【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★]
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→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？
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■物体の状態は温度が決めているのではなかった
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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。
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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。
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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 よくわからない。
温度が高いとムラができるものなの？
なら不純物が混ざっている方が速く凍るのかな？ 電気屋としては、より熱抵抗の低い熱伝導物資ができるのではと期待するところだけど お湯は「俺は熱いんだから早く凍らなきゃ」ってがんばるんだよ
冷水は「俺もともと冷たいしwどうせすぐ凍るしw」と余裕かましてるうちにお湯に抜かされてしまうと クーラーもつけたり消したりした方が効率良さそうだな >>105
ムラムラしてる方が賢者タイムになりやすい、かも 恋愛感情と同じだな。水と感情は似ているのかもしれない。 でんじろう先生のお湯と水、真空にするとどちらが先に凍るかの実験ではお湯の方が先に沸騰して気化熱で先にお湯が凍ったよ 大槻教授はそんなもんありえないと否定してなかった？ 要するに理屈じゃないんだよ
あなたには根性があるわ私と一緒に甲子園を目指しましょう的なヤツ リカチョンキムチ
卒業阿曽湖が急速冷却活動休止 でも燃え盛るすけべ老人ｗｗ さすがに冷やすエネルギーは高熱の方が必要とするんだろうから
分子間の距離が広いせいでより効率よく熱伝導できるということかな 1960年台の少年が完全に凍った瞬間を
どうやって判定してたの気になる >>115
しかもタンザニアの13歳の少年が学校で発表した珍説(当時)を著名な物理学者(誰だよ!?)が証明とかどうなってるんだろね 自決しました
wikipediaによると調理の授業中に発見したらしい
高校になってから英ダラム大のデニス・G・オズボーン博士の招待講演後に質問したんだって >>2
それやるとゾンビ化するよ
世界で最も権威ある学術雑誌「Nature」の先週号に出てた なおムペンバは2008年現在国際連合食糧農業機関 (FAO) の「アフリカ森林および野生動物委員会」で働いている[8]。 アイスクリームメーカーを早く回すと早く固まるのと同じ原理。 では液体の水より氷の方が早く蒸発するのかな
んな訳ないと思うが >>123
対流によるかと思ったが個体のビーズで検証されたのよね >>15
粘度は関係ありそう
高温だと、接地部分のエクマン層厚が薄くなる。
層が薄いと冷えやすいし高温だと対流も強くなるから、熱交換が鈍り凍り易くなるとか？
薄いと ようするに静止している水同士の熱伝達は案外低く、水と冷却面の熱伝達の方が大きいため内部が循環している元お湯のほうが早く冷えると？ 大槻センセイ「これはプラズマが関与しています」
韮澤さん「そうじゃないんですよ。宇宙人の仕業です」 >>39
この前火曜日の大阪の夜明け前の
最低気温が30度未満に下がらなかったから
気温に関してムペンバ効果は適用できないと証明された。 >>121
耳がキーンなるのは
内耳と外耳の「気圧差」によって鼓膜どちらかに張って
硬くなって低周波音には共振しにくく
高周波音波には共振しやすくなるから
例えば高い山に登ったり飛行機に乗って高高度を飛んでると
外耳側の気圧が低くなって鼓膜が外側に押し出される形で緊張する。
空気をいっぱいに入れてぱんぱんになって硬くなった風船と同じ。
内耳と咽喉は耳管という管でつながっているが
滲出性(しんしゅつせい）中耳炎に罹って耳管が
ねばねばの浸出液で湿ると耳が詰まったような感じになって
空気の出入りが阻害されて
低音が聴きづらく、高音ばかり聞こえるようになる。 単純に低エネルギーの散逸より高エネルギーの散逸のほうが早いってだけでしょ
ムラがあるのならば
例えるなら、地道にお金を稼いでのお金持ち（高温）は簡単に財産（熱）を失わないけれども、
宝くじが当たってお金持ちになったような人（高温）は財産（熱）を失うのも早いってこと だいたいお金持ちはお金をもっていない人より、
それを維持するに大きなエネルギーを必要とする
彼らは思ってるほど楽してるわけじゃないのよ 夕飯の後、おみそ汁の入った鍋を早く冷蔵庫に突っ込んでも大丈夫？
より温かいうちに突っ込んだ方が早く（冷蔵庫内で）冷める？ １３歳のムペンバ少年→
のちのワカンダ共和国ブラックパンサーである >>20
え、そうなの？でもそういうことだよね、、？？ >>136
暫く放置すると腐って痛みやすくなるから別容器に入れて冷蔵庫へGO
カレーも早めに冷蔵庫か冷凍庫に入れとけ
夏場だと一晩放置でカビ生えるぞ >>141
うちは18:30くらいに夕飯。
20:30くらいに鍋ごと冷蔵庫に突っ込んでる。
まだかなり温かいけども。
仕事や親の介護の都合で毎食作る訳にもいかんのよなぁ。 >>1
ムペンバはニグロ！ムペンバはクロンボ！
ムペンバはニグロ！ムペンバはクロンボ！ スパッタみたいな成膜法では圧粉体焼結よりもはるかに低温で結晶化するのと似たようなもんかもしれない >>139
冷却側のスペックによるかな。急激にひえる 冷凍ご飯を作り置きするときは冷まさずに冷凍庫に放り込めばいいのか >>76
空気を混ぜながら冷やしたから柔らかい
一度溶けたのをまた凍らせても空気が混ざらないので固い
その違いでは？ >>33
ムペンバは苗字では？
日本人だとたとえばタカハシ効果になるね >>132
日中に熱せられたアスファルトやコンクリートからの放熱が一晩続くためでは？ お中元でもらったぬるいビールがあります。
お盆で親戚が集まります。
冷たいビールは早々になくなるでしょう。
少しでも早く冷やしたいので、朝からビールを直射日光に曝しています
新関連中から変な目でみられます 要するに温度のムラってのは高位エネルギー部分が流動性を高める効果があって
それで冷凍庫に入れると水表面が低温化するから全体浸透速度が上がるってことかな？
それなら低温状態でなんらかの形で水が混ざる状態が作れれば高速冷凍出来そうだけど
分子レベルと単純な混ぜる程度の事では、そのムラの分布が大きすぎることになるのかはわからないけど、
例えば微弱な電子レンジを製氷機に入れれば、今より高速で凍らせる事が出来るようになる。という事か？ >>157
電子レンジであっためたものを凍らせるじゃなくて
微弱な分子振動を起こさせながら凍らせる、な >>154
小さな冷凍庫に大きな熱源を入れる事で装置全体が高温になってしまい、ターゲットの温度帯になかなか達しなくなってしまう事。
設備屋の用語で、科学用語では無いです。 激しい愛は冷めやすいということか。
なんかむらむらしてきた。 この現象、お白湯作るときはお湯沸かしてからどう冷ますのが早いんだろ ＞1963年にタンザニアに住む13歳の少年、ムペンバ君
天才はどこに現れるか分らんな >>24
自分もそれを連想したがそうではないんだなあ
また、「水は4℃で体積最小になるから
その潰れた状態で安定した分子塊を作らないから良いんだ！」って奴かと思ったら
それですらない
一般の物質でも、やや高い所からの方が早く安定すると
ローリングストーンズうんたら >>25
面白いけどw
とりあえず止めておこうね。 時間をかけて冷却してできた氷は、結晶が一様で熱を伝達しにくいのでゆっくり溶ける。
逆に考えれば、熱を掛けた水を冷却すると、氷になるときに結晶が不一様になり、熱を伝達しやすい構造になるって事では？ アモルファスのような非晶質の構造ならば、熱伝導特性が変化するのは良くある現象だろ。 何でアフリカ人の名前ってだけで
周りでコンガ叩きながら踊ってそうなイメージの掛け声を上げるんだ 振動させることでモノが密に詰まるアレと同じで、
運動エネルギーを与えることでエントロピーが下がるんだろう。
将来エントロピー冷却とかって名付けられると思う。 頂点を極めたB'zは落ちるのが早いけど、そこそこの人は落ちるペースが遅いって事? 100度のお湯の入ったコップを冷凍庫にいれたらセンサーが働いてコンプレッサーがフル回転するだろ 冬に銭湯から出るときは冷水を浴びておくと湯冷めしにくい
これは毛細血管が収縮して熱交換の効率が低下するからだが アリストテレスが最初に記述してたならアリストテレス現象と呼ぶべきなのではなかろうか 家の冷蔵庫でやってみても水の方が早く凍るんだが。
お前ら自分で確かめたか？ 氷をかき混ぜればより早く冷えるだろ？
疑問に思うほどのことか？ いったん良く沸かして、融けている気体を追い払っておくと、
凍結するときに、気体が水から放出されて、一種の発泡材料
みたいにならずに済む。
氷の中に気体の泡が閉じ込められていると、実効的な
熱伝導率が下がってしまうのだ。
発泡スチロールとか、発泡コンクリートとか
発泡ガラスとか発泡鉄などを使うと
強度は下がるかもしれないが、重さは減らせて、
熱伝導率が下げられるのだ。
エアロゲルという最強に近い断熱材料も存在する。 電子レンジみたいな感じで瞬時に任意の温度まで冷やす家電が欲しい >>20
冷凍庫の製氷庫用のタンクに暖かい水を入れると
早く氷もできるし霜も取れる 不良の方が、更生した時に立派な人間になれるようなもんか ムペンバの砂糖たっぷり使ったキャラメル的な甘過ぎるお菓子感。 水の話だと決めつけてレスしてるのいくつかあるけど、これビーズにレーザー当てた実験でも同じ結果が得られたって話だぞ >>188
氷入れてクルクルするのぐらいしか今はないんじゃない？
それを自動化できれば >>192
ほんと
表面張力や対流や密度変化の影響が排除できる固体でも
同じ結果が得られたってのが画期的なのに こんなほぼ完全制御できるようなちっぽけな系でさえ把握しきれてないのに
地球温暖化なんて判るわけがない ■ このスレッドは過去ログ倉庫に格納されています
