Mpemba Etkisi Nedir?
Mpemba etkisi, sıcak suyun hızlı suya nazaran daha hızlı donması efektidir. Bu olay Erasto Mpemba tarafından keşfedildi. Tanzanyalı Erasto Mpemba, okulda arkadaşlarıyla birlikte dondurma yapmak için kaynar sütün içerisinde şekeri erittiler. Herkesin yaptığı şekerli süt karışımını buzluğa koyması gerekiyordu. Ancak Erasto biraz aceleci davrandı ve henüz soğumamış olan sütü buzluğa koydu. Daha sonra fark etti ki, kendisinin sıcakken buzluğa koyduğu süt, arkadaşlarının soğukken buzluğa koyduğu sütten çok daha erken dondu.
Mpemba Etkisi İsmi Nereden Gelmektedir?
Erasto fark etmeden bir bilgiyi keşfetmişti. Bunu fizik profesörü olan Dr. Osborne’a iletti. Sıcak suyun neden soğuk sudan daha hızlı donduğunu merak ediyordu. Ancak Dr. Osborne, öğrencisinin sorduğu sorunun hatalı olduğunu düşündü. Ancak öğrencisinin ısrarı üzerine deney yapılmasına karar verdi. Yapılan deneylerden sıcak su soğuk sudan daha hızlı donuyordu. Defalarca yapılan deneylerin ardından Dr. Osborne ve Erasto Mpemba bir makale yayımlamaya karar verdi. Bunun üzerine sıcak suyun soğuk sudan önce donması olayına mpemba etkisi denilmiştir.
Erasto Mpemba’nın hocasıyla birlikte yayımlamış olduğu makale, yapılan ilk araştırma anlamına gelmez. Bunu daha önceden keşfeden ve hatta gerektiği yerde bunu kullanan kişiler de olmuştur. Ancak bilim dünyasında Erasto’nun makalesi yer almaktadır. Bu konu hakkındaki teoriler ve araştırmalar günümüzde halen devam etmektedir.
Buz pateni pistlerinin düzeltilmesi için sıcak sudan faydalanılmaktadır. Sıcak suyun daha hızlı donma şansı olduğu için çalışmaları oldukça kolaylaştırır. Dondurma üreten kişiler de sıcak sudan faydalanarak daha hızlı dondurma üretimine geçmiştir.
Mpemba Etkisi Nasıl Meydana Gelir?
Mpemba etkisinin meydana gelmesine sebep olan birçok faktör bulunmaktadır. Bunların başında sıvı kütlesi gelir. Buna örnek verecek olursak sıcaklıkları arasında fark olan ve aynı kütlelere sahip iki sıvı, aynı ortamda bırakıldığında sıcaklığı yüksek olan sıvının buharlaşmaya başladığı gözlemlenir. Bu da buharlaşan sıvının kütle kaybı yaşadığı anlamına gelir. Kütlesinin bir kısmını kaybeden ve daha fazla sıcak olan sıvının donma şansı da o kadar yüksek oluyor ve kısa sürede donuyor.
Sıcak suyun soğuk sudan önce donması olayını açıklayabilmek için sadece yukarıdaki bilgi yeterli olmamaktadır. Bunun yanı sıra konveksiyonel akımın da etkisi bulunur. Konveksiyonel ısı iletimi, oda sıcaklığındaki bir sıvı ile kaynayan sıvının bir anda soğuması farklı sıcaklık dağılımları olduğunu gösterir. Sıcaklık dağılımında fark olması, sıvının ısı kaybetmesini hızlandıracak etkilere de sahiptir.
Sıcak su ile soğuk su arasında çözünmüş gaz farklılığı da bulunmaktadır. Bu iki sıvı her ne kadar çıplak gözle bakıldığında aynı gibi görünse de farklı ölçülerde çözünmüş gaz içermeleri farklı etkilere neden olur. Sıcak suyun içeriğinde daha az miktarda çözünmüş gaz vardır (soğuk suya oranla). Bu da deney esnasında kullanılan sıvıların aslında ödeş sıvılar olmadığını kanıtlamaktadır. Deneyde çözünmüş gaz miktarı aynı olan sıvıların kullanılması durumunda Mpemba etkisi gözlemlenmektedir.
Mpemba etkisini açıklayan makaleler yayımlanmaya devam ediyor. Bu konuyla ilgili tartışmalar ise hala sürüyor. En son 2013 yılında yayımlanmış olan bir makalede, Mpemba etkisine neden olan şeyin su molekülleri arasında yer alan hidrojen bağlarının olduğu savunulmaktadır.
