গরম পানি কেন দ্রুত ঠান্ডা হয়?

গরম পানি ঠাণ্ডা পানির চেয়ে দ্রুত বরফে পরিণত হওয়ার এই বিস্ময়কর ঘটনাকে "এমপেম্বা প্রভাব" (Mpemba Effect) বলা হয়। এটি প্রথম লক্ষ্য করেন তানজানিয়ার এক ছাত্র এরাস্তো এমপেম্বা।

স্কুলছাত্র হিসেবে এমপেম্বা (~১৯৬৩)

কেন গরম পানি দ্রুত বরফ হয়?

এটির কারণ সম্পর্কে একাধিক বৈজ্ঞানিক ব্যাখ্যা রয়েছে:

1. বাষ্পীভবন (Evaporation) তত্ত্ব:
   গরম পানির কিছু অংশ দ্রুত বাষ্পীভূত হয়ে যায়, ফলে পানির মোট পরিমাণ কমে যায়। কম পানি দ্রুত ঠাণ্ডা হয় এবং বরফে পরিণত হয়।

2. অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রা পার্থক্য (Temperature Distribution):
   গরম পানিতে শীতল পানির তুলনায় অণুগুলোর গতিশীলতা বেশি থাকে, যা দ্রুত তাপ বিকিরণ করতে সহায়তা করে।

3. অবলোহিত বিকিরণ (Radiation Loss):
   গরম পানি তার আশপাশের পরিবেশে বেশি তাপ বিকিরণ করে, ফলে এটি দ্রুত ঠাণ্ডা হয়।

4. অতি-শীতলীকরণ (Supercooling) প্রতিরোধ:
   ঠাণ্ডা পানি কখনো কখনো সুপারকুলড (Supercooled) অবস্থায় পৌঁছে যায়, যেখানে এটি ০°C-র নিচেও তরল থাকতে পারে। তবে গরম পানি দ্রুত বরফ হয় কারণ এটি সাধারণত এই অবস্থায় পৌঁছায় না।

5. গ্যাস দ্রবণীয়তা (Dissolved Gas Effect):
   গরম পানিতে দ্রবীভূত গ্যাসের পরিমাণ কম থাকে, যা পানির ঘনত্ব ও হিমায়নের আচরণকে পরিবর্তন করতে পারে।

সব সময় ঘটে নাকি নির্দিষ্ট শর্তে?

এমপেম্বা প্রভাব সব ধরনের পরিস্থিতিতে ঘটে না। এটি মূলত নির্ভর করে পানির প্রাথমিক তাপমাত্রা, কন্টেইনারের ধরন, পরিবেষ্টনের অবস্থা, এবং বাষ্পীভবনের হার ইত্যাদির ওপর।

এই প্রভাব এখনও সম্পূর্ণরূপে ব্যাখ্যা করা যায়নি, এবং বিজ্ঞানীরা এ নিয়ে গবেষণা চালিয়ে যাচ্ছেন!