Bevriest warm water sneller dan koud water? Op het eerste gezicht lijkt dit idee belachelijk eenvoudig om te testen, en zelfs gemakkelijker om intuïtief aan te voelen, maar over deze vraag hebben natuurkundigen decennialang ruzie gemaakt.
De” data-medium-file=”https://hackaday.com/wp-content/uploads/2022/06/Freezing-action-e1656619251565.png?w=400″ data-large-file=”https://hackaday .com/wp-content/uploads/2022/06/Freezing-action-e1656619251565.png?w=625″ loading=”lazy” class=”size-thumbnail wp-image-541880″ src=”https://hackaday .com/wp-content/uploads/2022/06/Freezing-action-e1656619251565.png?w=250″ alt width=”250″ height=”250″ srcset=”https://hackaday.com/wp-content /uploads/2022/06/Freezing-action-e1656619251565.png 725w, https://hackaday.com/wp-content/uploads/2022/06/Freezing-action-e1656619251565.png?resize=250,250 250w, https:/ /hackaday.com/wp-content/uploads/2022/06/Freezing-action-e1656619251565.png?resize=400,400 400w, https://hackaday.com/wp-content/uploads/2022/06/Freezing-action- e1656619251565.png?resize=625,625 625w” maten=”(max-breedte: 250px) 100vw, 250px”>
Er is een naam voor het fenomeen dat iets heets sneller bevriest dan iets kouds: de Mpemba-effect, genoemd naar Erasto Mpemba (hierboven afgebeeld) die als tiener in Tanzania in de jaren zestig getuige was van iets vreemds op de middelbare school. Zijn klas was ijs aan het maken, en in een haast om de laatste beschikbare ijslade te bemachtigen, sloeg Mpemba over om te wachten tot zijn gekookte melk-en-suikermengsel eerst was afgekoeld tot kamertemperatuur, zoals iedereen had gedaan. Anderhalf uur later was zijn mengsel bevroren tot ijs, terwijl de monsters van de andere studenten een dikke vloeibare brij bleven.
Verbaasd over dit resultaat, vroeg Mpemba zijn natuurkundeleraar wat er aan de hand was. Hij kreeg te horen: "Je was in de war. Dat kan niet gebeuren.” Mpemba was niet overtuigd door dat antwoord en zijn observaties leidden uiteindelijk tot tientallen jaren van onderzoek.
Wat maakt deze vraag zo moeilijk vast te stellen? Een van de vele problemen die het precies ingewikkeld maken om zoiets te meten, is dat water eerlijk gezegd een aantal vreemde eigenschappen heeft; het is minder dicht als een vaste stof, en het is ook mogelijk dat de vaste en vloeibare fasen bij dezelfde temperatuur bestaan. Ook is water dat aan het bevriezen is niet in evenwicht, en hoe dingen precies werken als ze in evenwicht ontspannen, is een proces waarvoor we - natuurkundig gezien - een goede theorie missen. Praktisch gezien is het ook een uitdaging om zelfs nauwkeurig en zinvol de temperatuur te meten van een systeem dat niet in evenwicht is.
Maar er is experimenteel bewijs dat aantoont dat het Mpemba-effect kan optreden, althans in principe. Hoe dit kan gebeuren, lijkt neer te komen op het idee dat een heet systeem (met meer energie) in staat is om meer configuraties te bezetten en te verkennen, en mogelijk toestanden teweeg te brengen die fungeren als een soort snelkoppeling of omleiding naar een definitief evenwicht. Op deze manier kan iets dat verder weg begint van het uiteindelijke evenwicht iets inhalen dat dichterbij begint.
Maar bestaat het Mpemba-effect - bijvoorbeeld in water - op een zinvolle manier? Niet iedereen is overtuigd, maar het heeft zeker geleid tot veel onderzoek naar niet-evenwichtssystemen.
Waarom probeert u niet zelf het Mpemba-effect te onderzoeken? Het is tenslotte een aloude tijdverdrijf van de mensheid om te bewijzen dat iemand ongelijk heeft. Het wordt alleen in populariteit overtroffen door de traditie om de bevindingen, observaties of resultaten van anderen te verwerpen zonder een vinger uit te steken. Vergeet niet om je aan de wetenschappelijke methode te houden. Mensen hebben immers al tijd en moeite gestoken in serieus bepalen of magneten kleding beter reinigen dan zeep, dus het Mpemba-effect is zeker de moeite waard.
