Benarkah Air Panas Membeku Lebih Cepat Daripada Dingin?

Ya, air panas bisa membeku lebih cepat daripada air dingin. Namun, itu tidak selalu terjadi, dan ilmu pengetahuan tidak menjelaskan dengan tepat Mengapa itu bisa terjadi.

Takeaways Utama: Suhu Air dan Tingkat Pembekuan

Meskipun Aristoteles, Bacon, dan Descartes semuanya menggambarkan pembekuan air panas lebih cepat daripada air dingin, gagasan itu sebagian besar ditentang hingga 1960-an ketika siswa sekolah menengah bernama Mpemba memperhatikan bahwa campuran es krim panas, ketika dimasukkan ke dalam freezer, akan membeku sebelum campuran es krim yang telah didinginkan menjadi suhu kamar sebelum ditempatkan di freezer. Mpemba mengulangi eksperimennya dengan air daripada campuran es krim dan menemukan hasil yang sama: air panas membeku lebih cepat daripada air dingin. Ketika Mpemba meminta guru fisika untuk menjelaskan pengamatan, guru memberi tahu Mpemba bahwa datanya pasti salah, karena fenomena itu tidak mungkin.

Mpemba bertanya kepada profesor fisika yang berkunjung, Dr. Osborne, pertanyaan yang sama. Profesor ini menjawab bahwa dia tidak tahu, tetapi dia akan menguji percobaannya. Osborne memiliki teknisi lab melakukan tes Mpemba. Teknisi lab melaporkan bahwa ia telah menggandakan hasil Mpemba, "Tapi kami akan terus mengulangi eksperimen sampai kami mendapatkan hasil yang tepat." (Um... ya... itu akan menjadi contoh ilmu yang buruk.) Nah, data adalah data, jadi ketika percobaan diulang, itu terus menghasilkan hasil yang sama. Pada 1969 Osborne dan Mpemba menerbitkan hasil penelitian mereka. Sekarang fenomena di mana air panas dapat membeku lebih cepat daripada air dingin kadang - kadang disebut Efek Mpemba.

Tidak ada penjelasan pasti mengapa air panas bisa membeku lebih cepat daripada air dingin. Mekanisme yang berbeda ikut bermain, tergantung pada kondisinya. Faktor utama tampaknya:

• Penguapan: Lebih banyak air panas akan menguap daripada air dingin, sehingga mengurangi jumlah air yang tersisa untuk dibekukan. Pengukuran massa membuat kita percaya ini adalah faktor penting ketika mendinginkan air dalam wadah terbuka, meskipun bukan mekanisme yang menjelaskan bagaimana Efek Mpemba terjadi dalam wadah tertutup.
• Pendinginan: Air panas cenderung mengalami sedikit a efek pendinginan dari pada air dingin. Ketika itu superkools, ia dapat tetap menjadi cairan sampai terganggu, bahkan di bawah suhu beku normal. Air yang tidak didinginkan lebih cenderung menjadi padat ketika mencapai titik beku air.
• Konveksi: Air mengembangkan arus konveksi saat mendingin. Kepadatan air biasanya berkurang dengan naiknya suhu, sehingga wadah air pendingin biasanya lebih hangat di atas daripada di bawah. Jika kita menganggap air kehilangan sebagian besar panasnya di permukaannya (yang mungkin atau mungkin tidak benar, tergantung pada kondisi), maka air dengan atasan yang lebih panas akan kehilangan panasnya dan membeku lebih cepat dari air dengan atasan yang lebih dingin.
• Gas Terlarut: Air panas memiliki kapasitas lebih kecil untuk menahan gas terlarut daripada air dingin, yang dapat memengaruhi laju pembekuannya.
• Efek dari Sekitarnya: Perbedaan antara suhu awal dua wadah air mungkin memiliki efek pada lingkungan yang dapat mempengaruhi laju pendinginan. Salah satu contohnya adalah air hangat yang melelehkan lapisan es yang sudah ada sebelumnya, memungkinkan laju pendinginan yang lebih baik.

Sekarang, jangan mengambil kata-kata saya untuk ini! Jika Anda ragu air panas terkadang membeku lebih cepat daripada air dingin, ujilah sendiri. Waspadai Efek Mpemba tidak akan terlihat untuk semua kondisi eksperimental, jadi Anda mungkin perlu bermain-main dengan ukuran sampel air dan air pendingin (atau cobalah membuat es krim dalam freezer Anda, jika Anda akan menerimanya sebagai demonstrasi efek).

• Burridge, Henry C.; Linden, Paul F. (2016). "Mempertanyakan efek Mpemba: Air panas tidak dingin lebih cepat daripada dingin". Laporan Ilmiah. 6: 37665. doi:10.1038 / srep37665
• Tao, Yunwen; Zou, Wenli; Jia, Junteng; Li, Wei; Cremer, Dieter (2017). "Berbagai Cara Pengikatan Hidrogen dalam Air - Mengapa Air Hangat Membeku Lebih Cepat dari Air Dingin?". Jurnal Teori dan Komputasi Kimia. 13 (1): 55–76. doi:10.1021 / acs.jctc.6b00735