Mpemba etkisi ve bilinmeyenleri
Sıcak suyun soğuk suya göre daha çabuk donduğunu biliyor muydunuz?
Başlıkta da belirttiğimiz gibi sıcak su soğuk suya göre daha çabuk donar. Buna da Mpemba Etkisi denilmektedir. Bir makale ile bunun keşfinin yapılmasından önce bu durum M.Ö yıllarda dahi bilinen bir olgudur. Descartes, Aristo gibi düşünürler bu durumu söyleseler de, 1963 yılında Tanzanyalı öğrenci Erasto Mpemba'nın bunu bilimsel bir makale ile açıklaması sonucu bilim tarihine geçmiştir.
Erasto Mpemba okuldaki arkadaşlarıyla dondurmaya yapmaya karar verirler. Bunun için kaynar sütün içinde şeker çözdüler ve bu süt soğuduktan sonra buzluğa konulacaktı. Fakat Erasto aceleci davranıp sıcak sütü arkadaşlarının soğuyan sütleri ile birlikte dolaba koydular. Normalde arkadaşlarının sütleri donması gerekirken ilk sütü donan kişi Erasto Mpemba oldu. Bunun ardından bu konu hakkında sürekli deneyler yapmaya başlayan Erasto, bir fizik konferansında konuşmacı uzmana bu durumu izah etti.
Uzman konuşmacı ise bu durumu kendi üniversitesindeki yaptırdığı deneyler ile sabitledi. Bunun sonucunda Erasto ve Dr. Osborne birlikte bir makale yayınladır. O tarihten beri de bu etkiye Mpemba etkisi denilmektedir.
Bu etkinin farkındalığı sadece yayınlandıktan sonrasında değil öncelerden beri halk tarafından da farklı uygulamalarda kullanılmaktadır. Örnek verecek olursak Kanada'da insanlar sıcak suyun daha çabuk donduğunu bildikleri için arabalarını soğuk suyla yıkamaları ya da buz pateni pistinin onarımlarında sıcak suyun daha erken donmasından faydalanıldığı için sıcak su kullanılması.
Mpemba etkisini açıklamak içinse birden farklı teori bulunmaktadır. Bunlardan birincisi, sıvıların kütlesi diyebiliriz. Şöyle örnek vermek gerekirse her şeyi ile eşit iki sıvı biri 20° diğeri ise 80° aynı anda buzluğa konulduğunda, 80° olan sudaki buharlaşma ile kütlesinden de birazının azalacağıdır. Fakat bu durum tam anlamıyla doğrulanmamıştır.
Bir diğer etki ise, buharlaşma sırasında kaybedilen buharlaşma ısısı diyebiliriz. Buharlaşma ısısının fazla olması sonucu donma süresi de soğuk olan sıya göre daha çabuk olacaktır fakat bu teori de tek başına yeterli değildir.
Başka bir teoride ise, soğuk ve sıcak suyu dışarıdan aynı şekilde ve formda görsek bile aslında iç yüzlerinde durumun böyle olmamasıdır. Şöyle açıklayacak olursak, iki farklı sıcaklıktaki sularda farklı sayıda çözünmüş gaz bulunmaktadır. Fakat sıcak su soğuk suya oranla daha az bu gazlardan içermektedir. Yani bu iki sıvının aslında eş sıvılar olmadığıdır. Bu teorinin de yeterli olmamasının sebebi çözünmüş gaz sayısı eşit olan sıvılarda da Mpemba Etkisinin gözlemlenmesidir.
En son üretilen teoride ise durum gene maddenin iç yapısından kaynaklanmaktadır görüşü vardır. Su molekülleri arasında bulunan hidrojen bağları molekülleri birbirine yaklaştırır. Bu sayede kovalent bağlar esneyerek enerji biriktirir. Su ısınmaya başladığında ise hidrojen bağları uzar ve moleküller arası açıklık artar. Bunun sonucunda da kısalmış olan kovalent bağlar sayesinde sıcak su soğuk suya oranla daha çabuk donar.
Bugün öğrendiğimiz bu bilgi ile hayatımızda alıştığımız bazı şeyleri değiştirmemiz gerekebilir. Veya zamandan tasarruf etmek için Mpemba etkisinden sizler de faydalanabilirsiniz.
Erasto Mpemba okuldaki arkadaşlarıyla dondurmaya yapmaya karar verirler. Bunun için kaynar sütün içinde şeker çözdüler ve bu süt soğuduktan sonra buzluğa konulacaktı. Fakat Erasto aceleci davranıp sıcak sütü arkadaşlarının soğuyan sütleri ile birlikte dolaba koydular. Normalde arkadaşlarının sütleri donması gerekirken ilk sütü donan kişi Erasto Mpemba oldu. Bunun ardından bu konu hakkında sürekli deneyler yapmaya başlayan Erasto, bir fizik konferansında konuşmacı uzmana bu durumu izah etti.
Uzman konuşmacı ise bu durumu kendi üniversitesindeki yaptırdığı deneyler ile sabitledi. Bunun sonucunda Erasto ve Dr. Osborne birlikte bir makale yayınladır. O tarihten beri de bu etkiye Mpemba etkisi denilmektedir.
Bu etkinin farkındalığı sadece yayınlandıktan sonrasında değil öncelerden beri halk tarafından da farklı uygulamalarda kullanılmaktadır. Örnek verecek olursak Kanada'da insanlar sıcak suyun daha çabuk donduğunu bildikleri için arabalarını soğuk suyla yıkamaları ya da buz pateni pistinin onarımlarında sıcak suyun daha erken donmasından faydalanıldığı için sıcak su kullanılması.
Mpemba etkisini açıklamak içinse birden farklı teori bulunmaktadır. Bunlardan birincisi, sıvıların kütlesi diyebiliriz. Şöyle örnek vermek gerekirse her şeyi ile eşit iki sıvı biri 20° diğeri ise 80° aynı anda buzluğa konulduğunda, 80° olan sudaki buharlaşma ile kütlesinden de birazının azalacağıdır. Fakat bu durum tam anlamıyla doğrulanmamıştır.
Bir diğer etki ise, buharlaşma sırasında kaybedilen buharlaşma ısısı diyebiliriz. Buharlaşma ısısının fazla olması sonucu donma süresi de soğuk olan sıya göre daha çabuk olacaktır fakat bu teori de tek başına yeterli değildir.
Başka bir teoride ise, soğuk ve sıcak suyu dışarıdan aynı şekilde ve formda görsek bile aslında iç yüzlerinde durumun böyle olmamasıdır. Şöyle açıklayacak olursak, iki farklı sıcaklıktaki sularda farklı sayıda çözünmüş gaz bulunmaktadır. Fakat sıcak su soğuk suya oranla daha az bu gazlardan içermektedir. Yani bu iki sıvının aslında eş sıvılar olmadığıdır. Bu teorinin de yeterli olmamasının sebebi çözünmüş gaz sayısı eşit olan sıvılarda da Mpemba Etkisinin gözlemlenmesidir.
En son üretilen teoride ise durum gene maddenin iç yapısından kaynaklanmaktadır görüşü vardır. Su molekülleri arasında bulunan hidrojen bağları molekülleri birbirine yaklaştırır. Bu sayede kovalent bağlar esneyerek enerji biriktirir. Su ısınmaya başladığında ise hidrojen bağları uzar ve moleküller arası açıklık artar. Bunun sonucunda da kısalmış olan kovalent bağlar sayesinde sıcak su soğuk suya oranla daha çabuk donar. Bugün öğrendiğimiz bu bilgi ile hayatımızda alıştığımız bazı şeyleri değiştirmemiz gerekebilir. Veya zamandan tasarruf etmek için Mpemba etkisinden sizler de faydalanabilirsiniz.