zondag 5 februari 2012

Het mysterieuze Mpemba-effect

We beleven op dit moment een serieuze winterprik. Met temperaturen in Romershoven tot –10°C en zelfs nog lager.
Een geschikte situatie om het Mpemba-effect eens uit te proberen.

Het Mpemba-effect is het merkwaardig verschijnsel dat warm water blijkbaar sneller bevriest dan koud water.
Het effect dankt zijn naam aan de Tanzaniaanse scholier Erasto B. Mpemba, die het in 1963 ontdekte toen hij ijscreem aan het maken was. Hij stelde tot zijn verbazing vast, dat in tegenstrijd tot alles wat hij in de fysicalessen geleerd had, warme melk sneller ijskreem leverde dan koude melk!
Ook warm water bevriest sneller dan koud water.
Hoe kan dat nu?
Om een stof af te koelen tot een bepaalde eindtemperatuur moet er warmte-energie aan onttrokken worden. En hoe hoger de begintemperatuur hoe meer warmte er moet onttrokken worden om de eindtemperatuur te bereiken. En dus hoe langer het in dezelfde omstandigheden duurt om die eindtemperatuur te bereiken.

Ook professionele natuurkundigen, die het jongetje Mpemba eerst uitlachten, stelden het verschijnsel vast.
Ze stonden voor een raadsel.
Uiteindelijk vonden ze toch een verklaring.
Het verdwijnen van opgeloste gassen en opgeloste ionen uit het warm water zou onder andere een rol spelen.
Andere factoren die bijdragen tot de verklaring kan je hier terugvinden.

Maar laten we het gewoon leuk houden op deze zondag en zelf een paar "Mpemba-proefjes" doen.

image

Als eerste experiment kan je eens een paar ondiepe ijsblokvormpjes even hoog vullen met koud water (5°C) en warm water (35°C).
Plaats alles zonder morsen in de diepvries en laat 10 minuten staan.
Ga dan eens kijkje nemen.
Als alles al vast zou zijn, moet je herbeginnen en minder lang wachten om een eerste keer te gaan kijken, want die tijd hangt af van de begintemperatuur van het water, de temperatuur in de diepvries en de ruimte in de diepvries.
Als alles nog vloeibaar is, dan komt het er op aan om zeer regelmatig te gaan controleren.
En ja hoor, "na enige tijd" zal je het zien: het warme water bevriest sneller dan het koude! De 13-jarige Erasto had gelijk in 1963!

Maar veel spectaculairder (als ‘t lukt…) kan je het Mpemba-effect in de vrije natuur uitproberen.
Zorg voor een beker warm water (70 à 80 °C, let op voor verbranden!) en slinger de inhoud in een welgemikte boog de lucht in: het water zal meteen verdampen en zelfs een wolk van fijne ijskristalletjes vormen.
Probeer dat met koud water en je krijgt gewoonweg... koude regen!
In onderstaand filmpje zie je de damp- en kristalvorming in de koude buitenlucht mooi gedemonstreerd:


Je bent gewaarschuwd: het moet goed vriezen om het te doen lukken…

Opdat dit zou lukken, moet het echt koud en droog vriesweer zijn.
Misschien zijn de voorspelde temperaturen voor vandaag niet laag genoeg meer.
Spijtig dan: herbegin later nog eens. Bij koudere tijden…
En besef dat ook als het niet lukt, je toch een zondag fijn amusement gehad hebt!

Geen opmerkingen:

Een reactie plaatsen