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

IMGW ostrzega przed burzami niemal we wszystkich województwach. Lokalnie zjawiskom mogą towarzyszyć porywy wiatru do 90 kilometrów na godzinę oraz opady gradu. W kilku regionach obowiązują alarmy drugiego stopnia w trzystopniowej, rosnącej skali. Sprawdź, gdzie należy spodziewać się groźnych zjawisk.

Burze z gradem w 14 województwach. Alarmy IMGW mają nawet drugi stopień

Burze z gradem w 14 województwach. Alarmy IMGW mają nawet drugi stopień

Źródło:
IMGW

Alert RCB. Rządowe Centrum Bezpieczeństwa ostrzega w piątek 2.05 przed burzami. SMS-owe ostrzeżenie otrzymali odbiorcy ośmiu województwach. Eksperci zalecają, by śledzić komunikaty pogodowe.

Alert RCB. "Znajdź bezpieczne schronienie"

Alert RCB. "Znajdź bezpieczne schronienie"

Źródło:
RCB

Pogoda na dziś. W piątek 2.05 w części kraju zagrzmi. Burzom towarzyszyć mogą obfite opady deszczu i silny wiatr, osiągający w porywach 90 kilometrów na godzinę.

Pogoda na dziś - piątek 2.05. W burzach może spaść grad

Pogoda na dziś - piątek 2.05. W burzach może spaść grad

Źródło:
tvnmeteo.pl

Pogoda na majówkę 2025. W nadchodzących dniach przez Polskę przejdzie chłodny front atmosferyczny, który przyniesie burze. Zjawiskom towarzyszyć będą obfite opady deszczu, miejscami może spaść grad.

Burze, grad i ulewy. Co przyniosą kolejne dni majówki

Burze, grad i ulewy. Co przyniosą kolejne dni majówki

Źródło:
tvnmeteo.pl

Radziecka sonda kosmiczna Kosmos 482 ma wejść w atmosferę Ziemi w drugim tygodniu maja. Obiekt, który miał zebrać informacje na temat atmosfery Wenus, na skutek problemu technicznego spędził ponad pół wieku na orbicie okołoziemskiej. Badacze wciąż nie wiedzą, w którym miejscu mogą spaść fragmenty sondy - a niewykluczone, że i cały obiekt.

Radziecka sonda Kosmos 482 spadnie na Ziemię. Możliwe, że w całości

Radziecka sonda Kosmos 482 spadnie na Ziemię. Możliwe, że w całości

Źródło:
"Z głową w gwiazdach", space.com, EarthSky

Na zachód od Jerozolimy szaleją pożary. Ponad sto zastępów strażaków i samoloty gaśnicze wciąż walczą z ogniem trawiącym lasy - poinformowała w czwartek izraelska straż pożarna. Otwarto zamknięte wcześniej drogi i kolej łączącą Jerozolimę z Tel Awiwem.

Kilkanaście osób zostało rannych, dwóch strażaków hospitalizowano

Kilkanaście osób zostało rannych, dwóch strażaków hospitalizowano

Aktualizacja:
Źródło:
Reuters, PAP, Times of Israel, BBC

Alergia na orzechy dotyka nawet jednego na 200 dorosłych - donosi stacja BBC. Może wywołać różne reakcje, od łagodnych, jak swędzenie i pokrzywka, po ciężkie, takie jak wstrząs anafilaktyczny. 28-letniemu Chrisowi udało się pokonać alergię na orzeszki ziemne, choć pewnego dnia prawie przez nią umarł. - Teraz jem je codziennie na śniadanie - powiedział w rozmowie z BBC.

Alergia na orzeszki ziemne prawie go zabiła. "Teraz jem je codziennie"

Alergia na orzeszki ziemne prawie go zabiła. "Teraz jem je codziennie"

Źródło:
BBC

Łosie spacerowały po ulicy na warszawskim Bemowie. Jak opowiadała Reporterka24, która uwieczniła ich wyprawę, zwierzęta nie wydawały się wystraszone. Przedstawiciele tego gatunku czasami pojawiają się w lasach otaczających Warszawę.

Łosie na warszawskiej ulicy. "Jakby po prostu wyszły na spacer"

Łosie na warszawskiej ulicy. "Jakby po prostu wyszły na spacer"

Źródło:
Kontakt24, Lasy Miejskie Warszawa

Burze nadciągnęły nad Nową Zelandię. W stolicy kraju Wellington wydane zostało czerwone ostrzeżenie przed porywistym wiatrem - podmuchy są tam najsilniejsze od ponad dekady. Na południowej wyspie, w mieście Christchurch, ulewy spowodowały powodzie błyskawiczne. W regionie ogłoszono stan wyjątkowy.

Czerwony alert w stolicy. Wichury sparaliżowały lotnisko

Czerwony alert w stolicy. Wichury sparaliżowały lotnisko

Źródło:
Reuters, The NZ Herald

Majówka jak co roku przyciąga w Tatry tłumy odwiedzających. Tragedia, do jakiej doszło na Rysach w weekend, pokazuje jednak, że góry pozostają niebezpieczne nawet wtedy, gdy u ich podnóży panuje łagodna, wiosenna aura. Dla osób, które nie mają doświadczenia we wspinaczce, nierozsądna wyprawa może skończyć się tragicznie. O zasadach bezpieczeństwa, które każdy z nas powinien znać przed wyjściem w góry, rozmawialiśmy z przewodnikiem tatrzańskim i edukatorem Tatrzańskiego Parku Narodowego Tomaszem Zającem.

"Nie myślimy w kategoriach wiosny, tylko zimy". Jak zdobywać szczyty w maju i przeżyć

"Nie myślimy w kategoriach wiosny, tylko zimy". Jak zdobywać szczyty w maju i przeżyć

Źródło:
TVN24+

Pogoda na dziś. Czwartek 1.05 zapowiada się pogodnie, w całym kraju warunki biometeorologiczne będą neutralne. Termometry pokażą maksymalnie 22 stopnie.

Pogoda na dziś - czwartek 1.05. Pogodna aura w pierwszy dzień majówki

Pogoda na dziś - czwartek 1.05. Pogodna aura w pierwszy dzień majówki

Źródło:
tvnmeteo.pl

Czym żywią się wilki żyjące w rejonie Ujścia Warty? - Pomimo obecności kilku tysięcy wolno wypasanych krów i kilkuset koni odżywiają się przede wszystkim dzikimi gatunkami ssaków - donoszą naukowcy z Wydziału Biologii Uniwersytetu Warszawskiego. Według badaczy wpływ na to ma sposób wypasu inwentarza oraz niepozbawianie krów rogów.

Wolą dzikie kopytne od bydła i koni  

Wolą dzikie kopytne od bydła i koni  

Źródło:
PAP

Uśpione wulkany też mogą wykazywać pewną aktywność. Jak wynika z najnowszych badań, głęboko pod stożkiem Uturuncu w Boliwii dochodzi do przemieszczania się gazu i płynów, co powoduje wznoszenie terenu. Naukowcy tłumaczą, że obserwacja "wulkanu zombie" pomoże nam w zrozumieniu procesów zachodzących w skorupie ziemskiej.

Badacze odkryli ruchy pod "wulkanem zombie"

Badacze odkryli ruchy pod "wulkanem zombie"

Źródło:
Cornell University, USGS

Burza piaskowa nawiedziła południowy i środkowy Irak, znacząco ograniczając widzialność. W mieście Basra prawie 400 osób trafiło do szpitali na skutek inhalacji pyłu. Jak ostrzegają meteorolodzy, takie warunki mogą utrzymać się co najmniej do przyszłego tygodnia.

Miasta tonęły w pyle. Prawie 400 osób trafiło do szpitali

Miasta tonęły w pyle. Prawie 400 osób trafiło do szpitali

Źródło:
Reuters, Shafaq News

Co najmniej dwie osoby nie żyją na skutek burz, które we wtorek przeszły nad centralnymi i wschodnimi Stanami Zjednoczonymi. Do śmiertelnych wypadków doszło w Pittsburghu. Przez pogodę w mieście przez pewien czas były problemy z działaniem systemów alarmowych, wystąpiły także długie przerwy w dostawie prądu.

Podczas burzy padł system alarmowy. Nie żyją dwie osoby

Podczas burzy padł system alarmowy. Nie żyją dwie osoby

Źródło:
CNN, CBS News

Wychodzące koty powinny być zabezpieczane przed kleszczami. Chociaż statystycznie zwierzęta te rzadziej zapadają na choroby odkleszczowe niż psy, mogą przenosić te pajęczaki w pobliże ludzi. Weterynarze podkreślają również, że koty mają tendencję do maskowania swoich przypadłości, więc nie zawsze musimy wiedzieć, że są chore.

Koty mogą służyć jako "taksówki" dla kleszczy. Da się temu zapobiec

Koty mogą służyć jako "taksówki" dla kleszczy. Da się temu zapobiec

Źródło:
PAP

Suche warunki panujące w wielu polskich lasach mogą sprzyjać zaprószeniu ognia. Leśnicy apelują, by pamiętać o tym podczas majówkowych wypraw w teren. Nieprzestrzegających zasad bezpieczeństwa turystów czekają wysokie kary.

Apel o rozsądne grillowanie. Dotkliwe kary za złamanie przepisów

Apel o rozsądne grillowanie. Dotkliwe kary za złamanie przepisów

Źródło:
PAP, IMGW

Cieniutki sierp Księżyca pojawił się na polskim niebie. Towarzyszyło mu zjawisko światła popielatego, do którego wystąpienia potrzebne są określone warunki. Materiały otrzymaliśmy na Kontakt24.

"Bajeczny sierp" i wyjątkowe zjawisko na polskim niebie

"Bajeczny sierp" i wyjątkowe zjawisko na polskim niebie

Aktualizacja:
Źródło:
Kontakt24, tvnmeteo.pl, "Z głową w gwiazdach"

Poznaliśmy datę pierwszej polskiej misji technologiczno-naukowej na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS). IGNIS oficjalnie wystartuje 29 maja - poinformowała firma Axiom Space. W jej ramach polski astronauta dr Sławosz Uznański-Wiśniewski przeprowadzi szereg badań zaproponowanych przez krajowe przedsiębiorstwa i ośrodki naukowe.

Wiemy, kiedy Polak poleci w kosmos

Wiemy, kiedy Polak poleci w kosmos

Źródło:
PAP, POLSA

Peruwiańskie władze potwierdziły śmierć dwójki dzieci w wyniku powodzi w pobliżu miasta Huaraz na wschodzie kraju. Kataklizm wywołało osunięcie się zbocza góry Vallunaraju, rzeka Casca wystąpiła z brzegów.

Osunięcie się zbocza góry spowodowało powódź. Nie żyje dwoje dzieci

Osunięcie się zbocza góry spowodowało powódź. Nie żyje dwoje dzieci

Źródło:
Reuters, WRadio

Mieszkańcy nadmorskiej miejscowości Bredene w Belgii przecierali oczy ze zdumienia, gdy na miejscowej plaży woda wyrzuciła na brzeg bobra. Te zwierzęta naturalnie żyją w środowisku słodkowodnym dlatego widok porzuconego ssaka wzbudził nie tylko ciekawość, ale także obawy o jego zdrowie.

Woda wyrzuciła bobra na plażę. "Był niezwykle odwodniony"

Woda wyrzuciła bobra na plażę. "Był niezwykle odwodniony"

Źródło:
ENEX, Flandersnews

Strażacy walczą z pożarem, który szaleje w pobliżu miasta Taegu w Korei Południowej. Z powodu zagrożenia zamknięto kilka lokalnych szkół. Ogień strawił obszar o powierzchni około 260 hektarów.

Zamknięto szkoły. Trwa walka z pożarem

Zamknięto szkoły. Trwa walka z pożarem

Źródło:
Reuters, The Korea Herald

Zespół jelita drażliwego, świąd skóry czy astma to w wielu przypadkach trudne do wyleczenia schorzenia. Ich wspólną cechą jest to, że są wywoływane przez nadmierną odpowiedź immunologiczną, która w ciężkich przypadkach może zagrażać życiu. Zespół naukowców z Uniwersytetu w Bonn zidentyfikował obiecujący, bioaktywny związek, który może skutecznie zmniejszyć objawy tych dolegliwości. Związek ten blokuje receptor na niektórych komórkach, zapobiegając w ten sposób silnej odpowiedzi immunologicznej.

Nowo odkryty, bioaktywny związek może leczyć alergie

Nowo odkryty, bioaktywny związek może leczyć alergie

Źródło:
Science Daily

27-letni student z Chin dwukrotnie potrzebował pomocy ratowników podczas wspinaczki na szczyt góry Fudżi w Japonii. Nie byłoby w tym nic dziwnego, gdyby obie interwencje nie wydarzyły się w tym samym miejscu w przeciągu jednego tygodnia.

Dwukrotnie w ciągu tygodnia ściągali go ze słynnej góry. 27-latek wrócił po telefon

Dwukrotnie w ciągu tygodnia ściągali go ze słynnej góry. 27-latek wrócił po telefon

Źródło:
BBC, The Guardian

Zagrożenie pożarowe w wielu regionach Polski jest wysokie - wynika z danych Instytutu Badawczego Leśnictwa. Takie warunki tuż przed zbliżającym się długim weekendem majowym wzbudziły obawy o możliwość zamknięcia lasów. Do sprawy odniósł się minister spraw wewnętrznych i administracji, Tomasz Siemoniak.

Czy lasy na majówkę zostaną zamknięte? Minister odpowiada

Czy lasy na majówkę zostaną zamknięte? Minister odpowiada

Źródło:
PAP

Brazylijscy naukowcy zidentyfikowali najstarszy znany nauce gatunek mrówki. Okaz znajdował się w zbiorach muzeum zoologicznego należącego do Uniwersytetu w Sao Paulo. Według badań prehistoryczna mrówka żyła wśród dinozaurów 113 milionów lat temu.

Jej szczęki przypominały sierpy. Żyła 113 milionów lat temu

Jej szczęki przypominały sierpy. Żyła 113 milionów lat temu

Źródło:
CNN, PAP

W Płocku w weekend pojawił się wir pyłowy. Nagranie tego zjawiska otrzymaliśmy na Kontakt24.

"Nagle przed nami wyrósł ten wir". Nagranie

"Nagle przed nami wyrósł ten wir". Nagranie

Źródło:
Kontakt24, tvnmeteo.pl

W weekend południowo-zachodnią Oklahomę nawiedziły ulewy. Co najmniej jedna osoba zginęła. To nie koniec gwałtownych zjawisk w tej części USA. W poniedziałek alarmami pogodowymi objęto ponad 36 milionów mieszkańców.

Auto stoczyło się do głębokiej wody. Wydobyto ciało

Auto stoczyło się do głębokiej wody. Wydobyto ciało

Źródło:
PAP, NBC News