Warum gefriert heißes Wasser schneller? Der Mpemba-Effekt | #philipslab

Heißes Wasser gefriert im Vergleich zu kaltem erstaunlicher Weise schneller. Aber warum eigentlich? Philip Häusser erklärt es anhand eines Experiments.

Dieses Video ist eine Produktion des ZDF, in Zusammenarbeit mit objektiv media.

Grafiken: Kurzgesagt - In a Nutshell

[everythingmore]

Ich frier mir immer warmes Wasser ein, dass man welches hat, falls bspw. mal der Wasserkocher kaputt geht 👍🏼

[Ngaru]

War das nicht dieser Versucht, beidem man in einer kalten Umgebung, kochendes Wasser in die Luft schleudert und Schnee wieder runterkommt? Was mit kaltem Wasser nicht funktioniert.

[Vitalij]

Hallo Philipp, ich komme aus Kasachstan, wo die Winter viel kälter sind. In der Schule haben wir unter der Leitung unseren Sportlehrers jedes Jahr eine Eisbahn draußen gebaut. Und, damit die Eisbahn immer frisch bleibt, haben wir sie mit heißen Wasser aus der Heizung besprüht. Das heiße Wasser gefror sofort. Später wurde das verboten, die Heizung anzuzapfen, und wir sind auf kaltes Wasser aus der Leitung umgestiegen. Das kalte Wasser gefror viel langsamer und die Wasser-Eis-Matsche lag stundenlang, bis sie fest war.

[Aaron-wcqf]

Ein echt erstaunliches Video!
Ich kannte zwar den Effekt schon, weil er mal im Fernsehen vorgestellt wurde, aber so wissenschaftlich, genau und anschaulich gezeigt hat es bisher niemand.Großes Lob, weiter so!

[dennislindemann]

Das beste an dem Experiment ist doch der drehende Magnet auf der Heizplatte! :)

[jokoohneh]

echt cool, wie du so ein "einfaches" Experiment spannend erklärst und veranschaulichst! Ich hoffe solche Videos kommen zukünftig öfter ;-)

[jojochen]

Ich vermute der Luefter im Kuehlschrank wird das Experiment _wesentlich_ beeinflussen. Je nach dem, wo er genau hinblaesst und wo sich Stauzonen bilden, wird ein Gefaess starker gekuehlt als ein anderes. Diese Effekte werden auch fuer Serverraeume im Computer simuliert und berechnet, da sonst ein paar Server den Hitzetod "sterben".

[physikistrelativ]

Hey Phil super Video! Den Effekt habe ich mir vor einiger Zeit auch länger angeschaut nur nicht das Equipment um es nachzumachen und auf Youtube zu stellen :D Von dem her schonmal super dass du das gemacht hast!

Was die Theorie dahinter angeht:
1. Klar wenn man keinen Deckel an dem das Wasser wieder kondensieren kann auf die Behälter legt wird einerseits das Volumen des Wassers im Gefäß immer geringer und wir haben nur den Energieentzug beim Verdunstungsvorgang und nicht die freigesetzte Energie bei der Kondensation
Das bedeutet wir haben eine extrem erhöhte Abfuhr an Energie und benötigter Energie zum gefrieren beim heißen Wasser.
2. Was die Kristallisationskeime angeht: klar in warmen Wasser können mehr mehr Salze gelöst sein (vor allem weil das Wasser verdunstet und Wasser mit einer höheren Konzentration an Salzen übrig bleibt). Dies wirkt sich jedoch nur bedingt drauf aus, da dies ja sofern ich richtig liege nicht den Temperaturabfall sondern nur die Gefrierpunktserniedrigung beeinflusst und du ja hauptsächlich den Temperaturabfall beobachten konntest.
Also dass das warme Wasser die Temperatur "überholt" liegt wohl ehr an der Verdunstung und es gefriert schneller wegen der erhöhten Kristallisationskeime
Was mich nun interessiert hätte wie der Effekt aussieht wenn man die Behältnisse abschließt:
Somit verhindert man den "Verlust" von Wasser an die Umgebung und der Energiehaushalt ist nicht gestört:
An sich dürfte dann das kochende Wasser jedoch immernoch früher gefrieren.
Meine Idee dazu ist dass das Wasser in der Luft bevor es kondensiert stark heruntergekühlt werden kann (erhöhte Oberfläche/Angriffsfläche) und weniger Wasser in der Schüssel ist und somit auch hier der Effekt auftritt, nachdem die kalten Tropfen zurück ins Wasser fallen.
Dabei fällt mir ein super Experiment ein was du mit deinem Equipment besser durchführen könntest als ich:
Kannst du mal eine "Schneewolke" in deinem Eisschrank herstellen :D?
Müsstest dazu kleine Staubpartikel in der Luft haben an denen der aufsteigende Wasserdampf kondensieren kann :3

Sry für die lange Nachricht aber ich finde das Thema total spannend :)
Wenn du Fehler findest darfst die behalten ich habs nämlich am Handy geschrieben :p
Schöne Grüße
TDN bzw Physik ist Relativ :D

[MrDraco]

Super Video
Ich kenn den Versuch ähnlich wie unten beschrieben bei dem man heißes Wasser in kalter Umgebung hoch wirft und es friert, dagegen das kalte nicht.
Nun, ich bin nicht studiert, aber ich meine einen Pendant-Effekt zu unterkühltem Wasser zu erkennen; bei dem man Wasser unter den Gefrierpunkt bringt und dann Erschütterungen reichen können um es in sekundenschnelle zu gefrieren. Durch die Hitze/bewegung der Teilchen wird der Phasenwechsel erleichtert und flacht nicht um 0°C rum ab.
Aber was weiß ich schon... :)

[nusstafel]

Man könnte doch:
1.Das Volumen davor und danach messen.
2.Die Masse davor und danach messen.
3.Die Temperatur dauerhaft messen.
4.Mit mehr oder weniger gelösten Mineralien im Wasser durchführen (destilliertes/normales Wasser).
5.Das alles sehr genau messen und mehrmals genau gleich wiederholen um Durchschnittswerte zu ermitteln.
Dann alle gesammelten Daten, in verschiedensten Kombinationen, als Kurvenfunktionen darstellen und nach Mustern suchen.
Heutzutage könnte man auch einen Algorithmus automatisch nach Mustern suchen lassen, das wäre schneller.
Aber ich denke,
je nach dem wie es um die Finanzierung der Forschung steht, ist die Forschung in manchen Bereichen eben schneller als in anderen und dieses Phänomen genießt bestimmt nicht das größte Interesse unter den aktuellen Forschungsprojekten.

[green_technician]

Man hätte die wissenschaftliche Erklärung etwas länger und den Rest kürzer machen können. Und obwohl Windows XP das beste Windows ist, würde ich sagen #itstimeforanupgrade ☺

[devKazuto]

"Was gefriert schneller?" und die Antwort lässt sich direkt aus dem Titel ableiten. Ich würde einen anderen Titel wählen :)

[snoopdoggdoggystyle]

Du verkomplizierst die Sache. Nimm als Versuchsobjekt einen gefrorenen Spiegel und Kipp heißes Wasser darüber. 😃 Allerdings muss das alles draußen in der Kälte passieren. Ich hab mal vor Jahren heißes Wasser über meine Motorrad Spiegel gekippt um sie vom Matsch und Eis zu befreien. Innerhalb von nur wenigen Sekunden war der Dreck weg, jedoch war wieder eine richtig dicke Schicht Eis an den Spiegeln. So hab ich mir auch die Beschichtung ruiniert. 😂

[berndp]

Heisses Wasser hat eine höhere Verdampfungsneigung. Es hat v.a. eine etwas kleinere Dichte bei hohen Temperaturen. Die höhere Verdampungsneigung hat aber auch zur Folge daß viel stärkere Unterkühlung (Verdampfungskälte) auftritt. Das Gefälle (Energiedifferential) ist also steiler wie beim kalten Wasser.

[zierlauch]

pov: du hast physik homeschooling und musst jz von dem gefühlt jedes vid gucken... naja wenisgtens erklärt er es gut c: xD

[suppenhun]

finde ich faszinierend, dass das so schwierig ist. wow die entdeckerzone wollte einem damals weiß machen, dass heißes wasser IMMER schneller gefriert als kaltes

[Takio]

Hab mir die Frage schon öfter gestellt, danke für das Video :)

Der vernünftigste gut besuchte deutsche YT-Channel

[safshdgjhsfjksjdhfksdf]

Müsste es nicht bei 6:37 °C und nicht C° sein?

[Bldravnz]

Ich nehme an das Gelingen des Versuchs hängt stark von der Luftfeuchtigkeit ab. Du könntest versuchen ein Material in den Kühlschrank zu legen, das Wasserdampf absorbiert (evtl Magnesiumperchlorat?).

Mein Gedanke führt dahin, dass das heiße Wasser schneller abkühlt, weil wegen der höheren Temperatur mehr Moleküle aus der Flüssigkeit entkommen können. Sobald beide Flüssigkeiten dieselbe Temperatur erreichen kühlt das Wasser mit dem geringeren Volumen schneller ab (geringere Wärmekapazität). Ist die relative Luftfeuchtigkeit im Kühlschrank jedoch sehr hoch, verdampft weniger Wasser und der Effekt bleibt aus.

[blattspot]

Begründet sich dieser Effekt nicht dadurch, dass das höher temperierte Wasser mehr (thermische) Energie inne hat, das Wasser nach Homogenität mit der Umgebung "strebt" und diese so schneller abgibt, als das nicht kochende/heiße Wasser? Kannte das bisher nur aus Sibirien, wo man kochendes Wasser in die Lüft schüttet und es Eiskristalle regnet. Ist doch das gleiche Prinzip oder?