Blog plný vody12.1.2018

Vedcom sa podarilo zmraziť vodu zohriatu na bod varu

Tvrdenie, že horúca voda zamrzne rýchlejšie, než studená voda, je ešte zvláštnejšia, než si myslíte, ale niečo na tom predsa len bude.

Napriek tomu, že to znie ako najväčší rozpor vo fyzike, horúca voda za určitých okolností zamrzne rýchlejšie ako studená voda. Tento fenomén možno vystopovať spätne až niekoľko storočí, ale ani po storočiach experimentov demonštrujúcich tento jav sa to doposiaľ nikomu nepodarilo vysvetliť presný dôvod tohto javu. Momentálne fyzici poukazujú na zvláštne vlastnosti vodíkových väzieb ako na riešenie jedného z najstarších tajomstiev vo fyzike – iní však tvrdia, že takzvaný účinok Mpemba neexistuje vôbec. S takzvaným Mpemba efektom sa stretol s veľkou pravdepodobnosťou každý z nás aj keď si to neuvedomuje. Asi najčastejšie sa s ním stretávame pre rôznych efektných videách ako na ukážke nižšie.

Ako je to vôbec možné?

Možnosť, že teplá voda môže zamrznúť rýchlejšie ako studená sa podarilo objaviť vďaka tanzánskemu školákovi, ktorý si všimol účinok pri výrobe zmrzliny. Erasto Mpemba a jeho spolužiaci často vyrábali zmrzlinu varením mlieka s miešaním cukru a túto zmes nechali vychladnúť pred umiestnením do mrazničky. Jedného dňa bol Mpemba netrpezlivý a namiesto toho, aby nechal svoju zmes vychladnúť pred umiestnením do mrazničky, uložil tam vriace mlieko a dúfal že to vyjde. V roku 1969 sa Mpemba spojil s profesorom fyziky, aby publikoval článok popisujúci zjavný fenomén. Aj keď to bolo viac-menej prijaté ako fakt, fyzici sa nedokážu dohodnúť na tom, ako presne to funguje. Najčastejšie navrhovaná hypotéza … je to, že sa horúca voda rýchlejšie odparuje, stráca hmotnosť, a preto musí stratiť menej tepla, aby zamrzla. Vedci však tiež demonštrovali účinok Mpemba s uzavretými nádobami, kde sa odparovanie neuskutočňuje. Ďalšou teoretickou špekuláciou je, že voda pri chladení vytvára konvekčné prúdy a teplotné gradienty. Rýchlo sa chladiaci pohár horúcej vody bude mať v celom rozsahu väčšie teplotné rozdiely, a z povrchu rýchlejšie stráca teplo, zatiaľ čo rovnomerne vychladený pohár vody má menej rozdielne teploty a menej konvekcie na urýchlenie procesu. Ale táto myšlienka nebola úplne overená. Takže po stáročiach experimentov stále hľadáme odpovede. Teraz výskumníci z južnej metodistickej univerzity v Dallase a Nanjingskej univerzite v Číne si myslia, že by mohli mať riešenie – zvláštne vlastnosti väzieb vytvorených medzi atómami vodíka a kyslíka vo vodných molekulách by mohli byť kľúčom k vysvetleniu nepolapiteľného účinku Mpemba. Simulácie zhlukov molekúl vody odhalili, že sila vodíkových väzieb (H-väzieb) v danej molekule vody závisí od usporiadania susedných molekúl vody.

Suma sumárum

Keď sa voda ohreje, slabé väzby sa zlomia a skupiny molekúl sa formujú do fragmentov, ktoré sa môžu vyrovnať, aby vytvorili kryštalickú štruktúru ľadu, čo slúži ako východisko pre proces zmrazovania. Pre to, aby sa takto upravila studená voda, slabé vodíkové väzby sa najskôr musia zlomiť. Inými slovami, nachádzame vyššie percento silných vodíkových väzieb v teplej vode ako v studenej, pretože slabšie boli zlomené, keď sa zvýšili teploty. Ale ako so všetkými vysvetleniami, ktoré prišli pred týmto, vedci potrebujú získať ďalšie dôkazy, než budú môcť s istotou povedať, že toto – alebo kombinácia faktorov – je naozaj efekt Mpemba. Čo sa vlastne deje? Na to si budeme musieť počkať a zistiť, aké závery – ak nejaké – vyúsťujú s ďalším výskumom, ale jedna vec je istá, pokiaľ ide o vodu – stále nás prekvapuje, aj po všetkých tých rokoch.

Ak sa Vám článok páčil, môžete ho bezplatne zdieľať na svojom webe s uvedením spätného odkazu.

Zdielajte aj na sociálnych sieťach:

Blog

Novinky a aktuality

Používate zastaralý prehliadač. Môžete si ho aktualizovať na tejto stránke.