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ムペンバ効果調査中(3):ムペンバ君の報告

Posted on 8月 1st, 2008 in 倉庫 by apj

 ムペンバ君が、どのような報告をしたかについて情報を掲載しておく。
 ムペンバ君本人による報告は、
E. B. Mpemba and D. G. Osborne, Phys. Edu. 4(1969) 172-175
・E. B. Mpemba and D. G. Osborne, Phys. Edu. 14(1979) 410-413
の2つがある。が、この2つの内容は、見出しやタイトルが少し違うだけで、内容は全く同じであり、1979年のものは1969年のもののレプリントである。

(報文前半:ムペンバ君による)
 ムペンバ君がやったことは次の通り。
・ミルクを沸かして砂糖を入れて氷らせる(=アイスクリームを作る)操作をしていた時、冷やさずにそのまま(料理用の?)冷凍庫に入れたら、沸かさずに入れた(=ミルクに砂糖を入れて混ぜただけで冷凍庫に入れた)友達(1名)のものより、ムペンバ君のものの方が先に凍っていた。
・50cm3のビーカーに、冷たい水道水と、ボイラーから汲んできた湯を入れ、理科実験室の冷凍庫に入れた。1時間後に見たら、いずれもまだ全体が凍っていなかったが、ボイラーから汲んできた湯の方が、凍っている部分が多かった。
 Osborne先生がムペンバ君の学校に招かれて、科学について講演をするために来たとき、このことについてムペンバ君がOsborne先生に質問をした。
(報文後半:Osborne先生による)
 University College in Dar es Salaamのテクニシャンに、実験をするよう頼んだら、ムペンバ君の主張を裏付ける結果になった。
 そこで、学生と一緒に実験をしてみた。70cm3の水を100cm3のパイレックスビーカー(直径4.5cmくらい)に入れ、家庭用冷蔵庫の冷凍ボックスに入れた。断熱のために、ビーカーの下に、ポリスチレンのフォームを置いた。
(1)冷やしていくと、元々熱かった方が先に凍ってるっぽい。
(2)温度に対して、凍り始める時間をグラフにすると、文献中図1のようになった。
(3)水の表面に油の薄い膜を置くと、凍るのが数時間遅れた。水の熱は表面から奪われていることがわかった。
(4)蒸発による体積減少は僅かであった。蒸発による潜熱の影響は30%以上ではないし、それだけでは温度が高い方が先に凍る原因にはなりそうにない。
(5)液体内部に温度勾配ができた。
(6)溶存した気体の影響は無視した。(低い温度の実験では湯冷ましを使った)

【私が気付いた疑問】
・繰り返し実験した割には、報文中図1のデータ点が6点しか無いのは何故か。その6点で、最初の温度と凍り始めまでの時間を曲線で表しているのは無理が無いか?
・報文中図3では、冷却曲線そのものではなく、冷却開始温度が47℃と70℃のものについて、水の表面温度が近付いていくことを示している。しかし、これではよく分からない。わざわざ差にするよりも、冷却曲線そのものをたくさん重ねた方が、データのばらつきも含めてよくわかるのではないか?
・容器に蓋をしていない上に、家庭用の冷蔵庫なので、温度制御がどうなっているかがわからない。多分、冷蔵庫任せになっていたはず。
・ゴミが入れば結晶の核になる。水の準備のやり方が、報文の記載だけでは不十分なのではないか。蒸留してフィルターを通したあと(必要ならば脱気し)、蓋をした状態で湯煎で加熱するなどして、温度以外の効果が入らないようにして実験しないとまずいのでは。1969年頃にOsborne先生が学生と一緒に遊んだ実験では、どの程度の精度が要求されるか十分認識していなかったのではないか?
・NHKが番組中で出したのは、ムペンバ君の報文の図1のグラフの曲線を編集したものか?