Jít na vyhledávání

Fyzikální poradna

Máš nějaký dotaz?

Pokud se chceš na něco zeptat, napiš nám e-mail s předmětem „Fyzikální poradna“ na adresu:

poradna@svetenergie.cz / nebo využij kontaktní formulář
17. 02. 2020
Autor

Odpovídá: Jaroslav Koreš

Ilustrační fotografie (Zdroj: © Torben / stock.adobe.com)

Ohřej si vodu, ať ti zmrzne rychleji …

Vážený pane doktore, v návaznosti na předchozí dotaz prosím o vysvětlení následujícího jevu: Když necháte na mrazu dvě identické nádoby jednu se studenou a druhou s horkou vodou, zamrzne dříve ta horká. Předpokládám, že v tom hraje roli skupenské teplo a rychlejší změna teploty díky odpařování. Údajně se ale podobně chová i voda uzavřená v potrubí (např. topení po vypnutí kotle), která se nemá kam odpařit (pominu-li expanzní nádobu). S přáním hezkého dne Ing. arch. Luboš K.

Dobrý den,

děkuji za pozornost, kterou věnujete naší poradně a za navazující dotaz.

To, co popisujete, se nazývá Mpembův jev. Erasto Mpemba si všiml toho, že v mrazáku zamrzne teplá voda rychleji, než studená. Ale je důležité si uvědomit, že to není pravidlo – tato situace nastává jen někdy, obecně lze říci, že čím větší mrazák, tím spíše k rychlejšímu zrznutí horké vody dojde. Myslím, že důvod, proč se tak voda chová nebyl zatím uspokojivě vysvětlen, stejně tak jako nebyly popsány podmínky, za kterých k tomuto podivnému chování dojde.

Z pohledu fyziky je to podivné – k ochlazení horké vody je zapotřebí odebrat více tepla, než od vody studené. Pokud je „mrazivý“ výkon okolí v obou případech stejný, tak ze vzorce W=P.t (práce/energie je součin výkonu a času) vyplývá, že 2x teplejší voda se bude ochlazovat 2x delší dobu.

Zdá se tedy, že teplota vody má vliv na „mrazivý“ výkon okolí – víme např., že teplená výměna probíhá rychleji při vyšším rozdílu teplot. Horká nádoba se může „protavit“ ledem více k chladícímu zařízení, při „protavení“ je větší část vody se stykem s okolím a tudíž bude tepelná výměna probíhat rychleji, než kdyby byla nádoba jen v chladném vzduchu. Těch vlivů je opravdu hodně, včetně Vámi navrhovaného rychlejšího vypařování horké vody – čím více vody se vypaří, tím menší množství vody musí zmrznout.

V minulosti se jeden náš žák experimentálně potvrdit tento jev – podařilo se mu to jen v pár případech a jasný postup, jak dosáhnout toho, že horká voda zmrzne rychleji nezjistil.

Je to sice zajímavé, že horká voda zmrzne rychleji, ale opět upozorňuji, že jde spíše o výjimku, než pravidlo.

To, že by k jevu došlo v případě vody, uzavřené v potrubí bych nečekal a ani jsem to nikdy nezaregistroval.

Jedná se spíše o experimentální problém – můžete se pokusit zjistit, jaké jsou podmínky pro to, aby Mpembův jev nastal a pak nás o svých zjištěních informovat, mě a myslím, že i naše čtenáře by to zajímalo.

Mgr. Jaroslav Koreš, Ph.D., Střední průmyslová škola strojní a elektrotechnická, Dukelská 13, České Budějovice
Vrátit se nahoru
detail