ムペンバ効果が実証される。温度むらのある物質は均一な温度の物質より早く冷える 55
ストーリー by nagazou
透明な氷を作るアレも関係あるのだろうか 部門より
透明な氷を作るアレも関係あるのだろうか 部門より
お湯が冷たい水よりも先に凍ることがある。1963年にタンザニア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た。この「ムペンバ効果」が起きる原因は、確実な再現方法がなかったことから、物理学永遠の謎だった。
この長年の謎が、サイモンフレーザー大学の物理学者Avinash Kumar氏とJohn Bechhoefer氏の研究により、この謎は解明されることとなった。同チームはもともとムペンバ効果について研究していたのではなく、「水の単一分子に近い大きさのガラスが水中でどのように動くか」を研究していたもので、たまたま水分子に近いサイズの高温のガラスビーズが、低温のガラスビーズよりも速く冷却されることを発見。今回の成果につながったという（ナゾロジー、Science News、Smart News、GIGAZINE）。
あるケースでは、高温のビーズは約2ミリ秒で冷却したのに対し、低温のビーズはその10倍の時間がかかったとしている。こうなった理由としては、温度のむらが原因だと説明している。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ということらしい。
この研究内容は学術雑誌「Nature」に掲載されている。もしムペンバ効果を現実の熱システムに応用できれば、温度革命が起こるかもしれないとしている。
この長年の謎が、サイモンフレーザー大学の物理学者Avinash Kumar氏とJohn Bechhoefer氏の研究により、この謎は解明されることとなった。同チームはもともとムペンバ効果について研究していたのではなく、「水の単一分子に近い大きさのガラスが水中でどのように動くか」を研究していたもので、たまたま水分子に近いサイズの高温のガラスビーズが、低温のガラスビーズよりも速く冷却されることを発見。今回の成果につながったという（ナゾロジー、Science News、Smart News、GIGAZINE）。
あるケースでは、高温のビーズは約2ミリ秒で冷却したのに対し、低温のビーズはその10倍の時間がかかったとしている。こうなった理由としては、温度のむらが原因だと説明している。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ということらしい。
この研究内容は学術雑誌「Nature」に掲載されている。もしムペンバ効果を現実の熱システムに応用できれば、温度革命が起こるかもしれないとしている。
NHKvs大槻名誉教授 (スコア:3)
早大の大槻義彦名誉教授がブログで、猛反論して話題になりました。
この時点ではムペンバ効果に懐疑的な専門家の方が多かったようです。
Re:NHKvs大槻名誉教授 (スコア:1)
まあ、大槻センセは科学者ではないから。
全ての事を人間が理解していると思っている所が痛過ぎる。
Re: (スコア:0)
大槻先生は科学者であり、困ったことにあそこまで極端でないにせよ、
なんともアレな主張をする学者というものは昔から存在するし
今後も存在し続けるだろう
Re: (スコア:0)
> 大槻先生は科学者であり
自然天然に対して恐れを知らない者は科学者とは呼べないだろう。
Re: (スコア:0)
その手の人達は科学者ではなく全知全能無謬の『科学』という名前の神を信じる信仰者に過ぎないのでは？
Re: (スコア:0)
プロトサイエンス [wikipedia.org]ってやつか
Re: (スコア:0)
俺の個人的な感触では「そんな単純には否定出来ない問題なのよ」と専門家のかたがやんわりと言ってた
Re: (スコア:0)
この日本語が理解できない。
Re: (スコア:0)
「個人的な感触」を「記憶」に置き換えればいいんじゃない？多分そういう事言いたかったんじゃないかな。
知らんけど。
Re: (スコア:0)
または「個人的な感想」でしょうかね。
Re: (スコア:0)
猛反論した大槻義彦名誉教授に対して、専門家がやんわりと窘めたんでしょ。
1.5mm/0.38nm (スコア:2)
水単分子は0.38nmで1.5mmのガラスの粒はおよそ4000倍なのでモデル化した実験だと思うけど
Likeか何かを「模した」ではなく「近い」に誤訳したのかな
Re: (スコア:0)
nm と mm は 6桁違うので 4,000,000倍なのでは
Re: (スコア:0)
元記事は"1.5 micrometers"ね。"μm"。
元々ムペンバ効果はアイスクリームを作っているときに発見されていて、
ミルク脂肪コロイドの粒径が200nm～2.5μmだから、
水分子とは差があると思うけど、”本来のムペンバ効果と粒径が近い”とは言える。
ちなみに、
大きなガラス粒子の表面には小粒径のシリカ粒子が付着して覆いやすい、という研究(土壌関係だったかな)とか、
ガラスの表面粗さは5μm前後（研磨前。研磨で1Åまで至れる)、とかがあるので、
今回の実験結果は、水分子を模した云々は蛇足でしかなく、
むしろ実験器具に使われるガラスがムペンバ効果を支配していて、原因そのものを発見したんじゃないのか？
という気がしてならない。
使われるエネルギーは？ (スコア:1)
Re: (スコア:0)
あんたの家のご飯は炊きあがりにムラがあるのか
Re:使われるエネルギーは？ (スコア:2)
「ムラが有る」の定義から確認した方がよいかも。「温度にムラが有る」なら「高温の部分と低温の部分が斑状になってる」とか「ある場所を中心にした温度勾配が有る(例：上の方ほど温度が低く、下の方が高い)」とかは当該論文で云う「温度にムラが有る」状態に入るのか??とか
Re: (スコア:0)
この現象で言ってる斑のレベルだと、斑だらけだな。
Re: (スコア:0)
ごはんの炊き上がり状態は当然ムラがあるのでは？
お釜の一番上と底と中央部分で同じであるはずがない
Re: (スコア:0)
毎日粥食ってんのか
BBC炊きみたいなおかしなことやってんのか
Re: (スコア:0)
ご飯の炊き上がりはムラがあるのが当たり前だから普通まず混ぜるだろ……
# こどおじ？
Re:使われるエネルギーは？ (スコア:1)
機序を予想してみる (スコア:1)
温度は一般に分子の平均運動エネルギーとして解釈できる
単位時間以内に分子が冷媒と衝突する確率は運動エネルギーが大きいほど(素早く動いているので)高い
すなわち、速度vを変数とする衝突確率fは単調増加な関数とみなすことができる
熱い分子群はすべての分子が高確率で冷媒と衝突する状態からスタートするので短い時間で多数の分子が冷媒との衝突を経験する（＝低温化する）
故に熱エネルギーを失う速度が早い、という感じでしょうか
この仮説が正しいなら50℃のものを0℃の冷媒で冷やすよりも、100℃のものを50℃の冷媒で冷やすほうが早いということになるけど
Re:機序を予想してみる (スコア:1)
> 温度は一般に分子の平均運動エネルギーとして解釈できる
この当たり前と思ってた前提が覆るかもって話らしい。
Re: (スコア:0)
相転移を伴うなら運動エネルギーが大きいほど相転移後の構造へ移行しやすいのかなと理解してた
熱力学的なエネルギーどうこうというよりも流体力学や粉粒体の熱伝播の話に近いんじゃないかと思うので
極端な温度差があるなかで急冷する場合に限るのかな？
やっぱよくわからんわ
Re: (スコア:0)
振れ幅の大きさ…シャオリーか
Re: (スコア:0)
50℃の水といっても部分的には70℃の部分があったり30℃の部分があったりムラがある。
そのムラの分布によっては冷却の速度に差が生じて、平均としては温度が高くても
特定の温度まで冷却される時間に逆転が生じうる・・・ってことかと。
＃高低どちらが、あるいはどういう分布が冷却速度の増大に寄与しているのかはわからんけど
なんだ (スコア:0)
ベニパンじゃないのか
Re: (スコア:0)
1文字も合ってねえ。無理はいかん。
Re: (スコア:0)
「ベニパン」でググっても何のことかよく分かんなかった。
教えてエロい人
Re: (スコア:0)
体に教えてやるよ
あれ? 以前否定されたって言ってなかったっけ? (スコア:0)
なんで今さらまた話題になっているのかと思ったら
Re: (スコア:0)
ナチュレに載ってるぐらいだから本物だよ！
Re: (スコア:0)
STAP細胞はありまぁす!
一種のカオス？ (スコア:0)
一種のカオスであって、平均の値だけでは語れないってことですかねぇ
Re: (スコア:0)
過冷却みたいな現象があるんだから、結晶化に関しては少なくとももう一つはパラメーターが必要だったって話じゃないかと。
Re: (スコア:0)
今回の結果は相転移は関係無くて、高温の方が早く冷却されたということらしいです
Re:一種のカオス？ (スコア:3)
https://nazology.net/archives/66476 [nazology.net]
*
温度だけが相を決定するのではなく、分子の状態？によっては相が変わりやすく、逆に相が変わることによっても温度が変化する、ってことかな？
高圧下で相転移の条件が変わったり、昇華現象があったりなかったりとか、そのへんの説明が進む？
# 物理は苦手なんで、知らんけど。
Re: (スコア:0)
＞分子の状態？によっては相が変わりやすく
過冷却とかがあるから既知じゃない？
＞逆に相が変わることによっても温度が変化する
潜熱とかのこと？
Re:一種のカオス？ (スコア:1)
古典的な描像だと、水分子の運動エネルギーは中央値付近が一番山が高くて、ポアソン分布なりガウス分布なりに従って両側になだらかに漸減していくイメージだけど、実際はおそらく水分子の運動エネルギーがとりやすい準位みたいなものがあって、何段階かに分かれてるってことなんだろう。
準位をジャンプすると一瞬で運動エネルギーの受け渡しが終わるから、熱の移動速度だけで比べると逆転現象がおきる、と。
生きてはるかな (スコア:0)
> 1963年にタンザニア13歳の少年、ムペンバ君
1950年生まれだから現在70歳。
生きてこのニュースを聞けたかどうか。
Re:生きてはるかな (スコア:1)
ご存命ですが
この星の缶コーヒーは (スコア:0)
ホットの缶コーヒーを振ると熱くなって持ってられなくなるやつだ(たぶん違う)
あれじゃないの (スコア:0)
厳冬下で放尿したら、速攻で凍るとかいう。
# 連想したので。
CPU のクーラーに早く応用してくれ (スコア:0)
より熱くすることで、より冷えるなんて
力技感がしてジサカーは胸が熱くなるぞ
Re: (スコア:0)
Re: (スコア:0)
どんなに否定的に解釈したって「湯」も「水」も液体の水分子、「凍る」は凝固だろ
言い掛かりが屁理屈以前のデタラメで話にならない
Re: (スコア:0)
元コメが「フレームのもと」になってるが、一文目からズッコケてて議論にはならないよね
論理または科学的素養が無い、日本語でおｋ、とかそういうレベル
Re: (スコア:0)
理屈は通ってるじゃん
定義があいまいなだけで
Re: (スコア:0)
確実な再現性がなかったんだから定義が曖昧なのは当たり前。
今回のように知見が集まって確実な再現が可能になれば定義も明確になる。