لماذا يتجمد الماء الساخن أسرع من البارد؟

إقرأ المزيد

أكاديمي روسي: عدم تجمد بحيرة بايكال في سيبيريا يؤثر على النظام البيئي بأكمله

وفقا لقوانين الفيزياء، ومن الناحية البديهية، يُفترض أن يتجمد الماء البارد قبل الساخن، لأنه يحتاج إلى فقدان كمية أقل من الحرارة. وهذا ما يحدث بالفعل في معظم الحالات اليومية. لكن في ظروف معينة، قد يتحول الماء الساخن إلى جليد أسرع، وهي ظاهرة تُعرف باسم "تأثير مابيمبا".

ويعود اسم هذه الظاهرة إلى التلميذ التنزاني إيراستو مابيمبا، الذي لاحظ عام 1963، أثناء تحضير المثلجات، أن الخليط الساخن الذي وضعه في المجمد تجمد قبل الخلطات المبردة التي أعدها زملاؤه. ولاحقا، تحقق الفيزيائي دينيس أوزبورن من صحة هذه الملاحظة، ونشر مع مابيمبا نتائج تجاربهما عام 1969.

لكن لماذا يحدث ذلك؟

لا يوجد تفسير واحد لتأثير مابيمبا، إذ يُرجح أن عدة عوامل فيزيائية تتفاعل في الوقت نفسه لتؤدي إلى هذه النتيجة، من أبرزها:

• التبخر: يتبخر الماء الساخن بوتيرة أسرع، ما يؤدي إلى فقدانه جزءا من كتلته. وكلما قلت كمية الماء المتبقية، انخفضت الطاقة اللازمة لتجميدها.
• الحمل الحراري: تتشكل في الماء الساخن تيارات حمل حراري قوية تنقل الحرارة من أعماق السائل إلى سطحه وجدران الوعاء، ما يسرّع عملية التبريد.
• التلامس مع سطح المجمد: قد يذيب الوعاء الساخن طبقة الجليد الرقيقة الموجودة تحته، فيصبح على تماس مباشر مع الرف البارد، الأمر الذي يعزز انتقال الحرارة مقارنة بوعاء يستقر فوق طبقة من الجليد.
• التبريد الفائق: لا يتحول الماء دائما إلى جليد بمجرد وصوله إلى درجة الصفر المئوي، إذ قد يبرد إلى ما دون درجة التجمد ويبقى سائلا لفترة. وفي بعض الحالات، قد تتشكل البلورات الجليدية الأولى في العينة الساخنة قبل العينة الباردة، رغم انخفاض حرارة الأخيرة أكثر.

ووفقا للخبراء، تعتمد النتيجة أيضا على عوامل عديدة، منها كمية الماء، وتركيبه، وشكل الوعاء، ووجود غطاء من عدمه، وحركة الهواء، وحتى الخدوش الدقيقة على جدران الوعاء. كما يجب تحديد المقصود بـ"التجمد": هل هو وصول الماء إلى درجة الصفر المئوي، أم ظهور أولى بلورات الجليد، أم تجمده بالكامل؟

ولهذا السبب، قد تؤدي تجربتان تبدوان متطابقتين إلى نتائج مختلفة؛ ففي إحداهما يتجمد الماء البارد أولا، بينما في الأخرى يبدأ الماء الساخن بالتجمد قبل نظيره البارد.

وعموما، يمكن للماء الساخن أن يتجمد أسرع من الماء البارد، ولكن في ظروف محددة فقط. ولا يعني تأثير مابيمبا أن الماء المغلي يجب أن يوضع دائما في المجمد، أو أنه يتجمد في كل مرة أسرع من الماء البارد.

وبعبارة أدق، يبقى الماء البارد هو الأسرع في التجمد في معظم الحالات، إلا أن عوامل مثل التبخر، والحمل الحراري، وآلية تشكل البلورات الجليدية قد تمنح الماء الساخن، أحيانا، أفضلية غير متوقعة.

المصدر: science.mail.ru

إقرأ المزيد

"كارثة مفاجئة" قد "تجمّد أوروبا" مع عواقب تطال العالم أجمع!

كشف فريق من العلماء أن ذوبان الأنهار الجليدية قد يؤدي إلى إغلاق تيار الخليج "نظام التيارات الذي يجلب الدفء إلى نصف الكرة الشمالي" في غضون عقود من الزمن.

تجمّد الزمن.. علماء يحققون "اكتشافا مفاجئا" في أعماق البحر الأسود!

وجدت دراسة جديدة أنه في جزء عميق من البحر الأسود يُعرف باسم "مروحة دانوب"، لم يتكيف نظام هيدرات الغاز بعد مع الظروف الأكثر دفئا منذ العصر الجليدي، الذي انتهى قبل نحو 12000 عام.

حل لغز "حلقات الجليد" الغامضة في أعمق بحيرة مياه عذبة في العالم

حيرت "حلقات الجليد" الضخمة التي تظهر في أعمق بحيرة في العالم خلال أشهر الشتاء والربيع، سكان سيبيريا منذ عقود، ما جعل تشكلها موضوع بحث للعلماء.