Vitenskap

Published on September 30th, 2014 | by Anja Lindgaard Molnes

0

ER MPEMBAGÅTEN ENDELIG LØST?

Vitenskapsmenn har grublet over fenomenet siden det først ble observert på Aristoteles tid, men nå hevder en gruppe forskere fra Singapore å endelig ha funnet svaret på den paradoksale gåten.

Mpemba-effekten er påstanden om at varmt vann under visse omstendigheter kan fryse raskere enn kaldt vann. Fenomenet er oppkalt etter skolegutten Erasto Mpemba, som på skolekjøkkenet i Tanzania i 1960-årene oppdaget at varm iskrem begynte å fryse raskere enn kald iskrem. Til tross for at Mpemba-effekten har blitt observert, registrert og diskutert av filosofer og vitenskapsmenn i århundrer, er det fortsatt ingen som har klart å finne noen klare svar på hvorfor fenomenet oppstår.

Det har aldri blitt fastslått hvilke eksperimentelle forhold Mpemba-effekten kan observeres ved, og mangel på reproduserbare resultater fra tidligere forsøk gjør også at mange stiller spørsmål ved om Mpemba-effekten i det hele tatt eksisterer.

– Fra tid til annen har Mpemba-effekten dukket opp som tema i lett obskure vitenskapelige tidsskrift. Men det har vært vanskelig å sette opp reproduserbare og veldefinerte eksperimenter som viser Mpemba-effekten. Selv om Mpemba-effekten blir sett på som et reelt fenomen, har dette bidratt til at de fremste aktuelle forskningsgruppene ikke har engasjert seg, sier professor ved Kjemisk Institutt, Knut Børve.

Det finnes likevel mange teorier om mekanismene bak fenomenet. En rekke mulige forklaringer som tidligere har blitt foreslått involverer blant annet fordamping, konveksjon, underkjøling, latent varme fra kondensasjon og oppløste stoffer i vannet.

I høst publiserte Xi Zhang og hans kollegaer ved Nanyang Teknologiske Universitet i Singapore en artikkel som de mener forklarer mekanismene bak Mpemba-effekten. Enkelt forklart er hovedidéen i teorien deres at hydrogenbindinger bringer vannmolekylene i nær kontakt med hverandre, og når dette skjer vil den naturlige frastøtningen mellom molekylene bidra til å strekke de kovalente O-H – bindingene, og dermed lagre energi. Når vannet varmes opp, tvinges hydrogenbindingene til å strekkes, og vannmolekylene vil få større avstand fra hverandre. Dette vil igjen føre til at de kovalente bidingene krymper og avgir energi, hvilket er det samme som skjer i en konvensjonell kjølingsprosess.

Hovedpoenget er at denne effekten kommer i tillegg til kjølingsprosessen. Derfor vil varmt vann avkjøles raskere enn kaldt vann, og det er nettopp dette som observeres i Mpemba-effekten. Zhang og forskerteamet beregnet størrelsen av denne ekstra kjøleeffekten, og har påvist at den står for nøyaktig den observerte forskjellen i eksperimenter som måler avkjølingshastigheter for varmt og kaldt vann.

– Artikkelen har ikke gått gjennom fagfellevurdering eller blitt publisert i noe vitenskapelig tidsskrift, men forfatterne har gjort utkastet tilgjengelig for alle interesserte lesere. Forfatterne skiller seg ut ved at de i løpet av de siste årene har publisert flere artikler som omhandler strukturforhold ved flytende vann, i høyt respekterte tidsskrift. Slik jeg ser det, er likevel kvaliteten av disse arbeidene diskutabel, spesielt på grunn av uklar sammenheng mellom observasjoner og forklaringsmodell. Det omtalte utkastet støtter seg i noen grad på disse publiserte arbeidene. Likevel er argumentasjonen i utkastet diffus og dominert av relativt løst funderte påstander. Etter min mening er forklaringen de tilbyr for Mpemba-effekten i beste fall et forslag uten overbevisende underbygging, legger Børve til.

Postdoktor ved Kjemisk Institutt, Christian Totland, stiller seg også noe kritisk til Zhangs teori.
– Denne studien hadde definitivt hatt større relevans dersom de hadde gått grundig til verks eksperimentelt og faktisk klart å påvise Mpemba effekten, med full kontroll over de eksperimentelle parameterne. Kildene de har brukt til eksperimentelle data, holder dessverre ikke helt mål etter min mening. Jeg skal være forsiktig med å si at det ikke er noe hold i teorien de foreslår, men før noen har klart å beskrive Mpemba-effekten skikkelig og vise at den faktisk er reell, er det litt tidlig å si at Mpemba – gåten er løst. Men jeg synes de har guts som prøver likevel!

 

Tags: , , , , , , ,


About the Author



Back to Top ↑