Dlaczego gorąca woda zamarza szybciej niż zimna?

Reporter TVN24 zamraża wrzątek (TVN24)
Reporter TVN24 zamraża wrzątek (TVN24)
Reporter TVN24 zamraża wrzątek (TVN24)

To jedno z pytań wciąż nurtujących naukowców. Badaczom z warszawskich uczelni w jej rozwikłaniu pomoże... sorbet owocowy. Wyniki badań mogą posłużyć do produkcji żywności o bogatszych wartościach odżywczych.

Dlaczego gorąca woda zamarza szybciej niż zimna? To pytanie po raz pierwszy w 1963 roku zadał uczeń tanzańskiego liceum Erasto Mpemba, który obserwował zamarzanie mieszaniny, z której przygotowywał lody. Po sześciu latach od jego obserwacji, opublikowano pierwszy artykuł naukowy dotyczący tego zjawiska, które zyskało miano efektu Mpemby.

Niewytłumaczone zjawisko

Gdy w styczniu 2013 r. Royal Society of Chemistry organizowało sympozjum z okazji 50-lecia odkrycia, poproszono wszystkich chętnych o przesłanie proponowanych wyjaśnień tego nurtującego pytania. Dotarło 22 tys. listów ze 122 krajów, ale żaden nie zawierał jednoznacznej odpowiedzi.

- Choć od pierwszych obserwacji minęło ponad 50 lat, to naukowcy wciąż nie znają odpowiedzi na dwa zasadnicze pytania dotyczące efektu Mpemby: dlaczego tak się dzieje i czy można to zjawisko do czegoś wykorzystać? - podkreślił Maciej Jasiński doktorant z Kolegium Międzywydziałowych Indywidualnych Studiów Matematyczno-Przyrodniczych i Centrum Nowych Technologii Uniwersytetu Warszawskiego.

Badania polskich naukowców

Zespół naukowców z Uniwersytetu Warszawskiego i Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego będzie poszukiwał odpowiedzi na obydwa te pytania. Na ich przeprowadzenie otrzymał 100 tys. zł, zajmując drugie miejsce w konkursie Inter - Fundacji na rzecz Nauki Polskiej.

- W proponowanym projekcie chciałbym poddać weryfikacji najnowszą teorię, próbującą wyjaśnić efekt Mpemby oraz sprawdzić możliwości jego zastosowania w produkcji żywności - tłumaczył Jasiński.

Problem efektu Mpemby można wyjaśnić porównując cząsteczkę, składającą się z trzech atomów, do ojca, który trzyma za ręce dwójkę dzieci. Można sobie wyobrazić, że ręce to wiązania chemiczne łączące trzy atomy.

- Gdy zwiększymy temperaturę takiej cząsteczki, to wzrośnie również jej energia, czyli każde z dzieci będzie ciągnęło ojca za rękę z nieco większą siłą. W takim układzie, wraz ze wzrostem temperatury, będzie rosła też długość wiązań chemicznych. Ten efekt występuje we wszystkich znanych cząsteczkach chemicznych, oprócz wody. W wodzie wraz ze wzrostem temperatury długość wiązań chemicznych zmniejsza się - powiedział Jasiński.

Temperatura wpływa na wiązania chemiczne

Naukowcy, którzy jako pierwsi zaobserwowali to zjawisko, doszli do wniosku, że to właśnie ono odpowiada za powstanie efektu Mpemby.

- Gdyby wiązania w cząsteczce wody były niezależne od temperatury lub ich długość zmieniałaby się tak jak w innych cząsteczkach, to gorąca woda nie zamarzałaby szybciej. Niestety, teorii tej nie można sprawdzić w praktyce, bo natura dała nam takie, a nie inne cząsteczki wody. W takiej sytuacji można wykorzystać symulacje komputerowe. Można w nich dowolnie zmieniać parametry badanych cząsteczek i obserwować, jak będzie to wpływało na ich zachowanie i właściwości - wyjaśnił młody badacz.

Zaplanowane doświadczenia

Naukowcy będą symulowali zamarzanie różnych modeli cząsteczek wody. Liczą, że dzięki temu uda się wyjaśnić, która z właściwości cząsteczek rzeczywiście odpowiada za występowanie efektu Mpemby. Nie zamierzają jednak skończyć jedynie na symulacjach komputerowych, chcą też sprawdzić, czy wyniki ich prac można wykorzystać w praktyce.

- Najpierw zbadamy, jak zachowuje się woda zmieszana z cukrem i innymi słodzikami. Musimy sprawdzić, jak substancje rozpuszczone w wodzie wpływają na występowanie efektu Mpemby i samo zamarzanie. Zazwyczaj temperatura zamarzania wody wtedy się obniża - powiedział Jasiński.

Pierwszym poważnym obiektem ich badań eksperymentalnych będzie jednak ...sorbet owocowy.

- Standardowo podczas jego przygotowywania podgrzaną mieszaninę składników chłodzi się, a następnie zamraża. Zmodyfikujemy ten proces, poprzez pominięcie etapu studzenia - opisał naukowiec.

Badania nad żywnością

Porównując produkty przygotowane według standardowej receptury i zamrożone na gorąco, naukowcy sprawdzą, czy wykorzystanie efektu Mpemby umożliwi produkcję mrożonek czy sorbetów o zwiększonej wartości odżywczej.

- Im krócej będzie on przebywał w wysokiej temperaturze, tym więcej cennych substancji odżywczych np. witamin uda się w nim zachować - dodał badacz.

Naukowcy sprawdzą też, czy wykorzystując mrożenie na gorąco uda im się przedłużyć termin przydatności do spożycia niektórych produktów.

- Im szybciej taki sorbet zamarznie, tym szybciej unieszkodliwione zostaną żyjące w nim mikroorganizmy odpowiedzialne za psucie się żywności - tłumaczył Jasiński.

Nagroda od Fundacji na rzecz Nauki Polskiej

Nagrodzony przez FNP projekt będzie realizowany przez rok.

- Gdyby wszystko nam się udało, to byłby dobra okazja do nawiązania współpracy z przemysłem np. z producentem lodów. Dla przemysłu mogłaby to być ciekawa kampania reklamowa, służąca przy okazji popularyzacji nauki, a dla naukowców możliwość przeprowadzenia badań aplikacyjnych - uważa naukowiec.

Autor: mab/mk / Źródło: PAP

Źródło zdjęcia głównego: Gregor Wilke CC-BY-SA

Pozostałe wiadomości

Pogoda na majówkę 2025. Czy ciepła w wielu miejscach Wielkanoc oznacza, że zbliżający się wielkimi krokami długi, majowy weekend będzie sprzyjał grillowaniu i spędzaniu czasu na świeżym powietrzu? Nasza synoptyk Arleta Unton-Pyziołek sprawdziła najnowsze wyliczenia amerykańskich i europejskich modeli meteorologicznych.

Pogoda na majówkę. Te prognozy "stawiają Polskę w nieciekawej sytuacji"

Pogoda na majówkę. Te prognozy "stawiają Polskę w nieciekawej sytuacji"

Źródło:
tvnmeteo.pl

W najbliższy weekend możemy doświadczyć dużej zmiany w pogodzie - mówią synoptycy. Według prognoz już niedługo do Polski mogą powrócić przymrozki, a w ciągu dnia będzie wyraźnie chłodniej. O szczegółach mówił Tomasz Wasilewski w programie "Wstajesz i wiesz" na antenie TVN24.

"Szykuje nam się duże ochłodzenie"

"Szykuje nam się duże ochłodzenie"

Źródło:
TVN24, tvnmeteo.pl

Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej ostrzega przed burzami z opadami deszczu i silnym wiatrem. W siedmiu województwach wydano żółte alarmy. IMGW opublikował także prognozę zagrożeń meteorologicznych na kolejne dni. Sprawdź szczegóły.

Uwaga na burze. IMGW wydał ostrzeżenia

Uwaga na burze. IMGW wydał ostrzeżenia

Aktualizacja:
Źródło:
IMGW

Na Kontakt24 otrzymaliśmy wyjątkowe nagrania z miejscowości Piaski w województwie mazowieckim. Nasz czytelnik zaobserwował tam zjawisko zwane wirem pyłowym.

Wir pyłowy na Mazowszu. "Wielkie zdziwienie"

Wir pyłowy na Mazowszu. "Wielkie zdziwienie"

Źródło:
Kontakt24, tvnmeteo.pl

Mieszkańcy części zachodnich regionów Francji zmagają się ze skutkami powodzi. Po wylaniu rzek ewakuowano kilkaset osób, w wielu domach nie ma prądu.

Wylały rzeki. Ewakuacje, ponad tysiąc domów bez prądu

Wylały rzeki. Ewakuacje, ponad tysiąc domów bez prądu

Źródło:
francebleu.br, francetvinfo.fr

Kolejne dni przyniosą ciepłą, ale burzową pogodę. Zjawiskom miejscami będzie towarzyszył grad, a także ulewny deszcz. Tuż przed weekendem rozpocznie się zmiana, którą najbardziej odczujemy na termometrach. Nadchodzi ochłodzenie.

Zwrot w pogodzie już niedługo. Nadchodzi ochłodzenie

Zwrot w pogodzie już niedługo. Nadchodzi ochłodzenie

Źródło:
tvnmeteo.pl

Pogoda na dziś, czyli wtorek 22.04. W wielu regionach spodziewane są opady deszczu, a lokalnie - burze. Towarzyszyć im będą silne porywy wiatru. Temperatura osiągnie nawet 24 stopnie Celsjusza.

Pogoda na dziś - wtorek, 22.04. Wiele miejsc z deszczem

Pogoda na dziś - wtorek, 22.04. Wiele miejsc z deszczem

Źródło:
tvnmeteo.pl

Ciepło w święta i jeszcze chwilę po nich to ostatni etap kwietniowego lata. Co później czeka nas w pogodzie? Sprawdź autorską, długoterminową prognozę pogody na 16 dni przygotowaną przez Tomasza Wasilewskiego.

Pogoda na 16 dni: możliwy powrót przymrozków

Pogoda na 16 dni: możliwy powrót przymrozków

Źródło:
tvnmeteo.pl

W kilku regionach kraju w lasach panuje duże zagrożenie pożarowe - wynika z mapy Instytutu Badawczego Leśnictwa. W wielu miejscach niebezpieczeństwo wybuchu pożaru jest średnie. O rozwagę i stosowanie się do zaleceń służb w związku z suszą apelował w poniedziałek premier Donald Tusk.

"Jedna chwila nieuwagi i dramat gotowy". Duże zagrożenie

"Jedna chwila nieuwagi i dramat gotowy". Duże zagrożenie

Źródło:
tvnmeteo.pl, IBL, PAP

Osy dachowe sieją spustoszenie w australijskim stanie Wiktoria. Przez owady zamknięto kawiarnie, a dzieci boją się wyjść z domów. Według ekspertów, wzrost populacji tego gatunku związany jest z cieplejszą niż zwykle jesienią.

Zamknięte kawiarnie. Mieszkańcy zmagają się z inwazją os

Zamknięte kawiarnie. Mieszkańcy zmagają się z inwazją os

Źródło:
ABC News

14-letnia dziewczynka został zabiła przez lwicę. Do zdarzenia doszło na ranczu graniczącym z południowymi krańcami Parku Narodowego Nairobi w Kenii. Do innego tragicznego wypadku doszło w rezerwacie położonym na północ od stolicy tego kraju. Słoń stratował tam 54-letniego mężczyznę.

Lew i słoń zabiły w weekend dwie osoby. Jedna ofiara to nastolatka

Lew i słoń zabiły w weekend dwie osoby. Jedna ofiara to nastolatka

Źródło:
CNN, PAP

Burzowy front, który w weekend nawiedził część Oklahomy i Teksasu, przyniósł ze sobą niszczycielskie tornada, ulewne deszcze i gradobicie. Na skutek żywiołu zginęły trzy osoby.

Niszczycielska seria tornad, ulewy. Nie żyją trzy osoby

Niszczycielska seria tornad, ulewy. Nie żyją trzy osoby

Źródło:
PAP, CNN

Koniec kwietnia i początek maja to czas, kiedy w lasach na Podkarpaciu, głównie w Bieszczadach i Beskidzie Niskim, można spotkać żmije zygzakowate. To okres, kiedy gady te mają okres godowy - przypominają leśnicy.

Atakują odruchowo, uważajmy na nie, będąc w podkarpackich lasach

Atakują odruchowo, uważajmy na nie, będąc w podkarpackich lasach

Źródło:
PAP

Rozpoczyna się kolejny piękny, wiosenny dzień, a przyroda tętni życiem. Niestety, ty już wiesz, że ból zatok, łzawiące oczy i alergiczny katar mogą zepsuć Ci ten czas. Sięgnij po OtriAllergy Control, pierwszy spray z flutykazonem dostępny bez recepty, produkowany przez markę Otrivin - ekspertów w walce z katarem. Dzięki niemu poczujesz ulgę na długie godziny i znów będziesz cieszyć się życiem bez przeszkód. Dowiedz się, w jaki sposób może pomóc Ci w opanowaniu objawów alergii!

Alergia nie ułatwia Ci życia? Przejmij nad nią kontrolę!

Alergia nie ułatwia Ci życia? Przejmij nad nią kontrolę!

Źródło:
Materiał promocyjny

Chińscy naukowcy przeanalizowali genom różnych odmian roślin, by określić ich wspólnego przodka. Kwiat, od którego wywodzą się dzisiejsze róże, wyglądał zupełnie inaczej niż rośliny dostępne w kwiaciarniach.

Naukowcy odkryli, jak wyglądał przodek róż

Naukowcy odkryli, jak wyglądał przodek róż

Źródło:
Science X Network

2025 rok już teraz może okazać się jednym z najgorszych sezonów pod względem pożarów Wielkiej Brytanii - alarmują organizacje ochrony przyrody. Bezwzględny żywioł przyczynia się do wyginięcia najrzadszych gatunków zwierząt.

Wielka Brytania. Cenne gatunki płonęły żywcem

Wielka Brytania. Cenne gatunki płonęły żywcem

Źródło:
BBC, National Trust

O fascynujących szczegółach ze świata kleszczy opowiada entomolog profesor Stanisław Ignatowicz.

Dla kur bywają przysmakiem. Tego o kleszczach mogliście nie wiedzieć

Dla kur bywają przysmakiem. Tego o kleszczach mogliście nie wiedzieć

Źródło:
PAP

Australijskie służby mierzą się z tragiczną falą utonięć w świąteczny weekend. Na wschodnim wybrzeżu szaleje silny wiatr powodujący powstawanie kilkumetrowych fal. W sumie od piątku w Nowej Południowej Walii oraz w pobliżu Melbourne zmarło sześć osób.

Kilkumetrowe fale porywają ludzi. Sześć osób nie żyje

Kilkumetrowe fale porywają ludzi. Sześć osób nie żyje

Źródło:
ABC, PAP, Reuters

Najstarszy czynny amerykański astronauta Don Pettit, wraz z dwoma rosyjskimi kosmonautami, wrócił na Ziemię. Mężczyźni bezpiecznie wylądowali na pokładzie kapsuły kosmicznej Sojuz MS-26. Pettit w dniu powrotu na naszą planetę obchodził 70. urodziny.

Wrócił na Ziemię w dniu swoich 70. urodzin

Wrócił na Ziemię w dniu swoich 70. urodzin

Źródło:
PAP, Reuters

Właściciel farmy w amerykańskim stanie Iowa rzucił się na pomoc zwierzętom po tym, jak w jego stodołę uderzyło tornado. Żywioł niemal zrównał z ziemią budynek, w którym znajdowało się kilkadziesiąt jagniąt i maciorek. Dzięki bohaterskiej postawie mężczyzny udało uratować się większość z nich.

Tornado zrównało stodołę z ziemią. Rolnik rzucił się na pomoc zwierzętom

Tornado zrównało stodołę z ziemią. Rolnik rzucił się na pomoc zwierzętom

Źródło:
CNN

Nawałnica przeszła przez podkarpacką gminę Pawłosiów. Obfite opady spowodowały, że wylał tam niewielki potok. Zalanych zostało ponad 150 budynków. - Straty są ogromne, mieszkańcy mówią, również ci najstarsi, że tak wielkich opadów deszczu sobie nie przypominają - relacjonował Marcin Kwaśny, reporter TVN24.

"To nie była zwykła burza". Ogromne straty w gminie na Podkarpaciu

"To nie była zwykła burza". Ogromne straty w gminie na Podkarpaciu

Źródło:
TVN24, PAP, tvnmeteo.pl

W sobotę w Tatrach doszło do dwóch groźnych wypadków. Jak przekazało Tatrzańskie Ochotnicze Pogotowie Ratunkowe, mimo pogodnej aury warunki w górach są trudne. Podczas wycieczek powinniśmy zachować ostrożność i mieć przy sobie niezbędny sprzęt.

Dwa niebezpieczne wypadki w Tatrach

Dwa niebezpieczne wypadki w Tatrach

Źródło:
PAP, TOPR

Uderzenie pioruna było prawdopodobnie przyczyną spłonięcia dzwonnicy w ponad stuletnim kościele w Minnesocie. Do zdarzenia doszło w czwartek, gdy nad regionem przechodziły burze i ulewy. To nie jedyny przypadek pożaru, do jakiego doszło podczas gwałtownych zjawisk atmosferycznych.

Zabytkowy kościół zapalił się podczas burzy

Zabytkowy kościół zapalił się podczas burzy

Źródło:
CBS News, MPR News

Donald Trump podpisał rozporządzenia umożliwiające prowadzenie komercyjnych połowów na chronionym obszarze Pacyfiku. Według organizacji ekologicznych, decyzja ta zagraża bezpieczeństwu wielu morskich gatunków. Może ona również negatywnie wpłynąć na produktywność lokalnego rybołówstwa.

Decyzja Trumpa ma pomóc rybakom. Naukowcy ostrzegają, że tylko im przeszkodzi

Decyzja Trumpa ma pomóc rybakom. Naukowcy ostrzegają, że tylko im przeszkodzi

Źródło:
Spectrum News, Oceana

W piątek gwałtowne burze przetoczyły się nad częścią Polski. Najtrudniejsza sytuacja była na Podkarpaciu i Lubelszczyźnie. Jak poinformował starszy brygadier Karol Kierzkowski, rzecznik prasowy Komendanta Głównego PSP, strażacy przeprowadzili blisko 700 interwencji. Ich działania polegały głównie na usuwaniu powalonych drzew i gałęzi oraz wypompowywaniu wody z zalanych piwnic i posesji.

Zalane domy, powalone drzewa. Prawie 700 interwencji strażaków

Zalane domy, powalone drzewa. Prawie 700 interwencji strażaków

Aktualizacja:
Źródło:
Kontakt24, TVN24, tvnmeteo.pl

Zmarł turysta, którego w czwartek porwała lawina w Alpach Francuskich. Do wypadku doszło w popularnym kurorcie Val Thorens. Jak podały lokalne media, tego dnia nad Alpami przechodziła intensywna burza śnieżna, która zatrzymała ruch w części Francji, Włoch i Szwajcarii.

Lawina porwała turystę w popularnym kurorcie. Zmarł w szpitalu

Lawina porwała turystę w popularnym kurorcie. Zmarł w szpitalu

Źródło:
BBC, France24

Pirania w Sanie, bambus na Podkarpaciu - w Polsce coraz częściej pojawiają się nowe gatunki inwazyjne. Eksperci wyjaśniają, że do ich "ucieczki" często dochodzi przez przypadek lub nieuwagę hodowców. Inwazja obcych gatunków jest łatwiejsza do zatrzymania, jeśli wystarczająco wcześnie się ją wykryje.

"Biegnący" bambus i pirania. W Polsce

"Biegnący" bambus i pirania. W Polsce

Źródło:
PAP, Scientific Reports