Mpemba efekt zaokuplja umove hiljadama godina - mučio je Aristotela, Francisa Bacona i Renea Descartesa. Naučnici misle da su ga uspjeli objasniti, a u tome im je pomogao Čakovčanin Nikola Bregović, asistent na zagrebačkom PMF-u.
Tim fizičara na Tehnološkom univerzitetu Nanyang u Singapuru objavio je ono što smatraju rješenjem Mpemba efekta - fenomena bržeg smrzavanja tople vode od hladne, odnosno one na sobnoj temperaturi. Mpemba efekt dobio je ime po tanzanijskom studentu Erastu Mpembi koji je 1969. godine napisao naučni rad o tom ponašanju vode na primjeru bržeg smrzavanja tople smjese za sladoled u odnosu na rashlađenu masu.
A lani je Royal Society of Chemistry (Kraljevsko društvo za kemiju) ponudilo hiljadu funti nagrade onome tko najbolje objasni ovaj efekt. Javilo se preko 21 hiljade naučnika, a nagradu je odnio Nikola Bregović sa Zagrebačkog sveučilišta, koji je izveo niz eksperimenata u laboratoriju Prirodoslovno-matematičkog fakulteta. Ustvrdio je da do lakšeg smrzavanja tople vode dolazi zbog stvaranja konvekcijskih struja između molekula. Konvekcija je gibanje toplije tekućine prema hladnijoj, a tim se strujanjima prenosi toplina s vode više temperature na vodu niže temperature.
Strujanja koja uzrokuje promjena temperature, tj. prenos toplinske energije s molekule na molekulu
Za fenomen je odgovorna i razlika u gustoći vode unutar iste posude, koja ponovno ovisi o njenoj temperaturi, tvrdi Bregović, podsjećajući na svima poznatu činjenicu da je voda najgušća na temperaturi od 4 Celzijeva stupnja, i ona zbog svoje gustoće ostaje pri dnu, a rashlađena voda isplivava na površinu. A važna je i manje poznata činjenica da se voda ne ledi na nula stupnjeva, nego na hladnijim temperaturama.
Dakle, ono što je Bregović zaključio jest da su ta konvekcijska strujanja intenzivnija u vodi od 50-ak stepeni i da ona ne prestaju u trenutku kada se temperatura spušta 20-ak stepeni. U uzorku koji je u početku imao 20-ak stupnjeva tom logikom ima manje gibanja uzrokovanog razlikama u temperaturi - on je homogeniji, ujednačeniji po temperaturi od onoga koji je ranije bio zagrijan pa stavljen na hlađenje. Kada se voda počinje hladiti i voda hladnija od 4 stupnja počinje izlaziti na površinu, dolazi do još jačeg miješanja i strujanja.
Voda nije obična tekućina
Doktori Sun Changqing i Xi Zhang sa univerziteta u Singapuru odlaze korak dalje i objašnjavaju fenomen vezama među molekulama i unutar njih, tvrdeći da brzina oslobađanja energije ovisi od početnog stanja u kojem se nalazi voda. Naime, svaka molekula vode vezana je za susjednu molekulu elektromagnetskom poveznicom, tzv. vodikovim vezama. One su odgovorne i za površinsku napetost, koja je, pak, odgovorna za visoku temperaturu vrenja vode, makar u usporedbi s drugim tekućinama. A unutar molekula vode postoje kovalentne veze, koje su jače i drže kisik "pričvršćen" za dva atoma vodika.
Dvojac navodi da odnosi između tih dviju veza - vodikovih i kovalentnih - proizvode ovaj efekt. Uobičajeno je da se kod zagrijane tekućine kovalentne veze rastežu između atoma i tu pohranjuju energiju. Zbog uticaja vodikovih veza, u vodi je to drugačije: kovalentne veze se uslijed zagrijavanja skraćuju, pohranjujući energiju. I zato, vjeruju znanstvenici, ove veze prilikom hlađenja oslobađaju daleko više energije, prenosi Net.
Magija
"Grijanje pohranjuje energiju skraćivanjem i ukrućivanjem veza između vodika i kisika. Hlađenjem, veze između vodika i kisika otpuštaju energiju brzinom koja eksponencijalno ovisi o količini početno pohranjene energije i zato se događa Mpemba efekt", navodi Changquing.
Za kraj poslužimo se mislima Nikole Bregovića, čiji su rad kao najbolji izdvojili između desetaka tisuća drugih, o molekuli H2O: "Ova mala jednostavna molekula začuđuje nas i intrigira svojom magijom".
