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1: 2020/08/13(木) 10:38:23.45 _USER

→お湯が冷たい水よりも先に凍るムペンバ効果の原因は物理学永遠の謎だった
→しかし謎は解明され温度のむらが原因だと判明する
→温度にむらがあるとき局所的に高温になった物質は低温の分子状態に素早く移行できる

ムペンバ効果を現実の熱システムに応用できれば温度革命が起こる
お湯は冷たい水よりも先に凍ります。

この直感に反した不思議な現象について、最初に言及したのは2300年前のアリストテレスでした。

彼は著書において「お湯を早く冷ますには、まず日なたに置くべきである」と記しています。

しかしアリストテレスは「ウナギは泥から発生する」など現代ではとても科学的とは言えない記述も残しており、「お湯を冷ますには温めろ」との言葉も、賢者の世迷言として長い間、忘れられてきました。

しかし1963年にタンザニアに住む13歳の少年、ムペンバ君は、熱い水のほうが冷たい水よりも早く凍ることを発見し、学校で研究成果を発表しました。

はじめは学校中の生徒と先生に笑われた発表でしたが、著名な物理学者がムペンバ君の主張が正しかったことを証明すると流れは一転。

「熱いもののほうが冷たいものより早く凍る現象(ムペンバ効果と命名)」は、物理学における巨大な謎として現在まで君臨し続けていました。

実はアリストテレスによって記録され、ムペンバ少年によって再発見されたこの不思議な現象は、今日に至るまで誰も仕組みを解明することができなかったからです。

しかし今回、カナダのサイモンフレイザー大学の研究者たちにより、長年の謎解明につながる大きな発見がなされ、研究が世界で最も権威ある学術雑誌「Nature」に掲載されました。

いったいどんな仕組みが、熱いモノを冷たいモノよりも早く冷やしていたのでしょうか?
https://nazology.net/wp-content/uploads/2020/08/e1cd3c64f8cb65f94acb93365b0990d1.png

■物体の状態は温度が決めているのではなかった

https://nazology.net/wp-content/uploads/2020/08/73b1128efb37cb187420a3b015e33f82.png
ムペンバ効果が発見されてから様々な実験が行われてきた結果、熱いモノのほうが冷たいモノより早く冷却するという現象は、水以外にも磁気系、クラスレート水和物、ポリマー、ナノチューブ共振器、量子系、低温ガスなどでも起こることがわかってきました。

そこで研究者らは、水やポリマーよりも遥かに単純なシステムで、ムペンバ効果を再現することができれば、その解明に大きく近づけると考えました。

具体的には、小さなビーズを水分子に見立てて、ビーズをレーザーで熱し、そして水で冷却しすることで、ビーズ内部のエネルギー(電位)が減少していく過程を観察したのです。

結果、ビーズであってもムペンバ効果があらわれることがわかりました。

すなわち、高温に熱したビーズのほうが、低温で熱したビーズよりも早く冷却水の中で冷めることが確認できたのです。
https://nazology.net/wp-content/uploads/2020/08/149c2a494f317d7221cc6388e9f3e02a.png

さらに特定の条件下では、高温のビーズは低温のビーズよりもかなり早く、時には指数関数的な速度で急速冷却されました。

一例を示せば、ある低温のビーズは冷却に20ミリ秒かかった一方で、高温のビーズは同じ温度までの冷却に2ミリ秒しかかかりませんでした。
https://nazology.net/wp-content/uploads/2020/08/ebadec637e7f619139e5a1865b8b0dea.png
そして研究チームは得られたデータを分析しました。

結果、「熱い物体が冷却されるためにはまず、ぬるくならねばならない」という直感的な常識が、現実世界の「むらのある冷却」においては必ずしも当てはまらないことを発見しました。

そしてこの、むらのある冷却が起きているときには、熱い部分が局所的に、低温にマッチした構造に再配置する現象も発見します。

これは、むらのある冷却において高エネルギー領域は、低エネルギーの分子構造にいち早く変化できる…という近道を使えることを意味します。

続きはソースで

https://nazology.net/archives/66476


64: 2020/08/13(木) 13:52:20.57

>>1
もしかしてレンジで温めたものが早く冷めるのってムベンバ効果が強く出ているから?


3: 2020/08/13(木) 10:50:23.75

局所的に熱の伝達速度が高効率になるから
たぶん


4: 2020/08/13(木) 10:50:34.59

まあ趣味なんかも極度に入れ込むとすぐに熱が覚めることが多いもんな
ゆるーくやっている方が熱が長く続くもんだ


5: 2020/08/13(木) 10:51:03.90

振動ある方が詰まるの早いということか


6: 2020/08/13(木) 10:51:15.76

鉄は熱いうちに打て ってやつですね
わかります!


7: 2020/08/13(木) 10:51:40.45

左利きという利点を捨てて何故かほとんど右足でボールタッチするムバッペ効果


53: 2020/08/13(木) 12:49:35.47

>>7
利き足は右だぞ。


8: 2020/08/13(木) 10:52:08.09

日本人はテーブルにこぼれた水を拭くときふきんをまず濡らして絞る、
というところがむかしはよく日本人の不思議として挙げられていた。
じっさい木綿の布は湿っていたほうが水をよく吸うわけだが。


22: 2020/08/13(木) 11:16:11.96

>>8
この例えの説明で十分


91: 2020/08/13(木) 18:28:50.16

>>8
昔の人は経験則としてあるんだろうな。


12: 2020/08/13(木) 10:59:56.17

ソースのヒッチハイクの例えがポンコツすぎてw


14: 2020/08/13(木) 11:05:49.93

>結果、ビーズであってもムペンバ効果があらわれることがわかりました。
callingよりultra soulの方が客も冷めやすいのか


15: 2020/08/13(木) 11:06:27.05

粘度は関係無いのかな?
温度が高い方がサラサラしていて粘度が低く、熱エネルギーの交換が早いとか。


129: 2020/08/14(金) 12:36:28.19

>>15
粘度は関係ありそう
高温だと、接地部分のエクマン層厚が薄くなる。
層が薄いと冷えやすいし高温だと対流も強くなるから、熱交換が鈍り凍り易くなるとか?



薄いと


16: 2020/08/13(木) 11:06:29.80

つまり、分子の運動加速度にも慣性の法則が働いてるということだな


17: 2020/08/13(木) 11:08:34.72

モケーレ・ムベンバ


30: 2020/08/13(木) 11:34:20.48

>>17
実際にモケーレ・ムベンベも
ムペンバ効果も
よくオカルト本でネタになってたからなあ

前者は「サイがたまたま水に潜って涼んでいた時の見間違い」なんて説が出ているw
だが後者は、モデル化と数値計算の進歩が解明に欠かせない本物の物理現象だった


18: 2020/08/13(木) 11:12:08.64

火事になったら飛び出すだろ?それと同じ
遅れた奴は高熱にやられる
外が寒かったら建物に入るだろ?それと同じ
遅れた奴は凍傷にやられる


23: 2020/08/13(木) 11:16:25.01

>>18
すごい!IQ55くらいありそう


19: 2020/08/13(木) 11:13:28.53

アリストテレスの話は宇宙への放射冷却の話ではなかろうか


20: 2020/08/13(木) 11:14:25.46

急いで氷を作りたいときには
製氷皿に湯を入れればいいのか!
これはいいこと聞いた!


139: 2020/08/14(金) 16:21:52.93

>>20
え、そうなの?でもそういうことだよね、、??


21: 2020/08/13(木) 11:14:29.75

作りたてのあったかい麦茶を冷凍に入れたらサッサと冷たくなるってこと?


68: 2020/08/13(木) 14:55:14.42

>>21
そう、冷凍庫の能力が一定の場合ほんのちょっとだがお湯のほうが先に凍るんだよ

ヤカンの麦茶ぐらいの量を入れると
たいてい家庭用冷蔵庫が負けてしまうけどw
氷皿で作られる一個ぐらいであれば実験可能ですよ


24: 2020/08/13(木) 11:20:26.62

お湯入れると庫内の温度が上がるから、冷蔵庫の温度センサーが働いて
温度下げようとフル回転するからじゃね~の?


25: 2020/08/13(木) 11:24:47.25

つまり買ってきたアイスは一回レンジでチンしてから冷凍庫に入れたほうがいいてことか?


76: 2020/08/13(木) 16:35:14.35

>>25
シャーベットは一度溶けるとより固くなるみたいなもんかな


28: 2020/08/13(木) 11:28:09.10

徐々に冷やすと凍らずに過冷却になるのと似てるな


29: 2020/08/13(木) 11:30:28.53

俺が小2の自由研究でやったやつだ


31: 2020/08/13(木) 11:34:32.18

反復横跳び決めてるぜ!


33: 2020/08/13(木) 11:41:42.68

これ日本人だったらタカシ効果みたいな名称になってたんかな
ムペンバ君はまだ生きてそう


35: 2020/08/13(木) 11:45:19.51

この現象は面白いけど、冷凍庫で製氷するときどちらが消費電力が大きいのかを知りたい。


38: 2020/08/13(木) 11:50:52.84

おおよそ理解できるわ
低温の場合、液体であってもところどころに固まりみたいなのができてる状態
高温な場合、水分子同士の結合が完全にバラバラ

レゴブロックに例えると、
カタマリ状態のレゴを滑らかに積み上げるのと
完全バラのレゴを滑らかに積み上げるのとでは、
明らかに後者のほうが難易度が低い

おおよそこれ


45: 2020/08/13(木) 12:05:58.23

>>38
お酒で超音波を当てると熟成が進むのは
酒の中でアルコールと水が均等になるからって話があるよな

冷水も超音波当てまくってやると早く凍るのかな


47: 2020/08/13(木) 12:08:32.21

>>45
波打つ冷却水の中に入れて食材を数秒で凍らせる機械あるよ。


39: 2020/08/13(木) 11:52:18.57

流体の粘度とかも関係してそうだな
ある程度熱を持っていて粘度が小さい方が早く冷えた安定状態になりやすいとか

地球温暖化で平均気温が上昇したほうが空気の粘度が下がり夏冬の寒暖差が大きくなることにも関係ありそう


132: 2020/08/14(金) 13:11:13.59

>>39
この前火曜日の大阪の夜明け前の
最低気温が30度未満に下がらなかったから
気温に関してムペンバ効果は適用できないと証明された。


41: 2020/08/13(木) 11:59:51.36

>研究者はこの奇妙な結果をヒッチハイクに例えました。

>すなわち、遠くから出発するヒッチハイカーのほうが
>条件によっては、近場から出発するヒッチハイカーよりも
>早く目的地につくことができる現象に似ているとのこと。


42: 2020/08/13(木) 12:00:14.09

50℃で葉物野菜を洗うと冷水よりシャキッとさせるみたいな?


43: 2020/08/13(木) 12:01:05.52

言いづらいからムンバベじゃダメか


48: 2020/08/13(木) 12:20:45.25

じゃあ冷蔵庫に粗熱とらないまま入れてOKてこと?


92: 2020/08/13(木) 18:30:02.90

>>48
時間は速くなるかもしれないけど、
省エネかどうかは別なのでその点は注意がいるだろう。


49: 2020/08/13(木) 12:27:35.30

エアコンの室外機の取り付けが半端な方が良いのか!
とか考えて壊す人が出そうだな。


51: 2020/08/13(木) 12:38:19.69

夜の一戦終えて直ぐに冷める現象と同じって事か


52: 2020/08/13(木) 12:43:05.66

たぶん、子供の実験のは水が少量だったからこういう結果になったのであって
熱々の水の量が多すぎると、冷凍庫内の温度がバク上がりして同じ結果にはならない
冷凍庫の容積・冷凍能力が高く、水が少量の場合にこういう結果になる


57: 2020/08/13(木) 13:02:27.62

行きずりの恋は熱くなるのも早いけど冷めるのも早いってことかな
朝起きて化粧の落ちた寝顔を見たのが原因かな


58: 2020/08/13(木) 13:10:14.93

揺さぶって整列させていくようなものなんだろうな
ゆらゆらゆっくり揺さぶるよりカンカン叩いた方が
整うからな


59: 2020/08/13(木) 13:19:51.94

かなり前に、ためしてガッテンで同じことを放送して、あちこちから
非難を浴びたような・・・


60: 2020/08/13(木) 13:20:24.97

再現性が悪すぎて話にならない


61: 2020/08/13(木) 13:21:22.56

熱移動にも速度や加速度があって高温のものを低温の中に入れると
熱移動の速度が上がって冷えるとかそんな感覚で考えてた


63: 2020/08/13(木) 13:38:13.93

証明されても信じようとしない迷信深い人間が多いなw


65: 2020/08/13(木) 14:25:29.72

つまり地球も温暖化が進むと、突然全球凍結するってことだな!


66: 2020/08/13(木) 14:46:14.98

熱くて冷めやすい奴と、いつまでも煮え切らない奴、がいるのはそのためか


67: 2020/08/13(木) 14:49:24.38

お前らだって冷水ぶっかけられるより懐柔するように説得されたほうが収まりがいいだろ?
そういうこと。


69: 2020/08/13(木) 15:07:00.96

喩えの大喜利みたくなっててワロタ


74: 2020/08/13(木) 16:20:13.35

なら反対に冷たいほうが熱くなるんだろ
慣性の法則と似てるな
加速したらそこまで一直線なんだな


75: 2020/08/13(木) 16:33:53.23

熱力学の法則に反対しているわけだから本当ならスゴイ発見になるがけだが。
ようするに水なら50度の水があれば0度と100度に二分して0度雰囲気におけば温度差が大きい100度の部分が素早く冷えるという話だろ。


78: 2020/08/13(木) 16:41:35.00

>>75
熱力学に早く冷えるとかいう概念はない。全ての事はなるべくゆっくりやる事が前提。


127: 2020/08/14(金) 11:24:21.21

>>75
熱力学はそんなこと言わない


77: 2020/08/13(木) 16:40:48.79

布団を直すときに一度空中に上げるように、
お湯を持ち上げてハンドパワーを使って一度沸騰させたほうが冷めやすい気体に変わる


81: 2020/08/13(木) 16:56:11.78

気化してコップ内の体積が減るから早く凍る


82: 2020/08/13(木) 17:08:25.88

ムペンバさんは存命なら70歳か


83: 2020/08/13(木) 17:20:35.21

電子レンジと冷凍庫を合体させた、ムペンバ冷蔵庫誕生!
凍らせる前にチンするよ!


84: 2020/08/13(木) 17:36:16.54

熱?エネルギー?はどこに消えるの?
温度が高いってことはより多くのエネルギーを持つってことじゃないの?


86: 2020/08/13(木) 17:45:07.52

>>84
相転移に必要な潜熱あたりに遣われるのかもね?


85: 2020/08/13(木) 17:40:02.02

厳寒のフロントガラス
水を掛けるとダラダラと凍りつく
ぬるま湯をかけると一気に凍りつく


90: 2020/08/13(木) 18:09:30.13

凍らせるトータルのエネルギーがかかるのは熱い方でいんだよな?


93: 2020/08/13(木) 18:32:26.68

潜熱とか比熱とかカロリーとかどうなるんだ?


96: 2020/08/13(木) 19:02:00.46

分子間力が切れてるからだろう


97: 2020/08/13(木) 19:03:47.67

気圧も関係するんちゃうんか?


98: 2020/08/13(木) 19:11:37.61

極寒の地で熱湯を空中に巻いたら一瞬で氷になる実験はよく見るけど
これをお湯じゃなくて水でやると成功しないって事だな!


引用元 : 【研究】お湯が冷水よりも早く凍る「ムペンバ効果」のナゾが解明される! [しじみ★]