Å bestemme om varmt vann kan fryse raskere enn kaldt vann, kan virke som en no-brainer. Tross alt fryser vann ved 0 grader Celsius. Og ville ikke vannet varmt nok til å drepe E. coli-bakterier (ca. 120 grader Fahrenheit eller 50 grader Celsius) ta en lengre vei enn kjøligere vann ved en fall i New England-stranden (ca. 60 grader Fahrenheit eller 15 grader Celsius) mot en frigid fremtid som is? Mens det er en logisk antagelse, viser det seg at varmt vann kan fryse før kjøligere vann under visse forhold.
Denne tilsynelatende særegenheten til naturen er «Mpemba-effekten», oppkalt etter Tanzanian. videregående student, Erasto Mpemba, som først observerte den i 1963. Mpemba-effekten oppstår når to vannmasser med forskjellige temperaturer blir utsatt for de samme omgivelsene i undergrunnen, og det varmere vannet fryser først. Mpembas observasjoner bekreftet følelsene til noen av historiens mest ærverdige tenkere, som Aristoteles, Rene Descartes og Francis Bacon, som også mente at varmt vann frøs raskere enn kaldt vann.
Fordampning er den sterkeste kandidaten til å forklare Mpemba-effekt. Når varmt vann plassert i en åpen beholder begynner å avkjøles, reduseres den totale massen når noe av vannet fordamper. Med mindre vann å fryse, kan prosessen ta kortere tid. Men dette fungerer ikke alltid, spesielt når du bruker lukkede beholdere som forhindrer at fordampet vann renner ut.
Og fordampning er kanskje ikke den eneste grunnen til at vannet kan fryse raskere. Det kan være mindre oppløst gass i det varmere vannet, noe som kan redusere dens evne til å lede varme, slik at den kan avkjøles raskere. Polske fysikere klarte imidlertid ikke å demonstrere dette forholdet på 1980-tallet.
En ikke-ensartet temperaturfordeling i vannet kan også forklare Mpemba-effekten. Varmt vann stiger til toppen av en beholder før den slipper ut, fortrenger det kalde vannet under den og skaper en «varm topp». Denne bevegelsen av varmt vann opp og kaldt vann ned kalles en konveksjonsstrøm. Disse strømningene er en populær form for varmeoverføring i væsker og gasser, som forekommer i havet og også i radiatorer som varmer et kjølig rom. Med det kjøligere vannet i bunnen skaper denne ujevne temperaturfordelingen konveksjonsstrømmer som akselererer kjøleprosessen. Selv med mer bakken å dekke for å fryse, kan temperaturen på det varmere vannet synke raskere enn det kjøligere vannet.
Så neste gang du fyller på isbitbrettet. , prøv å bruke varmere vann. Du kan ha isbiter for å avkjøle drikken enda raskere.
Dette svaret er levert av Scienceline, et prosjekt fra New York Universitys Science, Health and Environmental Reporting Program.
Følg Life’s Little Mysteries på Twitter @llmysteries. Vi er også på Facebook & Google+.