Qu'est-ce que l'effet Mpemba?

Vous êtes-vous déjà demandé si l'eau chaude peut vraiment geler plus rapidement que l'eau froide et si oui, comment cela fonctionne-t-il? Si oui, alors vous devez connaître l'effet Mpemba.

En termes simples, l'effet Mpemba est le nom donné au phénomène lorsque l'eau chaude gèle plus rapidement que l'eau froide. Bien que l'effet ait été observé pendant des siècles, il n'a été publié en tant qu'observation scientifique qu'en 1968.

L'effet Mpemba doit son nom à Erasto Mpemba, un écolier tanzanien qui prétendait que la glace se congelerait plus rapidement si elle était chauffée avant d'être congelée. Bien que ses pairs l'aient ridiculisé, Mpemba a eu le dernier mot lorsque son instructeur a effectué une expérience, démontrant l'effet. Mpemba et le directeur, le Dr Denis G. Osborne, ont observé que le temps nécessaire pour commencer la congélation prenait plus de temps si la température initiale de l'eau était de 25 ° C et prenait beaucoup moins de temps si la température de départ était de 90 ° C. 

Raisons pour lesquelles l'effet Mpemba se produit

Les scientifiques ne savent pas vraiment pourquoi l'eau chaude gèle parfois plus rapidement que l'eau froide. L'effet Mpemba n'est pas toujours visible - l'eau froide gèle souvent avant l'eau chaude. L'explication de l'effet a probablement à voir avec les impuretés dans l'eau, qui servent de sites de nucléation pour la congélation. D'autres facteurs peuvent inclure:

• un effet de l'évaporation de l'eau chaude
• convection accrue dans l'eau chaude
• tendance accrue de l'eau froide à surrefroidir par rapport à l'eau chaude
• différentes quantités potentielles de gaz dissous dans l'eau froide par rapport à l'eau chaude
• effet de la formation de givre - l'eau chaude a tendance à geler par le bas tandis que l'eau froide a tendance à geler par le haut
• conductivité thermique, faisant fondre le récipient d'eau chaude à travers la glace isolante dans le congélateur, exposant potentiellement le récipient à une couche plus froide sous la glace

En savoir plus sur le point de congélation de l'eau.

Sources

Burridge, Henry C. «Questionner l'effet Mpemba: l'eau chaude ne refroidit pas plus rapidement que le froid», Scientific Reports volume 6, Paul F. Linden, Numéro d'article: 37665, 24 novembre 2016.

Jeng, Monwhea (2006). "L'eau chaude peut geler plus vite que le froid?!?". Journal américain de physique. 74 (6): 514-522. arXiv: physique / 0512262. doi: 10.1119 / 1.2186331

Jin, Jaehyeok; Goddard III, William A. (2015). "Mécanismes sous-jacents à l'effet Mpemba dans l'eau à partir de simulations de dynamique moléculaire". Journal of Physical Chemistry C. 119 (5): 2622-2629. doi: 10.1021 / jp511752n

Tao, Yunwen; Zou, Wenli; Jia, Junteng; Li, Wei; Cremer, Dieter (2017). "Différentes façons de se lier à l'hydrogène dans l'eau - Pourquoi l'eau chaude gèle-t-elle plus vite que l'eau froide?". Journal of Chemical Theory and Computation. 13 (1): 55-76. doi: 10.1021 / acs.jctc.6b00735