Czy zauważyliście kiedyś, że podgrzana woda zamarza znacznie szybciej niż ta, która ma niską temperaturę? Możecie to łatwo sprawdzić doświadczalnie – zwłaszcza teraz, zimą. Podgrzejcie wodę
w garnku lub czajniku, wyjdźcie na dwór (w bezpieczne miejsce!) i wylejcie wodę z naczynia. Zauważycie, że momentalnie zamienia się ona w śnieg. To właśnie efekt Mpemby.
Nazwa pochodzi od nazwiska tanzańskiego studenta Eratsto Mpemby, który na początku lat 60. zaobserwował zjawisko szybkiego zamarzania podgrzanej wody. Nie był absolutnym prekursorem – już wcześniej zwracał na to uwagę np. Arystoteles. Choć zjawisko znane jest już od długiego czasu, to jednak dopiero od niedawna umiemy je w pełni wyjaśnić.
Ważna jest tu budowa pojedynczej cząsteczki wody (H2O). Zawiera ona duży atom tlenu, do którego za pomocą wiązań kowalencyjnych są przymocowane dwa mniejsze atomy wodoru. Jeśli cząsteczek wody jest więcej – łączą się w grupy za pomocą wiązań wodorowych. I to właśnie one są tu kluczowe.
Wiązania wodorowe tworzą struktury białek, kwasów nukleinowych i innych ważnych substancji, dzięki którym życie na ziemi jest w ogóle możliwe. Sprawiają one również, że temperatura wrzenia wody jest tak wysoka. Gdy woda jest zimna, ściskają one jej cząsteczki, a te w efekcie zaczynają się odpychać.
W ten sposób wiązania kowalencyjne wodoru z tlenem rozciągają się i kumulują energię. Kiedy woda jest podgrzana, dochodzi z kolei do wydłużenia wiązań wodorowych, natomiast te kowalencyjne oddają wtedy swoją nagromadzoną energię. I właśnie ta energia przyspiesza schładzanie wody!
Wszystko jasne? To teraz przyjrzyjmy się, jak spektakularny jest efekt Mpemby. Uwaga – możecie to robić sami, ale nie w domu 🙂
