Kaynamış su neden daha erken donar?

[YigitCan]

 
"Su, kaynatıldıktan sonra daha kolay donar" İlk bakışta mantığa ters gibi görünen bu olgu, bilimsel bir gerçek ve cevabı Aristo'dan bugüne merak edilen hususlar arasında. Peki bu sorunun mantıklı bir yanıtı var mı?

New Scientist, 3 Haziran 2006 tarihli haberinde, kaynamış suyu dondurma sorusuna şu yanıtı verdi:

Aristo'dan bu yana bilim adamları kaynamış suyun soğuk sudan niçin daha çabuk donduğu sorusuna yanıt arıyor. Son günlerde bu sorunun çok yaygın görülen kimyasal bir süreç ile
açıklandığı görülüyor.

Bu tuhaf ve mantığa aykırı gibi görünen etki ilk kez Yunan düşünürü Aristo'nun dikkatini çekti ve son yıllarda Erasto Mpemba adındaki Tanzanyalı bir öğrencinin olayın üzerine gitmesi ile ünlü oldu. Mpemba, dondurma yapımında kullandığı şekerli sütün sıcakken daha çabuk donduğunu fark etti. O tarihten bu yana bu ilginç olguya "Mpemba etkisi" adı verildi.

St. Louis'teki Washington Üniversitesi'nden Jonathan Katz'a göre bu olgunun ardında erir maddeler yatıyor. "Kendi kendinize şu soruyu sormanız gerekiyor: Kaynatmak suya ne yapıyor da su daha çabuk donuyor?" diye soran Katz, "Bunun yanıtı kaynatma sonucu erir maddelerin çökmesidir" diyor. Katz'ın aklında olan erir maddeler, içme suyunun "sertleştiren" kalsiyum ve magnezyum bikarbonattır.

Su ısıtıldığı zaman bu maddeler çöker ve su kaynatılan kapların iç duvarlarında kireç tabakası oluşturur. Hiç ısıtılmamış sularda bu erir maddeler bulunur. Bu su donarken buz kristalleri oluşur; geride kalan suyun içindeki erir maddeler daha yükselir ­normalin 50 misli üzerine çıkar. Bu da suyun donma noktasını aşağı çeker. Bu, kış aylarında buzlu yollara tuz dökmeye benzer. Katz, "Böylece suyun donmadan önce daha fazla soğuması gerekir" diyor.

Daha önce hiç ısıtılmamış suyun donmasını geciktiren başka bir etki daha vardır. Donma noktasının azaltılması, donmakta olan çevre ile sıvı arasındaki sıcaklık farklılığını azaltır. Katz bu etkiyi şöyle açıklıyor: "Sudan ısının kaybolma hızı bu sıcaklık farklılığına bağlı olduğu için, daha önce hiç ısıtılmamış su, ısı kaybetmekte zorlanır."

Katz, bu iki etkinin birleşmesi durumunun daha önce ısıtılmış suyun hiç ısıtılmamış suya oranla daha çabuk donmasının nedenini açıklayabileceğini ileri sürüyor. Ayrıca suyun sertliğinin arttıkça Mpemba etkisinin daha belirgin olacağını söylüyor: Bu da bazı insanların bu etkiyi niçin fark etmediğini açıklıyor. Çünkü bazı bazı insanlar daha yumuşak su kullanıyor.

"Katz'ın Mpemba etsisi konusundaki analizi, son derece derin ve tutarlıdır" diye konuşan Berkeley'deki Kaliforniya Üniversitesi'nden Richard Muller, "Bu kadar karmaşık bir olguya ancak bu kadar basit ve anlaşılabilir bir açıklama getirilebilirdi" diyor.

Katz şu anda kuramını deney ile kanıtlayacak birini arıyor. "Bu çok zor bir deney olmayacak. Ancak çok da önemsiz değil. Bir araştırmacının bir-iki ayını alabilir" diyor.

(Cumhuriyet Bilim Teknik)