ฟังดูเหมือนเป็นคำถามที่คุณจะกลุ้มใจเมื่อได้ยินว่าเด็กนักเรียนเข้าใจผิด: อะไรใช้เวลาน้อยกว่าในการแช่แข็ง น้ำเย็นหรือน้ำร้อน สามัญสำนึกและกฎของอุณหพลศาสตร์ดูเหมือนจะยืนยันว่าน้ำเย็นจะต้องแข็งตัวก่อน ตัวอย่างเช่น กฎการเย็นตัวของนิวตันระบุว่าอัตราที่ร่างกายเย็นลงจะเป็นสัดส่วนกับความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างวัตถุกับสภาพแวดล้อม แต่ในความเป็นจริง ดูเหมือนว่าบางครั้งน้ำร้อนจะ “ทัน”
ความเย็น
ในขณะที่มันเย็นลง แท้จริงแล้ว อริสโตเติล ฟรานซิส เบคอน และเรอเน เดส์การตส์ต่างอ้างว่าน้ำร้อนจะแข็งตัวเร็วกว่า นักเรียนมัธยมในแทนซาเนียอาจไม่รู้ถึงคำกล่าวอ้างของพวกเขา แต่ก็เป็นสิ่งที่เขาสังเกตเช่นกันในปี 1963 ในการทำไอศกรีมสำหรับโครงการโรงเรียน เขาได้รับคำสั่งให้ต้มนมแล้วปล่อยให้เย็น
ก่อน วางไว้ในตู้เย็น แต่ด้วยความกลัวว่าจะเสียตำแหน่ง จึงนำส่วนผสมของเขาใส่ตู้เย็นขณะที่ยังร้อนอยู่ เขาพบว่ามันแข็งตัวก่อนส่วนผสมอื่นๆ ที่เย็นลง คนอื่นๆ อ้างว่าได้สังเกต “เอฟเฟกต์ ” นี้ในการทดลองของพวกเขาเอง อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์หลายคนพบว่าเป็นการยากที่จะยอมรับปรากฏการณ์
ที่ดูเหมือนขัดแย้งกับสัญชาตญาณดังกล่าว ปัญหาคือเอฟเฟ็กต์นั้นสร้างได้ยากจนน่าหงุดหงิด บางครั้งก็ปรากฏขึ้นและบางครั้งก็ไม่เกิดขึ้น ในความเป็นจริงไม่มีใครเห็นพ้องต้องกันว่าการทดลองควรดำเนินการอย่างไรตั้งแต่แรก และแม้ว่าผลกระทบจะเกิดขึ้นจริง หากบางครั้งน้ำร้อนสามารถแข็งตัวได้เร็ว
กว่าความเย็น ก็ยังไม่ชัดเจนว่าคำอธิบายจะเล็กน้อยหรือให้แสงสว่าง ต่อต้านเมล็ดข้าว
นักฟิสิกส์สสารควบแน่นแห่งมหาวิทยาลัยเซาเทิร์นอิลลินอยส์ในสหรัฐอเมริกา ซึ่งทำการวิจัยประวัติของปรากฏการณ์ เชื่อว่านักวิทยาศาสตร์มีแนวโน้มที่จะแสดงปฏิกิริยาไม่เชื่อมากกว่าคนทั่วไป
เมื่อพวกเขาได้ยินเกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้เป็นครั้งแรก นั่นเป็นเพราะว่านักวิทยาศาสตร์รู้ว่าเหตุใดจึง “ไม่สามารถ” ถูกต้องได้ เขากล่าว อันที่จริง ได้เรียนรู้เกี่ยวกับกฎการเย็นตัวของนิวตันหลังจากค้นพบได้ไม่กี่ปี และถามครูว่าสิ่งนี้จะสอดคล้องกับการสังเกตของเขาได้อย่างไร ครูของเขาตอบว่า
ทั้งหมด
ที่ฉันพูดได้ก็คือฟิสิกส์ ไม่ใช่ฟิสิกส์สากล โชคดี ไม่ถูกขัดขวางจากการลงเอยอย่างโหดร้ายนี้ และเขายังคงทำการทดลองต่อไปด้วยตัวเขาเอง ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ในท้องถิ่ ฉวยโอกาสขอคำอธิบายเกี่ยวกับสิ่งที่เขาค้นพบ ออสบอร์นไม่มีเลย แต่เขาไม่เชื่อน้อยกว่าอาจารย์และสรุปอย่างชาญฉลาดว่า
“การตัดสินว่าอะไรทำได้และไม่ได้เป็นเรื่องอันตราย” จากนั้นออสบอร์นได้ขอให้ช่างเทคนิคที่มหาวิทยาลัยของเขาทำการทดลองซ้ำ และผลลัพธ์ดูเหมือนจะแสดงว่า นั้นถูกต้อง ในปี พ.ศ. 2512 ออสบอร์นเขียนเกี่ยวกับการทำงาน (ขณะนั้นอยู่ที่วิทยาลัยการจัดการสัตว์ป่าแอฟริกาในโมชิ)
และตีพิมพ์ในวารสารบังเอิญ นักฟิสิกส์ชื่อจอร์จ เคลแห่งสภาวิจัยแห่งชาติแคนาดาในออตตาวารายงานปรากฏการณ์เดียวกันนี้ในวารสารฟิสิกส์อเมริกัน ในปีนั้น รายงานเหล่านี้เปิดเผยว่าเอฟเฟกต์ เป็นที่คุ้นเคยอยู่แล้วในภูมิปัญญาชาวบ้าน ซึ่งมาจากประเทศที่มีประสบการณ์มากมายเกี่ยวกับน้ำ
ที่กลายเป็นน้ำแข็งกล่าวว่า “บางคนบอกว่าไม่ควรล้างรถด้วยน้ำร้อนเพราะน้ำจะจับตัวเป็นน้ำแข็งเร็วกว่าน้ำเย็นหรือว่าลานสเก็ตจะถูกน้ำท่วม ด้วยน้ำร้อนเพราะจะแข็งตัวเร็วกว่า” ขณะที่ชี้ให้เห็นว่าผู้ผลิตไอศกรีมในแทนซาเนียมักจะแช่แข็งส่วนผสมในขณะที่ยังร้อนอยู่ เพราะนั่นเป็นวิธีที่เร็วกว่า
และเมื่องาน
ได้รับการอธิบายในบทความในปี 1969 ก็ทำให้เกิดเกร็ดเล็กเกร็ดน้อยมากมายเกี่ยวกับแนวทางปฏิบัติในการแช่แข็งอาหารและท่อน้ำร้อนแช่แข็งในขณะที่ความเย็นไม่ได้เกิดขึ้น ผู้ที่อ้างสิทธิ์ดังกล่าวอยู่ในบริษัทที่ดี ในอุตุนิยมวิทยา ของเขาจากประมาณ 350 ปีก่อนคริสตกาล
อริสโตเติลเขียนว่า “ถ้าน้ำเคยถูกทำให้ร้อนมาก่อน สิ่งนี้มีส่วนทำให้น้ำกลายเป็นน้ำแข็งอย่างรวดเร็ว เพราะน้ำจะเย็นเร็วขึ้น” ความคิดนี้ถูกตั้งข้อสงสัยโดยโรเจอร์ เบคอน แชมป์เปี้ยนผู้ยิ่งใหญ่แห่งการทดลองในยุคกลาง แต่ฟรานซิสในชื่อของเขายืนยันในศตวรรษที่ 17 ว่า
“น้ำอุ่นเล็กน้อยจะแข็งได้ง่ายกว่าน้ำที่เย็นจัด” ฟรานซิส เบคอนสนใจอย่างมากในการแช่แข็งและการทำความเย็น ว่ากันว่าเขามีอาการหนาวสั่นถึงตายในขณะที่ทำการทดลองเพื่อถนอมไก่ด้วยการยัดด้วยหิมะ ในช่วงเวลาเดียวกัน เดส์การตส์ได้สังเกตการแช่แข็งของน้ำอย่างรอบคอบ
ซึ่งทำให้เขาสามารถระบุความหนาแน่นที่ผิดปกติของของเหลวได้สูงสุดที่ 4 °C การศึกษาเหล่านี้ทำให้เขาเชื่อว่า “น้ำที่ร้อนจัดเป็นเวลานานจะกลายเป็นน้ำแข็งได้เร็วกว่าน้ำประเภทอื่นๆ” แต่รายงานทั้งหมดเหล่านี้เป็นเพียงผลลัพธ์ของเทคนิคการทดลองที่ไม่ดีหรือไม่? แน่นอนว่ามันควรจะเป็นเรื่องง่าย
ที่จะแก้ไขปัญหาโดยทำการทดลอง? นั่นกลายเป็นเรื่องยากอย่างน่าประหลาดใจ ไม่น้อยเพราะคำว่า “น้ำร้อนจะแข็งตัวเร็วกว่าความเย็น” เป็นคำนิยามที่ไม่ถูกต้อง ในบทความล่าสุด แนะนำการใช้ถ้อยคำที่แม่นยำยิ่งขึ้น “มีชุดของพารามิเตอร์เริ่มต้นและอุณหภูมิคู่หนึ่ง ซึ่งทำให้น้ำสองส่วนเหมือนกัน
ในพารามิเตอร์เหล่านี้ และต่างกันแค่อุณหภูมิเท่านั้น ของร้อนจะแข็งตัวเร็วกว่า” มีพารามิเตอร์หลายอย่างที่อาจส่งผลต่ออัตราการแช่แข็ง ตัวแปรที่ชัดเจนที่สุด ได้แก่ ปริมาตรและประเภทของน้ำที่ใช้ ขนาดและรูปร่างของภาชนะบรรจุ และอุณหภูมิของตู้เย็น สิ่งนี้นำเสนอความท้าทายที่สำคัญ
สำหรับนักทดลอง ซึ่งโดยหลักการแล้วจะต้องตั้งค่าการทดลองหลายมิติมากมายที่เกี่ยวข้องกับภาชนะที่มีขนาดและรูปร่างต่างกัน ขณะเดียวกันก็เปลี่ยนแปลงมวลและปริมาณก๊าซของน้ำและวิธีการทำความเย็นที่ใช้ตามลำดับอย่างอิสระ เพื่อทดสอบผลกระทบ นอกจากนี้ยังมีปัญหาหลักในการกำหนดเวลาของการแช่แข็ง สิ่งนี้หมายถึงช่วงเวลาที่ผลึกน้ำแข็งก้อนแรกปรากฏขึ้น
