الماء الساخن يتجمد أسرع من الماء البارد! لماذا؟

ماهي الـ Mpemba؟

سميت هذه الظاهرة عندما لاحظ طالب تنزاني عام 1963 أنّ خليط الأيس كريم الساخن يتجمد أسرع من البارد، وأسماها الـ mpemba، أي أن الماء الساخن يتجمد قبل البارد، وكانت الظاهرة قد لوحظت لأول مرة من قبل "ﺃﺭﺳﻄﻮ” ﻓﻰ ﺍﻟﻘﺮﻥ ﺍﻟﺮﺍﺑﻊ ﻕ.ﻡ ، ﻭﻻﺣﻈﻬﺎ أيضاً كلٌ ﻣﻦ ﻓﺮﺍﻧﺴﻴﺲ ﺑﻴﻜﻮﻥ ﻭ ﺭﻳﻨﻴﻪ ﺩﻳﻜﺎﺭﺕ، ﻭ ﺑﻌﺪ ﺳﺘﺔ ﺳﻨﻮﺍﺕ ﻣﻦ ﻣﻼﺣﻈﺔ "ﻣﺒﻴﻤﺒﺎ – الطالب التنزاني- "ﻟﺘﻠﻚ ﺍﻟﻈﺎﻫﺮﺓ ﻗﺮﺭ ﻧﺸﺮ ﻭﺭﻗﺔ ﺗﺸﺮﺡ ﺗﻠﻚ ﺍﻻﻛﺘﺸﺎﻓﺎﺕ.

ﻭتعني ظاهرة "ﻣﺒﻴﻤﺒﺎ” أنّ ﺍﻟﻤﺎﺀ ﺍﻟﺴﺎﺧﻦ ﻳﺘﺒﺨﺮ ﺳﺮﻳﻌﺎً ﻭ ﻫﺬﺍ ﻳﻘﻠﻞ ﻣﻦ ﺣﺠﻢ الماء ﺍﻟﻤﺮﺍﺩ ﺗﺠﻤﻴﺪﻩ، أيضاً ﻋﻨﺪ ﺗﺠﻤّد ﺍﻟﻤﺎﺀ ﺍﻟﺒﺎﺭﺩ ﺗﺘﻜون ﻃﺒﻘﺔ ﻣﺘﺠﻤﺪﺓ ﻋﻠﻰ سطحه تعزله عن مصدر التبريد، إضافةً إلى اختلاف تراكيز الغازات المنحلّة بين الماء الساخن والبارد والتي تغيّر من خواص الماء مثل ثنائي أوكسيد الكربون.

ﻭﻟﺴﻮﺀ ﺍﻟﺤﻆ، إنّ هذه ﺍﻟﻈﺎﻫﺮﺓ ﻻ ﺗﺤﺪﺙ ﺩﺍﺋﻤﺎً ، ﻓﺎﻟﻤﺎﺀ ﺍﻟﺒﺎﺭﺩ ﻋﺎﺩﺓً ما ﻳﺘﺠﻤﺪ أﺳﺮﻉ ﻣﻦ ﺍﻟﺴﺎﺧﻦ ﻭ ﻫﺬﺍ ﻣﺎ ﻧﺘﻮﻗﻌﻪ ﺟﻤﻴﻌﺎ.

ﻭﺭﻏﻢ ﺫﻟﻚ ﻧﺤﻦ ﻻ ﻧﺴﺘﻄﻴﻊ أن ﻧﺮﻓﺾ ﺗﺄﺛﻴﺮ "ﻣﺒﻴﻤﺒﺎ ” التي ﻻ ﻳﻤﺘﻠﻚ أحدٌ ﺗﻔﺴﻴﺮﺍً ﻧﻬﺎﺋﻴﺎً لها.

حالياً ﻣﺠﻤﻮﻋﺔٌ ﻣﻦ ﺍﻟﻔﻴﺰﻳﺎﺋﻴﻴﻦ ﻣﻦ ﺟﺎﻣﻌﺔ ”Nanyang" للتكنولوجيا ﻓﻰ سنغافورا ﻭﺟﺪﻭﺍ أن ﺍﻟﺮوابط ﺍﻟﻜﻴﻤﻴﺎﺋﻴﺔ بين جزيئات الماء هي التي ﺗﺪﻋﻢ ﺫﻟﻚ ﺍﻟﺘﺄﺛﻴﺮ، فكل ﺟﺰيء ﻣﻦ الماء ﻳﺘﻜﻮﻥ ﻣﻦ ﺫﺭﺓ أوﻛﺴﻴﺠﻴﻦ مرتبطة بروابط تشاركية مع ذرتي هيدروجين، والتي تتطلب تشارك الإلكترونات بين الذرتين وقد تمت دراستها جيداً.

أيضاً ﺟﺰﻳﺌﺎﺕ ﺍلماء ﺍﻟﻤﻨﻔﺼﻠﺔ ﺗﺮﺗﺒﻂ ﻣﻊ ﺑﻌﻀﻬﺎ ﺍﻟﺒﻌﺾ ﺑﺮوابط أضعف ﻣﻦ الروابط ﺑﻴﻦ ﺍﻟﺬﺭﺍﺕ ﻭ ﺗﺴﻤﻰ ﺑﺎﻟﺮوابط ﺍﻟﻬﻴﺪﺭﻭﺟﻴﻨﻴﺔ ﻭ ﺳُﻤﻴّﺖ ﺑﺬﻟﻚ لأنها تتشكل عند اقتراب ذرة هيدروجين في جزيءٍ ما من ذرة أوكسجين في جزيء ٱخر.

ﻳﻘﺘﺮﺡ ﺍﻟﻔﺮﻳﻖ أنّ تلك الروابط الهيدروجينية هي التي ﺗﺴﺒﺐ ﺫﻟﻚ ﺍﻟﺘأﺛﻴﺮ، حيث انّ ﺍﻗﺘﺮﺍﺏ ﺟﺰﻳﺌﺎﺕ الماء بشكل كبير ﻳﻨﺘﺞ ﻋﻨﻪ ﺗﻨﺎﻓﺮ طبيعي ﺑﻴﻦ ﺗﻠﻚ ﺍﻟﺠﺰﻳﺌﺎﺕ، حيث ﺗﻤﺪﺩ ﺍﻟﺮوابط المشتركة وتخزن الطاقة.

وعند تسخين السائل، ﺗﺘﻤﺪﺩ الروابط الهيدروجينية مع تناقص ﻛﺜﺎﻓﺔ ﺍﻟﻤﺎﺀ وتباعد ﺍﻟﺠﺰﻳﺌﺎﺕ ﻋﻦ ﺑﻌﻀﻬﺎ.

تمدد الروابط الهيدروجينية هذا يسبب تقلص الروابط المشتركة داخل جزيئات الماء أي استرخائها وتخليها عن جزء من طاقتها، عملياً منح الروابط المشتركة للطاقة مشابه تماماً لما يجري أثناء عملية التبريد،حيث ستقل كمية الطاقة التي نقدمها لجزيئات الماء لتتجمد لأن مقدار الطاقة داخل الجزيئات قد نقص، لذلك نظرياً الماء الساخن يتجمد أسرع.

وﺗﻘﺘﺮﺡ ﺣﺴﺎﺑﺎﺕ ﺍﻟﻔﺮﻳﻖ أنّ ﻣﻘﺪﺍﺭ ﺍﺳﺘﺮﺧﺎﺀ ﺍﻟﺮوابط ﺑﻴﻦ ﺍﻟﺬﺭﺍﺕ ﻳﻔﺴﺮ ﺍﻻﺧﺘﻼﻓﺎﺕ ﺍﻟﺘﺠﺮﻳﺒﻴﺔ ﻓﻰ ﺍﻟﻮﻗﺖ ﺍﻟﻤﻘﺪﺭ ﻟﺘﺠﻤﻴﺪ ﺍﻟﻤﺎﺀ ﺍﻟﺴﺎﺧﻦ ﻭ ﺍﻟﺒﺎﺭﺩ.

شكـرا جزيلا على هـــذا المـــوضوع الــرائع والمميز
والف شكر لك واصل تميزك وإبداعك في منتدانا الرائع
بارك الله فيك
وفي إنتظار جديـــدك

بٌأًرًڳّ أِلٌلُهً فَيٌڳّ عِلٌى أَلِمًوُضِوًعَ أٌلّقِيُمّ ۇۈۉأٌلُمِمّيِزُ

وُفّيُ أٌنِتُظٌأًرِ جّدًيًدّڳّ أِلّأَرّوّعٌ وِأًلِمًمًيِزَ

لًڳَ مِنٌيّ أٌجَمًلٌ أِلًتَحِيُأٌتِ

وُڳِلً أِلٌتَوَفّيُقٌ لُڳِ يّأِ رٌبِ