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水から凍らせるのとお湯から凍らせるのでは

1 :あるケミストさん:2008/08/03(日) 20:32:17
どっちがはやく凍るの?
誰もが納得できる説明をお願いします。
自分の周りでは意見が別れたので。

2 :あるケミストさん:2008/08/03(日) 20:33:31
ムペンバ効果ね

3 :あるケミストさん:2008/08/03(日) 20:34:26
水は15度 お湯は40度

この前NHKでも似たようなことやってたよね

4 :あるケミストさん:2008/08/03(日) 20:53:11
どう考えても水。

水以外答えはない。終了

5 :あるケミストさん:2008/08/03(日) 21:14:57
NHKではお湯ほうが早い… だったっけか。

つか俺もお湯だと思う。
水が早いと言う奴は自宅の冷凍庫でやってみたらいいんじゃね?

6 :あるケミストさん:2008/08/03(日) 22:59:49
水だ。2つとも凍らせてみると、水から凍らせた方は白く、お湯からの方は透明になる。この白いのは空気なんだが、これはお湯からのほうがゆっくり凍るため、空気がその分逃げていく。まあ、こんな感じだ

7 :あるケミストさん:2008/08/03(日) 23:02:42
馬鹿だな>>6

お湯を沸かした段階で
空気の大半が抜けていることに気が付かなきゃ

8 :あるケミストさん:2008/08/03(日) 23:09:31
空気が入ってると熱伝導が悪くなってなんやかんやでお湯の方が早く凍る?

9 :あるケミストさん:2008/08/03(日) 23:53:02
ここまで読んで考えてみた。ソースは俺。

暖かいと空気が抜ける
→空気が抜けて熱伝導が良くなる
→気液平衡で一瞬氷ができる
→その氷が核になって一気に凍る

冷たいと空気が残ってる
→冷凍庫に入れてもなかなか内部まで熱が伝わらない
→氷の核ができても空気があるから結晶が成長しにくい
→ゆっくり凍る

10 :あるケミストさん:2008/08/04(月) 00:53:35
とりあえず、問題のためしてガッテン
ttp://mattou.sakura.ne.jp/up.avi

9:45ぐらいから凍結の逆回しを見せる
コマが少な過ぎて肝心の所はよくわからんが

11 :あるケミストさん:2008/08/04(月) 01:44:23
その番組の水って何?
超純水とかイオン交換水とかなんか説明あった?
水道水を水と呼んでるレベルだと板違いなわけだが。

12 :あるケミストさん:2008/08/04(月) 02:01:25
>>10
再現性があやしい

13 :あるケミストさん:2008/08/04(月) 02:07:41
>>9
仮にそれが正しいならば、一度沸かして空気を抜いたお湯を、空気が入らない
密閉容器に入れて冷ました水を作り、それを凍らせればただの水よりも早く凍るはずだね。

14 :あるケミストさん:2008/08/04(月) 02:15:50
ムペンバ効果も
「ちょっとあたってる場合もある」(by韮澤)
http://jp.youtube.com/watch?v=BcU_ZWoqUms&feature=related
程度の話。

15 :あるケミストさん:2008/08/04(月) 02:27:24
S. Esposito, R. De Risi and L. Somma (2008), "Mpemba effect and phase transitions in the adiabatic cooling of water before freezing", Physica A 387: 757–763, doi:10.1016/j.physa.2007.10.029
http://arxiv.org/abs/0704.1381
が最新の実験らしい。

16 :あるケミストさん:2008/08/04(月) 07:28:17
>>15
論文みてみた。

Fig1(Left)を見た限り、明らかに、温度が高い(お湯)のほうが0℃に達するまでの時間は長い。
13℃から冷却したものは1200秒くらいで0℃に達するのに対し、37℃から冷却したものは、1900秒くらい
かかっている。

しかし、37℃から冷却したものは、-1〜2℃に達したところで凍結が起こったのに対し、
13℃から冷却したものは、-7℃になってもまだ凍結していない。いわゆる、「過冷却」の状態に
なっている。結果的に、ざっくりとまとめると、

37℃のお湯; 1900秒くらいで0℃に到達 → 2000秒くらいで-1〜2℃ → 凍結(2000秒)
13℃の水; 1200秒くらいで0℃に到達 → 5000秒くらいで-7-8℃(この段階でも凍結はしていない)

・・・つまり、確かにMpemba効果は起こっているということになる。鍵となるのは、「過冷却がどこまで進むのか?」
というプロセスだろうね。「水は0℃で凍ります」と思ってる人は「過冷却」でぐぐって勉強すべし。

言い換えれば、Mpemba効果とは、
「低温から冷やしていった水は、過冷却が起こりやすい」
ということになる。

ただ、過冷却が起こるかどうか?というのは結構、難しいところがあって、
・不純物があるかどうか?(少しでも存在すると、それを結晶核にして一気に凍結する)
・周りから刺激があるかどうか?(少しでもゆれると、一気に凍結する)
あたりが、再現性を大きく左右する。冷凍庫って、モーターの振動とかが結構入るから、そこらへんが難しいんだろうね。

とりあえず、過冷却が何で起こるのか?というのを検証する、というのが鍵なんじゃないかな。

17 :まとめ情報コピペ:2008/08/04(月) 12:47:32
学会では「水のほうが湯より後に凍ることもたまにはある」ことをMpemba Effect効果とよぶ。
 >Mpemba Effectとは、お湯と水をそれぞれ同じ容器にいれて低温のもと
 >に放置したときお湯の方が早く凍ることがある、という現象です。
 ソース 北大低温科学研究所 前野名誉教授の解説 http://ch08371.kitaguni.tv/e587726.html
前野名誉教授の断言
「普通は、お湯が先に凍るということはありません。」http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20080801-00000005-jct-soci

しかしNHKは「(20度以上なら必ず)水のほうが湯より後に凍る」さらに「熱いほど早く凍る」ことをMpemba Effectとして紹介した。
 >「驚きの氷早作り技」
 >急に氷が必要になったとき、氷をもっと早く作る方法はないものでしょうか?
 >常識逆転! お湯は水より早く凍る
 >「お湯は熱いほど早く凍ります」
 >「なんと温度が高いほど早く凍るのです。」
 ソース http://www3.nhk.or.jp/gatten/archive/2008q3/20080709.html
これが混乱のもと。大槻はこのHPをみてトンデモ認定したんだろう(まあちょっと勇み足かもw)。

NHKの主張「10回以上実験し、お湯が先に凍ることを何度も確かめている」http://www.j-cast.com/2008/07/26024115.html
では、10回以上も予備実験に成功したとするNHKの論拠は何なのか。

18 :あるケミストさん:2008/08/04(月) 16:05:08
>16

水、氷以外でもムベンバが起こる可能性を示唆してるってことだよね

19 :あるケミストさん:2008/08/04(月) 18:11:01
>>18
?


20 :あるケミストさん:2008/08/04(月) 18:57:08
>>18
そだね。
過冷却が起こる液体だったら、どんなものでも起こる可能性はあるってことだろう。

つまり、過冷却とはなんぞや?どういう条件で過冷却が起こるのか?というのを調べることが、
Mpemba効果の解明の王道なんだろうね。

ただ、>>15の論文には、冷却の際に相転移が起こっていることが示されている。
6±1℃、3.5±0.5℃、1.3±0.6℃で。
ここらへんの、相転移が、どういう物理現象に由来した転移なのか?ってのも、
関係しているのかもしれない。4℃で密度極大を持つ水ならではの、何か特有のことが
起こっているのかもしれないね。

21 :あるケミストさん:2008/08/04(月) 19:26:35
http://ossan.fam.cx/up/uploda2/src/up2620.gif
↑別スレで見つけた、NHKのためしてガッテンの実験映像の
温度計をグラフにしたもんなんだが、

水がマイナス10度くらいでおかしな動きをしているんだよ。

22 :あるケミストさん:2008/08/04(月) 19:44:05
水の原子の回転
を調べられないかな?

23 :あるケミストさん:2008/08/04(月) 19:46:05
温度勾配がある箇所
水の分子の回転がつきやすい?

24 :あるケミストさん:2008/08/04(月) 19:47:59
りちゃ

25 :あるケミストさん:2008/08/04(月) 19:51:20
>>21
これは温度計が変だね(笑) 一体どこにつっこんでるんだか。

過冷却だったら、ゼロでとまらずに、いったんマイナスにはいってから、凍結と同時に温度上昇があるんだよ。
(詳しくは、上のほうの、プロ?がやった実験結果(論文)をみてください。)

それに、マイナス10度ぐらいで著しくカーブが変わってるのも気になるね。
いったん凍結がおこったあとなら、指数関数的に(冷凍庫の設定温度に)収束していきそうなもんだが。。。。

26 :あるケミストさん:2008/08/04(月) 20:26:46
科学ニュース+板のスレをこっちにもってきたか

27 :あるケミストさん:2008/08/04(月) 20:33:02
>>26
いいんじゃね? こっちのほうがなんか良いレスついてる。

28 :あるケミストさん:2008/08/04(月) 20:41:40
>>25
> これは温度計が変だね(笑) 一体どこにつっこんでるんだか。

ビーカのど真ん中。
動画はどっかに転がってるが・・・・ちょっと探してみる

29 :あるケミストさん:2008/08/04(月) 22:57:10
おっ化学板にも立ったか
スレタイにムペンバとか入れてほしかったけど

30 :あるケミストさん:2008/08/04(月) 22:58:14
>28
http://mattou.sakura.ne.jp/up.avi

これですね。
codec はh264
codecが入ってなくて見れなかった場合は言ってくれ。
見方を教えます

31 :あるケミストさん:2008/08/04(月) 23:31:06
>>30
GOMプレイヤーを落としました。いま、ガッテンガッテンしてます。

32 :あるケミストさん:2008/08/05(火) 01:25:41
おいおい、大槻ってメタルベンディング実験すら否定してるぞw
http://www.youv.jp/video/atpr00-id-mmn8848CG/

33 :あるケミストさん:2008/08/05(火) 04:25:42
>>32
たんに全否定してるだけのヴァカ

34 :あるケミストさん:2008/08/05(火) 04:27:45
全く同じ装置・条件で氷を凍らそうとしても
過冷却がいつ終わるかはわからない。同じ結果も出にくい。
結晶核が出来るのは運次第だから。

過飽和した生成物溶液がなかなか析出してこないのと同じ。
ただし、人依存もある。

35 :あるケミストさん:2008/08/05(火) 06:45:41
正直よく分からん

36 :あるケミストさん:2008/08/05(火) 09:46:40
>>30
動画みてみました。そんで、上のグラフの意味もよくわかりました。

この、ガッテンの実験では、上の論文で書かれているような過冷却とは違うことが起こってますね。
というか、過冷却は起こってないように見えます。


お湯から冷却していったほうは、(まんなかの部分が0℃になっても)、周囲は結構温度は高いのかな?って思います。
それで、気化熱で熱がとられるせいで、凍結がはやくなっているんですかね・・・・。

それにしても、青のラインの、マイナス10度くらいで角度が変わっちゃっている点はよくわかりません。
赤のラインも、-15度くらいで少しかわっている気がしますが。

別に、捏造と決め付ける必要はなくて、いろいろ可能性はあります。
氷の構造って結構ややこしいので、マイナス○℃付近で構造が変わって、熱容量(比熱)がかわってしまったりすれば、
こういう結果になることも考えられます。(熱容量ってのは、与えた熱量(奪った熱量)に対してどれだけ温度が変わるか?
といったということを示す数字です)。この場合、与える熱量(奪う熱量)は一定と見て良いので、どこかで相転移して、
(準安定相だと思うのですが・・・)熱容量が変わっている可能性がありますね。なんにせよ、きれいな作り方の氷ではないので、
均一な構造にはなっておらず、そこが話をややこしくしているところだと思います。


37 :あるケミストさん:2008/08/05(火) 15:05:01
普通、液固相転移現象を調べるには不均一にならないように
常にかき混ぜながら温度を測るものなんだけどな。

NHKのは一般の化学・物理実験とは異なる"家庭でもできる"
実験だから精密性に欠けるんだよね。それが考えのギャップを生む。

スターラーでかき混ぜながら実験して欲しいね。
それで本質を理解してからこの現象を考えるのが筋だし。
そもそも大槻がNHKの実験方法自体が奇妙だと気付かない事がおかしい。
こいつ本当に物理学者か?

38 :あるケミストさん:2008/08/05(火) 19:31:23
>>36
気化熱が影響したとして、温度が追いついた後の状況が変わるのが
この効果の醍醐味ですよ

お湯から出来た氷は結晶形(相)が違うなら面白いが
その程度のことは調べられてるんだろうな
熱容量も始めと終わりの状態が同じなら関係ないと考えた方が良い
むしろ結晶工学的観点からは、過飽和度が高いほど
準安定系を超えて安定系結晶が析出することがあるので
それに近いことが起きているのではと予想する。

39 :あるケミストさん:2008/08/05(火) 19:35:21
>>37
そもそもムペンバ効果がかき混ぜない系で発生した現象なので
かき混ぜた方が正しいとかそういうレベルの話じゃない。

もちろんかき混ぜても成立する効果ならさらにすごいが。

40 :あるケミストさん:2008/08/05(火) 20:28:55
>>32
をみればわかるよ。研究所のデータ目の前にしても否定してる。「毎回違うの」って逃げてる

41 :あるケミストさん:2008/08/05(火) 21:00:47
>36
> 赤のラインも、-15度くらいで少しかわっている気がしますが。

熱の伝道量は温度差に比例するので、ある程度こんな形になるのは
理解できるが、これが100点の答えなのかは知らない。

42 :あるケミストさん:2008/08/05(火) 21:04:49
>38
> お湯から出来た氷は結晶形(相)が違うなら面白いが
> その程度のことは調べられてるんだろうな

どうやって調べるの?
旋光+偏向板使うか
X線当てて結晶構造調べるくらいしか思いつかない

43 :あるケミストさん:2008/08/06(水) 12:19:21
俺は文系だしさっぱりわからんが
NHKではお湯のほうが早く凍るってやってたんだよね?
NHKが嘘付くことってあるの?

まあ一般的に考えて水からのほうが早く凍らせることが出来そうだが。
俺みたいなアホ文系も納得できる解説をおながいしますよおまいら(・∀・)

44 :あるケミストさん:2008/08/06(水) 12:25:29
NHKの出したグラフ
http://yui.cynthia.bne.jp/nandemo/img/1211165000_0068.jpg


つかNHKはやっちゃった感があるw訂正放送とかあるかもなw

45 :あるケミストさん:2008/08/06(水) 12:40:57
WIKIの ムペンバ効果 を読んでみた。

さっぱりワカンネwwwww
でもムペンバって言葉があるぐらいだし、やっぱり水よりお湯が早く凍る?
大学の友達と今度実験しよっかな

46 :あるケミストさん:2008/08/06(水) 17:27:47
文系だから理系に聞きにきたにしちゃあ、
質問内容が『NHKが嘘つくことあるの?』って
俺の感覚だと変な書き込みなんだが…。

47 :歩き回る素人:2008/08/20(水) 23:26:20
>>25
>>36
温度グラフ上 -15℃〜-20℃付近の傾きの変化、
氷の融解熱が-17℃で極大になるという話と関係あるのかなぁ、と。

ついでに>>21の温度グラフの傾きの変化点を、参考文献[1][2]の数値と無理矢理対応させると:

70℃ (湯): 不明
64℃ (湯): 断熱圧縮率極小 (関連不明)
60℃ (湯): 不明
46.5℃(湯): 等温圧縮率極小 (関連不明)
36℃(水):  比熱極大
25℃, 20℃, 18℃, 15℃, 13℃, 10℃ (主に湯): 不明
8℃:     相転移温度T1 (文献[2])
4℃:     密度極大    隣接結合極大, tetrahedral構造が強調される
2℃:     相転移温度T3 (文献[2])
0℃:     氷点      水と氷Ihが共存。氷Ihはhexagonal構造
       過冷却水:   Clathrate Hydrate類似 もしくは Icosahedral構造? (文献[3],[4])
-10〜12℃: 不均一核生成温度 (関連不明。むしろ融解熱極大点の影響?)
-17〜20℃: 氷の融解熱極大
-24〜25℃: 一般的な過冷却下限
(-42℃:    均一核生成温度Th)
(-136℃:   ガラス転移)
【文献】
[1] 水の特異性
http://133.6.85.4/theochem/wiki/wiki.cgi/matto?page=%BF%E5%A4%CE%C6%C3%B0%DB%A4%CA%CA%AA%C0%AD
[2] S. Esposito, R. De Risi and L. Somma (2008), "Mpemba effect and phase transitions in the adiabatic cooling of water before freezing", Physica A 387: 757?763, doi:10.1016/j.physa.2007.10.029
http://arxiv.org/abs/0704.1381
[3] Explanation of the Phase Anomalies of Water - Hot water may freeze faster than cold water; the Mpemba effect
http://www.lsbu.ac.uk/water/explan.html#mpemba
[4] Water as a Network of Icosahedral Water Clusters
http://www.lsbu.ac.uk/water/clusters.html

48 :あるケミストさん:2008/09/11(木) 19:06:37
水に決まってる。小学生でも分かる。

49 :あるケミストさん:2008/09/11(木) 19:58:32
この分野の第一人者はドクター中松だ
わかるな

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