¿Cuál es el estado de las investigaciones del efecto Mpemba?

Un aburrido lunes por la mañana en el laboratorio, un grupo de nosotros hicimos el experimento y, para nuestra sorpresa, descubrimos que el agua caliente (en recipientes sellados) se congelaba más rápido.

En un examen más detallado, descubrimos que los estantes de nuestro congelador estaban cubiertos de escarcha, como imagino que la mayoría de los congeladores, y el agua caliente estaba derritiendo la escarcha y creando un buen contacto térmico entre el vaso de precipitados de agua y el estante. Esa resultó ser la razón por la cual el agua caliente se congeló más rápido. Cuando limpiamos a fondo el estante del congelador, el efecto desapareció y el agua caliente tardó más en congelarse.

Creo que los rumores sobre la congelación más rápida del agua caliente ilustran los peligros de los experimentos controlados incorrectamente. Como menciona Ron, la evaporación también podría ser un factor y sería fácil para un experimentador doméstico llegar a una conclusión equivocada. Agregue a eso el hecho de que en secreto todos estaríamos encantados si pudiéramos demostrar que el agua caliente realmente se congela más rápido, y puede ver cómo se ha extendido el rumor.

Mi trabajo también participó en la competencia Efecto Mpemba de RSC, pero debido a que había demasiadas entradas (más de 22000), un equipo de periodistas realizó la primera proyección. Les doy el resumen: las moléculas de agua son dipolos colocados y orientados unidos por enlaces de hidrógeno. Cuando el agua se calienta, esta estructura colapsa (aumentando la entropía). Después de que el agua se vuelve a enfriar a una temperatura más baja, la estructura no se reconstruye inmediatamente, sino que necesita algún tiempo. Algunas vecesel tiempo no es suficiente dentro de un congelador porque el proceso de enfriamiento es demasiado rápido. Las curvas de reducción de entropía en función de la temperatura S=f(T) aparecen con retraso (retraso) en relación con las curvas de crecimiento de entropía. El agua después de ser calentada y reenfriada a la temperatura inicial, tiene más entropía que antes de ser calentada. Esto significa que las moléculas ahora tienen la misma energía cinética, pero el movimiento térmico antes del calentamiento estaba más orientado por la estructura mencionada anteriormente. Las colisiones aleatorias de enfriamiento son más posibles, lo que lleva a una reducción más rápida de la temperatura. Mira: nueva explicación

El agua más caliente tenderá a unirse más rápido pero de una manera más desorganizada. Las moléculas a una temperatura más cercana al punto de 'congelación' tardarán más en unirse, pero la fracción de empaquetamiento será más eficiente. Esta es la misma filosofía detrás de la fabricación de cristal. La conclusión es que bajo las mismas condiciones exactas, el agua más caliente hará hielo más rápido que el agua más fría, pero el hielo no es el mismo. el hielo hecho con agua más caliente se derretirá más rápido. Se que hay quienes dudan de mí pero pregúntale a la gente de Beverly Ice, te dirán lo mismo. también lo hará su Intel Crystal Grower, lo bueno lleva tiempo. Ah, y revisé dos veces anoche usando bolsas selladas para que las heladas no fueran una consideración.

La explicación es que el agua caliente se evapora, dejando menos agua para congelar (pero vea la respuesta de John Rennie para un efecto de contacto que es probablemente el factor más importante para la mayoría de los informes del efecto. Aparte del efecto de John...) este es el único diferencia significativa, no hay otra, a pesar de lo que a veces se lee. El efecto de evaporación ni siquiera es tan grande, si agrega 10 grados de temperatura al agua, la diferencia en la evaporación es insignificante y el agua caliente se congelará por una cantidad de tiempo que es más larga exactamente por el tiempo que toma enfriar el agua. 10 grados adicionales.

Todos los experimentos que afirman que un recipiente cerrado de agua caliente se congela más rápido no son confiables (pero vea la respuesta de John Rennie). Pero nadie se congela en recipientes cerrados por razones obvias. Si congela bandejas cubiertas con envoltura de plástico, el agua caliente se congela más lentamente. No hay un "efecto Mpemba", y creo que no es bueno adjuntar algo así a un estudiante oscuro que estaba informando algo verdadero por experiencia.