ดูเหมือนว่ามีเหตุผลที่จะคาดว่าน้ำเย็นจะแข็งตัวเร็วกว่าร้อน แต่การทดลองบางอย่างกลับตรงกันข้าม ขณะนี้มีคำอธิบายใหม่ว่าทำไมน้ำร้อนถึงแข็งตัวเร็วกว่าความเย็นภายใต้เงื่อนไขบางประการ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเอฟเฟกต์ Mpemba อาจเกิดจากคุณสมบัติของพันธะที่เชื่อมโยงโมเลกุลของน้ำที่อยู่ใกล้เคียงกัน ทีมนักเคมีรายงาน ทว่านักวิจัยคนอื่นๆ แย้งว่าผลกระทบนั้นไม่มีอยู่จริงเลย
การอ้างอิงถึงน้ำร้อนที่เย็นจัดอย่างรวดเร็วนั้นมีมาตั้งแต่ยุคแรกๆ
ของวิทยาศาสตร์: อริสโตเติลรายงานว่าการสังเกตการแช่แข็งของน้ำร้อนเร็วกว่าน้ำเย็น ในทศวรรษที่ 1960 นักศึกษาชาวแทนซาเนียชื่อ Erasto Mpemba สังเกตเห็นว่าไอศกรีมแข็งตัวเร็วขึ้นเมื่อใส่ลงในช่องแช่แข็งด้วยไอน้ำร้อน นักวิทยาศาสตร์ได้เสนอคำอธิบายที่หลากหลายสำหรับปรากฏการณ์นี้ ซึ่งตอนนี้ตั้งชื่อตามนักเรียนคนนั้นแล้ว รวมถึงผลกระทบของการระเหย กระแสพา และก๊าซที่ละลายหรือสิ่งเจือปนอื่นๆ ที่มีอยู่ในน้ำ แต่ไม่มีคำอธิบายใดที่ได้รับการยอมรับอย่างเต็มที่
ในบทความที่ตีพิมพ์ออนไลน์ในวันที่ 6 ธันวาคมในJournal of Chemical Theory and Computationนักวิทยาศาสตร์เสนอว่าพันธะไฮโดรเจน การเชื่อมโยงที่เกิดขึ้นระหว่างอะตอมของไฮโดรเจนกับอะตอมออกซิเจนของโมเลกุลของน้ำที่อยู่ใกล้เคียงอาจเป็นส่วนหนึ่งของปริศนา. Dieter Cremer จาก Southern Methodist University ในดัลลัสและเพื่อนร่วมงานได้ศึกษาจุดแข็งของพันธะไฮโดรเจนในการจำลองกลุ่มโมเลกุลของน้ำ “เราเห็นว่าพันธะไฮโดรเจนเปลี่ยนไปเมื่อทำให้น้ำอุ่นขึ้น” ครีมเมอร์กล่าว ความแข็งแรงของพันธะไฮโดรเจนขึ้นอยู่กับการจัดเรียงตัวของโมเลกุลของน้ำที่อยู่ใกล้เคียง ในการจำลองน้ำเย็น มีการสังเกตพันธะไฮโดรเจนทั้งแบบอ่อนและแบบแรง แต่ในการจำลองที่อุณหภูมิสูงขึ้น พันธะไฮโดรเจนในเปอร์เซ็นต์ที่มากกว่าจะแข็งแรง เนื่องจาก “พันธะที่อ่อนแอกว่าจะถูกทำลายในระดับมาก” Cremer กล่าว
ครีมเมอร์และเพื่อนร่วมงานตระหนักว่าความเข้าใจใหม่เกี่ยวกับพันธะ
ไฮโดรเจนสามารถอธิบายผลกระทบของ Mpemba ได้ เมื่อน้ำร้อนขึ้น พันธะที่อ่อนแอกว่าจะแตกตัว และกลุ่มของโมเลกุลจะก่อตัวเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยที่สามารถจัดแนวใหม่เพื่อสร้างโครงสร้างผลึกของน้ำแข็ง ซึ่งทำหน้าที่เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับกระบวนการเยือกแข็ง สำหรับน้ำเย็นที่จะจัดเรียงในลักษณะนี้ พันธะไฮโดรเจนที่อ่อนแอก่อนจะต้องถูกทำลาย
นักเคมี William Goddard จาก Caltech กล่าวว่า “การวิเคราะห์ในบทความนี้ทำได้ดีมาก “คำถามใหญ่คือ ‘มันเกี่ยวข้องโดยตรงกับเอฟเฟกต์ Mpemba หรือไม่’” แม้ว่านักวิจัยสังเกตเห็นผลกระทบที่อาจทำให้เกิดปรากฏการณ์ แต่พวกเขาไม่ได้จำลองกระบวนการแช่แข็งและแสดงให้เห็นว่ามันดำเนินไปเร็วขึ้นเมื่อเกิดพันธะไฮโดรเจนใหม่ รวมข้อมูลเชิงลึก “มันไม่ได้สร้างการเชื่อมต่อขั้นสุดท้ายจริงๆ” ก็อดดาร์ดกล่าว
อาจมีการเพิ่มคำอธิบายใหม่ลงในรายการสาเหตุที่ไม่ได้รับการยืนยันสำหรับผลกระทบ ขึ้นอยู่กับว่าคุณถามใคร นักฟิสิกส์ Jonathan Katz จาก Washington University ใน St. Louis กล่าวว่าแนวคิดนี้ “ไม่สมเหตุสมผลเลย” ในการทดลองของ Mpemba น้ำจะแข็งตัวเป็นเวลาหลายนาทีหรือหลายชั่วโมง เมื่ออุณหภูมิลดลงในช่วงเวลานั้น พันธะไฮโดรเจนที่อ่อนแอจะปฏิรูปและโมเลกุลจะจัดเรียงใหม่ แคทซ์ให้เหตุผล
ในขณะเดียวกัน นักวิจัยยังคงถกเถียงกันว่าผลกระทบนั้นมีอยู่จริงหรือไม่ ความพยายามที่จะสังเกตผลกระทบของ Mpemba นั้นไม่สอดคล้องกัน โดยนักวิทยาศาสตร์พยายามที่จะสร้างมันขึ้นมาในลักษณะที่ทำซ้ำได้ ( SN Online: 3/23/10 ) ในการทดลองที่ตีพิมพ์ในรายงานทางวิทยาศาสตร์ เมื่อวันที่ 24 พฤศจิกายน นักวิทยาศาสตร์ได้วัดเวลาสำหรับตัวอย่างน้ำร้อนและน้ำเย็นเพื่อทำให้เย็นลงจนเป็นศูนย์องศาเซลเซียส “ไม่ว่าเราจะทำอะไร เราก็ไม่สามารถสังเกตเห็นสิ่งที่คล้ายกับเอฟเฟกต์ Mpemba ได้” Henry Burridge จาก Imperial College London กล่าว
อย่างไรก็ตาม การศึกษาดังกล่าว “ไม่รวมแง่มุมที่สำคัญมากของปรากฏการณ์นี้” นักเคมี Nikola Bregović จากมหาวิทยาลัยซาเกร็บในโครเอเชียเขียนในอีเมล การศึกษาของ Burridge สังเกตเฉพาะเวลาที่ไปถึงอุณหภูมิที่น้ำกลายเป็นน้ำแข็ง ไม่ใช่จุดเริ่มต้นของการแช่แข็งตัวเอง ซึ่งเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนซึ่งควบคุมได้ยาก และหนึ่งในสาเหตุที่ทำให้ยืนยันผลกระทบได้ยาก “ฉันยังคงเชื่อว่าน้ำร้อนสามารถแข็งตัวได้เร็วกว่าน้ำเย็น” เบรโกวิชเขียน
หมายเหตุบรรณาธิการ: เรื่องราวนี้ได้รับการอัปเดตเมื่อวันที่ 24 มกราคม 2017 เพื่อลบตัวอธิบายพันธะไฮโดรเจน ซึ่งไม่ใช่พันธะเคมีที่แท้จริง และเพื่อแก้ไขความหมายที่ทุกคนในทีมของ Henry Burridge มาจาก Imperial College London
credit : austinyouthempowerment.org bethanybaptistcollege.org bethanyboulder.org bippityboppitybook.com bostonsceneparty.com brucealmighty.net bullytheadjective.org canyonspirit.net canyoubebought.com celebrityfiles.net
