Je zou zeggen dat koud water eerder bevriest omdat het sneller onder de nul graden is. Maar niets is minder waar: warm water bevriest sneller! Dat komt omdat warm water zuiverder is en minder gassen bevat.
Vanwege het plaatsgebrek worden de covalente bindingen in de moleculen in elkaar gedrukt als een springveer. Warm water staat de energie in de moleculen sneller af dan koud water. Warm water raakt daardoor sneller de opgebouwde energie kwijt en bevriest eerder.
Uit de definitie van het Mpemba-effect blijkt dat een warmere vloeistof sneller bevriest dan een koudere. Uit meerdere experimenten blijkt dat er nog een andere, logische, factor aan deze definitie kan worden toegevoegd, namelijk dat de warmere vloeistof ook sneller afkoelt dan de koudere.
Water met een hogere starttemperatuur (rood) bereikt bizar genoeg sneller negatieve temperaturen, en bevriest dus sneller dan water met een lagere starttemperatuur (blauw). De curves in deze grafiek stagneren een lange tijd op 0 graden Celsius, waar vloeibaar water zogenaamde “latente” warmte afstaat om ijs te worden.
Als de buitentemperatuur laag genoeg is dan bevriest kokend water, sneller dan koud water, als het in aanraking komt met de lucht. Dat is goed op deze beelden te zien vanuit verschillende plekken in de Verenigde Staten en Canada.
Tips om water sneller te laten bevriezen
Kleine hoeveelheden: Hoe kleiner de hoeveelheid water, hoe sneller het bevriest. Gebruik bijvoorbeeld een ijsblokjesvorm in plaats van een grote kom. Verspreid het water: Plaats het water in ondiepe bakjes of zakjes voor een groter oppervlak.
Het antwoord op je vraag hangt echt af van drie dingen: hoeveel water je hebt, hoe koud het is om te beginnen en hoe koud de dingen eromheen zijn. Water bevriest eigenlijk als het 32 graden Fahrenheit (0 graden Celsius) bereikt, maar de tijd die het kost om daar te komen kan verschillen.
Je kunt er voor kiezen om warm water uit de kraan te gebruiken zodat het water een stuk sneller kookt dan koud water. Ook kun je er voor kiezen om, met bijvoorbeeld een waterkoker, kokend water in de pan te doen. Dit is eigenlijk de beste optie omdat het water hierdoor al kookt of tegen het kookpunt aan zit.
Water warm houden
Het best geef je het water in plastic of rubberen drinkbakjes. Die materialen isoleren namelijk beter dan metaal. Ook grotere en diepere oppervlakken hebben meer tijd nodig om te bevriezen.
Gemiddeld duurt het ongeveer 20-30 minuten voordat kokend water is afgekoeld tot ongeveer 21°C in een standaardvriezer die is ingesteld op -18°C.
Je zou misschien denken: water bevriest toch bij nul graden, maar dat is niet altijd het geval. Om te kunnen bevriezen, moeten watermoleculen ergens een beginnetje van een ijskristal maken. In superschoon water gaat dat heel moeilijk, en dat bevriest daarom pas rond de min 40 graden (het smelt altijd bij nul graden).
smaakt gekoeld water beter dan warm of lauw water. Kou verdooft namelijk je smaakpupillen, waardoor je smaakvermogen afneemt. Zo proef je bij een lekker koud glas water minder kalk, dan bij een kamertermperatuur of lauw glas water. Gekoeld water smaakt op deze manier beter!
Kokend water voor ijsblokjes
Hoe warmer het water dat je in de ijsblokjes vorm doet, hoe sneller het zal bevriezen. Giet water dat net van de kook af is in de vorm, schuif het bakje voorzichtig in de vriezer en je zult verbaasd zijn van de snelheid.
Water koken en het dan in luchttemperaturen van -14 graden Fahrenheit of lager gooien, zorgt ervoor dat het water van een vloeistof in een gas verandert . In de afbeelding hierboven werd water in een pot gekookt en direct naar buiten gebracht om in de lucht van -22 graden Fahrenheit te worden gegooid.
't Kan vriezen, 't kan dooien
Daarbij komt een aanzienlijke hoeveelheid energie vrij. Om een liter water te laten bevriezen moet 0,093 kWh energie uit het water worden afgevoerd. Per kubieke meter water is dat 93 kWh.
Als je op microscopische schaal kijkt, zal iets opwarmen altijd sneller gaan dan het afkoelen. Dat zegt een nieuwe regel van de thermodynamica.
In extreme gevallen zal het laten lopen van een straaltje water de hele nacht het koude water in de leidingen constant vervangen door warmer, vers water . Waterleidingen op onverwarmde locaties hebben mogelijk extra warmte nodig. In een kleine afgesloten ruimte zoals een put of pomphuis, kan een kleine elektrische kachel of warmtelamp voldoende zijn.
Zet een bak water op een windvrije en beschutte plek, waar de vogels lekker even kunnen genieten van wat water. Bedek dit met gaas, zo vallen de vogels zeker niet in het koude water. Is het een extreem koude dag? Vergruis het ijs dan met een hamer, zodat ze de kleine ijssplinters op kunnen pikken.
Voeg 10 procent zout toe, en het vriespunt van water daalt naar -6 graden Celsius. Bij 20 procent zout is het vriespunt al gedaald tot -16 graden Celsius. Als het in Nederland een paar graden vriest, hoef je dus niet bang te zijn dat de zee ineens bevroren is. Die blijft gewoon vloeibaar.
Opgewarmd water verliest een heleboel zuurstof en daardoor is er in het water ruimte voor metalen, bacteriën en giftige bestanddelen. Je gebruikt dus best koud water wanneer je iets wil koken.
Er is echter een goede reden om koud water te gebruiken in plaats van warm water om te koken: warm water bevat meer opgeloste mineralen uit uw leidingen, wat uw eten een onaangename smaak kan geven, vooral als u de hoeveelheid water sterk vermindert . Water dat is ingevroren of eerder is gekookt, kookt sneller.
Deze methode van direct invriezen wordt “supercooling” genoemd. Om water direct in te vriezen, vult u gewoon een emmer met water, ijs en steenzout.Plaats een waterfles erin, laat deze afkoelen tot 17 °F (-8 °C) en tik deze vervolgens tegen een hard oppervlak om het water te bevriezen .
Vorst kan optreden wanneer de temperatuur daalt tot 37° of lager. Meestal wordt vorst geassocieerd met een heldere hemel en kalme wind 's nachts en tijdens de vroege ochtenduren op een koude dag. Aan de andere kant treedt vorst alleen op wanneer de oppervlaktetemperatuur daalt tot onder de 32° , of het punt waarop vloeibaar water bevriest.
Hou het water in beweging
En als je er vervolgens voor zorgt dat het water in beweging blijft, dan zal het zeker niet (of langzamer) bevriezen. Zo kan je bijvoorbeeld één of enkele plastic balletjes, zoals een pingpongballetje, op het wateroppervlak laten drijven.