Sıcak Su Nasıl Oluyor da Soğuk Sudan Daha Süratli Donabiliyor? Üstelik Nedeni Hiç de O denli Kolay Değil!
Suyun, sıcaklığı kaç derece olursa olsun buz olmaya başlamadan önce donma noktasına gelmesi gerektiğini okulda öğrenmiştik.
Peki sıcak suyun soğuk sudan daha süratli donma noktasına ulaşabilmesi mümkün mü? Aslında bu soruya net olarak bir yanıt vermek sıkıntı çünkü kimi durumlar yaratmamız gerekebilir.
Bu durum birinci kere Aristoteles tarafından gözlemlenmiş.
Bu olayın denemeleri MÖ 4. yüzyıl Aristo periyoduna kadar dayanıyor. Birinci sefer bu olayı gözlemleyen Aristo ise bu duruma özel bir kelam kullanmış: “Suyun daha evvel ısıtılmış olması, çabuk donmasına katkıda bulunur çünkü böylelikle daha çabuk soğur. Bu nedenle birçok insan, sıcak suyu süratli bir halde soğutmak istediğinde onu güneşin altına koyar…”
İlerleyen dönemlerde Francis Bacon ve Descartes tarafından da fark edilen bu durum, fizikçilerin bu mevzuyu uzunca bir mühlet tartışmasına neden olmuştu.
Günümüzde bu tesirin bir ismi bile var: Mpemba Etkisi
Çok da uzak olmayan geçmişte, 1963 yılında; Tanzanyalı Erasto Mpemba isimli öğrenci, ılık sütten yaptığı dondurmanın soğuk sütle yapılana oranla daha süratli donduğunu fark etmiş.
Günümüzde de bu tesir, ilk kere bilimsel makaleye döken Erosto Mpemba’nın katkısıyla bu ismi kazanmış. Bu durum ise şu biçimde açıklanmış:
İki özdeş kaba aynı ölçüde 70 derece sıcak su, 30 derece soğuk su koyduğumuzu varsayalım. Dondurucu, sıcak suyu dondurmak için daha büyük bir güç harcayacaktır. Sıcak suyun buharlaşması ve içerisindeki gazların ölçüsünün değişmesi nedeniyle sıcak suyun toplam kütlesinde bir azalma gözlemlenecektir.
Yani sıcak su, donma noktasına gelebilmek için daha büyük bir efor harcar ancak soğuk su yalnızca çok derecede soğuma noktasına gelmek için uğraşır.
Bunun sırf bir teori olduğunu unutmayalım!
Nanyang Teknoloji Üniversitesinin 2014 yılında yaptığı Mpemba Tesiri araştırmasına göre sıcak su ısıtıldığında hidrojen bağları esniyor ve güç salınımı soğuk suya oranla daha süratli gerçekleşiyor.
Enerji salınımı, teknik olarak sıcak suyun daha süratli soğuması manasına gelir diyebiliriz. Bu güç salınımıyla birlikte aslında belirli kurallar altında sıcak suyun soğuk sudan daha süratli donduğu senaryolar mevcut.
Özetle şunu söyleyebiliriz ki; başlangıçtaki ısı transfer suratı, sıcak suda soğuk suya oranla daha süratli gerçekleşecektir. Lakin bu durumun her vakit ve her şartta çalıştığına dair şimdi kâfi bir ispat sunulamadı.
Bu tesirdeki en büyük etkenin, sıvıların içerisindeki gaz ve çözünmüş katı maddelerin varlığı olduğu düşünülmekte. Bu etmenlerin, ısıyı iletme suratını azalttığı düşünülünce, sıcak suyun daha süratli donmasını sağlayabilir. Yani kısaca, bu tesir için hoş bir teori örneği diyebiliriz.
Bu teoriyi meskende denemek bedava! İsterseniz çabucak şu an musluk suyu kullanarak bu deneyi meskende kendiniz gerçekleştirebilirsiniz. Kim bilir, tahminen de bu teoriyi güçlendirme etabında sizler de bir katkıda bulunursunuz.