Mpemba Effekt auch in DE möglich?

Moin moin,
Da wir im moment Sommer haben und Eiswürfel ein muss für Getränke sind, fragte ich mich letztens, ob der Mpemba Effekt auch möglich ist, wenn ich eine Eiswürfelform mit heißem Wasser fülle und ins Gefrierfach tue?

Energetisch betrachtet ist heißes Wasser in Eiswürfelformen definitiv eine Sünde :D
Aber so lange, wie das eigentliche Wirkprinzip des Mpemba-Effektes noch nicht bekannt ist, wird dir auch keiner eine zufriedenstellende Antwort auf deine Frage geben können.

Bettman schrieb:Energetisch betrachtet ist heißes Wasser in Eiswürfelformen definitiv eine Sünde

Wieso das? :D

Bettman schrieb:Aber so lange, wie das eigentliche Wirkprinzip des Mpemba-Effektes noch nicht bekannt ist, wird dir auch keiner eine zufriedenstellende Antwort auf deine Frage geben können.

Ist das nicht schon bekannt?

Ich meine mal gelesen zu haben, das heißes Wasser schneller gefriert, weil es zirkuliert.

Ich stelle es mir ungefähr so vor:
Heißes Wasser hat eine geringere Dichte als kaltes und da die Wände von z.B. der Eiswürfelform kalt sind, die Wasseroberfläche auch kalt ist und nur im inneren heißes Wasser ist, fängt es an zu zirkulieren. Durch die zirkulierung kühlt es schneller ab als Wasser was nicht zirkuliert.

Kann natürlich auch großer Quatsch sein was ich hier schreibe, bin halt kein Experte. :D

Mr.Whatever schrieb:Wieso das? :D

nehmen wir mal an du willst 20 °C kaltes Wasser bei 0° C gefrieren lassen. Die notwendige Energie die du dem Wasser entziehen musst beträgt dann (in Abhängikeit von der Masse):
[20 K * 4,19 kJ/(kg*K)] + 333 kJ/kg = 416,8 kJ/kg
Das bedeutet, um ein kg Wasser von 20 °C gefrieren zu lassen musst du 416,8 kJ Wärme entziehen. Bei einem Kühlschrank mit einem COP von 3 benötigst du dafür 139 kJ Strom.

Dabei ist:
20 K --> notwendige Temperatur um die du das Wasser abkühlen willst
4,19 kJ/kg --> spezifische Wärmekapazität Wasser
333 kJ/kg --> Schmelzenthalpie Wasser

Wenn du dein Wasserl vorher auf 80 °C erwärmst, dann benötigst du erstmal folgende Strommenge für deinen Wasserkocher:
60 K * 4,19 kJ(kg = 251 kJ/kg
für das Gefrieren des 80 °C warmen Wassers musst du folgende Energie abführen:
[80 K * 4,19 kJ/(kg*K)]+333 kJ/kg = 668 kJ/kg
Bei einem COP von 3 ergibt das einen Strombedarf deines Kühlschrankes von 223 kJ/kg

In Summe brauchst du also für das "einfache" Gefrieren von einem kg kaltem Wasser 139 kJ Strom
Willst du den Mpemba-Effekt nutzen benötigst du 474 kJ, also ungefähr die 3,5-fache Menge an Energie.
Das meinte ich mit energetischer Sünde :D

Mr.Whatever schrieb:Ich meine mal gelesen zu haben, das heißes Wasser schneller gefriert, weil es zirkuliert.

Möglich. Meine letzte Thermodynamik-Vorlesung ist schon ein paar Jahre her. Ich erinnere mich nur dass wir da darüber gesprochen haben und zu keinem Ergebnis gekommen sind. Aber eventuell wurde der Effekt inzwischen genauer untersucht :)

Bettman schrieb:nehmen wir mal an du willst 20 °C kaltes Wasser bei 0° C gefrieren lassen. Die notwendige Energie die du dem Wasser entziehen musst beträgt dann (in Abhängikeit von der Masse):
[20 K * 4,19 kJ/(kg*K)] + 333 kJ/kg = 416,8 kJ/kg
Das bedeutet, um ein kg Wasser von 20 °C gefrieren zu lassen musst du 416,8 kJ Wärme entziehen. Bei einem Kühlschrank mit einem COP von 3 benötigst du dafür 139 kJ Strom.

Dabei ist:
20 K --> notwendige Temperatur um die du das Wasser abkühlen willst
4,19 kJ/kg --> spezifische Wärmekapazität Wasser
333 kJ/kg --> Schmelzenthalpie Wasser

Wenn du dein Wasserl vorher auf 80 °C erwärmst, dann benötigst du erstmal folgende Strommenge für deinen Wasserkocher:
60 K * 4,19 kJ(kg = 251 kJ/kg
für das Gefrieren des 80 °C warmen Wassers musst du folgende Energie abführen:
[80 K * 4,19 kJ/(kg*K)]+333 kJ/kg = 668 kJ/kg
Bei einem COP von 3 ergibt das einen Strombedarf deines Kühlschrankes von 223 kJ/kg

In Summe brauchst du also für das "einfache" Gefrieren von einem kg kaltem Wasser 139 kJ Strom
Willst du den Mpemba-Effekt nutzen benötigst du 474 kJ, also ungefähr die 3,5-fache Menge an Energie.
Das meinte ich mit energetischer Sünde

Ah okay danke für deine detaillierte Antwort :D :)

Interessantes Thema.

Ich bin der Meinung, das der Mpemba Effekt überall auf der Welt möglich ist, vorausgesetzt die Bedingungen werden erfüllt.

Hier mal ein Ausschnitt aus dem Wikipedia Eintrag:

Von einem Mpemba-Effekt kann indes nur dann die Rede sein, wenn die ursprünglich wärmere Flüssigkeit die ursprünglich kältere (die ja einen „Vorsprung“ besitzt) beim Abkühlvorgang irgendwann „überholt“, und dafür darf z. B. die ursprüngliche Temperaturdifferenz in den Gläsern nicht zu hoch sein. Auch eine Reihe weiterer Bedingungen muss für einen Mpemba-Effekt erfüllt sein; sie betreffen etwa die Füllmengen und Ausgangstemperaturen in beiden Gläsern, die Geometrie und Wärmeleitfähigkeit der Gläser sowie die Wärmeleitfähigkeit und Temperatur der Stellfläche. Diese Bedingungen sind indes sämtlich mit den Mitteln der klassischen Thermodynamik unmittelbar nachvollziehbar.

Quelle: Wikipedia: Mpemba-Effekt