Určení, zda horká voda může nebo nemůže zmrznout rychleji než studená voda, se může zdát jako samozřejmost. Koneckonců, voda zamrzá při 0 stupních Celsia. A nebyla by voda dostatečně horká, aby zabila bakterie E. coli (asi 120 stupňů Fahrenheita nebo 50 stupňů Celsia), měla by delší cestu než chladnější voda na padající pláži New England (asi 60 stupňů Fahrenheita nebo 15 stupňů Celsia) směrem k chladné budoucnosti jako led? I když je logickým předpokladem, ukazuje se, že horká voda může za určitých podmínek před chladnější vodou zamrznout.
Tento zjevný vtípek přírody je „efekt Mpemba“, pojmenovaný podle Tanzanie středoškolák Erasto Mpemba, který jej poprvé pozoroval v roce 1963. K efektu Mpemba dochází, když jsou dvě vodní plochy s různými teplotami vystaveny stejnému subzero prostředí a teplejší voda nejprve zamrzne. Pozorování Mpemby potvrdila hromady nejuznávanějších myslitelů historie, jako jsou Aristoteles, René Descartes a Francis Bacon, kteří si také mysleli, že horká voda zmrzla rychleji než studená voda.
Odpařování je nejsilnějším kandidátem na vysvětlení Mpemba efekt. Jak horká voda umístěná v otevřené nádobě začíná ochlazovat, celková hmotnost klesá s tím, jak se část vody odpařuje. S menším množstvím zamrznutí vody může proces trvat kratší dobu. Ale to nemusí vždy fungovat, zvláště když používáte uzavřené nádoby, které zabraňují úniku odpařené vody.
A odpařování nemusí být jediným důvodem, proč může voda zmrznout rychleji. V teplejší vodě může být méně rozpuštěného plynu, což může snížit jeho schopnost vést teplo a umožnit tak rychlejší ochlazení. Polští fyzici v 80. letech však nebyli schopni tento vztah přesvědčivě prokázat.
Nerovnoměrné rozložení teploty ve vodě může také vysvětlovat Mpembův jev. Horká voda stoupá k horní části nádoby před jejím únikem, vytlačuje studenou vodu pod ní a vytváří „horký vrchol“. Tento pohyb horké vody nahoru a studené vody dolů se nazývá konvekční proud. Tyto proudy jsou populární formou přenosu tepla v kapalinách a plynech, k nimž dochází v oceánu a také v radiátorech, které ohřívají chladnou místnost. S chladnější vodou dole vytváří toto nerovnoměrné rozložení teploty konvekční proudy, které urychlují proces chlazení. Dokonce i když má více půdy k zakrytí a zmrznutí, teplota teplejší vody může klesat rychleji než voda chladnější.
Takže při příštím doplňování zásobníku na kostky ledu , zkuste použít teplejší vodu. Možná budete mít kostky ledu k ochlazení nápoje ještě dříve.
Tuto odpověď poskytuje Scienceline, projekt programu pro vědu, zdraví a životní prostředí na Newyorské univerzitě.
Postupujte Životní malá tajemství na Twitteru @llmysteries. Jsme také na Facebooku & Google+.