Diskussion:Mpemba-Effekt

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Da das mein erster Artikel ist, bin ich vielleicht noch etwas unwissend, und deshalb folgende Fragen:

• Warum findet die WP-Suche den Artikel nur bei den Wörtern "Mpemba-Effekt" bzw "Mpemba Effekt" nicht aber bei "Mpemba-effekt" ? Hab ich das was falsch gemacht?
• Warum findet die Google-Suche den Artikel auch nicht? -- Maxb 13:08, 14. Dez 2004 (CET)

Glückwunsch zu Deinem ersten Artikel, ist gut gelungen finde ich. Wegen der Suche mußt Du eigentlich gar nix machen also kannst Du auch nix falsch gemacht haben. Und wegen Google mach Dir mal keine Sorgen das dauert ein bischen bis die den Artikel drin haben.Timmy 20:24, 14. Dez 2004 (CET)

Inhaltsverzeichnis 1 Frage: Francis oder Roger? 2 weitere Erklärungsmöglichkeit 3 Vorschlag für eine Neufassung des Artikels 3.1 WIKI Links 4 Wärmelehre 5 Aufbau des Artikels 6 Ist das nicht ein Wiederspruch? 7 Komplett überarbeitet 8 Überarbeitung - die zweite 9 Eismaschine 10 10zeiler 10.1 Gesunder Menschenverstand 11 Erklärung: Gasgehalt im Wasser 12 gelöste Salze könnten den Mpemba-Effekt erklären 13 Historie 13.1 Trivia

[Bearbeiten] Frage: Francis oder Roger?

• im Text wird Francis Bacon (Philosoph und Staatsmann) genannt, handelt es sich dabei aber nicht eher um Roger Bacon? Ito 17:03, 3. Mai 2005 (CEST)

[Bearbeiten] weitere Erklärungsmöglichkeit

wie ist es mit der These, welche ich unter folgendem Link gefunden habe: http://www.heavenstar.de/f152.htm

• Wasser kann nicht von unten nach oben gefrieren (so wie es der Autor in dem Artikel beschreibt), denn es besitzt bei 4°C ein Dichtemaximum. (4°C warmes Wasser ist schwerer als 0°C warmes Wasser welches wiederum schwerer ist als -5°C unterkühltes Wasser). Das kältere Wasser wird sich also immer in der Nähe der Oberfläche befinden, solange das Wasser abgekühlt wird. Dementsprechend wird das Gefrieren auch an der Oberfläche einsetzen. Ist das Wasser dagegen gleichmäßig warm bzw. kalt, dann kann das Gefrieren an einem beliebigen Ort im Wasser einsetzen, unabhängig von Boden oder Oberfläche (es sei denn das Wasser ist verunreinigt und es befindet sich Staub auf der Wasseroberfläche oder Schmutz am Boden). Der Autor des Artikels ist also auch Opfer der allgemeinen Verwirrung bei diesem Thema. (was daran liegt 1. dass das Ergebnis des Experimentes stark von der Art und Weise der Durchführung abhängt und 2. weil die Erklärung des Effektes sehr komplex ist) -- Ito 00:45, 23. Jan 2005 (CET)

- Die dort genannte These, dass eine oberste Eisschicht das Durchfrieren behindert, indem sie wie eine Isolationsschicht wirkt, kann erklären, warum das komplette Gefrieren bei kaltem Wasser langsamer geht. Damit ist sie wohl schon ein Beitrag zur Erklärung des Effekts und sollte auch in den Artikel aufgenommen werden, aber auch diese Erklärung ist unvollständig, da manche Leute auch beobachtet haben, dass schon die Bildung der allerersten Eisschicht bei heißem Wasser schneller gehe. --Nick B. 10:13, 4. Feb 2005 (CET)

meine these: -Es wäre denkbar, dass sich die Möleküle in heißem Wasser besser zu diesen Strukturen als in kaltem Wasser zusammenfinden können, da sie bei höerer Temperatur mehr als bei niedriger in Bewegung sind und damit sozusagen mobiler. In Kaltem Wasser verhalten sie sich eher träge. Dies könnte unter anderem zum Mpemba-Effekt beitragen. max w. 13.11.05

Gegenrede: Bevor das warme Wasser friert wird es ja auch kalt. Daher verhalten sich die Moleküle vor dem Gefrieren genauso träge, wie die Moleküle, die schon länger kühl sind. Meine These: Meßfehler. Stefan W., 22.1.06

Noch eine Gegenrede: "Wasser kann nicht von unten nach oben gefrieren ..." Doch, es gefriert stets von unten nach oben, wenn der Wärmeentzug hauptsächlich über den Behälterboden geschieht (Es sei denn, das Eis würde gar nicht am Boden haften, evtl. bei Teflon denkbar). Bei einem nichtisolierten Behälter gefriert das Wasser normalerweise sowohl von oben als auch von den Wänden und evtl. vom Boden her, also von außen nach innen. "Die dort genannte These, dass eine oberste Eisschicht das Durchfrieren behindert ..." ... berücksichtigt nicht, dass Eis die Wärme ca. 3 bis 4 mal besser leitet als Wasser. Da in besagtem Fall eine thermische Schichtung im Wasser besteht, wird die schlechte Wärmeleitfähigkeit des Wassers nicht durch Konvektion ausgeglichen. "... weil die Erklärung des Effektes sehr komplex ist" Der Effekt scheint deshalb so komplex, weil so viele Erklärungsvorschläge dafür kursieren. Wenn man alle nicht stichhaltigen Vorschläge aussortiert, bleiben genau 3 Erklärungen übrig: Unterschiedlicher Verdunstungsverlust, unterschiedliches Eisvolumen (eingeschlossene Gasbläschen) und unterschiedliches Unterkühlungsverhalten. Letzteres kann für alltägliche Bedingungen (z.B. die Schälchen in der Tiefkühltruhe zuhause) auch noch ausgeklammert werden. (Im Grunde ist der Effekt ziemlich banal.) "... da manche Leute auch beobachtet haben, dass schon die Bildung der allerersten Eisschicht bei heißem Wasser schneller gehe" Die betr. Leute mögen bitteschön genau ihre Versuchsbedingungen beschreiben. Allerdings halte ich den Vorgang durchaus für möglich, entweder durch Unterkühlungseffekte (treten nur unter besonderen Laborbedingungen ein) als auch im Alltag bei Verwendung offener Gefäße, wenn die Ausgangs- und Umgebungstemperaturen dafür günstig sind (90°C/50°C bzw. -1°C wären z.B. sehr günstig), also eher in den selteneren Fällen. --DHG 17:12, 7. Mär 2006 (CET)

[Bearbeiten] Vorschlag für eine Neufassung des Artikels

• Dieser (leider) Englisch-sprachige Artikel ist sehr ausführlich gehalten. Auf ca. 8 Seiten werden dort die meisten der bekannten Theorien zu diesem Thema durchgegangen. Der Autor Monwhea Jeng scheint sich mit dem Thema genauer auseinandergesetzt zu haben, wenn man sich die dort angegebene Literaturliste anschaut. Diesen Artikel kann ich jedem nur empfehlen, der sich für das Thema interessiert. Vielleicht traut sich jemand zu, davon eine übersetzte Kurzfassung zu schreiben, ohne dass allzuviel davon verloren geht. Es sind dort viele verschiedene Faktoren genannt, die einen Einfluss auf den Mpemba-Effekt haben. Man könnte diese in einer Liste aufstellen, und jeweils mit einem oder zwei Sätzen erläutern in der Art des englischen Wiki-Artikels. --Ito 19:13, 6. Feb 2005 (CET)

Den engl. Artikel habe ich gelesen, er gibt zwar viele Erklärungsvorschläge, aber einige davon können bei entsprechender Kenntnis der physikalischen Zusammenhänge gleich ausgeklammert werden. Genaueres habe ich in einem eigenen Artikel (s. Links) veröffentlicht. Eine große Zahl an Quellen heißt noch nicht, dass deren Inhalt auch vernünftig ist bzw. vernünftig interpretiert wird. Ich werde versuchen, in der Unibibliothek die betr. Stellen zu bekommen und sie mir ggfs. ansehen. Danach melde ich mich wieder. Eine Neufassung des Wiki-Artikels halte ich im Übrigen für eine gute Idee, aber bitte nicht auf Basis des oben erwähnten engl. Artikels, dieser enthält zuviel wilde Spekulation und Ungereimtheiten. --DHG 17:18, 7. Mär 2006 (CET)

[Bearbeiten] WIKI Links

• de.Wiki Diskussion Eis
• Englischer Wiki Artikel
• Mpemba-Effekt, Artikel von DHG

[Bearbeiten] Wärmelehre

Im Artikel steht: ...scheint den Gesetzen der Wärmelehre zu widersprechen, tut es jedoch unter gewissen Bedingungen nicht. Heißt das, daß er unter anderen als den "gewissen" Bedingungen schon widerspricht? --Robert 20:35, 19. Nov 2005 (CET)

Nein, weil die Gesetze der Wärmelehre keine Aussage über die Geschwindigkeit der ablaufenden Prozesse machen. Mit »Gesetze der Wärmelehre« ist wohl diffus eher das gemeint, was dem »gesunden Menschenverstand« entspricht. Ich nehm den ganzen Satz raus, weil er zumindest ohne genaue Erläuterung unenzyklopädisch ist. --.x 01:50, 6. Dez 2005 (CET)

"Mit »Gesetze der Wärmelehre« ist wohl diffus eher das gemeint, was dem »gesunden Menschenverstand« entspricht." Zur Wärmelehre kann man wohl ohne Weiteres auch den Wärmetransport zählen. Und sowohl Abkühlungs- als auch Eisbildungsgeschwindigkeit werden hauptsächlich durch den Wärmetransport bestimmt. --DHG 16:56, 7. Mär 2006 (CET)

[Bearbeiten] Aufbau des Artikels

Wenn man den Artikel liest, hat man den Eindruck, es handele sich dabei um eine Diskussionsseite. Der Artikel scheint zwar gute Erklärungsansätze zu bieten, mir ist aber nicht klar geworden, welche Erklärungsansätze miteinander konkurrieren und welche zusammen den Effekt verstärken. Meiner Meinung nach sollte man den Artikel mit {{Überarbeiten}} kennzeichnen, bis er besser strukturiert ist. --Klaus2569 21:34, 13. Mär 2006 (CET)

[Bearbeiten] Ist das nicht ein Wiederspruch?

"Führt man das Experiment jedoch sorgfältig durch und wählt die Wassermengen derart, dass die Menge des heißen wie des kalten Wassers beim Erreichen von 0 °C (= Schmelztemperatur von Eis) gleich groß sind, so tritt der Mpemba-Effekt dennoch auf."

Hierunter verstehe ich, dass man z.B. 1.01Kg kaltes Wasser und ca. 1.25kg heißes Wasser als Ausgangsmenge verwendet, damit beide Stoffe beim Erreichen von null Grad genau 1kg Masse haben.

"... oder beim Ausgleich der verdunsteten Wassermenge durch eine entsprechend erhöhte Ausgangsmenge des heißen Wassers tritt der Mpemba-Effekt unter den üblichen Alltagsbedingungen nicht ein ..."

Ist das nicht das gleiche wie oben steht, nur dass der Mpemba-Effekt dann plötzlich nicht mehr eintreten soll?

Kann auch sein, dass ich jetzt nen Brett vorm Kopf hab :). Also ich versteh das nicht.

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„Führt man das Experiment jedoch sorgfältig durch und wählt die Wassermengen derart, dass die Menge des heißen wie des kalten Wassers beim Erreichen von 0 °C (= Schmelztemperatur von Eis) gleich groß sind, so tritt der Mpemba-Effekt dennoch auf. Der Ansatz der geringeren Wassermenge und der Verdampfungswärme scheinen den Effekt somit nicht endgültig zu erklären.“

Ich denke, dass diese Tatsache die geringere Wassermasse als Erklärung ausschließt, dennoch halte ich die Verdampfungswärme die dem Wasser entzogen wird für eine denkbare Erklärung, zumindest teilweise.

„In geschlossenen Gefäßen (…) tritt der Mpemba-Effekt unter den üblichen Alltagsbedingungen nicht ein.“

Auch läuft doch verdunstetes Wasser wieder von der Gefäßwand bis ins Wasser zurück (dass kennt ich von der Bratpfanne mit Glasdeckel, da läuft das verdunstete Wasser nachdem es sich abgekühlt hat und somit erst wieder zu flüssigem Wasser werden konnte den Deckel runter), sodass die erst entzogene Wärme wieder zurückkommt. Die Tatsache, dass der Mpember Effekt unter diesen Umständen nicht statt findet, spricht meiner Meinung nach dafür, dass die Verdunstung eine Wichtige Rolle spielt. Interessant wäre die Durchführung des Experimentes, wenn man ein solches geschlossenes Gefäß verwendet http://olaffe.ol.funpic.de/gefaes.JPG (das ist nur eine provisorische Zeichnung von mir, aber ich denke man kann sich ungefähr vorstellen was es darstellt und wie es funktioniert). Wenn hier der Mpemba Effekt trotzdem nicht stattfindet kann man die entzogene Verdunstungswärme des heißen Wassers wieder als wichtige Ursache ausschließen.

Na ja, ich finde das Thema hoch interessant, aber für heute war’s dass von mir erstmal. Ciao, Olaf

Hi Olaf. Ich habe mir auch solche Gedanken zu dem Thema gemacht. Allerdings habe ich keine Lust, eine Versuchsreihe zu starten und eine wissenschaftliche Ausarbeitung zu dem Thema zu schreiben. Man muss (leider) auch sagen, dass neue Forschung keinen Platz in Wikipedia hat. Hier geht es um die Beschreibung bereits gewonnener Erkenntnisse. Das ist halt die Natur einer Enzyklopädie. Offensichtlich falsche oder widersprüchliche Angaben sollten natürlich korrigiert werden. --Klaus2569 00:16, 14. Mär 2006 (CET)

"Ich denke, dass diese Tatsache die geringere Wassermasse als Erklärung ausschließt, dennoch halte ich die Verdampfungswärme die dem Wasser entzogen wird für eine denkbare Erklärung, zumindest teilweise."

Die Frage ist dabei, ob es tatsächlich eine Tatsache ist. Erstens werden mehrere Experimente beschrieben, bei denen in geschl. Behältern der M.E. eben nicht auftritt, zweitens stammt die betr. Passage aus einem Textstück, das wer-weiß-woher kommt und dann offenbar relativ kritiklos unverändert von einer Quelle in die nächste übernommen worden ist.

"Auch läuft doch verdunstetes Wasser wieder von der Gefäßwand bis ins Wasser zurück (dass kennt ich von der Bratpfanne mit Glasdeckel, da läuft das verdunstete Wasser nachdem es sich abgekühlt hat und somit erst wieder zu flüssigem Wasser werden konnte den Deckel runter), sodass die erst entzogene Wärme wieder zurückkommt."

Einspruch: Das zunächst verdunstete Wasser kann erst dadurch überhaupt kondensieren, dass ihm die Verdampfungswärme durch den Deckel hindurch durch Wärmeleitung, W.übergang und Strahlung entzogen wird. Somit kommt die Verdampfungswärme keineswegs zurück, sondern sie befindet sich bereits außerhalb des Gefäßes.

"Interessant wäre die Durchführung des Experimentes, wenn man ein solches geschlossenes Gefäß verwendet ..."

Ein Experiment mit einem geschl. Gefäß habe ich ja selbst durchgeführt. Keine Spur von einem Mpemba-Effekt. (s. http://www.wissenschaft-technik-ethik.de/wasser_mpemba-effekt.html)

Grüße --DHG 22:45, 16. Mär 2006 (CET)

[Bearbeiten] Komplett überarbeitet

Obwohl einige Absätze gut waren, wirkte der Artikel dilletantisch. Es gab einige Widersprüche zwischen verschiedenen Absätzen und der Artikel war kaum sinnvoll strukturiert. Einmal wurde sogar eine Internet-Referenz kritisiert, was auf die Diskussionsseite und nicht in den Artikel gehört. Ich möchte mich bei den Autoren entschuldigen, deren sinnvolle Änderungen und Ergänzungen ich nicht eingearbeitet habe. Ich denke aber, dass der neue Artikel eine wesentlich bessere Ausgangsbasis für einen guten Artikel ist als das alte Durcheinander. --Klaus2569 18:21, 15. Mär 2006 (CET)

An dieser Stelle muss ich mich auch wohl mal entschuldigen, dass ich ohne erstmal gründlich die Regeln gelesen zu haben, gleich losgelegt habe. Da ich natürlich nichts wirklich ändern wollte, habe ich dann meine Version einfach druntergeschrieben, so dass diese unglückliche widersprüchliche Fassung entstanden ist. Mit der jetzigen überarbeiteten Version bin ich an sich ziemlich zufrieden, bis auf Kleinigkeiten:

"Zuerst einmal sollte man wissen, dass der Mpemba-Effekt bis heute nicht ausreichend erforscht wurde, um das Phänomen vollständig und nachweislich zu erklären." Die folgenden Erklärungen sind lediglich Tatsachen, die den Mpemba-Effekt aber nicht alleinig erklären können ,oder Vermutungen."

Das ist für sich auch wieder nur eine bloße Vermutung, die durch nichts gestützt wird. Für mich sieht es nach einiger Beschäftigung mit dem Thema durchaus danach aus, als gäbe es außer Verdampfung, Gasbläschen und Unterkühlung keine weiteren relevanten Einflüsse. (Natürlich könnte ich ja einen vergessen haben, aber rechtfertigt ein vages "könnte" ein "sollte man wissen" ??)

"Heißes Wasser steigt aufgrund der geringeren Dichte nach oben. Durch die Verdunstungskälte kühlt das Wasser an der Oberfläche am stärksten ab. Durch die größeren Temperaturunterschiede innerhalb des heißen Wassers ist die Konvektion hier größer und es kühlt schneller ab. Unterstützt wird dieser Effekt von der geringeren Viskosität heißen Wassers."

Konvektionseffekte spielen natürlich insofern eine Rolle, dass sie zum raschen Abkühlen des heißen Wassers beitragen. Zu den Ursachen für den Mpemba-Effekt sollte man sie aber nicht zählen (der betr. Textabschnitt erweckt den Eindruck), da Konvektion, egal wie stark man sie sich auch vorstellt, für sich allein niemals den M.E. verursachen könnte.

"Wenn heißes Wasser schnell abgekühlt wurde, könnte es sein, dass die Anordnung der Wassermoleküle noch sehr ungleichmäßig ist."

Die Anordnung der Wassermoleküle und der spezifische Energieinhalt des Wassers sind voneinander abhängig. Wenn rasch abgekühltes Wasser eine andere Anordnung hätte als langsam abgek. W. gleicher Temperatur, dann folgte zwingend daraus, dass sich die Anordnung in der schnell abgek. Probe nun an die der langsam abgek. Probe anpasst. Eine solche Strukturänderung hätte mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit eine gewisse Temperaturerhöhung oder -erniedrigung zur Folge. So etwas wurde m.W. aber niemals beobachtet.

Fazit: Die auf sehr tönernen Füßen stehenden Erklärungsversuche, warum nun anfangs heißes Wasser weniger stark zur Unterkühlung neigen könnte, schlage ich vor, wegzulassen.

--DHG 23:22, 16. Mär 2006 (CET)

Die Erklärung, dass heißes Wasser irgendwie Kristallisationskeime bildet und deswegen nicht unterkühlt, bereitet mit auch Bauchschmerzen. Ich persönlich glaube nicht, dass das so zutrifft. Andererseits taucht dieser Erklärungsversuch in diversen Quellen auf und war auch in diesem Artikel vor meiner Überarbeitung vorhanden. Durch die Überarbeitung wollte ich primär die Struktur des Artikels verbessern und nicht den Inhalt aussortieren, der mir nicht gefällt. Gerade weil die Erklärung mit den Kristallisationskeimen in vielen Quellen auftaucht, sollten wir sie meiner Meinung nach in diesem Artikel erwähnen. Vielleicht sollten wir aber deutlicher hervorheben, dass sie sehr umstritten ist. Inhaltliche Frage: Gibt es noch eine andere Möglichkeit, wie sich in dem heißen Wasser Kristallisationskeime bilden könnten? Außer Verunreinigungen, die sich vielleicht erst beim Erhitzen vom Gefäß lösen, fällt mir absolut nichts ein. Zur Konvektion: Sowohl Konvektion als auch das mit den Gasen und der mangelhafte Versuchsaufbau können den Mpemba-Effekt nicht erklären, sondern lediglich die Abkühlung beschleunigen. Wäre es besser, diese Absätze komplett zu löschen? --Klaus2569 00:44, 17. Mär 2006 (CET)

Das Hervorheben, dass es umstritten ist, fände ich ok. Ich habe heute mal im Gmelin gelesen (nicht ganz taufrisch, das Werk, aber jedenfalls seriös), dass Aufheizen und Abkühlen wohl eher die Unterkühlung fördert als behindert, das widerspricht den Internet-Quellen. Den M.-Effekt zumindest in nicht zu vernachlässigendem Maße fördernde Effekte würde ich durchaus in diesem Sinne erwähnen. --DHG 23:03, 18. Mär 2006 (CET)

Nachtrag: Das neue Vorwort zu den Erklärungen ist nicht ganz richtig und sollte korrigiert werden. Die Verdunstung alleine kann nämlich den Mpemba-Effekt erklären. Lediglich die anderen Erklärungsversuche sind dazu kaum in der Lage. --Klaus2569 00:48, 17. Mär 2006 (CET)

Unterkühlung wäre mühelos dazu in der Lage, falls sie denn wirklich so eintritt, wie behauptet, was zumindest nicht sicher widerlegt ist. Als mögliche Ursache in besonderen Fällen würde ich sie belassen. --DHG 23:03, 18. Mär 2006 (CET)

Unterkühlung mag für hochreine Flüssigkeiten (z.B. mehrfach destilliertes Wasser) eine Rolle spielen. Bei der Zubereitung von Speiseeis, wo Herr Mpemba den Effekt zuerst beobachtet hat, sind jedoch durch die Zutaten unzählige Kristallisationskeime vorhanden, und die Flüssigkeit unterkühlt ganz sicher nicht. Kristallisationskeime sind also zur Erklärung des Haupteffekts irrelevant. --84.138.168.247 13:26, 26. Mär 2006 (CEST)

Nachtrag: Wie wäre es, wenn wir ein Kapitel für die Erklärung des Mpemba-Effekts durch die Verdunstung, ein Kapitel für Effekte, die den Mpemba-Effekt verstärken (Gas, Konvektion, Versuchsaufbau) und ein Kapitel für die Unterkühlung anlegen. Dadurch würde deutlich, dass Gas, Konvektion und Versuchsaufbau den Mpemba-Effekt nicht auslösen, sondern nur geringfügig verstärken können. Die Unterkühlung sollte meiner Meinung nach ein eigenes Kapitel sein, weil diese Erklärung (ob sie nun zutrifft oder nicht) von völlig anderen Bedingungen ausgeht als die Verdunstungs-Erklärung. --Klaus2569 00:55, 17. Mär 2006 (CET)

Hört sich gut an. --DHG 23:03, 18. Mär 2006 (CET)

[Bearbeiten] Überarbeitung - die zweite

Ich möchte an die gute Vorarbeit von Klaus2569 und der anderen Vorgänger anschließen und den Artikel nochmals überarbeiten, um etwas mehr Klarheit in die Sache zu bringen. Für Hinweise, Anregungen und Fragen danke ich schon im Voraus. --Ralph aus calw 20:11, 26. Mär 2006 (CEST)

[Bearbeiten] Eismaschine

Ich habe den folgenden kürzlich durch einen unbekannten Autor eingefügten Text aus der Artikel- in die Diskussionsseite gestellt, wo er mir richtiger zu sein scheint, da er einerseits in der Ich-Form geschrieben ist, was für einen enzyklopädischen Beitrag m.E. unangemessen ist und zweitens auch die Eismaschine keine Anwendung des Effekts darstellt. Bei der Präparierung von Eisoberflächen geht es darum, eine möglichst glatte Oberfläche zu schaffen. Aus diesem Grund wird mehr oder weniger warmes Wasser verwendet, um die Oberfläche aufzuschmelzen, da dann beim anschließenden Gefrieren Unebenheiten gut ausgeglichen werden. Ginge es darum, möglichst schnell eine glatte Oberfläche zu erzeugen, würde man entsprechend weniger Wasser einsetzen.

"Die Unkenntnis praktischer Anwendung des Mpemba-Effekts im technischen Bereich sollte nicht zu der falschen Meinung verleiten, dass praktische Anwendung des Mpemba-Effekts im technischen Bereich unsinnig ist. Spätestens seit den Sechzigern des vorigen Jahrhunderts wird vom Mpemba-Effekt, bewußt oder unbewußt, bei Pflege von Eisflächen Gebrauch gemacht.

Im Jahre 1958 hat uns unser Fachlehrer in der Thermodynamik mit dem Begriff des thermodynamischen Gradienten bekannt gemacht, der den Mpemba-Effekt erklärt. Meine Klassenkameraden haben damals laut gelacht, als ich aufgrund der Gradientenformel vorgeschlagen habe, man sollte die Eisflächen mit warmen Wasser bespritzen. Kurz danach habe ich erfahren, dass Eisflächen in Eishallen mit warmem Wasser behandelt werden, was bis heute geschieht.

Meine Suche nach der Formel des thermodynamischen Gradienten, um sie vorzustellen, ist leider noch nicht mit Erfolg belohnt worden. Vielleicht könnte mir jemand, der sich in Thermodynamik besser auskennt als ich, bei der Suche nach der Gradientenformel behilflich sein."

--Ralph aus calw 00:18, 29. Mär 2006 (CEST)

Thermodynamik ist ein Bereich der Wissenschaften und für solche Bereiche gibt es keine Gradienten. Die gibt es vor Allem bei physikalischen und chemischen Eigenschaften. Z.B. Temperaturgradient, Enthalpiegradient, Entropiegradient, Konzentrationsgradient, Dichtegradient, Helligkeitsgradient usw., auch in der Mathematik kommen Gradienten vor. Der Begriff "thermodynam. Gradient" ist unsinnig und stammt vermutlich aus der begrifflichen Trickkiste der Pseudowissenschaftler. Falls damit evtl. ein realer Gradient (Temperaturgr.??) gemeint sein sollte, dann ist er auch so zu bezeichnen. Was Deine Vorbehalte gegenüber der Anwendung in Eishallen anbelangt, so gebe ich Dir vollkommen Recht, egal was irgendwelche Fachlehrer da verbreiten mögen. --DHG 14:27, 24. Apr 2006 (CEST)

[Bearbeiten] 10zeiler

Eigentlich ist dieser Betrag nicht meht als 10 Zeilen wert. Ist die Umgebung seht warm, d.h. knapp unter 0°C, so verdunstet Wasser, bevor in einem sehr langen Prozess das Wasser gefriert, das vormals wärmere dann natürlich schneller, weil es ein kleines bisschen weniger ist. Bei tieferen Temperaturen ist die Abkühlung so schnell, dass die etwas geringere Menge gegenüber dem Temperaturvorsprung kaum eine Rolle spielt. Soviel sagt mir zumindest mein (hoffentlich gesunder) Menschenverstand. Gibt es dagegen experimentell bewiesene Gegenargumente? АнтиХрист 01:30, 31. Mär 2006 (CEST

[Bearbeiten] Gesunder Menschenverstand

Gesunder Menschenverstand ist immer angebracht, im Zusammenhang mit Thermodynamik aber sicher nicht immer ausreichend ... ansonsten hätte es ja die immer noch anhaltende und mit viel Unsinn behaftete Diskussion um diesen Effekt nie gegegeben. Aber gut, daß Sie den Effekt noch mal kurz mit eigenen Worten wiedergegeben haben, ist ja auch richtig ... wieso eine Temperatur knapp unter 0°C allerdings relativ warm ist, ist mir nicht so klar. Ralph aus calw 09:06, 31. Mär 2006 (CEST)

Es geht um den Bereich, in dem Wasser gefriert, also bis 0°C, da ist sehr warm knapp unter 0. Persönlich ist mir das allerdings auch etwas kühl. АнтиХрист 03:33, 5. Apr 2006 (CEST)

[Bearbeiten] Erklärung: Gasgehalt im Wasser

Also das mit der Verdunstung des Wassers halte ich für falsch, denn der Effekt tritt z.B. auch in geschlossenen Gefäßen auf. Die für mich plausibelste Erklärung, die man auch experimentell überprüfen kann ist:
Beim Erhitzen von Wasser veringert sich der Anteil gelöster Gase im Wasser. Die gelösten Gase verhindern ein schnelles Gefrieren. Dies kann man ausprobieren, in dem man zwei Gefäße einmal mit kaltem Leitungswasser und einmal mit "abgekochtem" Wasser befüllt und verschließt, wartet, bis beide die gleiche Temperatur haben und sie dann in den Gefrierschrank stellt: Das "abgekochte" Wasser gefriert schneller als das "frische" Leitungswasser.
Nebenbei: Die Eiswürfel aus "abgekochtem" Wasser sind außerdem schön klar, im Gegensatz zu den oft weißlich-trüben Eiswürfeln, die durch Einfrieren von frischem Leitungswasser entstehen. Die ist ebenfalls auf die gelösten Gase zurückzuführen. --RokerHRO 04:15, 3. Mai 2006 (CEST)

Ich halte das mit der Verdunstung für richtig. Bezogen auf offene Gefäße liefert die Verdunstung bestimmt den mit Abstand größten Beitrag zum Mpemba-Effekt. Die Erklärung mit den gelösten Gasen ist bestimmt nicht in der Lage zu erklären, warum heißes Wasser im Gefrierfach zuerst gefriert. Du selbst beschreibst ja, dass man für deinen Versuchsaufbau abgekochtes Wasser zunächst auf die gleiche Temperatur wie das frische Leitungswasser bringen muss. --Klaus2569 09:35, 3. Mai 2006 (CEST)

Man muss sie nicht auf die gleiche Temperatur bringen. Aber wenn man es tut, spart man zum einen Stromkosten *G* und zum anderen schafft man so "gleiche Voraussetzungen" für beide Eiswürfelbeutel, was temperaturabhängige Effekte, wie z.B. die Verdungstung angeht. Wenn dann der Beutel mit dem "abgekochten" Wasser immernoch schneller gefriert (was er in meinen Versuchen tat), kann man alle temperaturabhängigen Effekte schon einmal aussschließen bei seinen Erklärungsversuchen. :-) --RokerHRO 22:05, 3. Mai 2006 (CEST)

Dass gelöste Gase einen Einfluss auf den Mpemba-Effekt haben, steht doch bereits im Artikel. Was ich an deiner Argumentation überhaupt nicht verstehe: Warum soll das mit der Verdunstung falsch sein? Wenn ein Einflussfaktor identifiziert ist, heißt das doch nicht, dass alle anderen falsch sein müssen. --Klaus2569 00:11, 4. Mai 2006 (CEST)

Weil - bei identischer Umgebung - die Verdunstung nur von der Wassertemperatur abhängt. Und sobald sich die Temperaturen der beiden Proben angeglichen haben, wäre ab da auch die Verdunstung bei beiden Proben identisch. Ich sehe also keinen Grund, warum ab diesem Zeitpunkt die ehemals wärmere Probe auch weiterhin mehr verdunsten soll und daher weiterhin sich schneller abkühlen soll. --RokerHRO 07:49, 4. Mai 2006 (CEST)

Die Begründung dafür steht im Kapitel Ursache. Bitte den Artikel zum Mpemba-Effekt lesen. --Klaus2569 10:11, 4. Mai 2006 (CEST)

Also dass bei einer Eiswürfelschale mit heißem Wasser bis zum Gefrieren wesentlich mehr Wasser verdunstet ist, als bei einer Schale, die mit kaltem Wasser gefüllt ist, kann ich nicht bestätigen. Die Unterschiede dürften minimal sein und unterhalb der natürlichen Schwankungsbreite im Füllstand sein. Außerdem habe ich den Effekt ja auch schon bei (geschlossenen) Eiswürfelbeuteln festgestellt, wo nix verdunsten kann. --RokerHRO 14:32, 4. Mai 2006 (CEST)

Was ist denn die natürliche Schwankungsbreite im Füllstand? Ich habe noch nie natürlich gefüllte Eiswürfelschalen gesehen. Dass du das mit der Verdunstung nicht bestätigen kannst, ist nicht weiter schlimm. Die Frage, ob du es widerlegen kannst, ist wichtiger. Du solltest dir auch mal die Literatur zu diesem Artikel anschauen. Und du solltest auch bedenken, dass beim Gefrieren von Wasser Kristallisationswärme entsteht. Deswegen dürfte auch ein relativ geringer Unterschied im Füllstand Auswirkungen auf die Gefriergeschwindigkeit haben. Und dass das mit den Eiswürfelbeuteln bei dir funktioniert hat, beweist doch nicht, dass andere Einflüsse auf den Mpemba-Effekt unzutreffend sind.
Übrigens, ich hab das mit den Eiswürfelbeuteln mal ausprobiert - einmal mit kaltem Wasser und einmal mit der gleichen Menge fast kochenden Wassers. Bei mir ist das kalte Wasser schneller gefroren. Allerdings ist ein solches Heimexperiment bestimmt sehr fehleranfällig. --Klaus2569 15:11, 4. Mai 2006 (CEST)

Nachtrag: Hier noch einige Daten, die zeigen, wie groß der Einfluss der Verdunstung ist:
Verdunstungskälte: Die Verdunstung von 1 g Wasser bei einer Umgebungstemperatur von 100°C benötigt eine Energie (=Abkühlung) von 2257 Joule. Bei niedrigerer Umgebungstemperatur ist die Verdunstungskälte sogar etwas größer.
Abkühlung: Um 1 g Wasser um 1°C abzukühlen, muss eine Energie von ca. 4,1867 Joule abgegeben werden (siehe Artikel Joule)
Schmelzwärme: Die Kristallisationswärme von 1 g Wasser ist 334 Joule. --Klaus2569 16:01, 4. Mai 2006 (CEST)

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Es hängt sicher auch von der Kühlleistung deines Gefrierschranks ab. Um meine These mit dem Gasgehalt - denn was anderes verändert sich durch das Abkochen ja nicht, oder? - zu verifizieren, solltest du beide gefüllte Eiswürfelbeutel verschlossen außerhalb des Gefrierschranks so lange liegen lassen, bis sie beide die gleiche Temperatur haben. Dann unterscheiden sich die beiden Beutel nur noch im Gasgehalt des Wassers. Und dann lege sie in den Gefrierschrank und miss die Zeit bis zum Durchgefrieren.

Schwankungsbreite der Füllhöhe von Eiswürfelformen

Die Formen sind doch meist so flache offene Schalen. Wenn man die mit Wasser füllt und dann zum Gefrierschrank trägt, schwappt bisweilen was raus usw. Und sie haben somit selten exakt gleich viel Wasser, wenn man sie endlich vorsichtig in den Gefrierschrank bugsiert hat. Wenn ich nun mehrere Eiswürfelschalen (mit kaltem Leitungswasser gefüllt) einfriere, weisen sie somit zwangsläufig nie exakt die gleiche Füllhöhe auf. Trotzdem ist der Zeitunterschied, den die Eiswürfel zum durchfrieren brauchen, minimal. Ich sollte vielleicht wirklich mal ein paar Messreihen machen. ;-)

Abkühlungsgeschwindigkeit usw.

Sobald beide Eiswürfelformen oder -beutel die gleiche Temperatur angenommen haben (egal ob innerhalb oder außerhalb des Frosters), und sie bis dahin noch gleich viel Wasser enthalten, sollte das weitere Abkühlungsverhalten identisch sein, da das Wasser ja kein Gedächtnis hat. Außer das Wasser hat sich durch das Abkochen eben doch verändert, z.B. im Gasgehalt, was das Abkühlungs- und Kristallisationsverhalten beeinflusst.

--RokerHRO 18:14, 4. Mai 2006 (CEST)

Zu deiner ersten Frage: Ich habe das heiße Wasser sofort ins Gefrierfach gepackt. Darum geht es ja eigentlich beim Mpemba-Effekt. Aber mit deinem Versuch hast du eindrucksvoll belegt, dass die Menge der gelösten Gase einen Einfluss auf den Mpemba-Effekt hat. Ich hoffe, dass der Einfluss der Verdunstung nicht mehr strittig ist. Welcher Effekt sich wie stark auswirkt, hängt maßgeblich vom Versuchsaufbau ab; und der ist leider nicht definiert, weswegen es wohl auch so viele verschiedene Erklärungen gibt. Mal eine Frage: Was genau möchtest du eigentlich am Artikel ändern? --Klaus2569 19:31, 4. Mai 2006 (CEST)

Wenn du so direkt fragst: Dass man sich auf nachprüfbare Fakten beschränkt, und Spekulationen und Unwahrheiten streicht. Ich bezweifle, dass dann überhaupt noch ein relevanter Artikel übrig bleibt, außer

„XXX begünstigt/verhindert das Bilden von Eis, was zur Folge haben kann, dass heißes Wasser unter Umständen schneller gefriert als kaltes, sofern ZZZ (Randbedingungen) eingehalten wird. Dieser zunächst überraschende Effekt wird nach Erasto B. Mpemba benannt, der ihn beobachtete und publik machte.“

Ich wüsste jedenfalls nicht, was es mehr darüber zu sagen gäbe. Sonst kann man allerlei andere Effekte und Erscheinungen mit wilden Spekulationen und falschen Erklärungen und ihren ausführlichen Widerlegungen aufblähen. --RokerHRO 20:33, 4. Mai 2006 (CEST)

Na gut, aber welche Erklärungen sind nachprüfbare Fakten, welche sind Spekulation und welche sind Unwahrheiten? Dass es nicht nur eine alleinige Erklärung gibt, haben wir ja schon geklärt. Du solltest vielleicht konkret angeben, welche Absätze du wie verbessern möchtest, bzw. welche Absätze du warum löschen möchtest. --Klaus2569 21:07, 4. Mai 2006 (CEST)

[Bearbeiten] gelöste Salze könnten den Mpemba-Effekt erklären

"Im folgenden wird im wesentlichen der Verdunstungseffekt betrachtet, da dieser in aller Regel der für das Eintreten des Mpemba-Effektes ausschlaggebende Effekt ist."

Vielleicht sollte der Artikel nicht so absolut verfasst werden, da

"Physiker glaubt, gelöste Salze könnten den Mpemba-Effekt erklären" http://www.wissenschaft.de/wissen/news/265993.html

--Mistral 15:27, 2. Jun 2006 (CEST)

Ich habe den Artikel auch gelesen. Darin steht aber, dass die neue Theorie noch nicht experimentell bestätigt wurde. Dieser neuen Theorie zufolge verursachen die gelösten Salze, dass der Gefrierpunkt verschoben wird. Falls Experimente die Annahme bestätigen, müsste der Absatz Mpemba-Effekt#Unterk.C3.BChlte_Fl.C3.BCssigkeiten_bzw._Schmelzen korrigiert werden. Ob die Unterkühlung den Mpemba-Effekt hinreichend erklärt, hängt vom Versuchsaufbau ab. Leider ist er beim Mpemba-Effekt nicht definiert und jeder Wissenschaftler geht von einem anderen Versuchsaufbau aus. --Klaus2569 12:43, 2. Jun 2006 (CEST)

Nachtrag zum Versuchsaufbau: Spontan fallen mir 2 völlig verschiedene Ansätze zur Erklärung des Mpemba-Effekts ein. 1.) Offenes System mit Verdunstung. Hierbei kann die Verdunstung alleine den Mpemba-Effekt hinreichend erklären. 2.) Verschobener Gefrierpunkt. Falls es z.B. gelingt, den Gefrierpunkt des abgekochten Wassers auf -6° zu verschieben und der Gefrierschrank eine Temperatur von -5° hat, würde einzig und allein das abgekochte Wasser erstarren. Einem ähnlichen Ansatz folgt die Argumentation von Benutzer RokerHRO in Diskussion:Mpemba-Effekt#Erkl.C3.A4rung:_Gasgehalt_im_Wasser. Vielleicht sollte dieser Artikel die beiden Erklärungsansätze klarer voneinander abgrenzen. Beim Mpemba-Effekt ging es ursprünglich um die Zubereitung von Milcheis. Meiner Einschätzung nach handelte es sich dabei um ein offenes System, wobei nur die Verdunstung eine wesentliche Rolle spielt. Ich kann mir nicht vorstellen, dass der Gefrierpunkt von Milch (bzw. Sahne) durch Abkochen wesentlich verändert wird. Allerdings sollte anhand von Originärquellen belegt werden, ob der ursprüngliche Mpemba-Effekt wirklich von einem offenen System ausgeht. Leider habe ich nicht die Zeit dazu. Ich habe den Eindruck, dass so mancher Wissenschaftler sich auch nicht die Mühe macht und versucht, den Mpemba-Effekt unter recht exotischen Voraussetzungen zu erklären. Vielleicht sollten wir einfach die genauen Versuchsergebnisse zu der o.g. Theorie abwarten. --Klaus2569 21:59, 2. Jun 2006 (CEST)

[Bearbeiten] Historie

ich habe diesen Artikel in physiksweb gefunden [1]. Er schreibt wo der Effekt bereits beschieben wurde.

• 1. Mpemba hat seine (und Denis Osborne) Arbeit 1969 im 'New Scientist' veröffendlicht.

im gleichen jahr veröffendlichte George Kell (Ontario,kannda) eine artikel zum Thema im 'American Journal of Physics'

• 2. Aristotle (ca. 350 v.chr) in 'Meteorologica' "if water has been previously heated, this contributes to the rapidity with which it freezes, for it cools more quickly"
• 3. Francis Bacon "water a little warmed is more easily frozen than that which is quite cold". Roger Bacon war laut artikel anderer Meinung.
• 4. Descart "water which has been kept hot for a long time freezes faster than any other sort"
• 3&4 leider ohne Referenz

[Bearbeiten] Trivia

Der Mpemba Effekt ist meines wissens er einize physikalische Effekt der nach einem Afrikaner benannt ist.

Leider keine Zeit das alles zu validieren aber eventuell kann das ja jemand anders in den artikel einarbeiten 21:22, 18. Jun 2006 (CEST)