Bilim dünyasındaki en şaşırtıcı fenomenlerden biri şüphesiz 'sıcak suyun soğuk sudan daha hızlı donabilmesi'dir. Peki bu olayın perde arkasındaki bilim ne dersiniz? Gelin hep beraber bakalım.
Fenomene ismini veren kişi Tanzanyalı bir öğrenci, Erasto B. Mpemba
Bir gün sınıf arkadaşlarıyla birlikte dondurma yaparken, ılık sütün soğuk süte kıyasla daha hızlı donduğunu fark ediyor Mpemba. Öğretmenlerine durumdan bahsediyor; fakat yanlış bir şeyler yaptığına dair uyarılar almaktan öteye gidemiyor.
Bir gün okula konferansa gelen bir fizik profesörüne soruyu yöneltiyor.
Profesör başta inanamıyor, fakat sonra konuyla ilgili bir deney yapmaya karar veriyor. Yaptığı deneyde Mpemba'nın sonucuna ulaşan profesör, yanlış bir şeyler yaptığına karar verip deneyi tekrar tekrar baştan alıyor; fakat sıcak suyun daha hızlı donduğunu görmeye de devam ediyor.
Duruma ikna olan bu fizikçi Denis Osborne, 1969'da Mpemba ile birlikte bir makale yayınlıyor.
Daha önce Aristoteles, Francis Bacon ve René Descartes tarafından da deneyimlenen etkiye böylece kendi ismini vermeyi başarıyor.
İlk bakışta, durum bir hayli mantıksız duruyor.
Sıcak su, soğuk suya kıyasla derece dezavantajına sahip olduğundan 0 dereceye inene kadar daha fazla zaman harcamalı gibi gözüküyor. Fakat bu etki, günlük hayatta bile kullanılıyor. Buz pistlerinin hazırlanması için sıcak su kullanılıyor, dondurma şirketleri daha çabuk donması için dondurmaları sıcakken donduruculara koyuyor.
Gelelim işin perde arkasındaki bilime.
Konuyla ilgili çok fazla teori var. Bu teorilerden ilki sıcak olan suyun daha fazla buharlaşması nedeniyle donacak kütlenin soğuk suya göre daha az olması.
İkinci teori buharlaşırken de ısı kaybediliyor olması nedeniyle sıcak suyun ısısının daha hızlı şekilde düşüyor olması.
Üçüncü teori ise konveksiyonel akım konusuna odaklanıyor.
Sıcak su soğuduğunda kaptaki sıcaklık dağılımı halihazırda soğuk olan suya kıyasla daha fazla oluyor ve bu da soğumasını hızlandırıyor. Çünkü sıcak su, yüzeyinden daha fazla ısı kaybediyor. Her tarafı yakın derecelerde olan baştaki soğuk suda ise bu etki daha az gözlemleniyor.
Ortaya atılan son teori ise en şaşırtıcısı.
Su molekülleri üzerinde çalışan araştırmacılar, durumun ortaya çıkmasında hidrojen bağlarının kuvvetinin kilit rol oynadığını düşünüyorlar. Isıtılan suda, uzayan hidrojen bağları nedeniyle kovalent bağların kısalması enerji kaybına neden oluyor. Bu enerji kaybı, su soğurkenki enerji kaybıyla aynı. Dolayısıyla sıcak su, ısıtıldığı için aslında enerjiyi baştan kaybetmiş oluyor ve soğuk suyun bu konuda önüne geçerek daha hızlı ısı kaybediyor.
Tüm bu teorilere rağmen elimizde hala çok net bir cevap yok.
Birden fazla teorinin aynı anda etkili olabileceği de düşünülüyor. Bunun dışında sıcak suyun her zaman soğuk sudan önce donmaması, bu etkinin zaman zaman görülmesi de kafaları karıştırıyor. Yani konuyla ilgili çalışmalar daha uzun süre devam edecek gibi duruyor.
Anlayacağınız en basit konularda bile bilimsel gerçekler bir hayli ihtişamlı olabiliyor. Bilimle kalın!