Állapotváltozások » Függ-e a víz megfagyási sebessége a kezdeti hőmérséklettől?

Jelenség leírása

Állítólag a mélyhûtõbe helyezett forró víz hamarabb fagy meg, mint a hideg víz. Ellenõrizzük ezt az állítást azonos (viszonylag kis) tömegû, de különbözõ hõmérsékletû vízmintákkal!

Eszközök

hőmérő, hűtőszekrény, stopper

Magyarázat

Többen is kétségekkel láttak hozzá a mérési feladat megoldásához; talán egy véletlenül januárra tévedt áprilisi tréfának vélték az egész problémát. Íme néhány észrevétel (név említése nélkül):

,,Az állítólag a mélyhûtõbe helyezett ... - leginkább valamiféle népi bölcsességnek hangzik, semmint komoly, sokat vizsgált fizikai problémának ...''

,,Az állítás, - mely szerint a meleg víz hamarabb fagy meg a hidegnél, - tartalmazhat igaznak tûnõ elemeket.''

,,Mi lehet a fizikai magyarázata, hogy a kérdésfelvetésnek egyáltalán van értelme?''

,,A viszonylag kis tömeg megszorítás egyértelmûen jelzi, hogy a méréseket nem lábas, vagy pohár mértékben kell elvégeznünk,'' - állapítja meg munkája során Mezei Márk (Budapest, ELTE Radnóti M. Gyak. Gimn., 12. évf.). Ennek megfelelõen a mérésekben 10 ml és 100 ml közötti vízmennyiségek fordulnak elõ, különbözõ poharakban vagy egyéb alkalmatosságokban (pl. tojástartóban) lehûtve. A fagyás beálltát többnyire szemrevételezéssel állapították meg, ami az idõmérésben elég nagy mérési hibához vezetett.

A mérési feladatot beküldõk közül egyedül Sikó Lóránt (Kecskemét, Bányai Júlia Gimn., 11. évf.) állítja határozottan, hogy a 64 Co-os víz hamarabb fagyott meg, mint a 10 Co-os, és ezt a furcsa tapasztalatot a kísérlet többszöri megismétlése is megerõsítette.

Ketten, Paulin Dániel (Fazekas M. Fõv. Gyak. Gimn., 12 .évf.) és Mezei Márk méréseik során arra a következtetésre jutottak, hogy a 40-50 Co-os víz fagy meg a legrövidebb idõ alatt, az ennél melegebb vagy hidegebb víz lassabban fagy meg.

Ennek csaknem az ellenkezõjét kapta Gyenis András (Veszprém, Lovassy L. Gimn., 11. évf.); méréseibõl az derült ki, hogy a fagyási idõ a víz kezdeti hõmérsékletének függvényében alig változik, de 50 Co környékén mutatkozik egy enyhe maximum, vagyis az ilyen víz fagyott meg leglassabban. A mérést úgy végezte el, hogy kicsiny mûanyag tartókba egy injekciós tû segítségével ugyanannyi (8 ml) vizet mért, mélyhûtõbe helyezte, majd idõnként (egyszerre több vízmintát is figyelve) szemrevételezéssel, illetve egy kicsiny tûvel ,,piszkálva'' próbálta megállapítani a fagyás idõpontját. Azt tapasztalta, hogy ez nem egy jól meghatározott pillanat, hanem egy hosszabb folyamat, s ezért inkább csak becsülni lehet a megfagyáshoz szükséges idõt, nem pedig (a szó szokásos értelmében) megmérni. Megfigyelte azt is, hogy nagyobb (fél- vagy egydecis) henger alakú poharakban a víz úgy fagy meg, hogy elõször a tetején keletkezik egy vékonyabb jégréteg, majd a pohár aljától felfelé haladva, oldalról ívesen kezd megfagyni a víz, s legvégül a víz tetejének közelében, középen fagy meg.

Tizenketten (õk alkotják az értékelhetõ, vagyis mérési adatokat is tartalmazó dolgozatok 2/3-át) azt kapták, hogy bizony a meleg víz lassabban fagyott meg, mint a hideg víz.

Megjegyzés. Egy ,,állítólag'' létezõ, de a ,,józan észnek'' ellentmondani látszó jelenség megfigyelésekor nem könnyû félretennünk az elõítéleteinket, és elfogulatlanul a látottakra, tapasztalt tényekre korlátozódnunk; pedig a fizikai méréseknél ez a korrekt eljárás. A mérési adatok általában ingadoznak, ,,szórnak'', s ha a várakozásunknak nagyon ellentmondó értékeket mérünk, azokat könnyebben tekintjük ,,mérési hibának'', a remélt, észszerûnek tartott eredményeket pedig objektív mérési adatoknak. A mérési eredmények ilyen (szubjektív) megszûrése nagyon veszélyes, s lehetõség szerint kerülnünk kell!

Lehetséges, hogy a víz fagyását megfigyelõ versenyzõket is ,,motiválta volna'', ha tudomásuk van róla, hogy az állítólagos jelenség valóban létezik, jóllehet nem könnyen észlelhetõ. Kanada északi, hideg területein közismert tényként tartják számon, hogy a szabadba kitett víz gyorsabban fagy meg, ha eredetileg melegebb (forróbb) volt, mint ha hidegebb. Már Francis Bacon (1561-1626) - angol filozófus, természettudós és államférfi - is említést tesz róla; a melegebb éghajlatú országokban lakók számára azonban az egész egy kicsit misztikusnak hangzott, és átmenetileg feledésbe merült. A komoly fizikai folyóiratokban is csak akkor bukkant fel a jelenség leírása, amikor egy tanzániai egyetemi hallgató a XX. század második felében konkrét kísérletekkel meggyõzte szkeptikus professzorát, hogy a jelenség létezik, nem csak szóbeszéd.

A furcsa eredmény elméleti magyarázata teljes részletességgel nem ismert, de igen valószínû, hogy az edény körüli légáramlásoknak és a folyadék belsejében kialakuló hõmérsékletkülönbségnek és folyadékáramlásnak fontos szerepe van benne. A jelenség magyarázatában az az érvelés érthetõ meg legkönnyebben, miszerint a kezdetben forró víz gyorsabban párolog, a pohárban maradó és végül megfagyó víz tömege tehát annál kisebb, minél forróbb volt kezdetben a folyadék - és kevesebb víz vélhetõen gyorsabban fagy meg, mint egy nagyobb mennyiség.

Mindezek a történeti tények és elméleti megfontolások ismerete és ismertetése természetesen nem tartozik hozzá a mérési feladathoz, és a dolgozatokra kapott pontszám sem függ össze azzal, hogy a mérési eredmények mennyire felelnek meg az ,,elméleti várakozásnak'', vagy a mások által (esetleg más körülmények között) kapott ilyen vagy olyan eredményeknek.

Szerzők

  • Gnadig Péter

Forrás, irodalom, hivatkozás

  • Gyenis András
  URI STRING  
/show/248/F-E-E
  CLASS/METHOD  
show/index
  MEMORY USAGE  
621,080 bytes
  BENCHMARKS  
Loading Time Base Classes  0.0012
Controller Execution Time ( Show / Index )  0.0083
Total Execution Time  0.0095
  GET DATA  
No GET data exists
  POST DATA  
No POST data exists
  DATABASE:  kiserletek   QUERIES: 9   
0.0006   INSERT INTO `sessions(`session_id`, `ip_address`, `user_agent`, `last_activity`) VALUES ('ed2f4aa0d6451516048c3bf79d908725''18.232.124.77''CCBot/2.0 (https://commoncrawl.org/faq/)'1566736657) 
0.0007   SELECT `label`, trim(item) as item
FROM 
(`categories`) 
0.0006   SELECT *
FROM (`experiments`)
WHERE `eid` = '248' 
0.0006   SELECT *
FROM (`exp_kwd`)
JOIN `keywordsON `keywords`.`path`=`exp_kwd`.`path`
WHERE `eid` = '248' 
0.0004   SELECT *
FROM (`exp_cat`)
JOIN `categoriesON `categories`.`label`=`exp_cat`.`label`
WHERE `eid` = '248' 
0.0002   SELECT `name`
FROM (`materials`)
WHERE `eid` = '248' 
0.0002   SELECT `source`
FROM (`sources`)
WHERE `eid` = '248' 
0.0004   SELECT *
FROM (`exp_authors`)
JOIN `authorsON `exp_authors`.`monogram`=`authors`.`monogram`
WHERE `exp_authors`.`eid` = '248' 
0.0004   SELECT *
FROM (`media`)
JOIN `media_typeON `media_type`.`format`=`media`.`format`
JOIN `exp_mdaON `media`.`mid` = `exp_mda`.`mid`
WHERE `exp_mda`.`eid` = '248'