Vroča voda se ohladi hitreje kot hladna voda segreje. Topla in hladna voda: skrivnosti zamrzovanja. V vodi raztopljeni plini

Mpemba učinek(Mpembajev paradoks) je paradoks, ki trdi, da vroča voda pod nekaterimi pogoji zmrzne hitreje kot hladna voda, čeprav mora med postopkom zamrzovanja preseči temperaturo hladne vode. Ta paradoks je eksperimentalno dejstvo, ki je v nasprotju z običajnimi predstavami, po katerih se pri enakih pogojih bolj segreto telo ohladi na določeno temperaturo dlje kot manj segreto telo, da se ohladi na isto temperaturo.

Ta pojav so nekoč opazili že Aristotel, Francis Bacon in Rene Descartes, šele leta 1963 pa je tanzanijski šolar Erasto Mpemba ugotovil, da vroča sladoledna zmes zamrzne hitreje kot hladna.

Biti študent Magambinskaya srednja šola v Tanzaniji Erasto Mpemba storil praktično delo pri kuhanju. Moral je pripraviti domač sladoled - mleko zavreti, v njem raztopiti sladkor, ohladiti na sobno temperaturo in nato dati v hladilnik, da zamrzne. Očitno Mpemba ni bil posebej priden učenec in je s prvim delom naloge odlašal. V strahu, da ne bo zdržal do konca pouka, je še vroče mleko postavil v hladilnik. Na njegovo presenečenje je zmrznilo celo prej kot mleko njegovih tovarišev, pripravljeno po dani tehnologiji.

Po tem je Mpemba eksperimentiral ne le z mlekom, ampak tudi z navadno vodo. Kakor koli že, že kot dijak na srednji šoli Mkwava je profesorja Dennisa Osborna z univerze v Dar Es Salaamu (ki ga je direktor šole povabil, da dijakom predava o fiziki) vprašal prav o vodi: »Če vzamete dve enaki posodi z enakimi prostorninami vode, tako da ima v eni voda temperaturo 35 °C, v drugi pa 100 °C, in ju postavite v zamrzovalnik, v drugem pa bo voda hitreje zmrznila. Zakaj? Osborne se je začel zanimati za to vprašanje in kmalu, leta 1969, sta z Mpembo objavila rezultate svojih poskusov v reviji Physics Education. Od takrat se učinek, ki so ga odkrili, imenuje Mpemba učinek.

Do zdaj nihče ne ve natančno, kako razložiti ta nenavaden učinek. Znanstveniki nimajo ene same različice, čeprav jih je veliko. Gre za razliko v lastnostih tople in hladne vode, vendar še ni jasno, katere lastnosti igrajo vlogo v tem primeru: razlika v podhlajevanju, izhlapevanju, nastajanju ledu, konvekciji ali vplivu utekočinjenih plinov na vodo pri različne temperature.

Paradoks efekta Mpemba je v tem, da mora biti čas, v katerem se telo ohladi na temperaturo okolja, sorazmeren temperaturni razliki med tem telesom in okoljem. Ta zakon je postavil Newton in je bil od takrat večkrat potrjen v praksi. Pri tem učinku se voda s temperaturo 100 °C ohladi na temperaturo 0 °C hitreje kot enaka količina vode s temperaturo 35 °C.

Vendar to še ne pomeni paradoksa, saj je učinek Mpemba mogoče razložiti v okviru znane fizike. Tukaj je nekaj razlag za učinek Mpemba:

Izhlapevanje

Vroča voda hitreje izhlapi iz posode, s čimer se zmanjša njena prostornina, manjša količina vode pri enaki temperaturi pa hitreje zmrzne. Voda, segreta na 100 C, pri ohlajanju na 0 C izgubi 16% svoje mase.

Učinek izhlapevanja je dvojni učinek. Prvič, zmanjša se masa vode, ki je potrebna za hlajenje. In drugič, temperatura se zmanjša zaradi dejstva, da se toplota izhlapevanja pri prehodu iz vodne faze v parno fazo zmanjša.

Temperaturna razlika

Ker je temperaturna razlika med toplo vodo in hladnim zrakom večja, je zato izmenjava toplote v tem primeru intenzivnejša in topla voda se hitreje ohlaja.

hipotermija

Ko se voda ohladi pod 0 C, ne zmrzne vedno. Pod nekaterimi pogoji se lahko podvrže prehladitvi in ​​ostane tekoča tudi pri temperaturah pod lediščem. V nekaterih primerih lahko voda ostane tekoča tudi pri temperaturi –20 C.

Razlog za ta učinek je, da so potrebni centri za tvorbo kristalov, da se začnejo oblikovati prvi ledeni kristali. Če jih ni v tekoči vodi, se bo podhlajevanje nadaljevalo, dokler temperatura ne pade dovolj, da se začnejo spontano tvoriti kristali. Ko se začnejo oblikovati v preohlajeni tekočini, bodo začele hitreje rasti in tvoriti ledeno brozgo, ki bo zmrznila v led.

Vroča voda je najbolj dovzetna za hipotermijo, saj se pri njenem segrevanju odstranijo raztopljeni plini in mehurčki, ki lahko služijo kot središča za nastanek ledenih kristalov.

Zakaj podhladitev povzroči hitrejše zmrzovanje tople vode? V primeru hladno vodo, ki ni prehlajen, se zgodi naslednje. V tem primeru bo na površini plovila nastala tanka plast ledu. Ta plast ledu bo delovala kot izolator med vodo in hladnim zrakom ter bo preprečila nadaljnje izhlapevanje. Hitrost nastajanja ledenih kristalov bo v tem primeru manjša. V primeru vroče vode, izpostavljene podhlajevanju, prehlajena voda nima zaščitne površinske plasti ledu. Zato veliko hitreje izgublja toploto skozi odprt vrh.

Ko se proces podhlajevanja konča in voda zmrzne, se izgubi veliko več toplote in zato nastane več ledu.

Številni raziskovalci tega učinka menijo, da je hipotermija glavni dejavnik v primeru učinka Mpemba.

Konvekcija

Hladna voda začne zmrzovati od zgoraj, s čimer se poslabšajo procesi toplotnega sevanja in konvekcije ter s tem izgube toplote, vroča voda pa začne zmrzovati od spodaj.

Ta učinek je razložen z anomalijo v gostoti vode. Voda ima največjo gostoto pri 4 C. Če vodo ohladite na 4 C in jo postavite na nižjo temperaturo, bo površinska plast vode hitreje zmrznila. Ker je ta voda manj gosta kot voda pri temperaturi 4 C, bo ostala na površini in tvorila tanko hladno plast. V teh pogojih bo v kratkem času na površini vode nastala tanka plast ledu, vendar bo ta plast ledu služila kot izolator in ščitila spodnje plasti vode, ki bodo ostale pri temperaturi 4 C. Zato bo nadaljnji proces ohlajanja počasnejši.

Pri topli vodi je situacija popolnoma drugačna. Površinski sloj vode se bo zaradi izhlapevanja in večje temperaturne razlike hitreje ohladil. Poleg tega so plasti hladne vode gostejše od plasti vroče vode, zato se bo plast hladne vode pogreznila in dvignila plast toplo vodo na površje. To kroženje vode zagotavlja hiter padec temperature.

Toda zakaj ta proces ne doseže ravnovesne točke? Da bi razložili učinek Mpemba s tega vidika konvekcije, bi bilo treba predpostaviti, da sta hladna in vroča plast vode ločeni in se sam proces konvekcije nadaljuje, ko povprečna temperatura vode pade pod 4 C.

Vendar pa ni nobenih eksperimentalnih dokazov, ki bi podpirali to hipotezo, da so hladne in vroče plasti vode ločene s procesom konvekcije.

Plini, raztopljeni v vodi

Voda vedno vsebuje v njej raztopljene pline - kisik in ogljikov dioksid. Ti plini lahko znižajo zmrzišče vode. Pri segrevanju vode se ti plini sprostijo iz vode, ker je njihova topnost v vodi visoka temperatura spodaj. Ko se vroča voda ohlaja, je v njej vedno manj raztopljenih plinov kot v neogrevani hladni vodi. Zato je zmrzišče segrete vode višje in hitreje zmrzne. Ta dejavnik se včasih obravnava kot glavni pri razlagi učinka Mpemba, čeprav ni nobenih eksperimentalnih podatkov, ki bi to dejstvo potrdili.

Toplotna prevodnost

Ta mehanizem ima lahko pomembno vlogo, ko je voda v zamrzovalniku hladilnega dela v majhnih posodah. Pod temi pogoji je bilo opaženo, da posoda z vročo vodo stopi led v zamrzovalniku pod njim, s čimer se izboljša toplotni stik s steno zamrzovalnika in toplotna prevodnost. Posledično se toplota iz posode za vročo vodo odvaja hitreje kot iz hladne. Posoda s hladno vodo pa ne topi snega pod seboj.

Vse te (pa tudi druge) pogoje so preučevali v številnih poskusih, vendar jasnega odgovora na vprašanje - kateri od njih zagotavljajo stoodstotno reprodukcijo Mpemba efekta - nikoli niso dobili.

Tako je na primer leta 1995 nemški fizik David Auerbach je proučeval vpliv podhlajene vode na ta učinek. Odkril je, da vroča voda, ko doseže preohlajeno stanje, zamrzne pri višji temperaturi kot hladna voda in zato hitreje kot slednja. Toda hladna voda doseže prehlajeno stanje hitreje kot vroča voda in s tem kompenzira prejšnji zaostanek.

Poleg tega so bili Auerbachovi rezultati v nasprotju s prejšnjimi podatki, da je vroča voda lahko dosegla večje podhlajevanje zaradi manj kristalizacijskih centrov. Pri segrevanju vode se iz nje odstranijo v njej raztopljeni plini, pri vrenju pa se oborijo nekatere v njej raztopljene soli.

Zaenkrat je mogoče trditi le eno - reprodukcija tega učinka je bistveno odvisna od pogojev, pod katerimi se izvaja poskus. Ravno zato, ker ni vedno reproducirana.

Ste se kdaj vprašali, zakaj voda, segreta na 82 stopinj C, zmrzne hitreje kot hladna voda? Najverjetneje ne, celo več kot prepričan sem, da se vam še nikoli ni porodilo vprašanje, katera voda zmrzne hitreje, topla ali hladna?

Vendar to neverjetno odkritje izdelal navaden afriški šolar Erasto Mpemba leta 1963. To je bila običajna izkušnja radovednega dečka, seveda si ni znal pravilno razlagati njegovega pomena, poleg tega pa znanstveniki z vsega sveta do leta 1966 niso mogli podati jasnega in utemeljenega odgovor na vprašanje - zakaj topla voda zmrzne hitreje kot mraz.

Zakaj vroča voda zmrzne pri 4 stopinjah Celzija, hladna voda pa pri 0?

Hladna voda ima veliko raztopljenega kisika, on je tisti, ki vzdržuje temperaturo zmrzovanja vode pri 0 stopinjah. Če vodi odvzamemo kisik, kar se zgodi pri segrevanju vode, se zračni mehurčki, raztopljeni v vodi, kot je zdaj moderno reči, sesedejo, voda se spremeni v led ne pri nič stopinjah kot običajno, in že pri 4 °C. Kisik, raztopljen v vodi, pretrga vezi med vodnimi molekulami in preprečuje, da bi voda prešla iz tekočega v trdno stanje in se preprosto spremeni v

Lastnosti vode nikoli ne prenehajo presenečati znanstvenikov. Voda je s kemijskega vidika dokaj preprosta snov, vendar ima številne nenavadne lastnosti, ki znanstvenike vedno znova presenečajo. Spodaj je nekaj dejstev, ki jih le malo ljudi pozna.

1. Katera voda hitreje zmrzne - hladna ali vroča?

Vzamemo dve posodi z vodo: v eno nalijemo vročo vodo, v drugo pa hladno in ju postavimo v zamrzovalnik. Topla voda bo zmrznila hitreje kot hladna voda, čeprav bi se morala hladna voda po logiki najprej spremeniti v led: navsezadnje se mora vroča voda najprej ohladiti na hladno temperaturo, nato pa se spremeni v led, hladni vodi pa se ni treba ohladiti. Zakaj se to dogaja?

Leta 1963 je tanzanijski študent Erasto B. Mpemba med zamrzovanjem sladoledne mešanice opazil, da se vroča mešanica v zamrzovalniku strdi hitreje kot hladna. Ko je mladenič svoje odkritje delil s svojim učiteljem fizike, se mu je le smejal. K sreči je bil učenec vztrajen in je učitelja prepričal v poskus, ki je potrdil njegovo odkritje: vroča voda pod določenimi pogoji dejansko zmrzne hitreje kot hladna.

Zdaj se ta pojav, ko vroča voda zmrzne hitreje kot hladna voda, imenuje »učinek Mpembe«. Res je, veliko pred tem edinstvena lastnina vodo so opazili Aristotel, Francis Bacon in René Descartes.

Znanstveniki še vedno ne razumejo popolnoma narave tega pojava in ga razlagajo bodisi z razliko v podhlajevanju, izhlapevanju, nastajanju ledu, konvekciji ali z učinkom utekočinjenih plinov na vročo in hladno vodo.

2. Lahko takoj zamrzne

Vsi vedo, da se voda vedno spremeni v led, ko se ohladi na 0 °C ... razen v nekaterih primerih! Primer takega primera je podhladitev, ki je lastnost zelo čiste vode, da ostane tekoča tudi, ko se ohladi pod ledišče. Ta pojav postane mogoč zaradi dejstva, da okolju ne vsebuje centrov ali kristalizacijskih jeder, ki bi lahko sprožila nastanek ledenih kristalov. In tako voda ostane v tekoči obliki tudi, ko se ohladi pod nič stopinj Celzija.

Proces kristalizacije lahko sprožijo na primer plinski mehurčki, nečistoče (kontaminanti) ali neravna površina posode. Brez njih bo voda ostala noter tekoče stanje. Ko se začne proces kristalizacije, lahko opazujete, kako se zelo ohlajena voda takoj spremeni v led.

Upoštevajte, da "pregreta" voda prav tako ostane tekoča, tudi če se segreje nad vrelišče.

3. 19 stanj vode

Brez oklevanja povej, koliko različnih stanj ima voda? Če ste odgovorili na tri: trdno, tekoče, plinasto, potem ste se zmotili. Znanstveniki razlikujejo vsaj 5 različnih stanj vode v tekoči obliki in 14 različnih stanj v zamrznjeni obliki.

Se spomnite pogovora o zelo ohlajeni vodi? Torej, ne glede na to, kaj počnete, se bo pri -38 °C tudi najčistejša zelo ohlajena voda nenadoma spremenila v led. Kaj se bo zgodilo, ko bo temperatura še nižja? Pri -120 °C se z vodo začne dogajati nekaj čudnega: postane super viskozna ali viskozna, kot je melasa, pri temperaturah pod -135 °C pa se spremeni v "steklasto" ali "steklasto" vodo - trdna, v katerem ni kristalne strukture.

4. Voda preseneča fizike

Vklopljeno molekularni ravni voda je še bolj presenetljiva. Leta 1995 je poskus sipanja nevtronov, ki so ga izvedli znanstveniki, prinesel nepričakovan rezultat: fiziki so odkrili, da nevtroni, usmerjeni v molekule vode, »vidijo« 25 % manj vodikovih protonov, kot je bilo pričakovano.

Izkazalo se je, da pri hitrosti ene atosekunde (10 -18 sekund) pride do nenavadnega kvantnega učinka in kemijska formula voda namesto H2O postane H1,5O!

5. Vodni spomin

Alternativa uradni medicini, homeopatija trdi, da je razredčena raztopina zdravilni izdelek lahko zdravilno deluje na telo, tudi če je faktor redčenja tako visok, da v raztopini ne ostane nič razen molekul vode. Zagovorniki homeopatije pojasnjujejo ta paradoks s konceptom, imenovanim »vodni spomin«, po katerem ima voda na molekularni ravni »spomin« na snov, ki je bila enkrat v njej raztopljena, in ohrani lastnosti raztopine prvotne koncentracije, potem ko niti enkrat molekula sestavine ostane v njej.

Mednarodna skupina znanstvenikov pod vodstvom profesorice Madeleine Ennis s Queen's University v Belfastu, ki je kritizirala načela homeopatije, je leta 2002 izvedla poskus, da bi koncept enkrat za vselej ovrgla. Rezultat je bil nasproten. Po tem so znanstveniki izjavili, da so lahko dokazali resničnost učinka "vodnega spomina". Vendar poskusi, izvedeni pod nadzorom neodvisnih strokovnjakov, niso prinesli rezultatov. Razprava o obstoju fenomena »vodnega spomina« se nadaljuje.

Voda ima še veliko drugih nenavadnih lastnosti, o katerih v tem članku nismo govorili. Na primer, gostota vode se spreminja glede na temperaturo (gostota ledu je manjša od gostote vode)

voda ima precej visoko površinsko napetost

v tekočem stanju je voda kompleksna in dinamično spreminjajoča se mreža vodnih skupkov, obnašanje grozdov pa vpliva na strukturo vode itd.

O teh in mnogih drugih nepričakovanih lastnostih vode si lahko preberete v članku “ Nenavadne lastnosti voda«, avtorja Martina Chaplina, profesorja na Univerzi v Londonu.

Pozdravljeni dragi ljubitelji zanimiva dejstva. Danes se bomo z vami pogovarjali o. Ampak mislim, da se vprašanje, zastavljeno v naslovu, morda zdi preprosto absurdno - ali je treba vedno nedeljivo zaupati razvpiti "zdravi pameti" in ne strogo uveljavljenemu testnemu eksperimentu. Poskusimo ugotoviti, zakaj vroča voda zmrzne hitreje kot hladna voda?

Zgodovinsko ozadje

Da pri zmrzovanju mrzle in tople vode »ni vse čisto« je omenil že Aristotel, nato so podobne opombe zapisali F. Bacon, R. Descartes in J. Black. IN moderna zgodovina Ta učinek je dobil ime "Mpembin paradoks" - po tanganjiškem šolarju Erastu Mpembi, ki je isto vprašanje zastavil gostujočemu profesorju fizike.

Fantovo vprašanje ni nastalo od nikoder, ampak iz čisto osebnega opazovanja procesa ohlajanja sladolednih mešanic v kuhinji. Seveda tudi sošolci, ki so bili tam prisotni, poleg šolski učitelj se je smejal Mpembi - vendar je po eksperimentalnem testu, ki ga je osebno izvedel profesor D. Osborne, želja po norčevanju iz Erasta "izhlapela." Poleg tega je Mpemba skupaj s profesorjem leta 1969 objavil v Physics Education podroben opis ta učinek - in od takrat je bilo zgoraj omenjeno ime določeno v znanstveni literaturi.

Kaj je bistvo pojava?

Postavitev eksperimenta je zelo preprosta: ob vseh drugih pogojih se preskušajo enake posode s tankimi stenami, ki vsebujejo popolnoma enake količine vode, razlikujejo pa se le po temperaturi. Posode se naložijo v hladilnik, nato pa se zabeleži čas do nastanka ledu v vsaki od njih. Paradoks je, da se v posodi s prvotno bolj vročo tekočino to zgodi hitreje.

Kako to razlaga sodobna fizika?

Paradoks nima univerzalne razlage, saj se skupaj pojavlja več vzporednih procesov, katerih prispevek se lahko razlikuje glede na specifične začetne pogoje - vendar z enotnim rezultatom:

• sposobnost tekočine za prehladitev - sprva hladna voda je bolj nagnjena k prehladitvi, tj. ostane tekoč, ko je njegova temperatura že pod lediščem
• pospešeno hlajenje - para iz vroče vode se pretvori v ledene mikrokristale, ki ob povratku pospešijo proces in delujejo kot dodatni "zunanji izmenjevalec toplote"
• izolacijski učinek - za razliko od vroče vode hladna voda zamrzne od zgoraj, kar vodi do zmanjšanja prenosa toplote s konvekcijo in sevanjem

Obstaja še vrsta drugih razlag ( zadnjič Britansko kraljevo kemijsko združenje je nedavno, leta 2012, razpisalo tekmovanje za najboljšo hipotezo) – vendar še vedno ni nedvoumne teorije za vse primere kombinacij vhodnih pogojev...

Veliko je dejavnikov, ki vplivajo na to, katera voda hitreje zmrzne, vroča ali hladna, a samo vprašanje se zdi nekoliko čudno. Posledica, in to je znano iz fizike, je, da vroča voda še vedno potrebuje čas, da se ohladi na temperaturo primerjane hladne vode, da se spremeni v led. To stopnjo je mogoče preskočiti in zato zmaga v času.

Toda odgovor na vprašanje, katera voda hitreje zamrzne - hladna ali vroča - zunaj v mrazu, pozna vsak prebivalec severnih zemljepisnih širin. Pravzaprav se znanstveno izkaže, da bo hladna voda v vsakem primeru preprosto hitreje zmrznila.

Učitelj fizike, na katerega se je leta 1963 obrnil šolar Erasto Mpemba, je razmišljal enako s prošnjo, naj pojasni, zakaj hladna zmes bodočega sladoleda zamrzne dlje kot podobna, a vroča.

"To ni univerzalna fizika, ampak nekakšna fizika Mpemba"

Takrat se je učitelj temu le smejal, toda Deniss Osborne, profesor fizike, ki je nekoč obiskal isto šolo, kjer je študiral Erasto, je eksperimentalno potrdil prisotnost takega učinka, čeprav takrat ni bilo razlage za to. Leta 1969 je v popular znanstvena revija ta dva človeka sta objavila skupni članek, ki opisuje ta nenavaden učinek.

Od takrat, mimogrede, vprašanje, katera voda zamrzne hitreje - vroča ali hladna - ima svoje ime - učinek Mpemba ali paradoks.

Vprašanje je prisotno že dolgo časa

Seveda se je takšen pojav zgodil že prej in je bil omenjen v delih drugih znanstvenikov. To vprašanje ni zanimalo samo šolarja, ampak sta o tem nekoč razmišljala tudi Rene Descartes in celo Aristotel.

Toda pristope k rešitvi tega paradoksa so začeli iskati šele ob koncu dvajsetega stoletja.

Pogoji za pojav paradoksa

Tako kot pri sladoledu med poskusom ne zmrzne le navadna voda. Mora biti prisoten določene pogoje da bi se začeli prepirati, katera voda hitreje zmrzne - hladna ali vroča. Kaj vpliva na potek tega procesa?

Zdaj, v 21. stoletju, je bilo predlaganih več možnosti, ki lahko pojasnijo ta paradoks. Katera voda zmrzne hitreje, vroča ali hladna, je lahko odvisno od dejstva, da ima večjo stopnjo izhlapevanja kot hladna voda. Tako se njena prostornina zmanjša, z zmanjševanjem prostornine pa postane čas zamrzovanja krajši, kot če vzamemo enako začetno prostornino hladne vode.

Že nekaj časa je minilo, odkar ste odmrznili zamrzovalnik.

Katera voda zmrzne hitreje in zakaj do tega pride, lahko vpliva snežna obloga, ki je morda prisotna v zamrzovalniku hladilnika, uporabljenega za poskus. Če vzamete dve po prostornini enaki posodi, vendar je v eni topla voda, v drugi pa hladna, bo posoda s toplo vodo pod seboj stopila sneg in s tem izboljšala stik toplotne ravni s steno hladilnika. Posoda s hladno vodo tega ne more storiti. Če v hladilnem delu ni takšne obloge s snegom, bi morala hladna voda hitreje zmrzniti.

Zgoraj - spodaj

Tudi pojav, katera voda hitreje zmrzne - vroča ali hladna - je pojasnjen na naslednji način. Po določenih zakonitostih začne hladna voda zmrzovati iz zgornjih plasti, vroča voda pa ravno nasprotno - začne zmrzovati od spodaj navzgor. Izkazalo se je, da hladna voda, ki ima na vrhu hladno plast z ledom, ki je že nastal, poslabša procese konvekcije in toplotnega sevanja, kar pojasnjuje, katera voda hitreje zamrzne - hladna ali vroča. Fotografije amaterskih poskusov so priložene in to je lepo vidno tukaj.

Toplota gre ven, hiti navzgor in tam naleti na zelo hladno plast. Za toplotno sevanje ni proste poti, zato postane proces hlajenja otežen. Topla voda nima prav nobenih takih ovir na svoji poti. Katera zmrzne hitreje - hladna ali topla, od tega je odvisen verjeten izid, lahko odgovor razširite tako, da ima vsaka voda v sebi raztopljene določene snovi.

Nečistoče v vodi kot dejavnik, ki vpliva na rezultat

Če ne goljufate in uporabljate vodo enake sestave, kjer so koncentracije določenih snovi enake, potem naj bi hladna voda hitreje zmrznila. Če pa pride do situacije, ko se raztopi kemični elementi so na voljo samo v topli vodi, hladna voda pa jih nima, potem obstaja možnost, da topla voda prej zmrzne. To je razloženo z dejstvom, da raztopljene snovi v vodi ustvarjajo kristalizacijske centre in z majhnim številom teh centrov je pretvorba vode v trdno stanje otežena. Možno je celo, da bo voda prehlajena, v smislu, da bo pri temperaturah pod ničlo v tekočem stanju.

Toda vse te različice znanstvenikom očitno niso povsem ustrezale in so še naprej delali na tem vprašanju. Leta 2013 je skupina raziskovalcev v Singapurju povedala, da je rešila prastaro skrivnost.

Skupina kitajskih znanstvenikov trdi, da je skrivnost tega učinka v količini energije, ki je shranjena med molekulami vode v njenih vezeh, imenovanih vodikove vezi.

Odgovor kitajskih znanstvenikov

Sledijo informacije, za razumevanje katerih je potrebno nekaj znanja kemije, da bi razumeli, katera voda hitreje zmrzne - topla ali hladna. Kot je znano, je sestavljen iz dveh atomov H (vodik) in enega atoma O (kisik), ki ju držijo skupaj kovalentne vezi.

Toda tudi vodikove atome ene molekule privlačijo sosednje molekule, njihova kisikova komponenta. Te vezi se imenujejo vodikove vezi.

Ne smemo pozabiti, da imajo molekule vode hkrati odbojni učinek druga na drugo. Znanstveniki so ugotovili, da se pri segrevanju vode razdalja med njenimi molekulami poveča, kar je olajšano z odbojnimi silami. Izkazalo se je, da če zasedajo enako razdaljo med molekulami v hladnem stanju, bi lahko rekli, da se raztezajo in se zdijo večja zaloga energije. Prav ta zaloga energije se sprosti, ko se molekule vode začnejo približevati druga drugi, torej pride do ohlajanja. Izkazalo se je, da do večje zaloge energije v vroči vodi in do njenega večjega sproščanja pri ohlajanju na temperature pod ničlo pride hitreje kot pri hladni vodi, ki ima manjšo zalogo te energije. Katera voda torej hitreje zmrzne - hladna ali vroča? Na ulici in v laboratoriju naj bi se zgodil Mpembin paradoks in vroča voda bi se morala hitreje spremeniti v led.

Toda vprašanje je še odprto

Obstaja le teoretična potrditev te rešitve - vse to je zapisano v lepih formulah in se zdi verjetno. Toda ko bodo eksperimentalni podatki o tem, katera voda zmrzne hitreje - vroča ali hladna - uporabljeni v praksi in predstavljeni njihovi rezultati, potem lahko štejemo, da je vprašanje Mpembinega paradoksa zaključeno.