المياه الساخنة تتجمد أسرع من المياه الباردة، وهذا يُعرف بتأثير "مبيمبا". وقد تم تسمية هذا التأثير على اسم الطالب التنزاني الذي لاحظ عام 1963 أن الأيس كريم الساخن يتجمد أسرع من البارد. تم ملاحظة هذا التأثير لأول مرة بواسطة أرسطو في القرن الرابع قبل الميلاد، ثم بواسطة فرانسيز باكون ورينيه ديسكارت. وقد أصدر مبيمبا ورقة بحثية عن ملاحظاته في عام 1969.
نظريات تأثير مبيمبا تضمنت: التبخر الأسرع للمياه الساخنة، مما يؤدي إلى تقليص الحجم المتبقي للتجميد؛ تكون طبقة متجمدة على المياه الباردة يؤدي إلى عزلها؛ وذوبان تركيزات مختلفة من المواد المذابة داخل المياه مثل ثاني أكسيد الكربون، والذي يخرج عند تسخين المياه. هذا التأثير لا يظهر دائماً للأسف، وعادةً ما تتجمد المياه الباردة أسرع من المياه الساخنة. ولكن حتى الآن لم يستطع أحد معرفة لماذا تتجمد المياه الساخنة أسرع من الباردة على وجه الدقة.
الآن استطاع فريق من الفيزيائيين في جامعة نانيانج التكنولوجية بسنغافورة بقيادة شي زهانج من إيجاد دليل على أن الروابط الكيميائية التي تربط جزيئات المياه ببعضها هي المسئولة عن هذا التأثير. فكل جزيئ من المياه يتكون من ذرة أكسجين واحدة مترابطة برابطة تساهمية بذرتين هيدروجين. هذه الروابط تلزم الذرات لمشاركة الإليكترونات وهذا معروف جيداً. جزيئات المياه المنفصلة تترابط أيضاً بعضها البعض بقوى أضعف تتكون من الروابط الهيدروجينية. هذه القوى تنشأ عند اقتراب ذرة هيدروجين في جزيئ من المياه مع ذرة أكسجين في جزيئ المياه المجاور.
يقترح هذا الفريق حالياً أن هذه الروابط هي التي تؤدي إلى تأثير مبيمبا. فأعضاء الفريق يقترحون أنه عندما تتقارب جزيئات المياه بشدة، فإن هناك قوى تنافر طبيعية تحدث بين الجزيئات تسبب تمدد الروابط التساهمية وتخزين طاقة. عندما ترتفع درجة حرارة المياه فإن الروابط الهيدروجينية تتمدد ويتم ذلك مع انخفاض كثافة المياه وتباعد الجزيئات عن بعضها.
التمدد في الروابط الهيدروجينية يؤدي إلى استرخاء الروابط التساهمية وانكماشها بعض الشيء، مما يؤدي إلى فقد طاقتها. عملية فقد طاقة الروابط التساهمية تلك هي أساساً مثل عملية التبريد، وبالتالي فإن المياه الدافئة يجب أن تبرد أسرع من المياه الباردة نظرياً. حسابات الفريق تقترح أن مقدار استرخاء الروابط التساهمية يسبب الإختلافات التجريبية في الوقت الذي يستخدم في تجميد المياه الساخنة والباردة.
مصادر : 1
ترجمة : محمد لبيب
