Mpemba Etkisi,
Adını, bir ortaokul öğrencisi olan Erasto Mpemba’ dan almıştır. Bu genç öğrencinin, 1963 yılında dondurma yapmayı öğrenirken karşılaştığı ilginç durumla farkedilmiştir. Her zaman anlatılan efsaneye göre; Mpemba, sütten yaptığı dondurmasını kaynar şekilde buzluğa koyarken arkadaşı daha düşük sıcaklıkta buzluğa koyar ve Mpemba’ nın dondurmasının daha çabuk donduğunu farkederler. Bu durumu okuldaki fen hocasına söyleyen Mpemba karşılığında şu cevabı alır:
Fizikte böyle şey olmaz olsa olsa Mpemba Fiziğidir bu!.
Eastro Mpemba’nın sorusu, Darüsselam’ da College Üniversitesinde fizik dersi veren Dr Denis G. Osborne’ a soruldu. Dr. Osborne bu konu ile ilgili bir çalışma yaptı. Yaptığı çalışmaları 1969 yılında yayınlayarak Mpemba Etkisi olarak isimlendirilen bu durumu doğruladı. Aristoteles ve Descartes gibi birçok bilim insanı da tarihte bu durumu raporlamışlardır. Ancak bugüne kadar bu olayın sebebi ile ilgili net bir açıklama yapılamamıştır. Sebebinin ne olduğu ile ilgili birçok iddia vardır. Bu iddialar, Buharlaşma, Konveksiyon, Süpersoğutma, Don, Çözünen, Termal iletkenlik, Kovalent bağlar gibi başlıklar ile ifade edilmektedir.
Bu olayın açıklanması için 2012 Yılında Royal Society of Chemistry tarafından bir yarışma düzenlenmiştir. Araştırma gruplarındaki her araştırmacıya 1000 Euro ödül vaadedilmiştir. Bu yarışma için 22000 yanıt gelmiş ve 10 Haziran 2013 tarihinde açıklanan sonuca göre Hırvatistan’ dan Zagreb Üniversitesinde Fiziksel Kimya alanında araştırma görevlisi olan Nikola Bregovic Kazanmıştır. Nikola Bregovic’ te bu olayın temelinde konveksiyon olduğu sonucuna varmıştır.
Konveksiyon: Taşınım, katı yüzey ile akışkan arasında gerçekleşen ısı transferinin bir çeşididir. Akışkan içindeki akımlar vasıtası ile ısı transfer edilir. Akışkan içindeki veya akışkanla sınır yüzey arasındaki sıcaklık farklarından ve bu farkın yoğunluk üzerinde oluşturduğu etkiden doğabilmektedir. Yoğunluk değişimlerinin diğer kaynakları, değişken tuzluluk oranı veya dış kaynaklı zorlayıcı kuvvet uygulanması gibi sebepler de olabilir.
Mpemba etkisiyle ilgili teoriler arasında en yaygın kabul görenlerden birisi de suyu bir arada tutan kimyasal kuvvetler ile ilgilidir. Her su molekülü 1 oksijen atomuna kovalent bağ denen özel bir kimyasal bağ türüyle bağlı 2 hidrojen atomundan oluşur. Bu bağ nedeniyle atomlar elektronlarını paylaşırlar. Birbirinden ayrı su molekülleri ise hidrojen bağları adı verilen daha zayıf bağlarla birbirlerine bağlanırlar. Bu bağ nedeniyle görülen kuvvetler, bir hidrojen atomu ile bir oksijen atomu birbirine yakın mesafedeyken oluşur.
Su ısıtıldığında, suyun yoğunluğunun azalması ve moleküllerin birbirinden uzaklaşmasından ötürü bu hidrojen bağları esnerler. Bunun sonucunda kovalent bağlar gevşer ve kısalırlar. Buna bağlı olarak da biriktirdikleri enerjiyi salarlar. Kovalent bağların biriktirdikleri bu enerjiyi salması, teknik olarak soğuma denilen süreç ile aynı şeydir. Dolayısıyla daha sıcak olan su, kendi içinden kaybettiği enerji dolayısıyla daha da hızlı soğur. Bu durum da Mpemba etkisinin olası bir açıklamasıdır. Ancak bu açıklamada henüz fikir birliğine varılmamıştır.
