Το ζεστό νερό φαίνεται να παγώνει γρηγορότερα από το κρύο, κάτι που είναι γνωστό ως φαινόμενο Mpemba. Το φαινόμενο πήρε το όνομά του από έναν φοιτητή στην Τανζανία, ο οποίος το 1963 παρατήρησε ότι ένα ζεστό μίγμα παγωτού, παγώνει πιο γρήγορα από ένα κρύο. Το φαινόμενο παρατηρήθηκε για πρώτη φορά από τον Αριστοτέλη τον 4ο αιώνα π.Χ. και στη συνέχεια από τους Francis Bacon και τον René Descartes. Ο Mpemba δημοσίευσε ένα έγγραφο σχετικά με τα ευρήματά του το 1969.
Οι θεωρίες για το φαινόμενο Mpemba αναφέρονταν στην ταχύτερη εξάτμιση του ζεστού νερού - μειώνοντας έτσι τον όγκο που απομένει για να παγώσει, στο σχηματισμό ενός στρώματος πάγου στο κρύο νερό μονώνοντάς το και στις διαφορετικές συγκεντρώσεις των διαλυμένων ουσιών, όπως το διοξείδιο του άνθρακα το οποίο αποβάλλεται όταν το νερό θερμαίνεται. Δυστυχώς το φαινόμενο δεν εμφανίζεται πάντα - το κρύο νερό συχνά παγώνει γρηγορότερα από ό,τι το ζεστό όπως ακριβώς θα περίμενε κανείς. Αλλά το φαινόμενο Mpemba συμβαίνει τακτικά, και κανείς δε μπόρεσε ποτέ να βρει την εξήγηση.
Τώρα μια ομάδα φυσικών από το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Nanyang στη Σιγκαπούρη με επικεφαλής τον Xi Zhang, έχουν βρει ενδείξεις ότι οι χημικοί δεσμοί που συγκρατούν το νερό είναι υπεύθυνοι για την παρουσία τυ φαινομένου. Κάθε μόριο νερού αποτελείται από ένα άτομο οξυγόνου συνδεδεμένο ομοιοπολικά με δύο μόρια υδρογόνου. Αυτοί οι δεσμοί περικλείουν άτομα που μοιράζονται ηλεκτρόνια. Τα μόρια του νερού συνδέονται επίσης μεταξύ τους με ασθενέστερες δυνάμεις που δημιουργούνται από δεσμούς υδρογόνου. Αυτές οι δυνάμεις εμφανίζονται όταν ένα άτομο υδρογόνου από ένα μόριο νερού βρίσκεται κοντά σε ένα άτομο οξυγόνου από ένα άλλο μόριο νερού.
Η ομάδα δηλώνει ότι το φαινόμενο Mpemba προκαλείται από αυτούς τους δεσμούς. Υποστηριζουν ότι όταν τα μόρια του νερού έρχονται σε κοντινή επαφή, μια φυσική απώθηση μεταξύ των μορίων έχει ως αποτέλεσμα οι ομοιοπολικοί δεσμοί να "τεντώσουν" και να αποθηκεύσουν ενέργεια. Όταν το υγρό ζεσταθεί, οι δεσμοί υδρογόνου τεντώνουν καθώς το νερό γίνεται λιγότερο πυκνό και τα μόρια κινούνται πιο μακριά το ένα από το άλλο.
Αυτό το "τέντωμα" στους δεσμούς υδρογόνου επιτρέπει στους ομοιοπολικούς δεσμούς να χαλαρώσουν και να συρρικνωθούν, γεγονός που τους αναγκάζει να αποβάλλουν την ενέργειά τους. Η διαδικασία της αποβολής ενέργειας των ομοιοπολικών δεσμών είναι ουσιαστικά ίδια όπως η ψύξη, και έτσι το ζεστό νερό θα πρέπει θεωρητικά να κρυώνει γρηγορότερα από το κρύο. Οι υπολογισμοί της ομάδας δείχνουν ότι το μέγεθος της χαλάρωσης των ομοιοπολικών δεσμών παίζει σημαντικό ρόλο στις πειραματικές διαφορές που αφορούν το χρόνο που χρειάζεται για το ζεστό και το κρύο νερό να παγώσουν.
Πηγή
