Mpemba paradoxon.
A paradoxon, olyan tudományos megfigyelésen alapuló ellentmondás, amely szerint, egy vizsgált anyagi halmaz, egészen másképpen működik, azonos fizikai feltételek mellett, mint a többi anyagfajta. A címben szereplő paradoxon például, arról szól, hogy a meleg víz, gyorsabban fagy meg, mint a hideg. Ha egyforma mennyiségű vizet, egyszerre tesznek a mélyhűtőbe.
Ezt a jelenséggel a hatvanas években, egy tanzániai diák, Erasto B. Mpemba foglalkozott. Megfigyelt kísérletei szerint, a 90 Celsius fokos víz, hamarabb fagyott meg, mint a 25 fokos. Bár a múltban, Arisztotelész, Bacon, és Descartes is foglalkozott a jelenséggel, de a tudomány mégis az újra felfedezőjéről, Mpemba nevéhez kötötte.
Vannak tudományos elképzelések a lehetséges megoldásra, amelyek a meleg víz aktívabb párolgásával, valamint a magasabb só-kiválasztó képességével függnek össze, de egyik sem igazolt állítás. Főképpen, ha arra gondolunk, hogy a kétféle hőfokú vizet, zárt edényben kezdik el lehűteni.
Természetesen, nem kell mindjárt megijedni, mert a dolog paradoxikus jellegét csupán, az emberi értelmezés tehetetlensége biztosítja. Mint minden más paradoxon esetében. Mert az anyag, mindig jobban „tudja” a fizikát, mint mi emberek. Bármilyen anyagi minőség legyen is az. Mi pedig, csak próbáljuk megérteni az anyagok megfigyelt viselkedése folytán, a folyamatosan alakuló fizikai törvényeinkkel. Amelyek a relatív mivoltuk miatt, lehetnek tévesek is.
A víz természetes alaptulajdonsága az, hogy 4 Celsius fokon a legsűrűbb. Ennél fogva, teljesen mindegy az, hogy a 4 fokról plusz vagy mínusz irányba változtatjuk a hőfokát, mindenképpen ritkulni fog a halmazszerkezete. Ezért, a 4 fok körüli víz közegének, sokkal gyengébb a hő-leadó képessége, mint a nála melegebb vízközegeknek. Ami azt jelenti, hogy a hő leadási folyamata, sokkal lassabb ütemben mehet csak végbe a hidegebb víznek.
Ráadásul a víz, túlhűthető. Ami azt jelenti, hogy képes mélyen a fagyáspontja alá hűlni a nélkül, hogy megfagyna. Így a víz túlhűtése, relatív fagyáspont csökkenést eredményez. A fagyáspontja alá túlhűtött víz, metastabil állapotba kerül, és egy kis rázkódásra vagy ütésre, látványos módon bekristályosodik, és teljesen megfagy, pár pillanat alatt.
Mivel a hűtés során kialakult jégnek, már nagyobb a térfogata, mint a 4 fokos teljesen sűrű víznek, ezért szétrepeszti a tárolóedénye falát. Ha az nem képes, a kialakult jég térfogat növekedését elviselni. Ezért szükséges a járműveink hűtőberendezéseit, fagyálló folyadékkal feltölteni télen.
Ha a hűtésre szánt víz hőfoka, 4 fok alatt van, akkor alig van olyan mértékű hőmennyisége, amit le tud adni. Ennél fogva, egy igen lassú dermedési folyamatba kezd, a 0 fok eléréséig. Amelynek a térfogatnövelő sebessége, nem változik számottevően, a teljes vízközeg lehűlése során.
Majd az egész vízközeg 0 fokon marad addig, amíg a vízközeg teljesen meg nem fagy. Éppen olyan módon, mint ahogyan a forrásban lévő vízközeg hőmérséklete sem változik meg. 100 fokon marad, a teljes forrása idejére. Akármennyire melegítjük is a forrásban lévő vízközeget. Legfeljebb, a forrás sebességének az üteme változik meg. Fel fog gyorsulni a folyamat. Amíg el nem fogy a víz, és a teljes mennyisége gőzzé nem változik.
Az ivóvíz hőfoka 10-12 fokos. Ami a 4 fok felett van ugyan, de nem túl sokkal. Ezért hideg számunkra. Így, ha tovább szeretnénk hűteni, akkor egy viszonylag lassú hő-leadási folyamat alakul ki a közegében. Mert, nincsen olyan magas hőfoka, amelyből jóval több hőt tudna hirtelen leadni. Ezért, egy aránylag lomha lehűlési folyamatba kezd. Amely nem változik számottevően a hűtése alatt. Egészen a legnagyobb sűrűségét jelentő 4 fok eléréséig.
Ezzel szemben, a meleg víznek, a viszonylag magasabb hőfoka azt eredményezi, hogy a hűtőközegbe helyezve, jóval gyorsabb ütemű hő-leadási folyamatba kezdhet. Amely hő leadási folyamat kezdő sebessége, alig csökken a 4 fokra való lehűlése során. Ennél fogva, lehűlési időben, akár ki is előzheti, a nála jóval hidegebb vízközeget, míg 4 fokra hűl. Majd a nulla fok eléréséig, egyforma sebességgel hűl, az eredetileg hidegnek értelmezett vízzel, amelyik szintén elérte a legnagyobb sűrűségi szintjét.
Tavakban például, a víz feletti légtér hűtő hatására 4 fokra lehűlt víz, teljesen besűrűsödik, és ezért, a vízközeg aljára ereszkedik. Majd a tó teljes termodinamikus jellegű lehűlése folytán, ez a folyamat lelassul. Így a felszínen maradt hidegvíz megdermed a légtér hűtő hatására, és lassan, 0 fokos jéggé alakul. Az ilyen módon kialakult jégpáncél ritkább szerkezetű, mint a tó 4 fokra lehűlt vize. Ezért, a tó felszínén marad. A rossz hővezetése miatt pedig, hőszigetelőként érvényesül a tó felszínén. Megvédve ez által a téli hidegtől, a tó alsóbb vízközegét, a benne áttelelő növények és állatok sokaságával.
A víz közegének pedig, azért vannak ilyen extrém tulajdonságai, mert egy valóban extrém anyagi halmazról van szó. A víz ugyanis, nem sorolható be büntetlenül a többi természetes anyagfajta közé. Mert a víz, már égéstermék. A hidrogén égése folytán keletkezett vegyület. Így, nem atomi szintű természetes anyag.
Ezeknek az extrém tulajdonságainak köszönhetően lett a víz, a bioszféránkban kialakult élet alapja. Oly annyira, hogy az emberi élet anyagi minőségének is a két harmadát, tiszta víz alkotja. Valamint, az én véleményem szerint, a sejtjeinkben, éppen a hidrogént égetjük el mi magunk is ahhoz, hogy éltető erőhöz jussunk. Az ilyen módon keletkező égéstermék pedig, mint vegyileg tiszta víz, a legideálisabb oldószer a sejtjeink számára. Így egy „füst alatt”, kiöblögetik a sejtjeinkből, az ott feleslegessé vált anyagi szintű sejtes alapú hulladékokat.
Bár a víz, a Földön kialakult természet alapja, de ő maga, mégsem természetes atomi szerkezetű anyag. Hanem a hidrogén égéstermékeként létrejött vegyület. Így a belőle kialakult élet is, egy elég extrém dolog. Mert még mindig nincsen az életről kialakult, ideális tudományos magyarázat.
Nekünk ugyanis, a víz forráspontjának körülbelül egy harmadán, 36 fokon kell üzemelnünk ahhoz, hogy a biológiai szintű egyensúlyunk fennmaradjon. Kellő hőmérsékleti távolságban, a víz fagyási és forrási pontjaitól. Valamint, a 4 fok által meghatározott, maximális vízközeg sűrűségtől. Ezért, éppen azt kell mielőbb megtanulnunk, hogy melegben milyen mértékben vetkőzhetünk le és hidegben, mennyire öltözködjünk fel ahhoz, hogy a szervezetünk által megkívánt 36 fokos testhőmérsékletünk, állandóan biztosított maradjon.
Az egyre fokozódó vízhiány ellensúlyozására pedig, elemi létszükséglet számunkra az, hogy a közlekedés káros-anyag kibocsátó járműveiben, mielőbb kicseréljük a hajtómotorokat. Mégpedig, lehetőleg víz üzemanyaggal működtetett motorikus erőforrásokra. Ezt kell még szorgalmaznunk, az elektromos és a mágneses motorral ellátott járművek mellett. Mert számunkra ez, valóban létkérdés.
A vízmotorokkal hajtott járművek égésterméke, éppúgy víz, mint ahogyan üzemanyag. Mégpedig, tiszta víz. Ami a légterünket, még frissíteni is képes. Jó példa erre, Gróf Spanyol Zoltán szabadalmaztatott találmánya, amely a vízplazmát hasznosítja, és elvileg, mindenféle égő, lánghegesztő, és robbanó berendezést képes azonnal kiváltani. 1985-óta próbálja hazánkban érvényesíteni a találmányát. Sokan vitatják, többen egyszerűen szélhámosnak tartják, de szerintem, az akkoriban szabadalmaztatott eljárása, önmagáért beszél. Mert egy hivatalosan elfogadott szabadalom, nem lehet annyira komolytalan.
Ilyen módon, a gépjármű motorok mellett, a tűzhelyeket, a kazánokat, és lánghegesztő berendezéseket is ki lehetne cserélni, jóval biztonságosabb és bioszferikusabb berendezésekre. Mert ahhoz, hogy a víz által kialakított bioszférához tudjunk igazodni, éppen arra van szükségünk, hogy a mindennapi életvitelünk során, ehhez az extrém anyaghoz alkalmazkodjunk. Mégpedig olyan módon, hogy vizet termelő energia-felszabadítási módokat vezetünk be tudatosan.
Ha már megértettük azt, hogy ez az egyedülálló anyag, miért olyan extrém, akkor már nekünk kell figyelnünk arra, hogy mindig ilyen tiszta is maradjon. Mert az extrém tulajdonságait, csak így képes hosszú távon megtartani. Ami a gyermekeink, az unokáink, az utókorunk érdeke is. Ezért, nekünk is úgy kell vigyáznunk a vízkészletünk tisztaságára, mint a természetnek. Mert a természet, a párolgással megvalósított termikus körforgással, tisztán tartja számunkra az iható minőségű vízkészletét.
Így a víz paradoxikus jellege, csak addig maradhat fenn, amíg meg nem értjük tökéletesen, az anyagi halmazának a természetes viselkedését. Amire Mpemba, egy tanzániai diák hívta fel utoljára, a tudósaink figyelmét.
Matécz Zoltán
2018.01.19.
