ทำไมน้ำร้อนถึงแข็งตัวเป็นน้ำแข็งได้เร็วกว่าน้ำเย็น

ทำไมน้ำร้อนถึงได้แข็งตัวเร็วกว่าน้ำเย็น? คำตอบของคำถามนี้เป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์มุ่งหาคำตอบเป็นเวลานาน โดยมันเริ่มจากการสังเกตของนักเรียนมัธยมในประเทศแทนซาเนียที่ชื่อว่า ErastoMpemba ในปี 1963 ที่พบความผิดปกติขณะที่เขาทำไอศกรีมกับเพื่อนแล้วส่วนผสมของเขาที่พึ่งต้มเสร็จใหม่ๆมีการแข็งตัวได้เร็วกว่าส่วนผสมของเพื่อนซึ่งเย็นกว่า ต่อมาในปี 1969 ปรากฏการณ์นี้ก็ถูกตีพิมพ์ในชื่อ ปรากฏการณ์ Mpemba ซึ่งจวบจนวันนี้นักวิทยาศาสตร์ก็ยังคงหาสาเหตุไม่ได้ว่าทำไมมันถึงเป็นเช่นนั้น

เมื่อไม่นานมานี้นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัย Southern Methodist ในรัฐเท็กซัส ประเทศสหรัฐอเมริกา และมหาวิทยาลัยหนานจิงในประเทศจีน ได้ทำการเสนอแนวคิดใหม่ของปรากฏการณ์ Mpemba เอาไว้ว่า สาเหตุหลักที่ทำให้น้ำร้อนแข็งตัวได้เร็วกว่าน้ำเย็น ขึ้นอยู่กับปัจจัยสำคัญคือพันธะระหว่างไฮโดรเจนและออกซิเจนซึ่งเป็นองค์ประกอบของน้ำที่เราเรียกว่าพันธะโคเวเลนต์ เมื่อน้ำได้รับความร้อนจะทำให้พันธะระหว่างไฮโดรเจนเกิดการเปลี่ยนแปลงให้มีความแข็งแรงมากขึ้น จนทำให้โมเลกุลของน้ำมีการจัดเรียงตัวในรูปของผลึกแบบเดียวกับโครงสร้างของน้ำแข็ง ซึ่งง่ายต่อการแข็งตัวขณะที่การทำให้น้ำเย็นแข็งตัวจะต้องทำการสลายพันธะเดิมทิ้งเสียก่อน จึงใช้เวลาในการแข็งตัวมากกว่า

อย่างไรก็ตาม ในส่วนของคำอธิบายของปรากฏการณ์ Mpemba นี้ก็ยังคงเป็นที่ถกเถียงกันในวงการว่าทฤษฎีของใครนั้นถูกต้องเพราะนอกจากแนวคิดล่าสุดที่ได้เสนอมาแล้วยังมีแนวคิดอีกมากมายซึ่งต่างก็มองกันคนละมุมมอง ยกตัวอย่างเช่นเมื่อหลายปีก่อนมีนักวิทยาศาสตร์กลุ่มหนึ่งเสนอแนวคิดว่าสาเหตุที่ทำให้น้ำร้อนแข็งตัวได้ไวกว่า เพราะเมื่ออุณหภูมิของน้ำสูงขึ้นน้ำบางส่วนจะมีการระเหยออกไป ทำให้ปริมาตรของน้ำร้อนมีน้อยกว่าน้ำเย็นจึงง่ายต่อการแข็งตัวกว่า จึงทำให้เกิดความคลุมเครือถึงคำอธิบายที่แท้จริงของปรากฏการณ์นี้ และหวังว่าในอีกไม่นานจะมีนักวิทยาศาสตร์ได้เสนอแนวคิดใหม่ๆเกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้ออกมาที่ช่วยให้เราสามารถเข้าใจได้อย่างถ่องแท้