Sıcak suyun zaman zaman soğuktan daha hızlı donmasına neden olan Mpemba etkisi bilim insanları tarafından uzun zamandır biliniyor, ancak nedenini hiçbir zaman tam olarak anlayamadılar. Çeşitli öneriler ortaya atılmış olsa da, bir bilim adamı çözümü bulduğuna inanıyor.
Aşağıda Mpemba etkisi için bazı hipotezler yer almaktadır:
1) Sıcak su daha çabuk buharlaşarak donacak alan miktarını azaltır
2) Sğuk suyun üzerinde oluşan yalıtkan bir don tabakasının varlığı
3) Su ısıtıldıkça dışarı atılan karbondioksit de dahil olmak üzere değişen çözünen madde konsantrasyonları
Konu edilen etki her zaman ortaya çıkmaz ve soğuk su sıklıkla sıcak sudan daha çabuk donar, bu da bir sorundur.
New York Eyalet Üniversitesi’nde radyasyon güvenliği görevlisi olan James Brownridge, son on yıldır bu fenomeni araştırıyor ve yüzlerce deney gerçekleştirdi. Şimdi bu etkiden aşırı soğumanın sorumlu olduğuna dair kanıtları olduğunu iddia ediyor. Brownridge’e göre su tipik olarak 0°C’de aşırı soğur ve ancak bu noktanın altında donmaya başlar. Sudaki buz kristali oluşumuna neden olan safsızlıklar donma noktasını kontrol eder. Birden fazla safsızlık mevcut olduğunda, en yüksek çekirdeklenme sıcaklığına sahip olan donma noktasını belirler. Bu safsızlıklara örnek olarak toz, mikroorganizmalar ve çözünmüş tuzlar verilebilir.
Brownridge çalışmalarında iki özdeş su örneği kullandı ve bunları aynı sıcaklıkta dondurdu. Biri tipik olarak diğerinden önce donuyordu ve bunun biraz farklı kirletici kombinasyonlarının bir sonucu olduğunu keşfetti. Örnekler daha sonra dondurucudan çıkarıldı ve tekrar dondurucuya konulmadan önce sırasıyla oda sıcaklığına ve 80°C’ye kadar ısıtıldı. Bulgular, 80°C’ye kadar ısıtılıp tekrar dondurulduğunda, donma noktalarındaki fark en az 5°C ise, donma noktası daha yüksek olanın her zaman diğerinden önce donduğunu gösterdi.
Brownridge’e göre sıcak su, dondurucu ile arasındaki sıcaklık farkının daha fazla olması nedeniyle daha çabuk soğumakta, bu da doğal donma noktası en az 5°C daha düşük olan soğuk suya kıyasla donma noktasına daha erken ulaşmasını sağlamaktadır. Örneklerin dondurucudaki konumu ve kabın türü gibi, diğer çalışmalarda yapılmadığını söylediği her iki hususun da düzenlenmesi gerektiğini sözlerine ekledi.
Aristo, günümüzde Mpemba etkisi olarak bilinen olguyu ilk kez M.Ö. 4. yüzyılda tanımlamış ve o zamandan bu yana pek çok bilim insanı bu olguyu gözlemlemiştir.
Tanzanyalı öğrenci Erasto Mpemba’nın fen bilgisi dersinde dondurmanın dondurucuya konulmadan önce ısıtılması halinde daha çabuk donacağını iddia etmesi 1960’larda “Mpemba etkisi” teriminin ortaya çıkmasına neden oldu. Ancak bir okul müfettişi deneyi test edip Mpemba’nın haklı olduğunu tespit edince kahkahalar durdu.
Kaynak: phys.org/news/2010-03-mpemba-effect-hot-faster-cold
