Visa fråga/svar

 

Värme [20760]

Fråga:
Frysning av vatten - igen
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
För att lättare förklara frågan börjar jag genom att presentera två påståenden:

Antaget att en vattenkropp med volymen V vid temperaturen av 40°C kyls ner till 0°C i tiden t.

En praktiskt likadan vattenkropp med volymen V vid temperaturen av 60°C borde kylas ner till 0°C i tiden t+x där x är tiden det tar att kyla vattnet från 60°C till 40°C. Förutsatt att kylningsförhållanden är likadana.

Med hjälp av dessa påståenden kan man anta att då det varma vattnet (60°C) sätts i en frys och då det når 40°C placeras en praktiskt likadan vattenkropp med starttemperaturen av 40°C bör de även nå frysningspunkten ungefär lika fort.

Skillnaden av mängden evaporerad vätska mellan det initialt varmare och kallare vattnet kan endast förklara några få procents skillnad. Samtidigt är ventilationen tillräckligt tillfredsställande för att luften inte ska öka i temperatur till följd av en längre period av värmeöverföring.

Det innebär att i värsta fall bör skillnaden i tiden det tar att nå frysningspunkten variera med högst 5%.

Under mitt gymnasiearbete (NV) där jag undersöker validiteten av Mpemba-effekten har jag gjort det exakta jämförelsen som förklarades i början. Totalt har 26 mätningar gjorts och vartenda försök uppvisade en skillnad mellan 9,3% (som minst) och 19,8% (som mest). Nedan finns en graf med mätvärden för 14 försök med kranvatten (de resterande 12 varierar i startförhållanden och är ej med i grafen då de avviker rent naturligt).

Frågan är då hur kan man förklara dessa fenomen? De beräkningar jag har gjort på huvudsakligen evaporation, konvektion samt ojämnt temperaturfördelning och dess påverkan på värmeöverföringen är långt ifrån de värden jag åstadkom.

Tack i förhand, Mvh Bartosz M. Piorkowski
/Bartosz P, Möckelngymnasiet, Karlskoga

Svar:
Mpemba-effekten har diskuterats här tidigare, se fråga 7830 . Det finns en hel del data som tyder på att effekten är verklig, men det finns ingen bra förklaring till effekten.

Dina resultat (figuren nedan) ser övertygande ut. Jag hade dock föredragit om du ritat in datapunkterna i stället för linjerna som jag antar är något sorts "bästa anpassning". Man hade då kunna bedöma tillförlitligheten från spridningen i datapunkterna.

Du bör även förklara varför du bortser från nästan hälften av mätvärdena.

Ett annat problem är att du, såvitt jag förstår, inte mätt tills provet börjar frysa utan till det når den normala fryspunkten 0oC. Detta är inte den urspungliga Mpemba-effekten. Det du mäter är avkylning av vatten, inte vatten som övergår i is.

Det betyder också att flera av de traditionella förklaringarna (som har att göra med frysningsprocessen) faller bort, framför allt underkylning*).

Se även Mpemba_effect#Suggested_explanations för möjliga förklaringar.

Här är en utmärkt, aktuell sammanfattning av Mpemba-effekten:

___________________________

*) Underkylning innebär att en vätskas temperatur sänks under dess smältpunkt utan att den övergår i fast form. Exempelvis kan rent vatten (regndroppar och molndroppar) vara underkylt. När den underkylda vätskan träffar fast material, exempelvis marken, kan den snabbt kristalliseras och ge upphov till nedisning. (Underkylning )



/Peter E

Nyckelord: *vardagsfysik [62]; värmeöverföring/transport [39]; vatten/is [34]; Mpemba-effekten [2];

1 http://forgetomori.com/2008/skepticism/mpemba-science/
2 https://www.sciencealert.com/mpemba-effect-warm-water-cooling-faster-than-cold-water-new-explanation

*

 

 

Frågelådan innehåller 7299 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2018-09-17 11:39:14.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.