Vaataja küsib: miks jäätub kuum vesi kiiremini kui külm vesi?
Televaataja saatis “Novaatorile” küsimuse, miks teatud tingimustel külmub kuumem vesi hoopis kiiremini kui leige vesi. Otsisime sellele küsimusele vastust Tallinna ülikooli füüsikutelt.
Tallinna ülikooli doktorant Sander Paekivi ütleb alustuseks, et see, miks kuumem vesi võib teine kord leigest veest kiiremini jäätuda, on pakkunud teadlastele mõtteainet ammusest ajast. Selle üle juurdlesid ka Aristoteles ja Francis Bacon.
Üldiselt külmub ikka enne külm kui kuum vesi. Aga teatud tingimustes võib juhtuda vastupidi. Kui võtta vesi, mis on üks kraad Celsiuse järgi ja võrdluseks vesi, mis on 99 kraadi Celsiuse järgi, siis nendest kahest külmub kindlasti kiiremini 1-kraadine vesi.
Kui aga võtta näiteks 40-kraadine vesi ja sinna kõrvale 80-kraadine vesi, siis on teatud tingimustel võimalik, et kuumem vesi külmub kiiremini.
Selle nähtuse puhul võib välja tuua mitu seletust.
Esimene seletus: 80-kraadine vesi aurustub palju intensiivsemalt. Veemolekuli aurustamiseks on vaja palju rohkem energiat kui vee jahutamiseks. Niimoodi eraldub kuumemast veest rohkem energiat ja see jahtub seepärast kiiremini. „Aga sellisel juhul me võtsime ka molekule veest rohkem välja, ehk et me jahutasime väiksemat kogust vett.“
Teine seletus: Huvitav on see, et see sama efekt toimib ka teatud tingimustel suletud anumas, milles vee mass püsib konstantne. Kui soe vesi hakkab jahtuma siis kõige pealt kiirgub väga palju energiat pelgalt pinnatemperatuuri tõttu.
Kui külmutada vett tavalise koduse külmutuskapi jääkambris, siis jahutatakse vett alt üles poole. See aga tähendab, et vee erinevates kihtides on vee tihedus erinev – teatavasti on 4-kraadine vesi kõige tihedam ehk raskem. Ülemine kiht on aga hõredam ja sellest eraldub energia kiiremini.
Kolmas seletus: Suhteliselt hiljuti on leitud ka, et molekulide vastastikmõjud eritemperatuuridel, nimelt vesiniksidemete ja kovalentsete sidemete vahekord, mõjutab samuti jäätumisprotsessi kiirust.
Alati on oluline rõhutada seda, mis tingimustes vett jahutatakse. Näiteks tavalises külmkapis jahutatakse vett põhja kaudu, mistõttu vee gradient on erinevates veekihtides erinev. Samuti mängib rolli vee koostis. Külmas vees on rohkem gaase lahustunud, mis omakorda mõjutab seda, kui kiiresti soojus eraldub.
Lõplikku seletust, millega kõik teadlased üheselt nõus oleksid, sellele nähtusele siiski endiselt ei ole, kuid kõik eeltoodud põhjendused sobivad seda füüsikalist erijuhtumit samuti iseloomustama.
