لمعرفة سبب تجمد المياه الساخنة بشكل أسرع من الباردة، في عام 1963 قام الطالب أمبيمبا Mpemba بتجميد خليط من المثلجات الساخنة. فلاحظ أنها تتجمد أسرع من خليط المثلجات الباردة. فقام بنشر ورقة بحث بخصوص هذا الاكتشاف الذي سمي في في عام 1969.باسمه – ظاهرة أمبيمبا Mpemba Effect –
هذه الظاهرة كانت قد لوحظت في القرن الـ 4 قبل الميلاد من قبل الفيلسوف اليوناني أرسطو، ثم ومن بعده كلا من فرانسيس بيكون ورينيه ديكارت ولكن بعدما قام أمبيمبا بنشر الاكتشاف، بدأت العديد من النظريات توضع لتفسير الظاهرة، ومنها سرعة التبخر للماء الساخن فهي تخفض الحجم المتبقي للتجمد من المادة، وتكوين طبقة الصقيع في الماء البارد، والعزل، والتراكيز المختلفة من المواد الذائبة مثل ثنائي أوكسيد الكربون الذي ينطلق عند تسخين المياه.
للأسف لا يظهر تأثير أمبيمبا دائماً فغالباً ما يتجمد الماء البارد أسرع من الساخن ولكن هذا التأثير يحدث بانتظام. ولا أحد كان قادراً على معرفة السبب في أي وقت مضى.
دور العلماء في معرفة أسباب تجمد المياه الساخنة
ولكن الان قام فريق من الفيزيائين بقيادة تشانغ الحادي عشر – Xi Zhang- من جامعة نانيانغ التكنولوجية Nanyang Technological University في سنغافورة بإيجاد أدلة علي أنّ الروابط الكيميائية التي تربط جزيئات الماء معاً هي مسببه الظاهرة. كل جزئ ماء يتكون ذرة أوكسجين ترتبط تساهمياً مع ذرتين هيدروجين. هذه الروابط تجعل الذرات تتشارك الإلكترونات معاً، وانفصال جزيئات الماء عن بعضها البعض يحدث بقوة ضعيفة تم انشاؤها من خلال روابط هيدروجينة. هذه القوى تحدث عندما ترتبط ذره هيدروجين من جزئ ماء بذره أوكسيجن من جزيء آخر.
ويقترح فريق الفيزيائين الآن أنّ هذه الروابط هي مسببة تأثير أمبيمبا. فهم يفترضوا أنه عندما تدخل جزيئات الماء في اتصال مغلق يحدث تنافر طبيعي بين الجزيئات تجعل الروابط التساهمية تتمدد وتختزن الطاقة. فعندما يتم تسخين الماء تتمدد الروابط الهيدروجينة ويقل الماء كثافة وتتحرك الجزيئات بعيداً.
يسمح التمدد في الروابط الهيدروجينة للروابط التساهمية بالتقلص والاسترخاء مما يسمح لها بالتخلي عن الطاقة وعملية تخلي الطاقة هذه أساسيه لعملية التبريد. ولهذا من المفترض نظرياً أن يتجمد الماء الساخن أسرع من الماء البارد.
المصدر:
Darren Hester. (n.d.). Hot water freezes faster than cold – and now we know why. IFLScience. Retrieved August 13, 2016, from http://www.iflscience.com/chemistry/hot-water-freezes-faster-cold-and-now-we-know/
