ムペンバ効果を検証してみた。

　巷で物議をかもし出している、ムペンバ効果について実験してみました。

ただし、さすがに一般家庭には温度計やビーカーなんて物は無いので、殆ど参考程度の実験です。

ちなみに、私も予想外の実験結果でしたorz

○実験環境

　　家庭用冷蔵庫（富士通　ＥＲ-32ＳＴ）
　　冷蔵庫付属の製氷皿（あらかじめ、『常温』に戻しておく）
　　比較対照用の大きい製氷皿（あらかじめ常温に戻してある）
　　水（常温　25℃くらい？）
　　熱湯（沸騰させた物　100℃近く）
　　冷水（冷蔵庫に入っていた物　8℃前後と思われる）

　
○実験前考察

　まず、常識的観点から言って、熱水の方が早く氷になる事はありえないと思われる。
仮に熱水の方が早く氷になる場合、温度上昇による『熱膨張』や、『気化熱』及び、『対流現象』が作用しているのではないかと考察される。
　また、冷凍庫内の温度変化をなるべく防ぐ為、冷凍庫を開いて確認する頻度を、３０分に一回に留める。
　製氷皿を置いた場所の冷気の対流等も勘案して、何回かの追実験が行われる事が望ましい。
　家庭用冷凍庫の振動を勘案し、『過冷却状態』はおきていないものとする。
　実験の終了は、熱水・常温水共に氷の膜を形成し、両者の氷の厚さを比較する事で結論とする。


○実験状況

常温にした製氷皿３つ。　左２個が冷蔵庫付属の物。大きい物は、比較の為の冷水を入れる。


左側が常温の水（25℃程度）　　右側が熱湯（100℃近く）　


左側が常温の水（25℃程度）　　右側が熱湯（100℃近く）　上は冷水（8℃程度）を注いだ物



３０分後に冷凍庫を開けて確認した時には、全ての製氷皿で氷結はしていなかった。

１時間後に冷凍庫を開けて確認したところ、全ての製氷皿で氷結はしていなかった。

１時間半後に冷凍庫を開けて確認すると、全ての製氷皿で表面が凍っていた。

１時間半後の常温水の様子。（厚さ約１ミリ程度の氷が確認された）


１時間半後の熱湯の様子（かなり薄いが氷の膜が確認された）



○実験結果

　ムペンバ効果は確認されなかった。


○実験終了後の考察

　実験終了を両者が氷の膜を形成した時点で終了とした為、１時間半で実験は終了となったが、さらに１時間後に取り出してみたところ、熱湯の方は完全に氷になっていたのに対し、常温の方はまだ中心部に水で残っていた部分を確認した。（ただし、実験終了と同時に製氷トレイを入れるところに戻した為、考察の対象とはしない）

　実験の結果、全ての温度において同時に冷凍庫に入れれば、似たような氷結時間を要する事が判った。（誤差１０～２０分程度と思われる）

　また、氷の厚さ等から勘案して、明らかに常温水の方が早く凍り始める事も確認された。

ただし、実験のやり方に問題がある為、本実験のみでムペンバ効果を否定する事はできない。
（水温を計っていない事や、冷凍庫内の温度変化のデータ取得や、追実験を行っていない事）

　この実験のやり方の問題点として、熱水と常温水を同時に冷凍庫内に投入する事が挙げられると思う。
　今回は、１００℃の熱湯と、２５℃程度の常温水を同時に投入しているため、冷凍庫内の熱平衝がかなり大きくなっているはずであり、それが常温水の氷結度合いにも関与している可能性は否めない。

　また、本来の『ムペンバ効果』が『アイスクリーム』の製造過程で発見されている事から、たんぱく質や溶質である砂糖の関与も否定できず、『水で実験を行う事自体が間違えでないのか？』という考察も行える。

　上記アイスクリームの製造過程で、ムペンバ効果が発見されている事から、『金属製の容器』で無いと効果が確認できない可能性も否定できない。

（ちなみに、アイスクリームは冷凍庫を使わない方が美味しくできるのですが、それはまた別の話でｗ）


○ムペンバ効果の実験をされているサイト

さつきのブログ「科学と認識」 「ムペンバ効果」について考える（その１）
さつきのブログ「科学と認識」 「ムペンバ効果」について考える（その２）
大槻義彦公式ブログ


○ムペンバ効果の紹介サイト
水のおもしろ実験 お湯が先に凍る?
wikipedia （ムペンバ効果の説明）