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お湯は水より早く凍るって本当? 科学者たちが挑む“ムペンバ効果”の謎

お湯は水より早く凍るって本当? 科学者たちが挑む“ムペンバ効果”の謎

「熱いお湯が冷たい水よりも早く凍るというのは本当か?」という、科学的な議論があります。この現象は1963年に、当時13歳のエラスト・ムペンバが気づいたことにより、ムペンバ効果と呼ばれています。このムペンバ効果の正当性をめぐって、世界中の科学者によって研究が行われてきましたが、水の不純物の構造、サイズ、そして位置の違いによって氷点が異なるために、確たる実証はなされてきませんでした。科学者たちが最後にたどり着いた仮説とはいったい何か。YouTubeの人気科学系チャンネル「SciShow」のマイケル・アランダ氏が解説します。

シリーズ
SciShow
2015年10月20日のログ
スピーカー
Michael Aranda(マイケル・アランダ) 氏
参照動画
Does Hot Water Freeze Faster Than Cold Water?

熱いお湯が冷たい水よりも早く凍るのはなぜ?

「お湯は普通の水よりも早く凍るというのは本当か?」という科学的なミステリーがあります。答えは、「わからない」ということです。みなさんは、「なんでわからないの?」と思うかもしれません。つまり、私たちは水についてわかっているということです。 私たちのほとんどは冷凍庫を持っています。これはとってもシンプルな実験になるように見えます。まあ、みなさんが思うように、これは簡単ではありません。世界中の賢い人々によって、実験は行われています。 そして数々の実験の中で、あるときは熱いお湯が冷たい水よりも早く凍ることがわかりました。そしてあるときは逆の結果になることもわかっています。そしてどちらの場合でも、実験を再現することはできないのです。 熱いお湯が冷たい水よりも早く凍る現象をムペンバ効果と言います。これは1963年、エラスト・ムペンバがまだ13歳のとき、同級生とアイスクリームを作っていてこの現象に気づいたことでこのように呼ばれるようになりました。彼は、冷たい牛乳を混ぜるよりも、温かい牛乳を混ぜたときにより早く凍ることに気づいたのです。 s_Screen Shot 2016-12-23 at 11.13.15 しかし、最初に彼がこの主張をしたわけではなく、紀元前4世紀にアリストテレスがすでに同じことを言っていました。ただし、アイスクリームについて言っていたわけではありません。 レネ・デカルトとフランシス・ベーコンも熱いお湯が冷たい水よりも早く凍るということを信じていました。しかし、科学者はムペンバ効果が正しいとは認識していません。ここに問題があります。 2つの水道水のサンプルがあるとき、どちらかは必ずもう1つの水よりも早く凍ります。それは水に混ざっている不純物がわずかに異なっているためです。 不純物の構造、サイズ、そして位置の違いによって水の氷点はさまざまな温度に変化するのです。もしすべての条件を調整したら、熱い水道水は、蒸留された冷たい水よりも早く凍ります。なぜなら、水道水の不純物の働きは、水の氷点をあげることだからです。従って、この場合熱いお湯は早く凍りますが、それは熱さが理由ではないんです。 もしムペンバ効果が正しいのであれば、そしてもし温かい水が本当に早く凍るのであれば、そこにはなぜそうなるのかという多くの理由があるはずです。蒸発が一番シンプルで最適な理由でしょう。 s_Screen Shot 2016-12-23 at 11.15.13 熱いお湯のいくらかが蒸発し、冷たくなったとき、つまり凍るための水が少し減るため、凍るまでにそこまで時間がかかりません。 しかし、ムペンバ効果が観察された場合は、蒸発を防ぐためにすでにパックされているものが使われていました。ムペンバ効果を研究している科学者たちの主張は、「液体が温まるときに起こる水流の伝達によるものではないか」ということです。 s_Screen Shot 2016-12-23 at 11.16.01 または共有結合によるものです。また、「温かい水は溶けているガスが少ないために、このような現象が起こるのではないか」という主張です。 s_Screen Shot 2016-12-23 at 11.15.58 彼らはあまり確信を持てないでいます。自分自身で実証したいですか? 冷凍庫にある水をかじりついて観察すれば、なにか奇妙なことに気づくでしょう。わかりませんよ? あなたの名前がその新たな現象の名前になるかもしれません。

  

SciShow

Hank Green(ハンク・グリーン)たちがサイエンスに関する話題をわかりやすく解説するYouTubeチャンネル。

・公式チャンネル

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