
Impureses en la composició de l'aigua com a factor que afecta el resultat
Si no fas trampes i fas servir aigua amb la mateixa composició, on les concentracions de determinades substàncies són idèntiques, l'aigua freda s'hauria de congelar més ràpidament. Però si es produeix una situació en què els elements químics dissolts només estan presents a l'aigua calenta, mentre que l'aigua freda no els té, llavors l'aigua calenta té l'oportunitat de congelar-se abans. Això s'explica pel fet que les substàncies dissoltes a l'aigua creen centres de cristal·lització, i amb un nombre reduït d'aquests centres, la transformació de l'aigua en estat sòlid és difícil. Fins i tot és possible el sobrerefrigerament de l'aigua, en el sentit que a temperatures sota zero estarà en estat líquid.
Però totes aquestes versions, pel que sembla, no s'adaptaven del tot als científics i van continuar treballant en aquest tema. L'any 2013, un equip d'investigadors de Singapur va dir que havien resolt el misteri mil·lenari.
Un grup de científics xinesos afirmen que el secret d'aquest efecte rau en la quantitat d'energia emmagatzemada entre les molècules d'aigua dels seus enllaços, anomenats ponts d'hidrogen.
Pista de científics xinesos
Seguirà la informació següent, per a la comprensió de la qual cal tenir alguns coneixements de química per esbrinar quina aigua es congela més ràpidament: calenta o freda. Com sabeu, una molècula d'aigua consta de dos àtoms d'H (hidrogen) i un àtom d'O (oxigen) units per enllaços covalents.
Però els àtoms d'hidrogen d'una molècula també se senten atrets per les molècules veïnes, pel seu component d'oxigen. Són aquests enllaços els que s'anomenen enllaços d'hidrogen.
Val la pena recordar que, al mateix temps, les molècules d'aigua actuen de manera repulsiva les unes sobre les altres. Els científics van assenyalar que quan s'escalfa l'aigua, la distància entre les seves molècules augmenta, i això es veu facilitat per les forces repulsives. Resulta que els enllaços d'hidrogen, que ocupen una distància entre molècules en estat fred, es pot dir que s'estiren i tenen un subministrament d'energia més gran. És aquesta reserva d'energia la que s'allibera quan les molècules d'aigua comencen a apropar-se, és a dir, es produeix el refredament. Resulta que un subministrament d'energia més gran a l'aigua calenta, i el seu major alliberament quan es refreda a temperatures sota zero, es produeix més ràpidament que a l'aigua freda, que té aquest subministrament.menys energia. Aleshores, quina aigua es congela més ràpid: freda o calenta? La paradoxa de Mpemba hauria de passar fora i al laboratori, i l'aigua calenta hauria de convertir-se en gel més ràpid.
Però encara obert
Només hi ha una confirmació teòrica d'aquesta pista: tot això està escrit amb boniques fórmules i sembla plausible. Però quan les dades experimentals, quina aigua es congela més ràpidament, calenta o freda, es posaran en un sentit pràctic i es presentaran els seus resultats, llavors serà possible considerar tancada la qüestió de la paradoxa de Mpemba.
