Wir haben endlich herausgefunden, warum heißes Wasser schneller als kaltes gefriert

Jahrhunderte lang haben Wissenschaftler über einen Zähler-Frührentner Beobachtung verwirrt: Warmwasser, aus irgendeinem Grund scheint schneller als Kälte einzufrieren. Glücklicherweise hat jetzt ein Team von Physikern geklappt warum es passiert.

Der Mpemba-Effekt genannt – nach einer tansanischen Student, bemerkt, dass heißes Eis Mischung schneller als eine Erkältung friert – es war in der Tat zuerst beobachtet von Aristoteles, dann später Francis Bacon und René Descartes. Aber während es beobachtet, aufgenommen, und wurde von bedeutenden Denkern seit Jahren diskutiert, niemand hat jemals geklappt warum heißes Wasser gefriert schneller als kalte. Geben Sie Xi Zhang und seine Kollegen von der Nanyang Technological University in Singapur. Haben sie Hinweise, was darauf hindeutet, dass es die chemischen Bindungen ist gefunden, die halten Wasser zusammen die seltsamen Effekt zur Verfügung zu stellen.

Erstens, einige Chemie. Jedes Molekül des Wassers besteht aus zwei Wasserstoffatome kovalent an ein einzelnes Atom Sauerstoff gebunden. Diese Anleihen, die Atome Elektronen teilen betreffen, sind gut verstanden. Aber die separate Wassermoleküle miteinander verknüpft sind, auch durch schwächere Kräfte erzeugt durch Wasserstoffbrücken. Sie treten auf, wenn ein Wasserstoffatom aus einem Molekül des Wassers in der Nähe ein Sauerstoffatom aus einem anderen sitzt – und sie ergeben sich viele interessante Eigenschaften des Wassers, wie seine seltsam hoher Siedepunkt.

Nun, ist Xi Zhang darauf hindeutet, dass diese gleichen Bindungen den Mpemba-Effekt verursachen. Die Idee ist ziemlich einfach: Wasser-Moleküle in Kontakt zu bringen, und eine natürliche Abstoßung zwischen den Molekülen bewirkt, dass die kovalente Bindungen zu dehnen und Speicherung von Energie. Als die Flüssigkeit erwärmt sich die Wasserstoffbrücken -Strecke, wie das Wasser weniger dicht wird und die Moleküle bewegen sich weiter auseinander.

Diese zusätzliche Strecke in Wasserstoffbrücken kann kovalente Bindungen zu entspannen und ein wenig zu verkleinern, geben ihre Energie. Der Prozess der kovalente Bindungen aufzugeben Energie ist gleichbedeutend mit Kühlung, damit warmes Wasser schneller als kaltes theoretisch abkühlen sollte. Welches ist der Mpemba-Effekt!

XI Zhang theoretischen Berechnungen deuten darauf hin, dass das Ausmaß der kovalenten Bindung Entspannung genau der experimentellen in der Zeit es nimmt für warmes und kaltes Wasser entfallen zu frieren Unterschiede – das ist ehrlich gesagt, erstaunlich. Es ist erwähnenswert, dass die Arbeit noch nicht Peer-reviewed, aber es scheint ordentlich die Theorie zu erklären. Und wenn man bedenkt, dass sonst niemand eine anständige Erklärung hat, dürfte es richtig sein. [ArXiv über Medium]

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