Uma das minhas matérias favoritas na escola era química. Certa vez, um professor de química nos deu uma tarefa muito estranha e difícil. Ele nos deu uma lista de perguntas que tínhamos que responder em termos de química. Tivemos vários dias para esta tarefa e pudemos usar bibliotecas e outras fontes de informação disponíveis. Uma dessas questões dizia respeito ao ponto de congelamento da água. Não me lembro exatamente como soou a pergunta, mas era sobre o fato de que se você pegar dois baldes de madeira do mesmo tamanho, um deles com água quente, o outro com um frio (com exatamente a temperatura especificada), e colocá-los em um ambiente com uma determinada temperatura, qual deles congelará mais rápido? Claro, a resposta imediatamente surgiu - um balde de água fria, mas achamos que era muito simples. Mas isto não foi suficiente para dar uma resposta completa; precisávamos prová-la do ponto de vista químico. Apesar de todo o meu pensamento e pesquisa, não consegui chegar a uma conclusão lógica. Até decidi pular esta lição naquele dia, então nunca aprendi a solução para esse enigma.

Os anos se passaram e aprendi muitos mitos cotidianos sobre o ponto de ebulição e o ponto de congelamento da água, e um mito dizia: “ água quente congela mais rápido." Procurei em muitos sites, mas as informações eram muito conflitantes. E eram apenas opiniões, infundadas do ponto de vista científico. E decidi conduzir meu próprio experimento. Como não encontrei baldes de madeira, usei o freezer, o fogão, um pouco de água e um termômetro digital. Contarei a vocês os resultados da minha experiência um pouco mais tarde. Primeiramente, compartilharei com vocês alguns argumentos interessantes sobre a água:

A água quente congela mais rápido que a água fria. A maioria dos especialistas afirma que a água fria congela mais rápido do que a água quente. Mas um fenómeno engraçado (o chamado efeito Memba), por razões desconhecidas, prova o contrário: a água quente congela mais rapidamente do que a água fria. Uma das várias explicações é o processo de evaporação: se colocar água muito quente num ambiente frio, a água começará a evaporar (a quantidade restante de água congelará mais rapidamente). E de acordo com as leis da química, isso não é um mito, e muito provavelmente era isso que o professor queria ouvir de nós.

Água fervida congela mais rápido água da torneira. Apesar da explicação anterior, alguns especialistas argumentam que a água fervida que esfriou à temperatura ambiente deve congelar mais rapidamente porque a fervura reduz a quantidade de oxigênio.

A água fria ferve mais rápido que a água quente. Se a água quente congela mais rápido, talvez a água fria ferva mais rápido! Isto é contrário ao bom senso e os cientistas dizem que simplesmente não pode ser assim. A água quente da torneira deve ferver mais rápido do que a água fria. Mas usar água quente para ferver não economiza energia. Você pode usar menos gás ou luz, mas o aquecedor de água usará a mesma quantidade de energia necessária para aquecer água fria. (COM energia solar as coisas são um pouco diferentes). Como resultado do aquecimento da água pelo esquentador, podem aparecer sedimentos, fazendo com que a água demore mais para aquecer.

Se você adicionar sal à água, ela ferverá mais rápido. O sal aumenta o ponto de ebulição (e, consequentemente, diminui o ponto de congelamento - é por isso que algumas donas de casa adicionam um pouco de sal-gema ao sorvete). Mas estamos em nesse caso Estou interessado em outra questão: quanto tempo a água levará para ferver e se o ponto de ebulição, neste caso, pode subir acima de 100°C). Apesar do que dizem os livros de receitas, os cientistas dizem que a quantidade de sal que adicionamos à água fervente não é suficiente para afetar o tempo ou a temperatura de fervura.

Mas aqui está o que eu consegui:

Água fria: usei três copos de vidro de 100 ml de água purificada: um copo com temperatura ambiente (72°F/22°C), um com água quente (115°F/46°C) e um com água fervida (212 °F/100°C). Coloquei os três copos no congelador a -18°C. E como eu sabia que a água não se transformaria imediatamente em gelo, determinei o grau de congelamento com uma “bóia de madeira”. Quando o palito colocado no centro do copo não tocava mais a base, considerei a água congelada. Verifiquei os óculos a cada cinco minutos. E quais são os meus resultados? A água do primeiro copo congelou após 50 minutos. A água quente congelou após 80 minutos. Fervido - após 95 minutos. Minhas descobertas: Dadas as condições do freezer e da água que usei, não consegui reproduzir o efeito Memba.

Também tentei esta experiência com água previamente fervida que esfriou até a temperatura ambiente. Congelou em 60 minutos - ainda demorou mais que a água fria para congelar.

Água fervida: peguei um litro de água em temperatura ambiente e coloquei no fogo. Ferveu em 6 minutos. Em seguida, esfriei de volta à temperatura ambiente e adicionei enquanto estava quente. No mesmo fogo, a água quente ferveu em 4 horas e 30 minutos. Conclusão: Como esperado, a água quente ferve muito mais rápido.

Água fervida (com sal): adicionei 2 colheres grandes de sal de cozinha para cada 1 litro de água. Ferveu em 6 minutos e 33 segundos e, como mostrou o termômetro, atingiu a temperatura de 102°C. Sem dúvida, o sal afeta o ponto de ebulição, mas não muito. Conclusão: o sal na água não afeta muito a temperatura e o tempo de fervura. Sinceramente, admito que a minha cozinha dificilmente pode ser chamada de laboratório, e talvez as minhas conclusões contradigam a realidade. Meu freezer pode não congelar os alimentos uniformemente. Meus óculos de vidro podem ter formato irregular, etc. Mas não importa o que aconteça no laboratório, quando se trata de congelar ou ferver água na cozinha, o mais importante é o bom senso.

link com fatos interessantes sobre waterall sobre água
conforme sugerido no fórum forum.ixbt.com, este efeito (o efeito da água quente congelando mais rápido do que a água fria) é chamado de “efeito Aristóteles-Mpemba”

Aqueles. A água fervida (resfriada) congela mais rápido que a água “bruta”

O efeito Mpemba ou por que a água quente congela mais rápido que a água fria? O Efeito Mpemba (Paradoxo Mpemba) é um paradoxo que afirma que a água quente sob algumas condições congela mais rápido do que a água fria, embora deva ultrapassar a temperatura da água fria durante o processo de congelamento. Este paradoxo é um facto experimental que contradiz as ideias habituais, segundo as quais, nas mesmas condições, um corpo mais aquecido demora mais tempo a arrefecer até uma determinada temperatura do que um corpo menos aquecido a arrefecer até à mesma temperatura. Este fenômeno foi notado em certa época por Aristóteles, Francis Bacon e René Descartes, mas somente em 1963 o estudante tanzaniano Erasto Mpemba estabeleceu que mistura quente o sorvete congela mais rápido do que o sorvete frio. Ser estudante de Magambinskaya ensino médio Na Tanzânia, Erasto Mpemba fez trabalho prático como cozinheiro. Ele precisava fazer sorvete caseiro - ferver o leite, dissolver o açúcar, esfriar até a temperatura ambiente e depois colocar na geladeira para congelar. Aparentemente, Mpemba não era um aluno particularmente diligente e atrasou a conclusão da primeira parte da tarefa. Temendo não conseguir chegar ao final da aula, colocou leite ainda quente na geladeira. Para sua surpresa, congelou ainda mais cedo que o leite de seus companheiros, preparado de acordo com a tecnologia fornecida. Depois disso, Mpemba fez experiências não só com leite, mas também com água comum. De qualquer forma, já como aluno da Escola Secundária de Mkwava, perguntou ao professor Dennis Osborne, do University College de Dar Es Salaam (convidado pelo diretor da escola para dar uma palestra sobre física aos alunos), especificamente sobre a água: “Se você tomar dois recipientes idênticos com volumes iguais de água para que em um deles a água tenha uma temperatura de 35°C, e no outro - 100°C, e coloque-os no freezer, então no segundo a água congelará mais rápido. Por que? Osborne interessou-se por esta questão e logo, em 1969, ele e Mpemba publicaram os resultados de seus experimentos na revista Physics Education. Desde então, o efeito que descobriram foi denominado efeito Mpemba. Até agora, ninguém sabe exatamente como explicar este estranho efeito. Os cientistas não têm uma versão única, embora existam muitas. É tudo uma questão de diferença nas propriedades da água quente e fria, mas ainda não está claro quais propriedades desempenham um papel neste caso: a diferença no super-resfriamento, evaporação, formação de gelo, convecção ou o efeito dos gases liquefeitos na água em temperaturas diferentes. O paradoxo do efeito Mpemba é que o tempo durante o qual um corpo esfria até a temperatura ambiente deve ser proporcional à diferença de temperatura entre esse corpo e o ambiente. Esta lei foi estabelecida por Newton e desde então tem sido confirmada muitas vezes na prática. Neste efeito, a água com temperatura de 100°C esfria até uma temperatura de 0°C mais rápido do que a mesma quantidade de água com temperatura de 35°C. No entanto, isto ainda não implica um paradoxo, uma vez que o efeito Mpemba pode ser explicado no âmbito da física conhecida. Aqui estão algumas explicações para o efeito Mpemba: Evaporação A água quente evapora mais rapidamente de um recipiente, reduzindo assim o seu volume, e um volume menor de água à mesma temperatura congela mais rapidamente. A água aquecida a 100 C perde 16% de sua massa quando resfriada a 0 C. O efeito da evaporação é duplo. Em primeiro lugar, a massa de água necessária para o resfriamento diminui. E em segundo lugar, a temperatura diminui devido ao fato de que o calor de evaporação da transição da fase aquosa para a fase vapor diminui. Diferença de temperatura Devido ao fato da diferença de temperatura entre a água quente e o ar frio ser maior, portanto a troca de calor neste caso é mais intensa e a água quente esfria mais rápido. Hipotermia Quando a água esfria abaixo de 0 C, nem sempre congela. Sob algumas condições, pode sofrer super-resfriamento, continuando a permanecer líquido em temperaturas abaixo de zero. Em alguns casos, a água pode permanecer líquida mesmo a uma temperatura de -20 C. A razão para este efeito é que, para que os primeiros cristais de gelo comecem a se formar, são necessários centros de formação de cristais. Se eles não estiverem presentes na água líquida, o super-resfriamento continuará até que a temperatura caia o suficiente para que os cristais se formem espontaneamente. Quando começarem a se formar no líquido super-resfriado, começarão a crescer mais rápido, formando gelo derretido, que congelará para formar gelo. A água quente é mais suscetível à hipotermia porque o aquecimento remove gases e bolhas dissolvidos, que por sua vez podem servir como centros para a formação de cristais de gelo. Por que a hipotermia faz com que a água quente congele mais rápido? No caso de água fria que não é super-resfriada, acontece o seguinte. Nesse caso camada fina gelo se formará na superfície da embarcação. Esta camada de gelo atuará como um isolante entre a água e o ar frio e evitará maior evaporação. A taxa de formação de cristais de gelo neste caso será menor. No caso de água quente submetida a super-resfriamento, a água super-resfriada não possui uma camada superficial protetora de gelo. Portanto, ele perde calor muito mais rápido pela parte superior aberta. Quando o processo de super-resfriamento termina e a água congela, muito mais calor é perdido e, portanto, mais gelo é formado. Muitos pesquisadores desse efeito consideram a hipotermia o principal fator no caso do efeito Mpemba. Convecção A água fria começa a congelar por cima, piorando assim os processos de radiação e convecção de calor e, portanto, a perda de calor, enquanto a água quente começa a congelar por baixo. Este efeito é explicado por uma anomalia na densidade da água. A água tem densidade máxima a 4 C. Se você resfriar a água a 4 C e colocá-la em uma temperatura mais baixa, a camada superficial da água congelará mais rápido. Como essa água é menos densa que a água a uma temperatura de 4 C, ela permanecerá na superfície, formando uma fina camada fria. Nessas condições, uma fina camada de gelo se formará na superfície da água em pouco tempo, mas essa camada de gelo servirá como isolante, protegendo as camadas inferiores da água, que permanecerão a uma temperatura de 4 C. Portanto, o processo de resfriamento adicional será mais lento. No caso da água quente a situação é completamente diferente. A camada superficial de água esfriará mais rapidamente devido à evaporação e maior diferença temperaturas Além disso, as camadas de água fria são mais densas que as camadas de água quente, de modo que a camada de água fria afundará, elevando a camada. água mornaà superfície. Esta circulação de água garante uma queda rápida da temperatura. Mas por que esse processo não atinge um ponto de equilíbrio? Para explicar o efeito Mpemba deste ponto de vista da convecção, seria necessário assumir que as camadas de água fria e quente são separadas e o próprio processo de convecção continua após temperatura média a água cairá abaixo de 4 C. No entanto, não há dados experimentais que confirmem esta hipótese de que camadas de água fria e quente são separadas durante o processo de convecção. Gases dissolvidos na água A água sempre contém gases dissolvidos nela - oxigênio e dióxido de carbono. Esses gases têm a capacidade de reduzir o ponto de congelamento da água. Quando a água é aquecida, esses gases são liberados da água porque sua solubilidade em água é menor em altas temperaturas. Portanto, quando a água quente esfria, ela sempre contém menos gases dissolvidos do que a água fria não aquecida. Portanto, o ponto de congelamento da água aquecida é maior e ela congela mais rápido. Este factor é por vezes considerado o principal na explicação do efeito Mpemba, embora não existam dados experimentais que confirmem este facto. Condutividade térmica Este mecanismo pode desempenhar um papel significativo quando a água é colocada no compartimento frigorífico do congelador em pequenos recipientes. Nessas condições, percebeu-se que um recipiente com água quente derrete gelo embaixo dele congelador, melhorando assim o contato térmico com a parede do freezer e a condutividade térmica. Como resultado, o calor é removido de um recipiente com água quente mais rapidamente do que de um recipiente com água fria. Por sua vez, um recipiente com água fria não derrete a neve que está por baixo. Todas essas condições (assim como outras) foram estudadas em muitos experimentos, mas uma resposta clara à questão - qual delas fornece cem por cento de reprodução do efeito Mpemba - nunca foi obtida. Por exemplo, em 1995, o físico alemão David Auerbach estudou o efeito do super-resfriamento da água sobre esse efeito. Ele descobriu que a água quente, ao atingir um estado super-resfriado, congela a uma temperatura mais alta que a água fria e, portanto, mais rápido que esta. Mas a água fria atinge um estado super-resfriado mais rápido que a água quente, compensando assim o atraso anterior. Além disso, os resultados de Auerbach contradizem dados anteriores de que a água quente foi capaz de atingir maior super-resfriamento devido a menos centros de cristalização. Quando a água é aquecida, os gases nela dissolvidos são removidos e, quando fervida, alguns sais nela dissolvidos precipitam. Por enquanto, apenas uma coisa pode ser afirmada: a reprodução deste efeito depende significativamente das condições em que o experimento é realizado. Justamente porque nem sempre é reproduzido. OV Mosin

Água- uma substância bastante simples do ponto de vista químico, mas possui uma série de propriedades incomuns que nunca deixam de surpreender os cientistas. Abaixo estão alguns fatos que poucas pessoas conhecem.

1. Qual água congela mais rápido - fria ou quente?

Vamos pegar dois recipientes com água: despeje água quente em um e água fria no outro e coloque-os no freezer. A água quente congela mais rápido do que a água fria, embora logicamente a água fria devesse ter se transformado primeiro em gelo: afinal, a água quente deve primeiro esfriar até a temperatura fria e depois se transformar em gelo, enquanto a água fria não precisa ser resfriada. Por que isso está acontecendo?

Em 1963, um estudante tanzaniano chamado Erasto B. Mpemba, ao congelar uma mistura de sorvete, percebeu que a mistura quente solidificava mais rápido no congelador do que a fria. Quando o jovem compartilhou sua descoberta com seu professor de física, ele apenas riu dele. Felizmente, o aluno foi persistente e convenceu o professor a realizar um experimento, que confirmou sua descoberta: sob certas condições, a água quente congela mais rápido do que a água fria.

Agora, esse fenômeno de congelamento da água quente mais rápido do que a água fria é chamado de “ Efeito Mpemba" É verdade, muito antes disso propriedade única a água foi observada por Aristóteles, Francis Bacon e René Descartes.

Os cientistas ainda não compreendem totalmente a natureza deste fenômeno, explicando-o pela diferença no super-resfriamento, evaporação, formação de gelo, convecção ou pelo efeito dos gases liquefeitos na água quente e fria.

2. Pode congelar instantaneamente

Todo mundo sabe disso água sempre vira gelo quando resfriado a 0°C... com algumas exceções! Tal caso, por exemplo, é o super-resfriamento, que é uma propriedade muito água limpa permanecem líquidos mesmo quando resfriados abaixo de zero. Este fenômeno se torna possível devido ao fato de que ambiente não contém centros ou núcleos de cristalização que possam desencadear a formação de cristais de gelo. E assim a água permanece na forma líquida mesmo quando resfriada abaixo de zero graus Celsius.

Processo de cristalização pode ser causada, por exemplo, por bolhas de gás, impurezas (contaminantes), superfície irregular containers. Sem eles, a água permanecerá em Estado líquido. Quando o processo de cristalização começa, você pode observar a água super-resfriada se transformar instantaneamente em gelo.

Observe que a água “superaquecida” também permanece líquida mesmo quando aquecida acima do ponto de ebulição.

3. 19 estados da água

Sem hesitação, diga quantos estados diferentes a água possui? Se você respondeu três: sólido, líquido, gasoso, você se enganou. Os cientistas distinguem pelo menos 5 estados diferentes da água na forma líquida e 14 estados na forma congelada.

Lembra da conversa sobre água supergelada? Portanto, não importa o que você faça, a -38 °C até mesmo a água mais pura e super-resfriada se transformará repentinamente em gelo. O que acontecerá quando a temperatura cair ainda mais? A -120 °C, algo estranho começa a acontecer com a água: ela se torna superviscosa ou viscosa, como o melaço, e em temperaturas abaixo de -135 °C ela se transforma em água “vítrea” ou “vítrea” – uma substância sólida que carece de cristalino estrutura.

4. A água surpreende os físicos

No nível molecular, a água é ainda mais surpreendente. Em 1995, uma experiência de dispersão de neutrões conduzida por cientistas produziu um resultado inesperado: os físicos descobriram que os neutrões apontados para as moléculas de água “vêem” 25% menos protões de hidrogénio do que o esperado.

Descobriu-se que a uma velocidade de um attossegundo (10 -18 segundos) ocorre um efeito quântico incomum, e Fórmula químicaágua em vez disso H2O, torna-se H1.5O!

5. Memória da água

Alternativa à medicina oficial homeopatia afirma que uma solução diluída medicamento pode ter um efeito curativo no corpo, mesmo que o fator de diluição seja tão alto que não reste nada na solução, exceto moléculas de água. Os defensores da homeopatia explicam este paradoxo com um conceito chamado " memória de água“, segundo o qual a água em nível molecular tem uma “memória” da substância que uma vez foi dissolvida nela e retém as propriedades da solução da concentração original depois que nenhuma molécula do ingrediente permanece nela.

Uma equipa internacional de cientistas liderada pela professora Madeleine Ennis, da Queen's University de Belfast, que criticou os princípios da homeopatia, conduziu uma experiência em 2002 para refutar o conceito de uma vez por todas. O resultado foi o oposto. Depois disso, os cientistas afirmaram que foram capazes de provar a realidade do efeito “ memória de água" No entanto, os experimentos realizados sob a supervisão de especialistas independentes não trouxeram resultados. Disputas sobre a existência do fenômeno " memória de água"continuar.

A água tem muitas outras propriedades incomuns das quais não falamos neste artigo. Por exemplo, a densidade da água muda dependendo da temperatura (a densidade do gelo é menor que a densidade da água); a água tem uma tensão superficial bastante alta; no estado líquido, a água é uma rede complexa e que muda dinamicamente de aglomerados de água, e é o comportamento dos aglomerados que afeta a estrutura da água, etc.

Sobre esses e muitos outros recursos inesperados água pode ser lido no artigo “ Propriedades anômalas da água", de autoria de Martin Chaplin, professor da Universidade de Londres.

Muitos pesquisadores apresentaram e estão apresentando suas próprias versões sobre por que a água quente congela mais rápido do que a água fria. Pareceria um paradoxo - afinal, para congelar, a água quente precisa primeiro esfriar. No entanto, o fato permanece um fato e os cientistas o explicam de maneiras diferentes.

Versões principais

Sobre este momento Existem diversas versões que explicam esse fato:

1. Como a água quente evapora mais rápido, seu volume diminui. E o congelamento de uma quantidade menor de água na mesma temperatura ocorre mais rapidamente.
2. O compartimento do freezer da geladeira possui um forro para neve. Um recipiente contendo água quente derrete a neve que está por baixo. Isso melhora o contato térmico com o freezer.
3. O congelamento da água fria, ao contrário da água quente, começa na parte superior. Ao mesmo tempo, pioram a convecção e a radiação de calor e, conseqüentemente, a perda de calor.
4. A água fria contém centros de cristalização - substâncias nela dissolvidas. Se o seu conteúdo na água for pequeno, a formação de gelo é difícil, embora ao mesmo tempo seja possível o super-resfriamento - quando temperatura abaixo de zero está em estado líquido.

Embora, para ser justo, possamos dizer que esse efeito nem sempre é observado. Muitas vezes, a água fria congela mais rápido que a água quente.

A que temperatura a água congela

Por que a água congela? Contém uma certa quantidade de partículas minerais ou orgânicas. Podem ser, por exemplo, partículas muito pequenas de areia, poeira ou argila. À medida que a temperatura do ar diminui, essas partículas são os centros em torno dos quais se formam os cristais de gelo.

O papel dos núcleos de cristalização também pode ser desempenhado por bolhas de ar e rachaduras no recipiente que contém água. A velocidade do processo de transformação da água em gelo é amplamente influenciada pelo número desses centros - se houver muitos deles, o líquido congela mais rápido. No condições normais, com pressão atmosférica normal, a água passa do estado sólido do líquido a uma temperatura de 0 graus.

A essência do efeito Mpemba

O efeito Mpemba é um paradoxo, cuja essência é que, em certas circunstâncias, a água quente congela mais rapidamente do que a água fria. Este fenômeno foi notado por Aristóteles e Descartes. No entanto, foi somente em 1963 que o estudante tanzaniano Erasto Mpemba determinou que o sorvete quente congela em menos tempo do que o sorvete frio. Ele chegou a essa conclusão enquanto completava uma tarefa culinária.

Teve que dissolver o açúcar no leite fervido e, depois de resfriado, colocar na geladeira para congelar. Aparentemente, Mpemba não foi particularmente diligente e começou tarde a concluir a primeira parte da tarefa. Por isso, ele não esperou o leite esfriar e colocou-o quente na geladeira. Ele ficou muito surpreso quando congelou ainda mais rápido que seus colegas, que faziam o trabalho de acordo com a tecnologia fornecida.

Esse fato interessou muito ao jovem, e ele iniciou experimentos com água pura. Em 1969, a revista Physics Education publicou os resultados da pesquisa de Mpemba e do professor Dennis Osborne da Universidade de Dar Es Salaam. O efeito que descreveram recebeu o nome de Mpemba. No entanto, ainda hoje não há uma explicação clara para o fenômeno. Todos os cientistas concordam que o papel principal nisso pertence às diferenças nas propriedades da água gelada e quente, mas o que exatamente é desconhecido.

Versão de Singapura

Físicos de uma das universidades de Cingapura também estavam interessados ​​​​na questão de qual água congela mais rápido - quente ou fria? Uma equipe de pesquisadores liderada por Xi Zhang explicou esse paradoxo justamente pelas propriedades da água. Todo mundo conhece a composição da água desde a escola - um átomo de oxigênio e dois átomos de hidrogênio. O oxigênio, até certo ponto, afasta os elétrons do hidrogênio, de modo que a molécula é uma espécie de “ímã”.

Como resultado, certas moléculas na água são ligeiramente atraídas umas pelas outras e unidas por uma ligação de hidrogênio. Sua força é muitas vezes menor que a de uma ligação covalente. Os investigadores de Singapura acreditam que a explicação para o paradoxo de Mpemba reside precisamente nas ligações de hidrogénio. Se as moléculas de água forem colocadas muito próximas umas das outras, uma interação tão forte entre as moléculas pode deformar a ligação covalente no meio da própria molécula.

Mas quando a água é aquecida, as moléculas ligadas afastam-se ligeiramente umas das outras. Como resultado, ocorre o relaxamento das ligações covalentes no meio das moléculas com liberação do excesso de energia e transição para um nível de energia mais baixo. Isso leva ao fato de que a água quente começa a esfriar rapidamente. Por pelo menos, isto é demonstrado por cálculos teóricos realizados por cientistas de Singapura.

Água congelante instantaneamente - 5 truques incríveis: Vídeo

A Sociedade Real Britânica de Química está oferecendo uma recompensa de £ 1.000 para quem puder explicar ponto científico entender por que, em alguns casos, a água quente congela mais rápido que a água fria.

“A ciência moderna ainda não consegue responder a esta pergunta aparentemente simples. Sorveteiros e bartenders usam esse efeito em seu trabalho diário, mas ninguém sabe realmente por que funciona. Este problema é conhecido há milénios, com filósofos como Aristóteles e Descartes a pensar nele”, disse o professor David Phillips, presidente da Sociedade Real Britânica de Química, citado num comunicado de imprensa da Sociedade.

Como um cozinheiro africano derrotou um professor de física britânico

Esta não é uma piada de primeiro de abril, mas uma dura realidade física. A ciência moderna, que opera facilmente com galáxias e buracos negros, e constrói aceleradores gigantes para procurar quarks e bósons, não consegue explicar como a água elementar “funciona”. O livro escolar afirma claramente que leva mais tempo para resfriar um corpo mais quente do que para resfriar um corpo frio. Mas para a água esta lei nem sempre é observada. Aristóteles chamou a atenção para este paradoxo no século 4 aC. e. Aqui está o que o antigo grego escreveu em seu livro Meteorologica I: “O fato de a água ser pré-aquecida faz com que ela congele. Portanto, muitas pessoas, quando querem arrefecer a água quente mais rapidamente, primeiro colocam-na ao sol...” Na Idade Média, Francis Bacon e René Descartes tentaram explicar este fenómeno. Infelizmente, nem os grandes filósofos nem os numerosos cientistas que desenvolveram a termofísica clássica conseguiram isso e, portanto, um fato tão inconveniente foi “esquecido” por muito tempo.

E só em 1968 eles “lembraram” graças ao estudante Erasto Mpembe, da Tanzânia, longe de qualquer ciência. Enquanto estudava na escola de artes culinárias em 1963, Mpembe, de 13 anos, recebeu a tarefa de fazer sorvete. De acordo com a tecnologia, era necessário ferver o leite, dissolver o açúcar, resfriar até a temperatura ambiente e depois colocar na geladeira para congelar. Aparentemente, Mpemba não era um estudante diligente e hesitou. Temendo não conseguir chegar ao final da aula, colocou leite ainda quente na geladeira. Para sua surpresa, congelou ainda mais cedo que o leite dos companheiros, preparado de acordo com todas as regras.

Quando Mpemba compartilhou sua descoberta com seu professor de física, ele riu dele na frente de toda a turma. Mpemba lembrou-se do insulto. Cinco anos depois, já estudante da universidade de Dar es Salaam, assistiu a uma palestra do famoso físico Denis G. Osborne. Após a palestra, ele fez uma pergunta ao cientista: “Se você pegar dois recipientes idênticos com quantidades iguais de água, um a 35 °C (95 °F) e outro a 100 °C (212 °F), e colocá-los no freezer, a água em um recipiente quente congelará mais rápido. Por que?" Você pode imaginar a reação de um professor britânico a uma pergunta de um jovem da maldita Tanzânia. Ele zombou do aluno. No entanto, Mpemba estava pronto para tal resposta e desafiou o cientista para uma aposta. A disputa terminou com um teste experimental que confirmou que Mpemba estava certo e Osborne foi derrotado. Assim, o aprendiz de cozinheiro escreveu o seu nome na história da ciência, e a partir de agora este fenómeno é denominado “efeito Mpemba”. É impossível descartá-lo, declará-lo como “inexistente”. O fenômeno existe e, como escreveu o poeta, “não dói”.

A culpa é das partículas de poeira e dos solutos?

Ao longo dos anos, muitos tentaram desvendar o mistério da água congelada. Foram propostas várias explicações para este fenômeno: evaporação, convecção, influência de substâncias dissolvidas - mas nenhum desses fatores pode ser considerado definitivo. Vários cientistas dedicaram toda a sua vida ao efeito Mpemba. Funcionário do Departamento de Segurança Radiológica Universidade Estadual O residente de Nova York, James Brownridge, estuda o paradoxo em seu tempo livre há uma década. Depois de realizar centenas de experimentos, o cientista afirma ter evidências da “culpa” da hipotermia. Brownridge explica que a 0°C, a água só fica super-resfriada e começa a congelar quando a temperatura cai abaixo. O ponto de congelamento é regulado por impurezas na água - elas alteram a taxa de formação de cristais de gelo. As impurezas, como partículas de poeira, bactérias e sais dissolvidos, têm uma temperatura de nucleação característica quando cristais de gelo se formam em torno dos centros de cristalização. Quando existem vários elementos na água ao mesmo tempo, o ponto de congelamento é determinado por aquele que tem mais Temperatura alta nucleação.

Para o experimento, Brownridge pegou duas amostras de água com a mesma temperatura e as colocou no freezer. Ele descobriu que um dos espécimes sempre congelava antes do outro - provavelmente devido a combinações diferentes impurezas.

Brownridge diz que a água quente esfria mais rápido porque há uma diferença maior entre a temperatura da água e do freezer - isso ajuda a atingir o ponto de congelamento antes que a água fria atinja o ponto de congelamento natural, que é pelo menos 5°C mais baixo.

No entanto, o raciocínio de Brownridge levanta muitas questões. Portanto, quem conseguir explicar o efeito Mpemba à sua maneira terá a chance de concorrer a mil libras esterlinas da Sociedade Real Britânica de Química.