7月 第5回 【ムペンバ効果、再び】

「実験もしないで簡単に否定するとは、物理学者としてけしからん！」
とか
「NHKは10回以上実験して実証しているそうではないか！」
とか、たくさんのご批判をいただきました。
なかには感情的に『馬鹿』呼ばわりされました。
NHKの権威なのでしょうか。

こんな物理法則、あるいはムペンバ効果とやら、熱力学の基本法則からありえませんので、前回私は強く否定したのです。
つまり、実験してみるまでもないのです。だから、大抵の物理学者は関心がないのです。このムペンバという言葉を知っている物理学者もほとんどいません。

私は、わが国唯一の物理科学雑誌『パリティ』の編集長を務めて23年になります。この間、ただの一度もこんな効果が話題に取り上げられたことがありません。
確かに海外の科学関連の啓蒙誌にヘンな現象として記載されていたことは知っている編集委員もいたかも知れませんが、完全無視の態度でした。

ところで、実に馬鹿馬鹿しいとは私も思いましたが、前回のブログの記事に対する反響が大きく、
「実験やれ！」
「実験やったか？」
という批判がありましたので、重い腰をあげました。

実験は3とおり。

1. 製氷皿（プラスチック製）、それぞれ6区画のもの2個
2. ペットボトル2本
3. まな板（プラスチック製）、2区画

70℃のお湯、17℃の水（いずれもバンクーバー市の水道水）。

まず、1.の実験。

• それぞれ2個の製氷皿にお湯と水の印をつけ、お湯・水をそれぞれの区画に満杯に入れた。
• 朝8時15分、実験開始。
• 冷蔵庫（冷凍室）に製氷皿を入れた途端、お湯の方から激しい水蒸気が上がる。
• 9時7分、水の製氷皿の6区画のうち、5区画が結氷。お湯の方は全ての区画で未結氷。
• 9時21分、お湯の方も全て結氷。水の方の残った1区画も結氷。
• 結論、『70℃のお湯は、17℃の水よりも遅く結氷した。』　つまり、NHKの放送とは逆だった。

2.のペットボトルでの実験も同じ結果。

3.の実験。

• まな板（プラスチック製）の1区画に17℃の水、別の区画に70℃のお湯をこぼし、冷蔵庫に入れた。
• 15分後、いずれも結氷。しかし、お湯の方が固く結氷した。これは、NHKの主張に沿っている。
• 結論、板に垂らしたお湯は同じように垂らした水より、早く結氷。

やはり、NHKの主張は正しくありませんでした。
ただし、板に垂らしたお湯については、その通りでしたが、これは板の上に広く広がり、極端に蒸発熱が奪われ、また薄いお湯の層は、すぐ下地の板の温度になるためなのです。
尚、水を入れた製氷皿の6区画のうち1区画だけは、なかなか結氷せずお湯の結氷と同じ程度の時間がかかりました。
これは、例外的な様々な要因を考えるきっかけになります。

この種の実験には、たくさんのパラメータが関与する可能性があります。

• 蒸発熱・・・
  これは、冷蔵庫の温度とお湯の温度に関係。また、お湯と空気の接触面積に依存する。蒸発熱によって熱は奪われ、温度は低下する。
• 過冷却・・・
  0℃になっても結氷しない。
• 成分変化・・・
  お湯にすると水道水に溶けていた気体が蒸発して、成分が変わる。
• 対流の違い・・・
  お湯のまわりの対流は、激しく効率よく冷気があたる。

17℃の水の製氷皿の6区画のうちの1区画だけがなかなか結氷しなかったのは、上のうちのどれかの要因があるのでしょう。
『実験したら、NHKの言うとおりだった。』というレポートもあるのはあるのですが、これは、偶然上の要因があったと考えられます。

繰り返し結論を申し上げます。
『冷蔵庫で氷を早く作りたいなら、一旦、お湯にしてから冷やせ！』
とは、迷信です。
ムペンバ効果は、相転移の物理の新しい発見でもなく、まして新しい法則でもありません。