Sıcak Su Soğuk Sudan Daha Hızlı Donabilir mi?

Çizim: Rabia Alabay

Bu sesli yayına Bilim Genç Spotify, Google Podcasts, Apple Podcasts ve YouTube kanalları üzerinden de ulaşabilirsiniz.

Yüzyıllar önce Aristo, Bacon ve Descartes tarafından gözlemlenen bu durum 1963’te Tanzanya’da yaşayan Erasto Mpemba isimli öğrenci sayesinde bilim dünyasında tekrar tartışma konusu olmuştu. Bu durum, dondurma yapmak için hazırladığı sıcak süt karışımını sınıf arkadaşının hazırladığı daha soğuk karışımla birlikte buzdolabına koyduğunda, sıcak sütün soğuk sütten daha hızlı donduğuna dikkat eden Erasto Mpemba’ya ithafen “Mpemba etkisi” olarak adlandırılıyor.

Şekilleri aynı iki kapta bulunan farklı sıcaklıklardaki eşit miktarda suyu aynı şekilde soğuttuğumuzda, belli koşullarda sıcak suyun daha soğuk olan sudan daha hızlı donmasına Mpemba etkisi adı verilir. Şüphesiz bu durum şu ana kadar bildiğimiz gerçeklere aykırı. Örneğin sıcaklığı 30°C olan belli bir miktar su 10 dakikada donuyorsa sıcaklığı 70°C olan aynı miktarda suyun, sıcaklığı belli bir sürede 30°C’ye düştükten sonra, donması için 10 dakika daha geçmesi gerekir. Ancak bu durumda 70°C’den 30°C’ye soğutulan suyun bileşiminin (buharlaşma nedeniyle miktarındaki azalma, içinde çözünmüş halde bulunan gazların miktarının değişmesi, soğuma sırasında sıcaklığın eşit şekilde dağılmaması gibi nedenlerle) sıcaklığı başlangıçta 30°C olan suyun bileşiminden farklı olduğuna dikkat etmek gerekir. Bunun yanı sıra kabın şekli ve büyüklüğü, suyun içinde bulunan diğer maddeler yani safsızlıklar ve gazlar gibi farklı faktörler suyun donma süresini etkileyebilir.

Sıcak suyun soğuk sudan daha hızlı donmasında “aşırı soğumanın” önemli bir etkisi olduğu düşünülüyor. Aşırı soğuma suyun 0°C’nin altındaki sıcaklıklarda donmasıdır. Sıcak su 0°C’de donarken, daha soğuk olan su donmadan önce aşırı soğumaya uğramışsa bu durum Mpemba etkisini açıklayabilir.