Odavno je poznato da se topla voda zamrzne brže od hladne vode. Ovaj fenomen poznat je kao Mpemba efekt. Ime je dobio po tanzanijskom studentu koji je 1963. godine primijetio da se topla smjesa za sladoled zamrzne brže od hladne. Međutim, prvi koji je proučavao ovaj efekt bio je Aristotel u 4. stoljeću prije Krista, a kasnije su ga proučavali i Francis Bacon i René Descartes. Mpemba je 1969. godine objavio članak o svojem istraživanju.
(Credit: Darren Hester)Moguća objašnjenja ovog fenomena uključivala su: brže isparavanje tople vode, što je smanjilo volumen vode koja se treba smrznuti; formiranje ledenog sloja na površini hladne vode, što je izoliralo ostatak vode; različite koncentracije otopljenih tvari u vodi: poput ugljikovog dioksida, koji ispari kada se voda zagrijava. No, ne dolazi uvijek do ovog efekta, te se hladna voda nekad zamrzne brže od toplije. Dosad nitko nije uspio dokučiti zbog čega se zapravo topla voda zamrzne brže od hladne.
Sada je tim fizičara s Tehnološkog sveučilišta Nanyang u Singapuru pronašao dokaz da kemijske veze koje drže vodu na okupu daju taj učinak. Svaka molekula vode sastoji se od jednog atoma kisika kovalentno povezanog s dva atoma vodika. Ove veze uključuju elektrone koje atomi međusobno dijele, i vrlo su dobro objašnjene. Pojedine molekule vode također se povezuju pomoću slabijih vodikovih veza. Do ovih veza dolazi kada se vodikov atom jedne molekule vode nalazi blizu kisikovog atoma iz druge molekule vode.
Fizičari tvrde da te veze uzrokuju Mpemba efekt. Kada se molekule vode dovedu u bliski kontakt, prirodna odbojnost između molekula uzrokuje rastezanje kovalentih veza i pohranu energije. Kada se tekućina zagrije, vodikove veze se rastegnu budući da voda gubi gustoću i molekule se dalje razdvajaju.
Istezanje vodikovih veza pridonosi opuštanju i skraćivanju kovalentnih veza, čime se otpušta energija pohranjena u njima. Proces u kojem kovalentne veze otpuštaju svoju energiju je u suštini isti kao i hlađenje, pa je stoga jasno zašto se topla voda smrzava brže od hladne.
Izvor: IFLS
