Mpemba efekt

Taj je fenomen poznat već dugo vremena, ali ponovno ga je otkrio tanzanijski srednjoškolac, Erasto Mpemba, 1960-ih godina. On i njegovi kolege iz razreda pripremali su sladoled, koristeći recept koji je uključivao kuhano mlijeko. Studenti su trebali pričekati da se smjesa ohladi prije nego što su je stavili u zamrzivač. Preostalog prostora u zamrzivaču je ponestalo, Kako bi uštedio vrijeme i osigurao mjesto u zamrzivaču, Mpemba je stavio svoju smjesu dok je još bila vruća. Iznenađen je kasnije otkrio da mu se sladoled prvo zamrznuo (Meng, 2005).

Da bi eksperiment bio izveden, potrebna je sljedeća aparatura:

1. zamrzivač, sa barem jednom stranom napravljenom od providnog materijala (stakla) kako bi mogao da se prati proces zamrzavanja;

2. najmanje dvije posude (50-100 ml) iste zapremine i istog oblika, od materijala koji je dobar toplotni izolator;

3. termometri, manjih dimenzija koji bi stajali u posudama za vodu (50-100 ml);

4. rešo za zagrijavanje vode;

5. štoperica za mjerenje vremena zamrzavanja.

Metod rada ćemo postaviti kao opis određenih pojava koje bi mogle da utiču na pojavu Mpemba efekta.

Prvi problem- Isparavanje!

U staklenu posudu sa termometrom sipati vodu određene zapremine, a zatim je zagrijati ili ohladiti do određene temperature. Potom, staviti posudu sa vodom u zamrzivač. Na određeni vremenski period bilježiti temperaturu vode, sve dok se ne spusti na 0 °C. Postupak ponoviti sa mijenjanjem početne temperature vode. Ponoviti cio eksperiment u slučaju kada je posuda sa vodom zatvorena i uporediti dobijene rezultate. Ovim pristupom bi utvrdili uticaj isparavanja, a dobrim dijelom i uticaj konvekcije na pojavu Mpemba efekta.

Drugi problem- Primjese u vodi!

Primjese u vodi su možda jedan od razloga koji će uticati na to da se vruća voda zaledi prije nego hladna voda, jer pri povećanju temperature može da dođe do isparavanja određenih suspstrata unutar vode.

U staklenu posudu sa termometrom sipati destilovanu vodu određene zapremine, a zatim je zagrijati do određene temperature. Tada posudu sa vodom staviti u zamrzivač. Na određeni vremenski period bilježiti temperaturu vode, sve dok se ne zamrzne. Postupak ponoviti sa mijenjanjem početne temperature. Upoređivanjem rezultata ovog eksperimenta i prethodnog možemo uočiti da li će primjese u vodi uticati na pojavu Mpemba efekta.

Treći problem - Kondukcija sa zamrzivačem!

Vruća voda može da otopi led oko posude u kojoj se nalazi i tako sebi osigura bolju kondukciju sa tokelom zamrzivača od hladne vode.

Da bi osigurali iste uslove za zagrijanu i hladnu vodu, kad je u pitanju prijenos toplote sa posude na zamrzivač, eksperiment ćemo izvoditi tako da posude nemaju direktan kontakt sa tijelom zamrzivača.

Trebali biste obaviti što više istraživanja eksperimenata vezanim uz ovaj fenomen. Članci Jeng i Walker (Jeng, 2005; Walker, 1977) toplo se preporučuju.

U 2012. godini the Royal Society of Chemistry održalo je natječaj na kojem su pozivali radove koji nude objašnjenja o Mpemba efektu. Ušlo je više od 22000 ljudi, a sam Erasto Mpemba proglasio je Nikolu Bregovića s Kemijskog odsjeka Sveučilišta u Zagrebu pobjednikom.