Der Mpemba-Effekt : Die Geheimnisse des Gefrierprozesses
Diese Studie widmet sich dem Phänomen des Mpemba-Effekts, bei dem unter gleichen Bedingungen heisses Wasser schneller gefriert als kaltes Wasser. Ziel war es, diese ungewöhnliche Gefrieranomalie zu analysieren und ihre zugrunde liegenden Mechanismen zu ergründen. Zunächst wurden potenzielle Einflussfaktoren wie Verdunstung, Konvektionsströme und Isolation durch Gaseinschlüsse systematisch ausgeschlossen. In weiteren Experimenten, durchgeführt in Petrischalen, wurde beobachtet, wie Cluster in kaltem Wasser die Oberfläche von Eis verändern. Dies führte zur Bildung von bis zu 2 cm hohen Eisspitzen. Besonders bemerkenswert war die Erkenntnis, dass diese Wasserstrukturen mithilfe eines Magnetfelds in einer Helmholtzspule ausgerichtet und beeinflusst werden können. Folglich vergrössern sich die Strukturen. Durch die gezielte Polarisation der Proben wurde festgestellt, dass strukturiertes Wasser schneller gefriert als normales. Zusätzlich dazu wurde beobachtet, dass Wasser mit einer höheren Ionenkonzentration und der daraus resultierenden Strukturierung von Wasser signifikant schneller gefror. Dieser Effekt, zusammen mit der Verschiebung des Reaktionsgleichgewichts der Autoprotolyse bei starker Erhitzung, erwies sich als essenziell für den Mpemba-Effekt. Die Erkenntnisse aus dieser Arbeit tragen nicht nur zum Verständnis des Gefrierprozesses von Wasser bei, sondern haben auch Auswirkungen auf das allgemeine Verstehen des Verhaltens von Wasserstrukturen.