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

Irlandia przygotowuje się na nadejście niezwykle silnej burzy Eowyn. Żywioł, który zmierza w kierunku Wysp Brytyjskich, według prognoz przyniesie ekstremalne wichury o prędkości przekraczającej lokalnie 160 km/h. Niemal w całym kraju obowiązują najwyższe czerwone alerty pogodowe.

Spodziewają się wiatru, jaki nie wiał od kilkunastu lat. Zniszczenia mogą być rozległe

Spodziewają się wiatru, jaki nie wiał od kilkunastu lat. Zniszczenia mogą być rozległe

Źródło:
Met Office, Irish Independent, Sieć Obserwatorów Burz, Met Eireann

Kalifornijscy strażacy rozpoczęli walkę z nowym pożarem w hrabstwie Los Angeles. Żywioł, nazwany Hughes Fire, wybuchł niedaleko zbiornika zaporowego Castaic Lake i w kilkanaście godzin zdążył zająć około 3750 hektarów terenu. Nakazy ewakuacji wydano dla co najmniej 31 tysięcy mieszkańców.

Kolejny pożar trawi część Kalifornii. Ponad 30 tysięcy ewakuowanych

Kolejny pożar trawi część Kalifornii. Ponad 30 tysięcy ewakuowanych

Źródło:
CNN, PAP

W Nigerii rozprzestrzenia się epidemia gorączki Lassa. W najnowszym komunikacie Nigeryjskie Centrum Kontroli i Zapobiegania Chorobom (NCDC) potwierdziło śmierć 22 osób i 143 zdiagnozowane przypadki choroby w pierwszych dwóch tygodniach 2025 roku. Według NCDC sytuacja w kraju jest krytyczna.

Epidemia gorączki Lassa. 22 osoby nie żyją

Epidemia gorączki Lassa. 22 osoby nie żyją

Źródło:
PAP

Pogoda na dziś, czyli na czwartek 23.01. Dzień w całym kraju upływać będzie pod znakiem chmur. Znajdą się też miejsca, w których należy spodziewać się opadów deszczu lub deszczu ze śniegiem. Może także silniej powiać.

Pogoda na dziś - czwartek, 23.01. W niektórych miejscach przydadzą się parasole

Pogoda na dziś - czwartek, 23.01. W niektórych miejscach przydadzą się parasole

Źródło:
tvnmeteo.pl

Pogodowe stery w Polsce zaczyna przejmować niż Erwin. W większości kraju pojawią się opady -deszczu lub deszczu ze śniegiem. Erwin odsunie się od nas w piątek, a jego miejsce zajmie zatoka niżowa związana z wirem północnoatlantyckim. To oznacza wzrost temperatury - nawet do dwucyfrowych wartości.

Wiry niżowe wtłoczą do Polski sporo wilgoci i ciepła. Czy jest szansa na zimę w styczniu?

Wiry niżowe wtłoczą do Polski sporo wilgoci i ciepła. Czy jest szansa na zimę w styczniu?

Źródło:
tvnmeteo.pl

Ratownicy w Karkonoszach ewakuowali przy użyciu lin turystę, który doznał licznych obrażeń po tym, jak osunął się z krawędzi zbocza w Kotle Wielkiego Stawu. To w ostatnich dniach kolejna akcja ratunkowa goprowców. W górach jest bardzo ślisko.

Wypadek w Karkonoszach. Turysta "doznał rozległych obrażeń"

Wypadek w Karkonoszach. Turysta "doznał rozległych obrażeń"

Źródło:
PAP

Arktyczne zimno, które sięgnęło południowych części Stanów Zjednoczonych, sprowadziło śnieg i opady marznące do regionów, które od wielu lat nie doświadczyły tak potężnego ataku zimy. Według władz zginęło co najmniej 12 osób.

"Nigdy czegoś takiego nie widziałem. I prawdopodobnie nigdy więcej nie zobaczę"

"Nigdy czegoś takiego nie widziałem. I prawdopodobnie nigdy więcej nie zobaczę"

Aktualizacja:
Źródło:
CNN, PAP, NWS, eu.usatoday.com

Ośmioletnia kotka o imieniu Mittens w ciągu 24 godzin trzy razy leciała samolotem między Nową Zelandią a Australią. Pracownicy lotniska nie zauważyli klatki ze zwierzęciem podczas rozładunku luku bagażowego.

Kot został w samolocie. Odbył trzy podróże w ciągu doby

Kot został w samolocie. Odbył trzy podróże w ciągu doby

Źródło:
BBC

Mieszkańcy stanu Queensland w północno-wschodniej Australii mierzą się z ekstremalną falą gorąca. Temperatura może przekroczyć nawet 45 stopni Celsjusza. Oprócz ostrzeżeń dotyczących upału lokalne służby wydały także alerty o wysokim zagrożeniu pożarowym.

Temperatura poszybuje do nawet 46 stopni

Temperatura poszybuje do nawet 46 stopni

Źródło:
ABC, news.com.au

Policja w Houston w Teksasie ma duży kłopot ze szczurami, które spożywają narkotyki skonfiskowane i przechowywane w magazynach. Nawet deratyzatorzy nie radzą sobie z plagą. Do tej pory gryzonie miały wpływ na bieg przynajmniej jednej bieżącej sprawy.

Duży problem policji. Szczury "uzależnione od narkotyków" zjadają dowody

Duży problem policji. Szczury "uzależnione od narkotyków" zjadają dowody

Źródło:
PAP, CBS News

W worku na śmieci pod greckimi Salonikami znaleziono marmurową rzeźbę kobiety - poinformowała w środę policja. Eksperci szacują jej wiek na ponad dwa tysiące lat. Obiekt wysłano na dalsze badania archeologiczne.

Rzeźba znaleziona w worku na śmieci. Może mieć ponad dwa tysiące lat

Rzeźba znaleziona w worku na śmieci. Może mieć ponad dwa tysiące lat

Źródło:
PAP

Przechodzący przez Portugalię niż Garoe przyczynił się do bardzo silnych i niebezpiecznych zjawisk. W dystrykcie Setubal doszło do silnej burzy z piorunami. Jeden z nich uderzył w budynek popularnej restauracji.

Piorun trafił w restaurację na plaży w Portugalii

Piorun trafił w restaurację na plaży w Portugalii

Źródło:
CNN Portugal, IPMA, Safe Communities Portugal

Zima na dobre rozgościła się w południowych regionach Stanów Zjednoczonych. Potężnie sypnęło między innymi w miejscowości Baton Rouge w stanie Luizjana. Opady sprawiły radość maskotce tamtejszego uniwersytetu.

Tygrys bengalski przysypany śniegiem

Tygrys bengalski przysypany śniegiem

Źródło:
CNN, lsu.edu

Podczas najbliższych nocy na naszym niebie będziemy mogli zaobserwować przeloty Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). Jak przekazał Karol Wójcicki, autor bloga "Z głową w gwiazdach", obiekt będzie równie jasny jak Wenus. Kiedy szukać ISS na niebie?

Międzynarodowa Stacja Kosmiczna znów widoczna na naszym niebie. "Nie sposób przeoczyć!"

Międzynarodowa Stacja Kosmiczna znów widoczna na naszym niebie. "Nie sposób przeoczyć!"

Źródło:
"Z głową w gwiazdach"

Dikeledi przetoczył się przez Mozambik. W wyniku żywiołu w prowincji Nampula zginęło co najmniej 11 osób - podały miejscowe władze. Cyklon przyniósł ulewne opady deszczu oraz porywisty wiatr, którego porywy sięgały 195 kilometrów na godzinę.

Dziesiątki tysięcy zniszczonych domów. Wzrósł bilans ofiar cyklonu Dikeledi

Dziesiątki tysięcy zniszczonych domów. Wzrósł bilans ofiar cyklonu Dikeledi

Źródło:
PAP, aimnews.org

Australijscy naukowcy przeanalizowali wpływ ocieplenia klimatu na funkcjonowanie jaszczurek pustynnych. Jak wynika z badań, rosnąca temperatura będzie zagrożeniem dla gadów polujących w trakcie dnia, którym coraz trudniej będzie zdobywać odpowiednią ilość pożywienia. Problem szczególnie dotknie zwierzęta żyjące w Afryce.

Wzrost "kosztów życia" u jaszczurek. Winna zmiana klimatu

Wzrost "kosztów życia" u jaszczurek. Winna zmiana klimatu

Źródło:
PAP

Amerykańska Federalna Agencja Lotnictwa (FAA) wymaga od należącej do Elona Muska firmy SpaceX dochodzenia w związku z wypadkiem podczas ostatniego testowego lotu rakiety Starship. Statek kosmiczny eksplodował w powietrzu, a jego szczątki spadły na Ziemię. Agencja zawiesiła kolejne loty do czasu wyjaśnienia tej sprawy.

Megarakieta Starship na razie nie poleci. W firmie Muska trzeba przeprowadzić dochodzenie

Megarakieta Starship na razie nie poleci. W firmie Muska trzeba przeprowadzić dochodzenie

Źródło:
PAP, tvnmeteo.pl

Na miłośników obserwacji nocnego nieba czeka prawdziwa gratka. Nadchodzą tygodnie, podczas których będziemy mogli ujrzeć siedem planet Układu Słonecznego. Do dostrzeżenia większości z nich nie będą potrzebne żadne urządzenia.

Patrzcie w niebo, bo większość planet będzie "na wyciągnięcie dłoni"

Patrzcie w niebo, bo większość planet będzie "na wyciągnięcie dłoni"

Źródło:
PAP

Osuwisko zeszło w poniedziałek na indonezyjskiej wyspie Jawa. Po intensywnych opadach deszczu masy ziemi osunęły się na domy w okolicach miasta Pekalongan. Zginęło co najmniej 16 osób, a we wtorek służby ratunkowe wciąż poszukiwały pięciu zaginionych.

16 osób zginęło, los pięciu pozostaje nieznany. "Ścigamy się z pogodą"

16 osób zginęło, los pięciu pozostaje nieznany. "Ścigamy się z pogodą"

Źródło:
PAP, Borneo Bulletin, Reuters

Do 33 tysięcy kilometrów na godzinę rozpędzają się podmuchy wiatru na planecie pozasłonecznej WASP-127b. Międzynarodowemu zespołowi naukowców udało się zaobserwować pogodę na tym odległym świecie za pomocą Bardzo Dużego Teleskopu w Chile. Jak wyjaśnili badacze, to najszybsze tego rodzaju zjawisko, jakie kiedykolwiek udało się zaobserwować.

Ekstremalne naddźwiękowe podmuchy wiatru zmierzone na planecie poza Układem Słonecznym

Ekstremalne naddźwiękowe podmuchy wiatru zmierzone na planecie poza Układem Słonecznym

Źródło:
ESO, Live Science

Tajemnicze kule znalezione niedawno na plażach w Sydney były pełne bakterii kałowych. Analiza składu obiektów wskazała także obecność kwasów tłuszczowych, węglowodorów i bakterii. Chociaż źródło zanieczyszczenia jest nieznane, część naukowców przypuszcza, że ich źródłem może być przestarzały system kanalizacyjny miasta.

Tajemnicze kulki znalezione na plaży skrywają śmierdzący sekret

Tajemnicze kulki znalezione na plaży skrywają śmierdzący sekret

Źródło:
9 News, BBC, 1 News

Upały nawiedziły Brazylię. W Rio de Janeiro od kilku dni termometry pokazują niemal 40 stopni Celsjusza, a temperatura odczuwalna zbliża się do 50 stopni. Gorąca aura zachęciła wielu mieszkańców do odwiedzenia kultowej Copacabany, ale władze Rio apelują o ostrożne korzystanie ze słońca.

Na kultowej plaży odczuli temperaturę blisko 50 stopni

Na kultowej plaży odczuli temperaturę blisko 50 stopni

Źródło:
O Globo, tvnmeteo.pl

To kolejne lato, w którym Chile zmaga się z potężnymi pożarami. Ten, który rozgorzał w okolicach miasta Los Sauces, pozbawił życia trzech strażaków, a dziewięciu ranił. Władze przekazały, że strażacy walczyli w niezwykle trudnym terenie i zostali otoczeni przez płomienie.

Szalejące płomienie uwięziły strażaków. Trzech zginęło

Szalejące płomienie uwięziły strażaków. Trzech zginęło

Źródło:
Reuters

Co najmniej 27 osób odniosło rany w wyniku trzęsienia ziemi na Tajwanie, do którego doszło we wtorek po północy lokalnego czasu. Wstrząsy o magnitudzie 6,4 były odczuwalne w wielu miejscowościach. Moment zdarzenia został uchwycony przez kamerę bezpieczeństwa w jednym z pubów w położonym blisko epicentrum mieście Tainan.

Siedzieli w barze, nagle wszystko zaczęło się trząść

Siedzieli w barze, nagle wszystko zaczęło się trząść

Aktualizacja:
Źródło:
Reuters

Samogłów z japońskiego akwarium zyskał przyjaciół... z kartonu. Zwierzę źle znosiło tymczasowe zamknięcie ośrodka dla zwiedzających i związaną z tym samotność. Opiekunowie ryby rozwiązali problem w nietypowy sposób, przyklejając do szyby kartonowe podobizny ludzi. Jak przekazali, samogłów szybko odzyskał dobry nastrój i zaczął wesoło machać płetwami.

Samogłów nie jadł z samotności. Pomogli ludzie z kartonu

Samogłów nie jadł z samotności. Pomogli ludzie z kartonu

Źródło:
BBC, Animal Diversity Web

Lina Nassiri, która niedawno wypoczywała na wakacjach w Tulum w Meksyku, całkowicie przypadkowo nagrała fascynujący film. Materiał stał się hitem mediów społecznościowych.

Telefon wpadł jej do wody. To, co nagrał, stało się hitem sieci

Telefon wpadł jej do wody. To, co nagrał, stało się hitem sieci

Źródło:
CNN

Z wyjątkiem niektórych nocy mrozu prawie w ogóle nie będzie. Co przyniesie końcówka stycznia oraz początek lutego? Czy widać powrót zimy? Sprawdź 16-dniową prognozę temperatury, przygotowaną przez prezentera i synoptyka tvnmeteo.pl Tomasza Wasilewskiego.

Pogoda na 16 dni: przed nami kolejne fale ciepła

Pogoda na 16 dni: przed nami kolejne fale ciepła

Źródło:
tvnmeteo.pl

Prawie jedna czwarta znanych nam gatunków zwierząt słodkowodnych jest zagrożona wyginięciem. Analiza przeprowadzona przez międzynarodowy zespół badaczy ujawniła, że chociaż ludzkie działania mają ogromny wpływ na populacje ryb, ważek czy krabów, wciąż stosunkowo niewiele o nich wiemy. Utrata tych zwierząt może mieć nieodwracalne konsekwencje dla całych ekosystemów.

Zamieszkują nasze jeziora, rzeki, bagna. Już wkrótce możemy stracić prawie jedną czwartą z nich

Zamieszkują nasze jeziora, rzeki, bagna. Już wkrótce możemy stracić prawie jedną czwartą z nich

Źródło:
Natural History Museum

W Stambule suczka przyniosła pod drzwi kliniki weterynaryjnej wyziębione, umierające szczenię. Całe zdarzenie można teraz zobaczyć na nagraniu uchwyconym przez kamery monitoringu.

Przyniosła ledwo żywego szczeniaka pod drzwi kliniki. Pokazali nagranie

Przyniosła ledwo żywego szczeniaka pod drzwi kliniki. Pokazali nagranie

Źródło:
ENEX, bianet.org

Położony na górze Ibu stratowulkan wciąż niepokoi mieszkańców indonezyjskiej wyspy Halmahera. W samą niedzielę doszło do kilkunastu erupcji, a z krateru wydobyła się gęsta chmura popiołu.

Ponad tysiąc erupcji w styczniu. "Będziemy zachęcać do ewakuacji"

Ponad tysiąc erupcji w styczniu. "Będziemy zachęcać do ewakuacji"

Źródło:
AFP

W stolicy Alaski silny wiatr zdmuchnął dach z domu i rzucił nim o sąsiedni budynek. Moment ten widać na nagraniu z monitoringu. Fragmenty blachy spowodowały niemałe zniszczenia.

Jedli śniadanie, zdążył krzyknąć: "uciekajcie wszyscy". Wiatr zdmuchnął dach z domu

Jedli śniadanie, zdążył krzyknąć: "uciekajcie wszyscy". Wiatr zdmuchnął dach z domu

Źródło:
alaskasnewssource.com

W ostatnim czasie w wodach Wielkiej Brytanii, od archipelagu Scilly aż po wschodnie wybrzeża, co najbardziej zaskakuje naukowców, obserwowana jest coraz większa obecność humbaków. Według ekspertów to może być pozytywny sygnał odbudowującej się populacji tych wielorybów, ale także świadczyć o negatywnym wpływie klimatu na ich zachowania.

Pojawiają się tu coraz częściej. Naukowcy nie wiedzą dlaczego

Pojawiają się tu coraz częściej. Naukowcy nie wiedzą dlaczego

Źródło:
The Guardian, tvnmeteo.pl

Hiszpańsko-australijski zespół naukowców opracował nowatorską metodę rozkładu plastikowych śmieci. W jednym z jej głównych etapów odpady są trawione przez larwy owadów i przekształcane w cenne produkty. Jak przekonują badacze, ten pomysł nie tylko rozwiązuje problem śmieci, ale jednocześnie przyczynia się do poprawy jakości gleby.

Mącznik młynarek w walce z plastikowymi śmieciami. "Innowacyjny system"

Mącznik młynarek w walce z plastikowymi śmieciami. "Innowacyjny system"

Źródło:
PAP, tvnmeteo.pl