Neden Sıcak Su Soğuk Sudan Önce Donar?

Biraz ilginç gelebilir ancak sıcak su, soğuk suya göre daha çabuk donma eğilimi gösterir. Peki bunun sebebi nedir? Bu soru yıllardır çözülemeyen bir kimya problemi. Sadece kimya çevreleri değil aynı zamanda Aristo, Descartes gibi filozoflar da bu problemle ilgilenmiş ve bir sonuca varamamışlardır. Bu duruma kimyada Mpemba etkisi denildi. Adını Tanzanya’ da yaşayan Erasto Mpemba’ dan alıyor. Bu sorunu Mpemba yıllar sonra 1963′te lise yıllarında eriyen dondurmanın donması esnasında farketti. 1969′ da ise Dr. Dennis Osborne ile bu durumu yayınladı. Bu ilginç kimya problemi, Mpemba’ nın bu soruyu hocası Osborne’ ye yöneltmesiyle üne kavuştu. Hala bu problem üzerindeki belirsizlik giderilebilmiş değil. Öyleki İngiltere’ deki Kraliyet Kimya Birliği bu probleme üretilen cevaplardan yaratıcı ve en önemlisi tatmin edici olanını bulana bin sterlin ödülveriyor. www.hermes2012.org/ice web adresi üzerinden cevapları bekliyor. Kimya çevreleri artık bu sorunun üzerine ciddi olarak gidiyor ve tatmin edici bir sonuca ulaşmak istiyor. Tabi tatmin edici sonuç bulunduğunda kesin olarak kabul görmeyebilir ve bu cevaplar bilimsel olarak deneylerle kanıtlanmak istenebilir. Peki bugüne kadar bu soruna verilmiş cevaplar yok muydu? Tabii ki vardı ancak kesinliğe ulaştırılabilmiş değildi. Biraz da bugüne kadar ortaya atılmış çözümlere bakalım. Ancak belirtmek gerekir ki burada bahsedilen aralarında uçurum seviyesinde ısı farkı olan sular karşılaştırılmıyor. Yani 0.01 C ve 99 C derecelerindeki sular değil de birbirine yakın sıcaklıktaki sular karşılaştırılıyor.

Olası nedenlerden biri şudur: Daha ılık olan su, soğuk suya göre yüzeyden daha çok ısı kaybeder. Isı kaybı nedeniyle meydana gelen buharlaşma lineer olmadığından dolayı belli bir süre sonra yüzeyden kayıp olan su miktarı ile soğuması için daha az su molekülü kalır. Böylece daha az su molekülü kalmasından dolayı daha çabuk soğuma gerçekleşir. 2. olası neden; ılık suyun yüzeyi ile tabanı arasında bir sıcaklıkgradienti ( meyil, irtifa, değişim ölçüsü ) vardır. Bu gradient çok fazla olduğundan dolayı konveksiyon yolu ile ısı kaybetme daha fazla olur. Bu yüzden soğuma daha çabuk olur. 3. ihtimal ise şudur: sıcak suda soğuk suya nispeten daha az çözünmüş gaz vardır. Çözünmüş gazların suyun ısı kaybetmesine engel teşkil edeceği göz önünde bulundurulursa, ılık su daha çabuk ısı kaybedecektir. Son olası neden suyun bulunduğu ortamla alakalıdır. Eğer su çelik kapta tutulursa ( kondüksiyon ile ısı transfer katsayısı ilişkisi olduğu için ) soğuk su daha çabuk donar. Ancak kapağı açık plastik bir kapta tutulursa, ılık su daha çabuk donar. Yani kısacası bugüne kadar verilen cevaplar birden çok değişken, durum, olaya bağlıdır. Bunlar; buharlaşma, konveksiyon, don tutmanın sağladığı termal izolasyon, çözülmüş gaz etkisi, süper soğuma etkisi, sudaki kalsiyum karbonat ve magnezyum karbonat gibi çözünmüş maddelerin donmaya etkisi vb.’ dir. Ancak bu cevaplar tam olarak bilim dünyasını tatmin edememiş, deneylerde tam olarak çözüm bulunamamış olduğundan hala bu sorunsal üzerinde durulmakta ve çözüm önerilerine ödüller verilmekte.

kaynak:http://www.bilgiustam.com