Warum Eiswürfel mit warmem Wasser?

Warum gefriert warmes Wasser unter bestimmten Bedingungen schneller als kaltes?

Der Mpemba-Effekt

Der Mpemba-Effekt ist ein Phänomen, bei dem warmes Wasser unter bestimmten Bedingungen schneller zu Eis gefriert als kaltes Wasser. Dieses Paradox wurde erstmals im 10. Jahrhundert vom persischen Wissenschaftler Ibn Sina beschrieben, aber erst im 20. Jahrhundert nach dem tansanischen Studenten Erasto Mpemba bekannt.

Faktoren, die den Mpemba-Effekt beeinflussen

Obwohl der Mpemba-Effekt noch nicht vollständig verstanden ist, haben Wissenschaftler mehrere Faktoren identifiziert, die ihn beeinflussen:

• Verdunstungskühlung: Warmes Wasser verdunstet schneller als kaltes Wasser, wodurch die Oberfläche des Wassers abkühlt. Dieser Verdunstungskühleffekt senkt die Temperatur des warmen Wassers näher an den Gefrierpunkt.
• Reduzierte Wassermenge: Da warmes Wasser schneller verdunstet, verliert es mehr Wasser als kaltes Wasser. Dadurch wird die Menge an Wasser, die gefrieren muss, verringert, was die für die Eisbildung erforderliche Zeit verkürzt.
• Gelöste Stoffe: Gelöste Stoffe im Wasser können den Gefrierpunkt senken. Warmes Wasser enthält oft weniger gelöste Stoffe als kaltes Wasser, was zu einem niedrigeren Gefrierpunkt führt.
• Gefäßform und -größe: Die Form und Größe des Behälters, in dem sich das Wasser befindet, kann den Mpemba-Effekt beeinflussen. Größere oder flachere Behälter fördern die Verdunstung und begünstigen somit den Effekt.

Andere Faktoren

Zusätzlich zu den oben genannten Faktoren können auch andere Faktoren die Eisbildung beeinflussen:

• Umwelttemperatur: Eine höhere Umgebungstemperatur kann die Verdunstungskühlung verstärken und so den Mpemba-Effekt begünstigen.
• Luftfeuchtigkeit: Eine höhere Luftfeuchtigkeit kann die Verdunstung erschweren und den Mpemba-Effekt abschwächen.
• Oberflächenrauheit: Rauere Oberflächen fördern die Blasenbildung, die die Eisbildung beschleunigen kann.

Fazit

Der Mpemba-Effekt ist ein faszinierendes Phänomen, das unter bestimmten Bedingungen warmes Wasser schneller zu Eis gefrieren lässt als kaltes Wasser. Verdunstungskühlung, reduzierte Wassermenge und andere Faktoren spielen dabei eine entscheidende Rolle. Obwohl der Effekt noch nicht vollständig verstanden ist, bieten laufende Untersuchungen wertvolle Erkenntnisse über die Komplexität der Eisbildungsprozesse.