آیا آب گرم می‌تواند سریع‌تر از آب سرد یخ بزند؟

به گزارش خبرگزاری آنا، آب با ترکیب شیمیایی H₂O برای زندگی موجودات زنده ضروری است. از دیدگاه علمی وجود آب در سه حالت مایع، جامد (یخ) و گاز (بخار آب) امکانپذیر است که البته به تنوع شرایط آب و هوایی کمک می‌کند و چرخه آن یک فرآیند مهم در طبیعت است.

آب در دمای صفر درجه یخ می زند، بنابراین پایین آمدن دمای آب با انجماد رابطه مستقیم دارد. با این حال شاید از این تعجب کنید آب گرم سریع‌تر از آب سرد یخ می‌زند! این پدیده که به نام «اثر امپمبا» (Mpemba effect) شناخته می‌شود سال‌هاست ذهن دانشمندان و علاقه‌مندان به علم را به خود مشغول کرده است.

بیشتر بخوانید

علم به زبان ساده ۵؛

ابررایانه چیست؟

منبع نور اشعه ایکس چیست؟

انرژی هیدروژنی چیست؟

در حالی که این پدیده به نظر غیرمنطقی می‌آید، اما شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد در شرایط خاص واقعاً امکان‌پذیر است. این اثر به افتخار اراستو بارثولومئو امپمبا(Erasto Bartholomeo Mpemba) دانش‌آموز تانزانیایی نامگذاری شده که در دهه شصت میلادی متوجه شد آب گرم در برخی شرایط سریع‌تر از آب سرد یخ می‌زند. او این پدیده را در آزمایش‌های خود مشاهده کرد و از آن زمان، محققان مختلفی سعی کرده‌اند تا دلایل علمی این پدیده را توضیح دهند.

دانشمندان عوامل متعددی را مؤثر در وقوع اثر امپمبا مفروض هستند. یکی از دلایل ممکن برای اثر امپمبا ، تبخیر سریع‌تر آب گرم است. وقتی آب گرم در معرض هوا قرار می‌گیرد، بخشی از آن به بخار تبدیل می‌شود و حجم کلی آب کاهش می‌یابد. این کاهش حجم باعث می‌شود که زمان لازم برای یخ زدن کمتر شود. در آب گرم، مولکول‌ها با سرعت بیشتری حرکت می‌کنند. این حرکت سریع‌تر ممکن است باعث شود که مولکول‌های آب بتوانند سریع‌تر با یکدیگر ترکیب شوند و ساختار بلوری یخ را تشکیل دهند. مسئله دیگر تأثیر دما بر خواص فیزیکی است. دما بر روی خواص فیزیکی آب تأثیر می‌گذارد. برای مثال وقتی دما کاهش می‌یابد، چگالی آب تغییر می‌کند و این تغییر ممکن است بر نحوه یخ زدن آن تأثیر بگذارد.

شرایط محیطی مانند نوع ظرفی که آب در آن قرار دارد، دما و رطوبت هوا نیز می‌توانند بر روی زمان یخ زدن تأثیرگذار باشند. برای مثال اگر آب گرم در یک ظرف فلزی قرار گیرد، ممکن است سریع‌تر از آب سرد در یک ظرف پلاستیکی یخ بزند.

با وجود توضیحات فوق، اثر امپمبا  هنوز هم به طور کامل درک نشده است و تحقیقات بیشتری برای توضیح دقیق این پدیده لازم است. اثر امپمبا نشان می دهد رفتار مواد تحت شرایط مختلف دمایی پیچیدگی هایی دارد که هنوز درک نشده است.