Hoe je water snel in ijsblokjes verandert

2024 Auteur: Malcolm Clapton | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 04:06

Laten we de kaarten meteen openen: warm of warm water bevriest sneller dan koud of koud water. Deze paradox wordt het Mpemba-effect genoemd. Lees waarom het tegen de logica in werkt en welke temperatuur het water moet hebben om sneller in ijs te veranderen, lees ons artikel.

Mpemba-effect

Dit verhaal begon meer dan een halve eeuw geleden, maar is tot op de dag van vandaag niet opgelost. En dat allemaal omdat, hoe hard duizenden nieuwsgierige geesten van over de hele wereld ook hun best deden, ze niet de enige juiste oplossing voor het Mpemba-raadsel konden vinden.

In 1963 merkte een obscure Afrikaanse student genaamd Erasto Mpemba een eigenaardigheid op: een warme ijsmix stolt sneller dan een gekoelde.

De waarneming leek zo onwaarschijnlijk dat de natuurkundeleraar alleen maar kon lachen om de ontdekking van de ongelukkige experimentator. Erasto was er echter van overtuigd dat hij gelijk had en was niet bang om weer een lachertje te worden: even later bracht hij een glibberig probleem ter sprake bij Denis Osborne, een professor aan de Universiteit van Dar es Salaam, Tanzania. De wetenschapper trok geen overhaaste conclusies en besloot het probleem te bestuderen. Toen publiceerde het tijdschrift Physics Education in 1969 materiaal dat de Mpemba-paradox beschrijft.

In wetenschappelijke kringen herinnerden ze zich meteen dat de grootste geesten van weleer al iets soortgelijks hadden gezegd. Zo noemde zelfs Aristoteles de bewoners van de oude Griekse Pontus, die tijdens de wintervisserij het water verwarmden en het riet erin weken zodat het sneller hard werd. Vele eeuwen later schreef Francis Bacon: "Iets koud water bevriest veel gemakkelijker dan volledig koud water."

Over het algemeen is de vraag zo oud als de wereld, maar dit voedt alleen maar de interesse in de oplossing. In de afgelopen decennia zijn er veel theorieën naar voren gebracht om het Mpemba-effect te verklaren. De meest waarschijnlijke werden in 2013 aangekondigd tijdens een gala-evenement georganiseerd door de Royal Society of Chemistry of Great Britain. De beroepsvereniging bestudeerde 22.000 (!) meningen en pikte er slechts één uit, van Nikola Bregović.

Een Kroatische chemicus wees op het belang van convectie en onderkoeling van een vloeistof wanneer deze bevriest.

Dit is hoe deze verschijnselen worden beschreven op Wikipedia:

• Koud water begint van bovenaf te bevriezen, waardoor de processen van warmtestraling en convectie, en dus het warmteverlies, worden vertraagd, terwijl warm water van onderaf begint te bevriezen.
• Een onderkoelde vloeistof is een vloeistof die bij een bepaalde druk een temperatuur heeft die onder de kristallisatietemperatuur ligt. Een onderkoelde vloeistof wordt op de gebruikelijke manier verkregen door te koelen in afwezigheid van kristallisatiecentra.

De wereldwijde erkenning en de cheque van £ 1.000 waren een mooie beloning. De winnaar werd trouwens begroet door Erasto Mpemba en Denis Osborne.

Wat moet de temperatuur van het water zijn voordat het bevriest?

Er is nog steeds geen definitief antwoord op deze vraag. Hoewel de Royal Society of Chemistry werd vastgesteld, stopte het de controverse niet volledig. Tot nu toe zijn nieuwe hypothesen naar voren gebracht en weerleggingen geuit.

Al is er een kleine aanwijzing: het populairwetenschappelijke tijdschrift New Scientist deed onderzoek en concludeerde dat de beste omstandigheden voor herhaling van het Mpemba-effect twee containers met water met een temperatuur van 35 en 5 ° C zijn.

Dus als er nog maar heel weinig tijd over is voor het feest, vul dan de ijsvormen met water, waarvan de temperatuur vergelijkbaar is met kamertemperatuur in de hete zomer. Het is het beste om geen goed of koud kraanwater te gebruiken.