Sıcak Su Gerçekten De Soğuk Sudan Daha Mı Çabuk Donar?

Ders kitaplarımızda adı geçen bir bilim insanının, yüz binlerce yıl önce cevaplamış olması gereken bir soruymuş gibi geliyor kulağa. Mantıken ‘’ hayır ‘’ diye cevap vermek istediğimiz bir soru bu. Su donar çünkü ısı kaybeder. Soğuk su, sıcak sudan daha fazla ısı kaybetmiştir zaten. Dolayısıyla halihazırda donma noktasına daha yakın olduğundan, soğuk suyun daha çabuk donması gerekir.

Ancak sorunun tek bir gerçek cevabı yoktur. Şartlara bağlıdır.

Deneyler, başlangıçtaki sıcaklık derecesine, suyun içinde olduğu kaba ve donma koşullarına bağlı olarak, sıcak suyun bazen soğuk sudan daha hızlı donduğunu gösteriyor. ( Örneğin daha soğuk olan su hali hazırda neredeyse donma noktasında ise tabii ki sıcak su daha önce donmayacaktır.)

Birbirinin aynı ve ağızları açık iki kova düşünün. Birinin içine sıcak su ve diğerine de aynı miktarda ılık su koyun. Hava donma noktasından daha düşük bir derecede iken kovaları dışarı koyun veya büyük bir dondurucuya koyduğunuzu düşünün. Bir iddiaya göre ( Buhar teorisi ) daha sıcak olan su daha hızlı buharlaşacaktır. Soğuyacak daha az su olduğundan ‘’ sıcak ‘’ kovadaki su daha çabuk soğuyarak donabilir. Aynı zamanda, buharlaşma olayının kendisi suyun daha çabuk ısı kaybetmesine neden olur. Tıpkı tenimizden buharlaşan terin bizi serinletmesi gibi…

Diğer yandan, daha soğuk olan suyun bulunduğu kovanın yüzeyinde ince bir buz tabakası oluşur ve bu tabaka suyu yalıtarak suyun daha fazla buharlaşmasını önler ve yüzeyin altındaki buz oluşumunu yavaşlatır. Aynı zamanda derin soğutucu bir etki de yaratabilir ki su normal donma noktasının altında ( 0 derece santigrat ) sıvı olarak kalır ve ardından daha hızlı donar. Nasıl mi? Normalde buz kristalleri suda asılı kalan toz veya gaz kabarcıklarının olduğu yerlerde oluşur. Kaynamış olan sıcak suyun daha az çözünmüş kabarcığı vardır. İçinde daha az yabancı madde olan su, üzerinde yalıtıcı bir buz tabakası oluşmadan buharlaşabilir ve soğuyabilir.

Donma noktasının altında soğuduğunda, kendiliğinden oluşan buz kristalleri yarı karlı suya dönüşür ve su çabucak soğuyarak donup katılaşır.

( Sıcak suyun daha hızlı donmasının, aynı zamanda daha basit bir nedeni daha vardır. Dondurucunuza bir kap sıcak su koyun. Suyun ısısını buzdolabının termostatını tetikleyerek kompresörün çalışmasına neden olur. Buzdolabının, dondurucudan dışarıya ısı pompalamasıyla, sıcak kap soğuk bir kaba nazaran çok daha çabuk donabilir.)

Mpemba Etkisi Nedir? Nasıl Ortaya Çıkmıştır?

Aristo, söz konusu sıcak su olayını M.Ö 300 yılında fark etmişti. Ancak bu gizemin bilimsel açıdan tartışılması 20. Yüzyılda sona ermiştir. Ta ki Afrika’da Erasto Mpemba adındaki bir çocuk dondurma yaparken garip bir şey fark edene kadar: Tarife sıcak sütle başladığında, dondurması daha çabuk donmuştu.

Daha sonra Tanzanya’da liseli Mpemba öğretmenlerinin sürekli başının etini yiyerek bir açıklama beklemiştir. Okulunu ziyaret eden bir fizik profesörünün merakını cezp etmiş ve laboratuvarında gerçekleştirdiği bir dizi deney, çocuğun haklı olduğunu ortaya koymuştur. Profesör ve Mpemba 1969 yılında ele geçirdikleri bulguları yayımladılar. Günümüzde, sıcak suyun soğuk sudan daha hızlı donması olayı Mpemba etkisiyle anılmaktadır.