Air mana yang membeku lebih cepat, panas atau dingin, dipengaruhi oleh banyak faktor, tetapi pertanyaannya sendiri tampaknya agak aneh. Tersirat, dan diketahui dari fisika, bahwa air panas masih membutuhkan waktu untuk mendingin ke suhu air dingin yang sebanding untuk berubah menjadi es. Dengan air dingin, tahap ini dapat dilewati, dan karenanya, ia menang tepat waktu.
Tetapi jawaban untuk pertanyaan tentang air mana yang membeku lebih cepat - dingin atau panas - di jalan dalam cuaca beku, setiap penduduk garis lintang utara tahu. Faktanya, secara ilmiah, bagaimanapun juga, air dingin harus membeku lebih cepat.
Demikian pula guru fisika, yang didekati oleh anak sekolah Erasto Mpemba pada tahun 1963 dengan permintaan untuk menjelaskan mengapa campuran dingin es krim masa depan membeku lebih lama dari yang sama, tetapi panas.
Ini bukan fisika dunia, tapi semacam fisika Mpemba
Saat itu, guru hanya menertawakan ini, tetapi Deniss Osborn, seorang profesor fisika, yang pada suatu waktu pergi ke sekolah yang sama tempat Erasto belajar, secara eksperimental mengkonfirmasi adanya efek seperti itu, meskipun ada tidak ada penjelasan untuk ini kemudian. Pada tahun 1969 sebuah jurnal ilmiah populer menerbitkan artikel bersama oleh dua orang yang menggambarkan efek aneh ini.
Sejak itu, pertanyaan tentang air mana yang membeku lebih cepat - panas atau dingin, memiliki namanya sendiri - efeknya, atau paradoksnya, Mpemba.
Pertanyaan itu muncul sejak lama
Secara alami, fenomena seperti itu telah terjadi sebelumnya, dan disebutkan dalam karya ilmuwan lain. Tidak hanya anak sekolah yang tertarik dengan pertanyaan ini, tetapi Francis Bacon, Rene Descartes, dan bahkan Aristoteles memikirkannya pada suatu waktu.
Itu saja pendekatan untuk memecahkan paradoks ini mulai terlihat hanya pada akhir abad kedua puluh.
Kondisi untuk terjadinya paradoks
Seperti halnya es krim, bukan hanya air biasa yang membeku selama percobaan. Kondisi tertentu harus ada untuk mulai berdebat air mana yang membeku lebih cepat - dingin atau panas. Apa yang mempengaruhi proses ini?
Sekarang, di abad 21, telah dikemukakan beberapa pilihan yang dapat menjelaskanparadoks ini. Air mana yang membeku lebih cepat, panas atau dingin, mungkin bergantung pada fakta bahwa air panas memiliki tingkat penguapan yang lebih tinggi daripada air dingin. Dengan demikian, volumenya berkurang, dan dengan penurunan volume, waktu pembekuan menjadi lebih pendek daripada jika Anda mengambil volume awal yang sama dari air dingin.
Frezer sudah lama dicairkan
Air mana yang membeku lebih cepat, dan mengapa hal itu terjadi, dapat dipengaruhi oleh lapisan salju yang mungkin ada di dalam freezer lemari es yang digunakan untuk percobaan. Jika Anda mengambil dua wadah yang volumenya identik, tetapi salah satunya akan memiliki air panas dan yang lain air dingin, wadah dengan air panas akan mencairkan salju di bawahnya, sehingga meningkatkan kontak tingkat termal dengan dinding lemari es. Wadah air dingin tidak bisa melakukan itu. Jika tidak ada lapisan salju di kompartemen lemari es, air dingin akan membeku lebih cepat.
Atas - bawah
Juga, fenomena di mana air membeku lebih cepat - panas atau dingin, dijelaskan sebagai berikut. Mengikuti hukum tertentu, air dingin mulai membeku dari lapisan atas, ketika air panas melakukannya sebaliknya - mulai membeku dari bawah ke atas. Ternyata air dingin, memiliki lapisan dingin di atasnya dengan es yang sudah terbentuk di beberapa tempat, sehingga merusak proses konveksi dan radiasi termal, sehingga menjelaskan air mana yang membeku lebih cepat - dingin atau panas. Foto dari amatireksperimen terlampir, dan ini terlihat jelas di sini.
Panas keluar, cenderung ke atas, dan di sana ia bertemu dengan lapisan yang sangat dingin. Tidak ada jalur bebas untuk radiasi panas, sehingga proses pendinginan menjadi sulit. Air panas sama sekali tidak memiliki penghalang seperti itu di jalurnya. Mana yang lebih cepat membeku - dingin atau panas, yang kemungkinan hasilnya bergantung, Anda dapat memperluas jawabannya dengan mengatakan bahwa air apa pun memiliki zat tertentu yang terlarut di dalamnya.
Kotoran dalam komposisi air sebagai faktor yang mempengaruhi hasil
Jika Anda tidak curang dan menggunakan air dengan komposisi yang sama, di mana konsentrasi zat tertentu sama, maka air dingin akan membeku lebih cepat. Tetapi jika situasi terjadi ketika unsur-unsur kimia terlarut hanya ada dalam air panas, sedangkan air dingin tidak memilikinya, maka air panas memiliki kesempatan untuk membeku lebih awal. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa zat terlarut dalam air membuat pusat kristalisasi, dan dengan sejumlah kecil pusat ini, sulit untuk mengubah air menjadi keadaan padat. Bahkan pendinginan air sangat dimungkinkan, dalam arti bahwa pada suhu di bawah nol, air akan berada dalam keadaan cair.
Tetapi semua versi ini, tampaknya, tidak sepenuhnya sesuai dengan para ilmuwan dan mereka terus mengerjakan masalah ini. Pada tahun 2013, sebuah tim peneliti di Singapura mengatakan bahwa mereka telah memecahkan misteri kuno tersebut.
Sekelompok ilmuwan Cina mengklaim bahwa rahasia efek ini terletak pada jumlah energi yang tersimpan di antara molekul air dalam ikatannya, yang disebut ikatan hidrogen.
Petunjuk dari ilmuwan Cina
Informasi berikut akan mengikuti, untuk pemahaman yang Anda perlu memiliki pengetahuan kimia untuk mengetahui air mana yang membeku lebih cepat - panas atau dingin. Seperti yang Anda ketahui, molekul air terdiri dari dua atom H (hidrogen) dan satu atom O (oksigen) yang diikat oleh ikatan kovalen.
Tetapi atom hidrogen dari satu molekul juga tertarik ke molekul tetangga, ke komponen oksigennya. Ikatan inilah yang disebut ikatan hidrogen.
Perlu diingat bahwa pada saat yang sama, molekul air saling menolak. Para ilmuwan mencatat bahwa ketika air dipanaskan, jarak antara molekulnya meningkat, dan ini difasilitasi oleh gaya tolak. Ternyata ikatan hidrogen, yang menempati satu jarak antar molekul dalam keadaan dingin, dapat dikatakan meregang, dan memiliki suplai energi yang lebih besar. Cadangan energi inilah yang dilepaskan ketika molekul air mulai saling mendekat, yaitu, pendinginan terjadi. Ternyata pasokan energi yang lebih besar dalam air panas, dan pelepasannya yang lebih besar ketika didinginkan hingga suhu di bawah nol, terjadi lebih cepat daripada di air dingin, yang memiliki pasokan seperti itu.lebih sedikit energi. Jadi air mana yang membeku lebih cepat - dingin atau panas? Paradoks Mpemba seharusnya terjadi di luar dan di dalam lab, dan air panas akan berubah menjadi es lebih cepat.
Tapi masih buka
Hanya ada konfirmasi teoretis dari petunjuk ini - semua ini ditulis dalam formula yang indah dan tampaknya masuk akal. Tetapi ketika data eksperimen, air mana yang membeku lebih cepat - panas atau dingin, akan dimasukkan ke dalam pengertian praktis, dan hasilnya akan disajikan, maka akan mungkin untuk mempertimbangkan pertanyaan paradoks Mpemba tertutup.
