【研究】お湯が冷水よりも早く凍る「ムペンバ効果」のナゾが解明される! [しじみ★]

1しじみ ★2020/08/13(木) 10:38:23.45ID:CAP_USER
→お湯が冷たい水よりも先に凍るムペンバ効果の原因は物理学永遠の謎だった
→しかし謎は解明され温度のむらが原因だと判明する
→温度にむらがあるとき局所的に高温になった物質は低温の分子状態に素早く移行できる

ムペンバ効果を現実の熱システムに応用できれば温度革命が起こる
お湯は冷たい水よりも先に凍ります。

この直感に反した不思議な現象について、最初に言及したのは2300年前のアリストテレスでした。

彼は著書において「お湯を早く冷ますには、まず日なたに置くべきである」と記しています。

しかしアリストテレスは「ウナギは泥から発生する」など現代ではとても科学的とは言えない記述も残しており、「お湯を冷ますには温めろ」との言葉も、賢者の世迷言として長い間、忘れられてきました。

しかし1963年にタンザニアに住む13歳の少年、ムペンバ君は、熱い水のほうが冷たい水よりも早く凍ることを発見し、学校で研究成果を発表しました。

はじめは学校中の生徒と先生に笑われた発表でしたが、著名な物理学者がムペンバ君の主張が正しかったことを証明すると流れは一転。

「熱いもののほうが冷たいものより早く凍る現象(ムペンバ効果と命名)」は、物理学における巨大な謎として現在まで君臨し続けていました。

実はアリストテレスによって記録され、ムペンバ少年によって再発見されたこの不思議な現象は、今日に至るまで誰も仕組みを解明することができなかったからです。

しかし今回、カナダのサイモンフレイザー大学の研究者たちにより、長年の謎解明につながる大きな発見がなされ、研究が世界で最も権威ある学術雑誌「Nature」に掲載されました。

いったいどんな仕組みが、熱いモノを冷たいモノよりも早く冷やしていたのでしょうか?
https://nazology.net/wp-content/uploads/2020/08/e1cd3c64f8cb65f94acb93365b0990d1.png

■物体の状態は温度が決めているのではなかった

https://nazology.net/wp-content/uploads/2020/08/73b1128efb37cb187420a3b015e33f82.png
ムペンバ効果が発見されてから様々な実験が行われてきた結果、熱いモノのほうが冷たいモノより早く冷却するという現象は、水以外にも磁気系、クラスレート水和物、ポリマー、ナノチューブ共振器、量子系、低温ガスなどでも起こることがわかってきました。

そこで研究者らは、水やポリマーよりも遥かに単純なシステムで、ムペンバ効果を再現することができれば、その解明に大きく近づけると考えました。

具体的には、小さなビーズを水分子に見立てて、ビーズをレーザーで熱し、そして水で冷却しすることで、ビーズ内部のエネルギー(電位)が減少していく過程を観察したのです。

結果、ビーズであってもムペンバ効果があらわれることがわかりました。

すなわち、高温に熱したビーズのほうが、低温で熱したビーズよりも早く冷却水の中で冷めることが確認できたのです。
https://nazology.net/wp-content/uploads/2020/08/149c2a494f317d7221cc6388e9f3e02a.png

さらに特定の条件下では、高温のビーズは低温のビーズよりもかなり早く、時には指数関数的な速度で急速冷却されました。

一例を示せば、ある低温のビーズは冷却に20ミリ秒かかった一方で、高温のビーズは同じ温度までの冷却に2ミリ秒しかかかりませんでした。
https://nazology.net/wp-content/uploads/2020/08/ebadec637e7f619139e5a1865b8b0dea.png
そして研究チームは得られたデータを分析しました。

結果、「熱い物体が冷却されるためにはまず、ぬるくならねばならない」という直感的な常識が、現実世界の「むらのある冷却」においては必ずしも当てはまらないことを発見しました。

そしてこの、むらのある冷却が起きているときには、熱い部分が局所的に、低温にマッチした構造に再配置する現象も発見します。

これは、むらのある冷却において高エネルギー領域は、低エネルギーの分子構造にいち早く変化できる…という近道を使えることを意味します。

続きはソースで

https://nazology.net/archives/66476

2名無しのひみつ2020/08/13(木) 10:50:07.44ID:TyFtfkEP
韓国人をもっとファビョンさせててみよう
きっと近いうちに落ち着くはず

3名無しのひみつ2020/08/13(木) 10:50:23.75ID:w90XJPmC
局所的に熱の伝達速度が高効率になるから
たぶん

4名無しのひみつ2020/08/13(木) 10:50:34.59ID:rzs4wdi/
まあ趣味なんかも極度に入れ込むとすぐに熱が覚めることが多いもんな
ゆるーくやっている方が熱が長く続くもんだ

5名無しのひみつ2020/08/13(木) 10:51:03.90ID:zTjhDZxh
振動ある方が詰まるの早いということか

6名無しのひみつ2020/08/13(木) 10:51:15.76ID:iz1srWgw
鉄は熱いうちに打て ってやつですね
わかります!

7名無しのひみつ2020/08/13(木) 10:51:40.45ID:LJ/COy3l
左利きという利点を捨てて何故かほとんど右足でボールタッチするムバッペ効果

8名無しのひみつ2020/08/13(木) 10:52:08.09ID:6Sl2TW4I
日本人はテーブルにこぼれた水を拭くときふきんをまず濡らして絞る、
というところがむかしはよく日本人の不思議として挙げられていた。
じっさい木綿の布は湿っていたほうが水をよく吸うわけだが。

9名無しのひみつ2020/08/13(木) 10:56:57.94ID:ldKX/sWt
で、何でむらのある冷却だとムペンバ効果がおきるんだ?

10名無しのひみつ2020/08/13(木) 10:57:06.55ID:GBhlFnsN

ついていってますよ(何ならマウント)アピール

11名無しのひみつ2020/08/13(木) 10:59:36.93ID:YBHitu4v
サッカーも天才的だ

12名無しのひみつ2020/08/13(木) 10:59:56.17ID:rzs4wdi/
ソースのヒッチハイクの例えがポンコツすぎてw

13名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:00:06.61ID:Jtkiw5bE
自分は

4℃の水が一番体積が小さくなるように、
むしろ分子間距離で潰れすぎているものを無くす
つまりある程度温めた方が、早く氷の結晶になり易い

って意味だと思ってた

でも>>1の説明だと、4℃で体積最小とか関係なく
>>5みたいな説明の方が良い
つまり、分子間の距離が自由に動いてる方が良いって事になるのかなあ

14名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:05:49.93ID:kU07XOg0
>結果、ビーズであってもムペンバ効果があらわれることがわかりました。
callingよりultra soulの方が客も冷めやすいのか

15名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:06:27.05ID:d4apVIiI
粘度は関係無いのかな?
温度が高い方がサラサラしていて粘度が低く、熱エネルギーの交換が早いとか。

16名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:06:29.80ID:xCKejMEj
つまり、分子の運動加速度にも慣性の法則が働いてるということだな

17名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:08:34.72ID:j8JVGW3D
モケーレ・ムベンバ

18名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:12:08.64ID:u83trn0/
火事になったら飛び出すだろ?それと同じ
遅れた奴は高熱にやられる
外が寒かったら建物に入るだろ?それと同じ
遅れた奴は凍傷にやられる

19名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:13:28.53ID:UtS4RMJG
アリストテレスの話は宇宙への放射冷却の話ではなかろうか

20名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:14:25.46ID:di9iATvM
急いで氷を作りたいときには
製氷皿に湯を入れればいいのか!
これはいいこと聞いた!

21名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:14:29.75ID:FVtnRIkn
作りたてのあったかい麦茶を冷凍に入れたらサッサと冷たくなるってこと?

22名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:16:11.96ID:egtjpQTt
>>8
この例えの説明で十分

23名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:16:25.01ID:5lxSiWCe
>>18
すごい!IQ55くらいありそう

24名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:20:26.62ID:xUtryxTI
お湯入れると庫内の温度が上がるから、冷蔵庫の温度センサーが働いて
温度下げようとフル回転するからじゃね〜の?

25名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:24:47.25ID:yEDZxEMi
つまり買ってきたアイスは一回レンジでチンしてから冷凍庫に入れたほうがいいてことか?

26名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:27:17.13ID:egtjpQTt
>>18
>>24
スタップ細胞はありまえん

27名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:28:06.58ID:dgAQyqLa
朝鮮人を殴り倒すと喜ばれる

28名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:28:09.10ID:Xkv/bhxJ
徐々に冷やすと凍らずに過冷却になるのと似てるな

29名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:30:28.53ID:kzgduGoR
俺が小2の自由研究でやったやつだ

30名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:34:20.48ID:Jtkiw5bE
>>17
実際にモケーレ・ムベンベも
ムペンバ効果も
よくオカルト本でネタになってたからなあ

前者は「サイがたまたま水に潜って涼んでいた時の見間違い」なんて説が出ているw
だが後者は、モデル化と数値計算の進歩が解明に欠かせない本物の物理現象だった

31名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:34:32.18ID:wrfyBi3n
反復横跳び決めてるぜ!

32名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:38:05.27ID:gKxoiHwP
>>2
いい韓国人になるのか、脳の血管が切れて・・・

33名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:41:42.68ID:Lm3nxgws
これ日本人だったらタカシ効果みたいな名称になってたんかな
ムペンバ君はまだ生きてそう

34名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:42:57.47ID:q4fgXJk0
黒人を持ち上げ過ぎ
みんな気付く現象
俺だって70年前に小学校で同じ研究発表してた

35名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:45:19.51ID:t0mQNvqx
この現象は面白いけど、冷凍庫で製氷するときどちらが消費電力が大きいのかを知りたい。

36名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:49:55.51ID:Axj+6uvC
ムペンバ
んがぽぺ

37名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:50:11.65ID:Rl2D8E/m
>>33


しすごい♡

38名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:50:52.84ID:9bY4AgKq
おおよそ理解できるわ
低温の場合、液体であってもところどころに固まりみたいなのができてる状態
高温な場合、水分子同士の結合が完全にバラバラ

レゴブロックに例えると、
カタマリ状態のレゴを滑らかに積み上げるのと
完全バラのレゴを滑らかに積み上げるのとでは、
明らかに後者のほうが難易度が低い

おおよそこれ

39名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:52:18.57ID:mMhgMovS
流体の粘度とかも関係してそうだな
ある程度熱を持っていて粘度が小さい方が早く冷えた安定状態になりやすいとか

地球温暖化で平均気温が上昇したほうが空気の粘度が下がり夏冬の寒暖差が大きくなることにも関係ありそう

40名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:59:13.64ID:U6YV3Acg
なんかムラムラしてきた。

41名無しのひみつ2020/08/13(木) 11:59:51.36ID:k4krkJwQ
>研究者はこの奇妙な結果をヒッチハイクに例えました。

>すなわち、遠くから出発するヒッチハイカーのほうが
>条件によっては、近場から出発するヒッチハイカーよりも
>早く目的地につくことができる現象に似ているとのこと。

42名無しのひみつ2020/08/13(木) 12:00:14.09ID:f2/qAiOQ
50℃で葉物野菜を洗うと冷水よりシャキッとさせるみたいな?

43名無しのひみつ2020/08/13(木) 12:01:05.52ID:d1Do2Dqo
言いづらいからムンバベじゃダメか

44名無しのひみつ2020/08/13(木) 12:03:58.75ID:egtjpQTt
すぐ泣く女子は心配して声かけてもすぐ立ち直るのだからタチが悪い

45名無しのひみつ2020/08/13(木) 12:05:58.23ID:+Z9lWFP9
>>38
お酒で超音波を当てると熟成が進むのは
酒の中でアルコールと水が均等になるからって話があるよな

冷水も超音波当てまくってやると早く凍るのかな

46名無しのひみつ2020/08/13(木) 12:08:28.71ID:cDFLOiKS
ある会社で配布された、「新入社員へうちの会社が求めていること」という資料が、すごい本音だった。
http://socix.svxr.org/gv/2id6w80ftd/3ec60d887f1.html

40歳になってようやくわかる8つのこと。

http://socix.svxr.org/pt/yn233wr/2p7s2vj4hi0.html

47名無しのひみつ2020/08/13(木) 12:08:32.21ID:d4apVIiI
>>45
波打つ冷却水の中に入れて食材を数秒で凍らせる機械あるよ。

48名無しのひみつ2020/08/13(木) 12:20:45.25ID:Snzi2KnZ
じゃあ冷蔵庫に粗熱とらないまま入れてOKてこと?

49名無しのひみつ2020/08/13(木) 12:27:35.30ID:YmlFhTy8
エアコンの室外機の取り付けが半端な方が良いのか!
とか考えて壊す人が出そうだな。

50名無しのひみつ2020/08/13(木) 12:36:54.47ID:OAmnwSTK
ムラムラしてきたのでアナルに熱いモノを出されたい。

51名無しのひみつ2020/08/13(木) 12:38:19.69ID:ykJtiUvm
夜の一戦終えて直ぐに冷める現象と同じって事か

52名無しのひみつ2020/08/13(木) 12:43:05.66ID:9bY4AgKq
たぶん、子供の実験のは水が少量だったからこういう結果になったのであって
熱々の水の量が多すぎると、冷凍庫内の温度がバク上がりして同じ結果にはならない
冷凍庫の容積・冷凍能力が高く、水が少量の場合にこういう結果になる

53名無しのひみつ2020/08/13(木) 12:49:35.47ID:4cdYQDxm
>>7
利き足は右だぞ。

54名無しのひみつ2020/08/13(木) 12:58:22.11ID:Y0bSYLt0
それでオレのチンコもすぐ縮むんだな

55名無しのひみつ2020/08/13(木) 12:58:53.51ID:7bfiro7H
その現象名を>>51の名前にしようぜ

56名無しのひみつ2020/08/13(木) 13:02:17.09ID:8VSs1dV8
こういうの真に受ける人が・・・

詐欺被害に遭うんだね。

57名無しのひみつ2020/08/13(木) 13:02:27.62ID:viiyOsZZ
行きずりの恋は熱くなるのも早いけど冷めるのも早いってことかな
朝起きて化粧の落ちた寝顔を見たのが原因かな

58名無しのひみつ2020/08/13(木) 13:10:14.93ID:NQF9YNAg
揺さぶって整列させていくようなものなんだろうな
ゆらゆらゆっくり揺さぶるよりカンカン叩いた方が
整うからな

59名無しのひみつ2020/08/13(木) 13:19:51.94ID:Hh32aEz0
かなり前に、ためしてガッテンで同じことを放送して、あちこちから
非難を浴びたような・・・

60名無しのひみつ2020/08/13(木) 13:20:24.97ID:Ra/3Tflj
再現性が悪すぎて話にならない

61名無しのひみつ2020/08/13(木) 13:21:22.56ID:u3G/lef0
熱移動にも速度や加速度があって高温のものを低温の中に入れると
熱移動の速度が上がって冷えるとかそんな感覚で考えてた

62名無しのひみつ2020/08/13(木) 13:28:51.95ID:TZ3XHnXc
効率よく勉強するためには、一度オナニーして賢者モードになったほうが良いのと同じ原理だろうな。

63名無しのひみつ2020/08/13(木) 13:38:13.93ID:ldKX/sWt
証明されても信じようとしない迷信深い人間が多いなw

64名無しのひみつ2020/08/13(木) 13:52:20.57ID:7B1cJpkh
>>1
もしかしてレンジで温めたものが早く冷めるのってムベンバ効果が強く出ているから?

65名無しのひみつ2020/08/13(木) 14:25:29.72ID:6HOQffsa
つまり地球も温暖化が進むと、突然全球凍結するってことだな!

66名無しのひみつ2020/08/13(木) 14:46:14.98ID:NaAptRQn
熱くて冷めやすい奴と、いつまでも煮え切らない奴、がいるのはそのためか

67名無しのひみつ2020/08/13(木) 14:49:24.38ID:HPBybHhg
お前らだって冷水ぶっかけられるより懐柔するように説得されたほうが収まりがいいだろ?
そういうこと。

68名無しのひみつ2020/08/13(木) 14:55:14.42ID:zne6yZE0
>>21
そう、冷凍庫の能力が一定の場合ほんのちょっとだがお湯のほうが先に凍るんだよ

ヤカンの麦茶ぐらいの量を入れると
たいてい家庭用冷蔵庫が負けてしまうけどw
氷皿で作られる一個ぐらいであれば実験可能ですよ

69名無しのひみつ2020/08/13(木) 15:07:00.96ID:33L47Vjm
喩えの大喜利みたくなっててワロタ

70名無しのひみつ2020/08/13(木) 15:27:52.60ID:d5T9iU1U
反動で冷やされるんか?

71名無しのひみつ2020/08/13(木) 15:33:35.25ID:PJDluIi4
ムケーレンベンベなら知ってる。

72名無しのひみつ2020/08/13(木) 16:05:17.94ID:XGlvyoyS
えーっ、そんな事も知らなかったの?
俺が教えてあげれば良かった

73名無しのひみつ2020/08/13(木) 16:12:56.86ID:s9BncjWZ
>>34
おじいちゃん熱中症に気をつけてね

74名無しのひみつ2020/08/13(木) 16:20:13.35ID:8tAPaVyC
なら反対に冷たいほうが熱くなるんだろ
慣性の法則と似てるな
加速したらそこまで一直線なんだな

75名無しのひみつ2020/08/13(木) 16:33:53.23ID:UtS4RMJG
熱力学の法則に反対しているわけだから本当ならスゴイ発見になるがけだが。
ようするに水なら50度の水があれば0度と100度に二分して0度雰囲気におけば温度差が大きい100度の部分が素早く冷えるという話だろ。

76名無しのひみつ2020/08/13(木) 16:35:14.35ID:7Zkyf24+
>>25
シャーベットは一度溶けるとより固くなるみたいなもんかな

77名無しのひみつ2020/08/13(木) 16:40:48.79ID:rxD9Ot5p
布団を直すときに一度空中に上げるように、
お湯を持ち上げてハンドパワーを使って一度沸騰させたほうが冷めやすい気体に変わる

78名無しのひみつ2020/08/13(木) 16:41:35.00ID:SsN/l8Ds
>>75
熱力学に早く冷えるとかいう概念はない。全ての事はなるべくゆっくりやる事が前提。

79名無しのひみつ2020/08/13(木) 16:48:52.56ID:/KxSTsr2
二重スリット実験もそうだが、
まだ世の中わからない事だらけ

80名無しのひみつ2020/08/13(木) 16:51:41.47ID:rwJtlzCa
ムラムラしてる方が早漏になりやすいと

81名無しのひみつ2020/08/13(木) 16:56:11.78ID:xXVBAFII
気化してコップ内の体積が減るから早く凍る

82名無しのひみつ2020/08/13(木) 17:08:25.88ID:k8CPZzyF
ムペンバさんは存命なら70歳か

83名無しのひみつ2020/08/13(木) 17:20:35.21ID:QEceJxbH
電子レンジと冷凍庫を合体させた、ムペンバ冷蔵庫誕生!
凍らせる前にチンするよ!

84名無しのひみつ2020/08/13(木) 17:36:16.54ID:r+OYqOyp
熱?エネルギー?はどこに消えるの?
温度が高いってことはより多くのエネルギーを持つってことじゃないの?

85名無しのひみつ2020/08/13(木) 17:40:02.02ID:iMdzzd/w
厳寒のフロントガラス
水を掛けるとダラダラと凍りつく
ぬるま湯をかけると一気に凍りつく

86名無しのひみつ2020/08/13(木) 17:45:07.52ID:33L47Vjm
>>84
相転移に必要な潜熱あたりに遣われるのかもね?

87名無しのひみつ2020/08/13(木) 17:55:39.56ID:VxAFHI/E
ジャップ!
結局おまえらゴキブリは世界に何の貢献も出来ていない!
ジャップ
恥を知れ!

88名無しのひみつ2020/08/13(木) 17:59:47.18ID:gNn/PiBG
試行回数1で再現性がない実験は無意味

89名無しのひみつ2020/08/13(木) 18:00:21.28ID:VxAFHI/E
しかしこの現象は自発的対称性の破れに似ているな
南部洋一郎はジャップじゃないからな
それだけは言っておく

90名無しのひみつ2020/08/13(木) 18:09:30.13ID:P9DmRNC6
凍らせるトータルのエネルギーがかかるのは熱い方でいんだよな?

91名無しのひみつ2020/08/13(木) 18:28:50.16ID:Xbr0+e/o
>>8
昔の人は経験則としてあるんだろうな。

92名無しのひみつ2020/08/13(木) 18:30:02.90ID:Xbr0+e/o
>>48
時間は速くなるかもしれないけど、
省エネかどうかは別なのでその点は注意がいるだろう。

93名無しのひみつ2020/08/13(木) 18:32:26.68ID:l1IgiyuO
潜熱とか比熱とかカロリーとかどうなるんだ?

94名無しのひみつ2020/08/13(木) 18:32:51.84ID:2QpSR4Ff
やはりそうだったのか!!!

95名無しのひみつ2020/08/13(木) 18:34:29.85ID:uIqK0Aml
>>1又いい加減な嘘を

96名無しのひみつ2020/08/13(木) 19:02:00.46ID:5iv9+hyp
分子間力が切れてるからだろう

97名無しのひみつ2020/08/13(木) 19:03:47.67ID:jEh1lHNY
気圧も関係するんちゃうんか?

98名無しのひみつ2020/08/13(木) 19:11:37.61ID:F42d1ItL
極寒の地で熱湯を空中に巻いたら一瞬で氷になる実験はよく見るけど
これをお湯じゃなくて水でやると成功しないって事だな!

99名無しのひみつ2020/08/13(木) 19:13:30.21ID:KWOb8N0Q
実験室の出したて水道水よりも沸かしたお湯のほうが
中に含まれる酸素や気体やらが抜けてる的な事かと思ってた

100名無しのひみつ2020/08/13(木) 19:35:01.69ID:G1YZX8OR
お湯ということは一度沸かしてるんだろ
添加してある塩素等が蒸発してるんじゃないないの?
水はそのまま添加物が混ざったままだから凝固点降下を起こして凍り始めが遅い

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