Demonstrer Mpemba-effekten i en kontrolleret indstilling

Et par fysikere ved Simon Fraser University har udviklet et middel til at demonstrere Mpemba-effekten i kontrollerede omgivelser. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Natur , Avinash Kumar og John Bechhoefer beskriver det setup, de brugte, hvad det viste og andre mulige anvendelser for det.

Tilbage i 1963, en ung skoledreng i Tanzania ved navn Erasto Mpemba havde travlt med at lave is til en gruppe mennesker. En del af processen involverede opvarmning af vand for at desinficere det udstyr, han brugte. På et tidspunkt, han lagde mærke til noget, der syntes at gå imod sund fornuft - det varme vand frøs nogle gange hurtigere end det kolde vand. Han lavede senere en rapport om sine resultater og blev krediteret som den første til at genkende effekten - den er nu kendt som "Mpemba-effekten."

Siden Mpembas rapport, forskere har set meget nærmere på, hvad der sker, når vandet fryser, og har ikke været i stand til at afgøre, om effekten faktisk er reel - det er på grund af vandets kompleksitet, og også på grund af de involverede variabler. Forskere har bemærket, at selv slutresultatet kan være åbent for fortolkning - f.eks. skal vandet begynde at koge eller komme til at koge fuldt ud? Eller skal den bare nå kogepunktet? Sådanne variabler påvirker den involverede tid; dermed, effekten har været svær at gengive. I denne nye indsats, forskerne har udviklet et system til at replikere Mpemba-effekten på en pålidelig måde.

Arbejdet involverede at bygge et kolloidt termisk bratkølesystem (en type kølesystem) inde i et bæger fyldt med vand, som fungerede som varmebad. I praksis, det involverede at tabe en lille glasperle i bægeret tusinder af gange fra forskellige pletter ved hjælp af en sandsynlighedsfordeling. Og da hver perle faldt, forskerne brugte en optisk pincet til at få en virtuel potentiel profil. Dette fremtvang en ændring i sandsynlighedsfordelingen og en ændring i systemets temperatur.

Forskerne bemærker, at da de ændrede parametre på bestemte måder, de var i stand til at observere varmt vand afkøle hurtigere end koldt vand i nogle tilfælde.

© 2020 Science X Network