Suyun, sıcaklığı kaç derece olursa olsun buz olmaya başlamadan önce donma noktasına gelmesi gerektiğini okulda öğrenmiştik.
Peki sıcak suyun soğuk sudan daha hızlı donma noktasına ulaşabilmesi mümkün mü? Aslında bu soruya net olarak bir cevap vermek zor çünkü bazı durumlar yaratmamız gerekebilir.
Bu durum ilk kez Aristoteles tarafından gözlemlenmiş.
Bu olayın denemeleri MÖ 4. yüzyıl Aristo dönemine kadar dayanıyor. İlk kez bu olayı gözlemleyen Aristo ise bu duruma özel bir söz kullanmış: "Suyun daha önce ısıtılmış olması, çabuk donmasına katkıda bulunur çünkü böylece daha çabuk soğur. Bu nedenle birçok insan, sıcak suyu hızlı bir şekilde soğutmak istediğinde onu güneşin altına koyar..."
İlerleyen dönemlerde Francis Bacon ve Descartes tarafından da fark edilen bu durum, fizikçilerin bu konuyu uzunca bir süre tartışmasına neden olmuştu.
Günümüzde bu etkinin bir adı bile var: Mpemba Etkisi
Erasto B. Mpemba .via-text { background-color: rgb(0,0,0); /* Fallback color */ background-color: rgba(0,0,0, 0.4); /* Black w/opacity/see-through */ color: white; font-weight: 300; font-size: 0.75em; position: absolute; bottom: 0%; right: 0; z-index: 2; padding: 5px !important; text-align: left; }
Çok da uzak olmayan geçmişte, 1963 yılında; Tanzanyalı Erasto Mpemba adlı öğrenci, ılık sütten yaptığı dondurmanın soğuk sütle yapılana oranla daha hızlı donduğunu fark etmiş.
Günümüzde de bu etki, ilk kez bilimsel makaleye döken Erosto Mpemba'nın katkısıyla bu adı kazanmış. Bu durum ise şu şekilde açıklanmış:
İki özdeş kaba aynı miktarda 70 derece sıcak su, 30 derece soğuk su koyduğumuzu varsayalım. Dondurucu, sıcak suyu dondurmak için daha büyük bir enerji harcayacaktır. Sıcak suyun buharlaşması ve içerisindeki gazların miktarının değişmesi nedeniyle sıcak suyun toplam kütlesinde bir azalma gözlemlenecektir.
Yani sıcak su, donma noktasına gelebilmek için daha büyük bir çaba harcar ancak soğuk su sadece aşırı derecede soğuma noktasına gelmek için uğraşır.
Bunun yalnızca bir teori olduğunu unutmayalım!
Nanyang Teknoloji Üniversitesinin 2014 yılında yaptığı Mpemba Etkisi araştırmasına göre sıcak su ısıtıldığında hidrojen bağları esniyor ve enerji salınımı soğuk suya oranla daha hızlı gerçekleşiyor.
Enerji salınımı, teknik olarak sıcak suyun daha hızlı soğuması anlamına gelir diyebiliriz. Bu enerji salınımıyla birlikte aslında belirli şartlar altında sıcak suyun soğuk sudan daha hızlı donduğu senaryolar mevcut.
Özetle şunu söyleyebiliriz ki; başlangıçtaki ısı transfer hızı, sıcak suda soğuk suya oranla daha hızlı gerçekleşecektir. Ancak bu durumun her zaman ve her koşulda çalıştığına dair henüz yeterli bir kanıt sunulamadı.
Bu etkideki en büyük etkenin, sıvıların içerisindeki gaz ve çözünmüş katı maddelerin varlığı olduğu düşünülmekte. Bu etmenlerin, ısıyı iletme hızını azalttığı düşünülünce, sıcak suyun daha hızlı donmasını sağlayabilir. Yani kısaca, bu etki için güzel bir teori örneği diyebiliriz.
Bu teoriyi evde denemek bedava! İsterseniz hemen şu an musluk suyu kullanarak bu deneyi evde kendiniz gerçekleştirebilirsiniz. Kim bilir, belki de bu teoriyi güçlendirme aşamasında sizler de bir katkıda bulunursunuz.
Kaynaklar: School of Engineering, How Stuff Works?, Tübitak