Mpemba-effect

Van Wikipedia

Het Mpemba-effect is het eigenaardige verschijnsel dat heet water onder sommige omstandigheden sneller kan bevriezen dan koud water.

Het effect is genoemd naar de Tanzaniaanse scholier Erasto B. Mpemba, die het in 1963 voor het eerst waarnam bij het bevriezen van roomijs in de kookles. Hij ging door met experimenteren en publiceerde zijn bevindingen samen met Dr. Denis G. Osborne in 1969. In eerste instantie werd de scholier niet geloofd door de kooklesleraar. Die dacht dat hij wel iets fout zou hebben gedaan. Uiteindelijk bleek Erasto toch gelijk te hebben

Het effect lijkt in strijd te zijn met de wet van Fourier, maar is in laboratoriumomstandigheden vaak getest en bewaarheid. Er lijkt een aantal verschillende factoren een rol te spelen, maar de precieze werking is tot nu toe onbekend. De juiste vereisten om het effect te laten plaatsvinden zijn moeilijk vast te leggen.

Men gelooft dat het effect voortkomt uit een soort interactie tussen:

verdamping, waardoor het te bevriezen volume vermindert
Het effect van het koken op opgeloste gassen en ionen. Naargelang meer opgelost materiaal wordt toegevoegd, daalt het vriespunt en is er meer tijd nodig om te bevriezen.
convectie
omgevingsinvloeden zoals het isolerend effect van aangevroren ijs.
superkoeling, water dat eerst heet is zou minder gemakkelijk superkoelen dan koud water. Daardoor gebeurt de vorming van ijs op verschillende temperaturen in heet en koud water.
verschillende definities van het begrip "bevriezen". Is het de fysische definitie van het punt waar water 0°C bereikt, of het punt waar water een zichtbare ijslaag vormt, of het punt waar een gans volume water een vaste blok ijs wordt?
het materiaal dat bevroren wordt. Mpemba's oorspronkelijke waarnemingen gebeurden met roomijsmengsels, niet met water.

Het effect was al gekend door klassieke wetenschappers zoals Aristoteles, Francis Bacon en René Descartes. Aristoteles weet het aan een fysische eigenschap die hij antiperistasis noemde, zijnde "de veronderstelde toename in intensiteit van een eigenschap door omringd te zijn door een tegengestelde eigenschap". Hij gebruikte het concept antiperistasis om het bewijs te leveren voor zijn stelling dat een menselijk lichaam en een watervolume warmer zijn in de winter dan in de zomer. Deze theorie werd later tegengesproken door waarnemingen in de Middeleeuwen en de renaissance. Omdat de verklaringen niet ondersteund werden door een controleerbare theorie, werd het effect in de moderne wetenschap tot de folklore gerekend.

Mpemba's verhaal wordt dikwijls aangehaald als een waarschuwing voor degenen die theorieën en experimenten verwerpen alleen omwille van het feit dat ze tegen de intuïtie ingaan, dat ze aanvaarde theorieën tegenspreken of omdat ze niet van een expert afkomstig zijn. In de zes jaren tussen Mpemba's ontdekking en zijn publicatie werden zijn ideeën meermaals verworpen door zijn fysicaleraars en andere autoriteiten. Alleen door de reproduceerbaarheid van het effect door hemzelf en anderen werd Mpemba gedreven door te zetten, tegen alle weerstand in.