To 2012 η Royal Society of Chemistry της Μεγάλης Βρετανίας , έδινε βραβείο 1250 ευρώ σ’ αυτόν που θα απαντούσε ικανοποιητικά στην ερώτηση: «Γιατί το ζεστό νερό παγώνει πιο γρήγορα από το κρύο;» (διαβάστε ΕΔΩ).
Πρόκειται για ένα αμφιλεγόμενο φαινόμενο γνωστό από την εποχή του Αριστοτέλη (του οποίου η ερμηνεία ήταν λανθασμένη) και μελετήθηκε επίσης από τους φιλοσόφους Francis Bacon και René Descartes.
Αναφέρεται συνήθως ως φαινόμενο Mpemba, από το όνομα ενός Τανζανού μαθητή, που παρατήρησε (1963) πραγματοποιώντας ένα πείραμα σε τάξη μαγειρικής, ότι ένα ζεστό μίγμα πάγωνε πιο γρήγορα από ένα κρύο. Όταν ρώτησε τους καθηγητές του για το φαινόμενο αυτό, αρχικά εισέπραξε ειρωνεία.
Ευτυχώς όμως γι αυτόν, ένας καθηγητής Φυσικής, ο Osborne, επανέλαβε το πείραμα και επιβεβαίωσε τις παρατηρήσεις Mpemba.
Έτσι, το 1968 οι E B Mpemba και D G Osborne δημοσίευσαν την εργασία με τίτλο: “Cool?” με συγγραφείς τους E B Mpemba και D G Osborne, όπου διαπιστώνεται πως σε ορισμένες συνθήκες, πράγματι το ζεστό νερό παγώνει πιο γρήγορα από το κρύο.
Στον διαγωνισμό της Βασιλικής Εταιρίας Χημείας έλαβαν μέρος πάνω από 22000 άτομα και το βραβείο δόθηκε στην εργασία του Nikola Bregovic: «Mpemba effect from a viewpoint of an experimental physical chemist«.
Παρ’ όλα αυτά δυο φυσικοί από το πανεπιστήμιο Nanyang της Σιγκαπούρης, υποστηρίζουν ότι έδωσαν μια πιο ολοκληρωμένη ερμηνεία του φαινομένου παίρνοντας υπόψη τους τις μοριακές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μορίων του νερού.
Στο μόριο του νερού τα δυο υδρογόνα ενώνονται με ομοιοπολικό δεσμό με το άτομο του οξυγόνου. Επίσης, τα μόρια του νερού συνδέονται με τα γειτονικά τους μόρια σχηματίζοντας δεσμούς υδρογόνου. Οι δεσμοί υδρογόνου είναι ηλεκτροστατικής φύσης και ευθύνονται μεταξύ άλλων για την μεγάλη επιφανειακή τάση του νερού και για ττην υψηλή θερμοκρασία βρασμού σε σύγκριση με άλλα υγρά.
Δεσμός υδρογόνου (διακεκομμένη) μεταξύ δυο μορίων νερού
Οι Sun Changqing και Xi Zhang έδειξαν πως οι δεσμοί υδρογόνου ρυθμίζουν και τον τρόπο με τον οποίο το νερό αποθηκεύει και απελευθερώνει ενέργεια. Η διαδικασία και ο ρυθμός που απελευθερώνεται η ενέργεια από το νερό εξαρτάται από την αρχική του κατάσταση.
Η ερμηνεία του φαινομένου Mpemba βρίσκεται στην αλληλεπίδραση μεταξύ των δεσμών υδρογόνου και των ισχυρότερων ομοιοπολικών δεσμών που συνδέουν τα άτομα του οξυγόνου με τα άτομα υδρογόνου στο μόριο του νερού.
Κανονικά όταν ένα υγρό θερμαίνεται οι ομοιοπολικοί δεσμοί τεντώνουν και αποθηκεύουν ενέργεια.
Σύμφωνα με τους Sun Changqing και Xi Zhang στο νερό οι δεσμοί υδρογόνου προκαλούν το αντίθετο αποτέλεσμα στους ομοιοπολικούς δεσμούς των μορίων του νερού. Οι ομοιοπολικοί δεσμοί συσπειρώνονται αποθηκεύοντας ενέργεια κατά τη θέρμανσή τους.
Όταν τώρα το νερό ψυχθεί, οι ομοιοπολικοί δεσμοί θα απελευθερώσουν ενέργεια με εκθετικά μεγαλύτερο ρυθμό, σε σχέση με νερό χαμηλότερης θερμοκρασίας στο οποίο οι ομοιοπολικοί δεσμοί είναι λιγότερο συσπειρωμένοι.
Εφαρμόζοντας αυτό το σκεπτικό σε μικροσκοπικό επίπεδο, oι Sun Changqing και Xi Zhang, κατάφεραν να αποδείξουν ότι το ζεστό νερό στην διαδικασία ψύξης του, αποβάλλει ενέργεια πολύ γρηγορότερα σε σχέση με αντίστοιχη ποσότητα ψυχρότερου νερού και για τον λόγο αυτό «το ζεστό νερό παγώνει πιο γρήγορα από το κρύο»
www.telegraph.co.uk – http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1310/1310.6514.pdf
(νεώτερη ενημέρωση)
… και ο αντίλογος από τους Henry C. Burridge και Paul F. Linden. Στην εργασία τους με τίτλο: «Questioning the Mpemba effect: hot water does not cool more quickly than cold» ερευνούν πειραματικά το φαινόμενο Mpemba, καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι: «δυστυχώς, δεν υπάρχουν σημαντικά στοιχεία που να υποστηρίζουν το φαινόμενο Μpemba»
Κατηγορίες:ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ, ΦΥΣΙΚΗ, ΧΗΜΕΙΑ
physicsgg 
Καλημερα,
Καποια ιδεα για τα ορα ισχυος;
όλες οι λεπτομέρειες βρίσκονται ΕΔΩ: «O:H-O Bond Anomalous Relaxation Resolving Mpemba Paradox«
Ευχαριστω
Μπορεί να είναι αφελής η ερώτηση μου αλλά θα την κάνω.Το είχα καιρό απορία.Γιατί ο θερμός αέρας είναι ελαφρύτερος από τον κρύο; Έχει σχέση με τα παραπάνω;
Δεν είναι ελαφρύτερος, αλλά έχει μικρότερη πυκνότητα και γενικά ότι έχει μικρή πυκνότητα πάει πάνω. Ο λόγος που έχει μικρότερη πυκνότητα είναι διότι αφού έχει μεγαλύτερη θερμοκρασία, τα μόρια του θα έχουν μεγαλύτερη κινητική ενέργεια, άρα θα «ανοίγουν» περισσότερο με αποτέλεσμα να έχουμε την ίδια μάζα σε μεγαλύτερο όγκο, άρα μικρότερη πυκνότητα.
Και γιατί δεν «απλώνεται» το θερμό αέριο στο ίδιο επίπεδο με το ψυχρό άεριο πάλι μικρότερη πυκνότητα θα είχε,τι το κάνει να ανυψώνεται και να βρίσκεται σε υψηλότερο επίπεδο από το ψυχρό ; Οι θερμικές κινήσεις του αερίου;
Ας πούμε ότι έχουμε από πάνω κρύο αέρα και από κάτω ζεστό. Στον ίδιο όγκο, έχουμε πολύ μεγαλύτερη μάζα, συνεπώς και βάρος, κρύου αέρα, αφού ο κρύος αέρας έχει μεγαλύτερη πυκνότητα. Άρα η δύναμη του βάρους από τον κρύο αέρα προς τον ζεστό, ωθεί τον ζεστό να πάει προς τα πάνω ώστε να πάρει την θέση του ο κρύος. Αυτή είναι και η αρχή του Αρχιμήδη, σε πιο γενική μορφή.
Τότε γιατί σε μεγαλύτερα υψόμετρα παρατηρείται ψυχρός αέρας και όχι θερμός εφόσον ο ψυχρός έχει μεγαλύτερη πυκνότητα και θα έλκεται περισσότερο από τη Γή;
Εδώ ο λόγος είναι άλλος. Μπορεί ο κρύος αέρας να πάει προς τα κάτω, αλλά σε μεγάλα υψόμετρα η ατμόσφαιρα είναι αραιή, συνεπώς έχει μικρότερες πιέσεις, με αποτέλεσμα ο αέρας να μην μπορεί να «σπρώξει» προς τα κάτω.
Ok,ευχαριστώ.