De ce îngheaţă apa caldă mai repede decât apa rece? Unul dintre cele mai vechi mistere ale fizicii a fost descifrat

Totul ţine de proprietăţile neobişnuite ale legăturilor ce ţin laolaltă atomii care formează moleculele de apă.

O moleculă de apă esrte formată dintr-un atom mare de oxigen, legat de doi atomi de hidrogen prin legături covalente (legături care implică punerea în comun, de către doi atomi, a două perechi de electroni)

Dar, când un atom de hidrogen dintr-o moleculă ajunge în apropierea unui atom de oxigen dintr-o altă moleculă, se leagă şi de acesta, printr-o aşa-numită legătură de hidrogen.

Aceste legături de hidrogen se comportă în moduri neobişnuite şi tocmai ele au atras atenţia cercetătorilor.

Deşi legăturile de hidrogen sunt, în general,  mai slabe decât cele covalente, sunt totuşi mai puternice decât forţele van der Waals, ce reprezintă suma tuturor forţelor de atracţie dintre molecule, cu excepţia legăturilor covalente.

Chimiştii bănuiau de mult că legăturile de hidrogen, care unesc între ele strâns moleculele de apă, sunt cele care conferă apei unele din proprietăţile ei bizare şi fac ca punctul de fierbere al acesteia să fie mult mai ridicat decât al altor lichide, compuse din molecule similare. 

Cercetătorii din Singapore cred că aceste legături de hidrogen explică şi efectul Mpemba, deoarece ele aduc moleculele de apă în contact strâns unele cu altele, ceea ce determină şi apariţia unei forţe de respingere între molecule; ca urmare, legăturile covalente „se întind” şi acumulează energie.

Pe măsură ce lichidul se încălzeşte, moleculele de apă se îndepărtează unele de celelalte, „trăgând” de legăturile de hidrogen. Când moleculele se micşorează din nou şi eliberează energie, acest proces are ca efect răcirea, ceea ce, spun oamenii de ştiinţă, înseamnă că apa caldă se răceşte mai repede decât cea rece şi explică efectul Mpemba.

Cercetătorii au calculat amploarea răcirii suplimentare determinate de activitatea moleculară şi au arătat că ea justifică diferenţele observate între îngheţarea apei calde şi cea a apei reci, în cursul experimentelor.

Totuşi, alţi fizicieni susţin că explicaţiei teoretice date de specialiştii de le Singapore îi mai lipseşte ceva: ea nu poate prezice noile proprietăţi ale apei, rezultate, de exemplu, prin scurtarea legăturilor covalente, aşa că mai este un pas de făcut până la rezolvarea completă a enigmei.

Sursa: Mail Online