Sıcak Suyun Ilık Sudan Daha Hızlı Donmasının Mantığı Nedir?
bazı noktalardan detaylı açıklamalar yapılmış, genel olarak toparlamak gerekirse de şu an için 4 ana durumun etkili olduğu düşünülmektedir.
buharlaşma
sıcak şu, ılık olan suyun başlangıç sıcaklığına kadar işi kaybederken, bir yandan da daha fazla miktardaki molekülünü buharlaşma yoluyla kaybedecektir.
bu noktadan itibaren değerlendirildiğinde daha az kütleyle başlangıç sıcaklığı ılık olan sudan daha kısa sürede donma noktasına ulaşıp donmaya başlayabilecektir. ancak genel durumlarda geçerli olan bu durum, kapalı ortamlarda yapılan ve kütlenin korunduğu deneylerdeki durumu açıklayamamaktadır.
çözünmüş gazlar
gazların sudaki çözünürlüğü egzotermik olduğu için sıcak suda ılık suya göre başlangıçta daha az gaz çözünmüş durumdadır. bu durumun da suyun özelliklerini değiştirip moleküller arasında konveksiyon akımları oluşturduğu düşünülmektedir (bkz: ısı taşınımı); böylece soğuma ya da belirli bir kütledeki suyu dondurmak için gereken işinin azalabileceği tahmin edilmektedir. bunu destekleyen deneyler olsa da kanıt niteliğinde değildir ve teorik hesaplamaları tamamlanmamıştır.
konveksiyon
çözünmüş gazlar değil direkt konveksiyon yönünden incelenirse; su soğudukça konveksiyon akımları ortaya çıkacak homojen olmayan bir işi dağılımı yaratacaktır. +4° c'den itibaren de ısınan suyun yoğunluğu azaldığı için sıcak kısımlar yüzeyde toplanacak, suyun üst kısmı sıcak kalacaktır. suyun da yüzeyden ısı kaybettiğini düşünürsek; başlangıçta sıcak olan suyumuz, ılık suyun başlangıç sıcaklığına ulaştığında ondan farklı olarak daha sıcak bir yüzeye sahip olduğundan soğuma hızı daha fazla olacaktır. bu durum sıcak suyumuza arap atı gibi sonradan açılmak özelliğini kazandırıyor olabilir.
çevre
bu ilginç olay sadece suların kendisi değil de, çevreleriyle ilişkili olarak da bazı özellikler taşır. başlangıçta sıcak olan şu, etrafındaki çevreyi (daha fazla olan sıcaklık farkından dolayı) ılık suya göre daha fazla değiştireceğinden, bu da durumu etkiliyor olabilir.
son olarak bir de supercooling denen mevzu var ki bu da suyun tam 0° c'de değil de biraz daha altında donmasıyla alakalı bir durum ve bazı deneyler gösteriyor ki sıcak suyun donması sırasında bu "süperdonma" olayı daha az gerçekleşiyor, yani ortalamada sıcak şu daha yukarı bir sıcaklıkta donma gerçekleştiriyor, bu da belki de tek başına yeterli olmasa da sonucu etkileyebilecek bir etken olarak karşımıza çıkıyor.
sonuç olarak, yapılan deneyler göstermiştir ki bu olay gerçekten doğrudur ancak her sıcaklık ve her ortamda olacak diye bir şart yoktur.
benim için gösterdiği en önemli sonuç ise suyun özelliklerinden öte insanların bilime yaklaşım biçimiyle alakalı. bu örnekten gördüğümüz üzere ne "owww bilim dünyası sarsılıyor" diyip mpemba etkisi'ni mucizevi bir işaret olarak görmek doğru, ne de "olur mu lan öyle şey q=mc(t - t') işte" diye kestirip atmak zekice bir yaklaşım.
basitçe suyun donması bile olabildiğince karışık birçok alt etkeni bünyesinde barındırırken ve bu tarz deneylerde çok ufak değişiklikler sonucu etkileyeceğinden ölçüm yapmanın zorlaşmasından dolayı "aha da işte bu yüzden" demek ve basitçe bir formülle bunu ifade etmek zordur. dahası işin içine moleküler yapılar da girdiğinden durum iyice karmakarışık bir hal almaktadır.
bu da suyun donmasını ortaokulda kareli defterine çizdiği lineer grafikle açıkladığını düşünen ve artık bundan ötesini göremeyenlere muhtemelen iyi bir ders olmuştur bilim tarihinde.
