Gefriert Heißes Wasser Schneller Als Kaltes Wasser?

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Ob heißes wasser schneller gefrieren kann als kalt, kann wie ein kinderspiel erscheinen.

Die Feststellung, ob heißes Wasser schneller gefrieren kann als kaltes Wasser, scheint ein Kinderspiel zu sein. Immerhin gefriert Wasser bei 0 Grad Celsius. Und Wasser würde nicht heiß genug sein, um E. coli-Bakterien (etwa 120 Grad Fahrenheit oder 50 Grad Celsius) abzutöten, würde einen längeren Weg nehmen als kühleres Wasser an einem Strand in New England (etwa 60 Grad Fahrenheit oder 15 Grad Celsius) in Richtung einer kalten Zukunft wie Eis? Eine logische Annahme ist, dass heißes Wasser unter bestimmten Bedingungen vor kühlerem Wasser gefrieren kann.

Diese scheinbare Eigenart der Natur ist der "Mpemba-Effekt", benannt nach dem tansanischen Gymnasiast Erasto Mpemba, der ihn 1963 zum ersten Mal beobachtete. Der Mpemba-Effekt tritt auf, wenn zwei Gewässer mit unterschiedlichen Temperaturen derselben Umgebung ausgesetzt sind Das heißere Wasser gefriert zuerst. Mpembas Beobachtungen bestätigten die Ahnungen einiger der am meisten verehrten Denker der Geschichte, wie Aristoteles, Rene Descartes und Francis Bacon, die ebenfalls der Meinung waren, dass heißes Wasser schneller gefriere als kaltes Wasser.

Verdampfung ist der stärkste Kandidat, um den Mpemba-Effekt zu erklären. Wenn heißes Wasser in einem offenen Behälter zu kühlen beginnt, nimmt die Gesamtmasse ab, wenn ein Teil des Wassers verdampft. Wenn weniger Wasser eingefroren wird, kann der Vorgang weniger Zeit in Anspruch nehmen. Dies funktioniert jedoch nicht immer, insbesondere wenn geschlossene Behälter verwendet werden, die das Austreten von verdampftem Wasser verhindern.

Und nicht nur durch Verdunstung kann das Wasser schneller gefrieren. In dem wärmeren Wasser befindet sich möglicherweise weniger gelöstes Gas, wodurch die Wärmeleitfähigkeit verringert und das Abkühlen beschleunigt wird. Polnische Physiker konnten diese Beziehung in den 1980er Jahren jedoch nicht abschließend belegen.

Eine ungleichmäßige Temperaturverteilung im Wasser kann auch den Mpemba-Effekt erklären. Heißes Wasser steigt auf die Oberseite eines Behälters auf, bevor es entweicht, wodurch das kalte Wasser darunter verdrängt wird und ein "heißes Oberteil" entsteht. Diese Bewegung von heißem Wasser nach oben und kaltem Wasser wird Konvektionsstrom genannt. Diese Strömungen sind eine beliebte Form der Wärmeübertragung in Flüssigkeiten und Gasen, die im Ozean und auch in Heizkörpern auftreten, die einen kühlen Raum erwärmen. Mit dem kühleren Wasser am Boden erzeugt diese ungleichmäßige Temperaturverteilung Konvektionsströmungen, die den Kühlprozess beschleunigen. Selbst wenn mehr Boden zum Einfrieren benötigt wird, kann die Temperatur des heißeren Wassers schneller abfallen als das kühlere Wasser.

Versuchen Sie also, das nächste Mal, wenn Sie Ihre Eiswürfelschale auffüllen, wärmeres Wasser. Möglicherweise haben Sie Eiswürfel, um Ihr Getränk noch schneller abzukühlen.

Diese Antwort wird von Scienceline bereitgestellt, einem Projekt des Wissenschafts-, Gesundheits- und Umweltberichterstattungsprogramms der New York University.

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