Qual água congela mais rápido, quente ou fria, é influenciada por muitos fatores, mas a pergunta em si parece um pouco estranha. Está implícito, e é sabido da física, que a água quente ainda precisa de tempo para esfriar até a temperatura da água fria comparável para se transformar em gelo. Com água fria, essa etapa pode ser pulada e, consequentemente, vence com o tempo.
Mas a resposta para a pergunta de qual água congela mais rápido - fria ou quente - na rua com geada, qualquer habitante das latitudes setentrionais sabe. Na verdade, cientificamente, acontece que, em qualquer caso, a água fria simplesmente tem que congelar mais rápido.
Assim fez o professor de física, que foi abordado pelo colegial Erasto Mpemba em 1963 com um pedido para explicar por que a mistura fria do futuro sorvete congela mais do que o mesmo, mas quente.
Isso não é física mundial, mas algum tipo de física Mpemba
Naquela época, o professor só ria disso, mas Deniss Osborn, professor de física, que certa vez frequentou a mesma escola onde Erasto estudou, confirmou experimentalmente a existência de tal efeito, embora houvesse nenhuma explicação para isso então. Em 1969, uma revista científica popular publicou um artigo conjunto dos dois homens que descreveram esse efeito peculiar.
Desde então, a propósito, a questão de qual água congela mais rápido - quente ou fria, tem seu próprio nome - o efeito, ou paradoxo, Mpemba.
A questão surgiu há muito tempo
Naturalmente, tal fenômeno já ocorreu antes, e foi mencionado nos trabalhos de outros cientistas. Não apenas um estudante se interessou por esta questão, mas Francis Bacon, René Descartes e até mesmo Aristóteles pensaram sobre isso uma vez.
Essas são apenas as abordagens para resolver esse paradoxo que começaram a aparecer apenas no final do século XX.
Condições para que um paradoxo ocorra
Assim como o sorvete, não é apenas a água comum que congela durante o experimento. Certas condições devem estar presentes para começar a discutir qual água congela mais rápido - fria ou quente. O que influencia esse processo?
Agora, no século 21, várias opções foram apresentadas que podem explicareste paradoxo. Qual água congela mais rápido, quente ou fria, pode depender do fato de que a água quente tem uma taxa de evaporação mais alta do que a água fria. Assim, seu volume diminui e, com a diminuição do volume, o tempo de congelamento se torna menor do que se você tomasse um volume inicial semelhante de água fria.
O freezer está descongelado há muito tempo
Qual água congela mais rápido, e por que isso acontece, pode ser afetado pelo revestimento de neve que pode estar no freezer da geladeira usada para o experimento. Se você pegar dois recipientes que são idênticos em volume, mas um deles terá água quente e o outro água fria, o recipiente com água quente derreterá a neve sob ele, melhorando assim o contato do nível térmico com a parede da geladeira. Um recipiente de água fria não pode fazer isso. Se não houver tal revestimento com neve no compartimento da geladeira, a água fria deve congelar mais rápido.
Top - bottom
Além disso, o fenômeno de que a água congela mais rápido - quente ou frio, é explicado a seguir. Seguindo certas leis, a água fria começa a congelar nas camadas superiores, quando a água quente faz o contrário - começa a congelar de baixo para cima. Acontece que a água fria, tendo por cima uma camada fria com gelo já formado em alguns lugares, prejudica assim os processos de convecção e radiação térmica, explicando assim qual água congela mais rápido - fria ou quente. Fotos de amadorexperimentos estão anexados, e isso é claramente visível aqui.
Calor sai, tendendo para cima, e lá encontra uma camada muito gelada. Não há caminho livre para a radiação de calor, então o processo de resfriamento se torna difícil. A água quente não tem absolutamente tais barreiras em seu caminho. O que congela mais rápido - frio ou quente, do qual depende o resultado provável, você pode expandir a resposta dizendo que qualquer água tem certas substâncias dissolvidas nela.
Impurezas na composição da água como fator que afeta o resultado
Se você não trapacear e usar água com a mesma composição, onde as concentrações de certas substâncias são idênticas, então a água fria deve congelar mais rápido. Mas se ocorrer uma situação em que os elementos químicos dissolvidos estão presentes apenas na água quente, enquanto a água fria não os possui, a água quente tem a oportunidade de congelar mais cedo. Isso é explicado pelo fato de que substâncias dissolvidas na água criam centros de cristalização e, com um pequeno número desses centros, a transformação da água em estado sólido é difícil. Até mesmo o superresfriamento da água é possível, no sentido de que em temperaturas abaixo de zero ela estará em estado líquido.
Mas todas essas versões, aparentemente, não agradaram totalmente aos cientistas e eles continuaram trabalhando nessa questão. Em 2013, uma equipe de pesquisadores em Cingapura disse ter resolvido o antigo mistério.
Um grupo de cientistas chineses afirma que o segredo desse efeito está na quantidade de energia armazenada entre as moléculas de água em suas ligações, chamadas ligações de hidrogênio.
Pista de cientistas chineses
A seguir, as informações a seguir, para a compreensão de que você precisa ter algum conhecimento em química para descobrir qual água congela mais rápido - quente ou fria. Como você sabe, uma molécula de água consiste em dois átomos de H (hidrogênio) e um átomo de O (oxigênio) unidos por ligações covalentes.
Mas os átomos de hidrogênio de uma molécula também são atraídos pelas moléculas vizinhas, pelo seu componente de oxigênio. São essas ligações que são chamadas de ligações de hidrogênio.
Vale lembrar que, ao mesmo tempo, as moléculas de água agem de forma repulsiva umas sobre as outras. Os cientistas observaram que quando a água é aquecida, a distância entre suas moléculas aumenta, e isso é facilitado por forças repulsivas. Acontece que as ligações de hidrogênio, que ocupam uma distância entre as moléculas em estado frio, podem ser consideradas esticadas e têm um suprimento maior de energia. É essa reserva de energia que é liberada quando as moléculas de água começam a se aproximar, ou seja, ocorre o resfriamento. Acontece que uma maior oferta de energia na água quente, e sua maior liberação quando resfriada a temperaturas abaixo de zero, ocorre mais rapidamente do que na água fria, que possui tal suprimento.menos energia. Então, qual água congela mais rápido - fria ou quente? O paradoxo Mpemba deveria estar acontecendo fora e no laboratório, e a água quente deveria virar gelo mais rápido.
Mas ainda aberto
Há apenas uma confirmação teórica dessa pista - tudo isso está escrito em belas fórmulas e parece plausível. Mas quando os dados experimentais, que a água congela mais rápido - quente ou fria, forem colocados em um sentido prático, e seus resultados forem apresentados, então será possível considerar encerrada a questão do paradoxo Mpemba.
