علت سریعتر یخ زدن آب داغ نسبت به آب سرد چیست؟

حتما می دانید که بر اساس یکی از واقعیت های علمی وقتی بخواهیم آب سریع تر یخ بزند باید آن را بجوشانیم و بلافاصله در فریزر قرار دهیم. اما این واقعیت فیزیکی که هنوز با عقل و منطق بسیاری سازگار نیست، همچنان مورد مناقشه و بحث میان دانشمندان مختلف جهان است.

گویا آی تی – متاسفانه هنوز دانشمندان نتوانسته اند توضیح و دلیل علمی برای این پدیده ارائه دهند. اما اخیرا دانشمندان در مقاله ای دلایلی را بیان کرده اند که می توان به عنوان یکی از منطقی ترین و علمی ترین دلایل برای توضیح این پدیده یاد کرد. در این مقاله نه تنها به دلایل رخ دادن این پدیده اشاره شده است بلکه مواردی ذکر شده است که عجیب و دور از ذهن هستند.
در این مطالعه که توسط گروهی از محققان اسپانیایی انجام شده است، مدلی ساخته شده است که به در آن مایعات داغ و گرم به عنوان مجموعه ای از گرانول ها در نظر گرفته می شوند. در این مدل نشان داده شده است که چگونه این گرانول های داغ به سرعت تحت شرایط محیطی قرار گرفته و تغییر وضعیت می دهند. یعنی از حالت گرم و داغ به حالت سرد و منجمد تبدیل می شوند.

هر چند یونانیان باستان و دو فیلسوف انگلیسی و فرانسوی در نوشته های خود به این پدیده اشاره کرده اند اما پدیده انجماد سریع مواد داغ اولین بار توسط ارستو مپمپا مطرح شد. ارستو مپمپا که یک دانش آموز دبیرستانی بود، اولین بار نشان داد که بستنی او که بسیار داغ شده است زودتر از زمانی که سرد بوده است منجمد شده است. این ادعا باعث شد تا دانشمندان از آن زمان یعنی از سال های ۱۹۲۰ شروع به تحقیق و مطالعه در خصوص دلیل این پدیده کنند.
در مطالعه اخیر که توسط دانشمندان اسپانیایی انجام شده است به این نکته اشاره شده است که بخشی از این پدیده همچنان نا شناخته و مبهم است. از طرفی این پدیده همیشه رخ نمی دهد. یعنی در برخی از موارد آب داغ دیر تر از آب سرد یخ می بندد به همین دلیل کار دانشمندان برای یافتن دلیل آن کمی سخت و دشوار است.
به گفته بسیاری از دانشمندان درجه دما و میزان گرمی آب در سرعت یخ زدن آن تاثیر گذار است. در بسیاری از موارد محققان بر این باور بوده اند که از آنجایی که سرعت ذرات داغ تر سریع تر از درات خنک تر است از این رو سرعت انتقال انرژی در آن ها بیشتر است و بنابراین سریع تر یخ می بندند. همچنین در تحقیقاتی به این نکته اشاره شد که هیدروژن موجود در مولکول های آب داغ دارای خصوصیاتی هستند که می تواند به عنوان یک عامل اصلی برای این پدیده به شمار آید. این دانشمندان با شبیه سازی خوشه های مولکول های آب، ارتباط میان دمای اولیه آب و سهولت در کریستال شدن مولکول های آب را نشان داده اند. این ویژگی ها در مولکول های هیدروژن آب سرد وجود ندارد و از این رو آب سرد دیرتر از آب داغ منجمد می شود.
اما در این مطالعه جدید دانشمندان پا را جلوتر نهاده و دلیل یخ زدن سریع تر آب داغ را متعلق به ویژگی های دمایی مایع دانسته اند و همچنین به این واقعیت اشاره کرده اند که این پدیده تنها برای آب داغ صادق نیست و هر مایع داغ دیگری به جز آب نیز نسبت به نوع سردتر و خنک ت خود زودتر منجمد می شود.

به گفته آندریاس سانتوس، از دانشگاه اکسترامادورا در اسپانیا، مطالعات اخیر دانشمندان نشان می دهد که این پدیده تا حد زیادی بسته به آماده سازی اولیه مایع است. در مقاله آماده شده از این مطالعه دانشمندان اشاره ای به لیستی از ویژگی ها دمایی که باعث بوجود آمدن چنین پدیده ای می شود نکرده اند، اما به این نکته اشاره کرده اند که اگر چیزی باعث شود تا حرکت مولکول های مایع سریع تر به سمت جذب سرما افزایش یابد، پدیده یخ زدگی در آن مایع سریع تر رخ خواهد داد.
سانتوس در ادامه صحبت های خود گفته است که نتایج تحقیقات آن ها نشان می دهد که دمای مناسب برای ایجاد چنین پدیده ای بستگی به سایر مشخصات فیزیکی و وضعیت اولیه سیستم دارد. به عبارت دیگر در ابتدا در هنگام رخ دادن این پدیده چیزی شبیه به یک حسگر باعث می شود تا مایع داغ به سرعت دمای خود را به سرعت از دست بدهد و میزان سرعت این پدیده بسته به توزیع درجه حرارت در مایع است.
در این مطالعه جزییات بیشتری در خصوص رخ دادن این پدیده فاش نشده است. اما به این واقعیت اشاره شده است که متغیرهی پدید آورنده این واقعیت هرچه باشند، نمی توان به طور قطع به یقین گفت که این پدیه در هر شرایطی قابل رخ دادن باشد.
نکته جالب و قابل توجه این است که عکس این پدیده نیز صادق است. یعنی در بسیاری از موارد مایع یخ ده نسبت به مایع در دمای معمولی سریع تر ذوب می شود. محققان هنوز به مطالعات خود برای کشف جزییات بیشتری از این پدیده ادامه می دهند و در تلاش برای یافتن واقعیت های بیشتری در این خصوص هستند.