Mengapa air panas membeku lebih cepat daripada air dingin?

Tampaknya masuk akal untuk mengasumsikan bahwa suhu awal yang lebih rendah akan menawarkan keuntungan yang tidak dapat diatasi dalam mencapai titik beku. Secara sederhana termometer, benda panas pertama-tama harus mencapai suhu asli benda dengan suhu yang lebih rendah dan kemudian terus turun, yang menandakan bahwa benda itu harus mendingin untuk waktu yang lebih lama untuk membeku. Tapi Ini bukanlah yang terjadi dalam kenyataan.

Fenomena tidak logis ini diamati oleh Aristoteles sendiri, yang menulis tentang penduduk yang sekarang disebut Turki yang memercikkan air panas pada tiang pagar kayu palisade mereka untuk mengamankannya, karena itu akan membekukan mereka sebelumnya. Tapi Baru pada tahun 1970-an fenomena tersebut menerima penjelasan yang tidak jelas dan dipertanyakan dan itu diberi nama “Efek Mpemba”. Dan dalam beberapa tahun terakhir, ini menjadi populer ketika ratusan orang menggunakan suhu musim dingin untuk membuang galon air mendidih ke udara yang tidak pernah kembali ke permukaan.

Ada beberapa teori yang mencoba menjelaskan mengapa efek ini terjadi: beberapa berurusan dengan pelarutan gas dalam tetesan, yang lain dengan sifat ikatan molekul, yang lain dengan fakta bahwa air panas menguap lebih cepat, kehilangan massa, dan kehilangan lebih sedikit harus. Panaskan untuk membekukan. Tapi semua dibuang dan efeknya sulit dibuktikansebagian karena waktu yang diperlukan untuk mendinginkan air dalam jumlah besar, sebagian karena air adalah sistem yang jauh lebih rumit daripada yang terlihat pada pandangan pertama.

Eksperimen baru

Eksperimen yang meneliti fenomena ini telah ternoda oleh kompleksitas air dan proses pembekuan, membuat hasilnya sulit untuk direproduksi dan meninggalkan para ilmuwan. dkesepakatan ini tentang apa yang menyebabkan efek, bagaimana hal itu didefinisikan dan bahkan jika itu nyata. Sekarang, untuk pertama kalinya, dua fisikawan dari Universitas Simon Fraser telah mengembangkan eksperimen untuk mendemonstrasikan efek Mpemba dalam lingkungan yang terkendali.

Dalam miliknya artikel yang diterbitkan Dalam jurnal Nature, Avinash Kumar dan John Bechhoefer menjelaskan cara untuk mempercepat proses pendinginan melalui permulaan Kaca mikrosfer dalam air dan kemudian memasukkannya ke gaya yang dirancang dengan cermat. Dalam percobaan tersebut, setiap manik mewakili satu molekul air, dan pengukuran dilakukan 1.000 kali di bawah serangkaian kondisi terkontrol untuk membuat kumpulan “molekul” sementara laser memberikan gaya pada masing-masing.

Pasangan itu menemukan bahwa beberapa dari mereka berada di dalam air karena variasi gaya pada bola kaca Mereka bisa mendingin lebih cepat dari biasanya jika cara gaya ini diterapkan dirancang dengan “tepat”. Dalam kondisi tertentu, mutiara yang mulai lebih panas menjadi lebih cepat dingin dan terkadang secara eksponensial lebih cepat daripada mutiara yang lebih dingin.

“Dengan sistem jenis ini, perilakunya tidak lagi hanya dicirikan oleh suhu.Perilaku material terlalu rumit sehingga hanya suhu yang menjelaskannya. Alih-alih satu rute langsung dari panas ke dingin, bisa ada beberapa Jalan menuju dingin yang memungkinkan kemungkinan pintasan “, Kubus Bechhoefer.

Untuk perhitungan itu berarti, tergantung pada bentuk lanskap yang diberikan oleh gaya, bahwa mereka dapat mulai pada suhu yang lebih tinggi Atur ulang lebih mudah menjadi pengaturan yang sesuai dengan suhu yang lebih rendah. Ini seperti ketika pejalan kaki dapat mencapai tujuan lebih cepat dengan memulai lebih jauh ketika titik awal itu memungkinkan mereka menghindari jalan pegunungan yang sulit.