Video: ambayo maji hufungia kwa kasi - moto au baridi. Athari ya Mpemba au kwa nini maji ya moto huganda haraka kuliko maji baridi

Katika makala hii, tutaangalia kwa nini maji ya moto hufungia kwa kasi zaidi kuliko maji baridi.

Maji yenye joto huganda haraka kuliko maji baridi! Mali hii ya ajabu ya maji, maelezo halisi ambayo wanasayansi bado hawawezi kupata, imejulikana tangu nyakati za kale. Kwa mfano, hata katika Aristotle kuna maelezo ya uvuvi wa majira ya baridi: wavuvi waliingiza viboko vya uvuvi kwenye mashimo kwenye barafu, na ili waweze kufungia kwa kasi, walimwaga maji ya joto kwenye barafu. Jina la jambo hili lilipewa jina la Erasto Mpemba katika miaka ya 60 ya karne ya XX. Mnemba aliona athari ya ajabu wakati akitengeneza ice cream na kumgeukia mwalimu wake wa fizikia, Dk.Denis Osborn, kwa maelezo. Mpemba na Dk. Osborne walifanya majaribio ya maji kwa viwango tofauti vya joto na kuhitimisha kuwa karibu maji yanayochemka huanza kuganda kwa kasi zaidi kuliko maji kwenye joto la kawaida. Wanasayansi wengine wamefanya majaribio yao wenyewe na kila wakati wamepata matokeo sawa.

Ufafanuzi wa jambo la kimwili

Hakuna maelezo yanayokubalika kwa ujumla kwa nini hii inafanyika. Watafiti wengi wanapendekeza kwamba yote ni juu ya baridi ya juu ya kioevu, ambayo hutokea wakati joto lake linapungua chini ya kufungia. Kwa maneno mengine, ikiwa maji hufungia kwa joto la chini ya 0 ° C, basi maji ya supercooled yanaweza kuwa na joto la, kwa mfano, -2 ° C na bado kubaki kioevu bila kugeuka kwenye barafu. Tunapojaribu kufungia maji baridi, kuna nafasi ya kuwa itakuwa supercooled mara ya kwanza, na itakuwa ngumu tu baada ya muda fulani. Katika maji ya moto, taratibu nyingine hufanyika. Mabadiliko yake ya haraka kuwa barafu yanahusishwa na convection.

Convection- Hii ni jambo la kimwili ambalo tabaka za chini za joto za kioevu hupanda, na za juu, zilizopozwa, huanguka.

Watafiti wengi wameweka mbele na wanatoa matoleo yao wenyewe kwa nini maji ya moto huganda haraka kuliko maji baridi. Inaweza kuonekana kuwa kitendawili - baada ya yote, ili kufungia, maji ya moto yanahitaji kwanza kupungua. Walakini, ukweli unabaki, na wanasayansi wanaelezea kwa njia tofauti.

Matoleo Makuu

Kwa sasa, kuna matoleo kadhaa ambayo yanaelezea ukweli huu:

Kwa kuwa uvukizi katika maji ya moto ni kasi, kiasi chake hupungua. Kiasi kidogo cha maji ya joto sawa huganda haraka.
Sehemu ya kufungia ya jokofu ina safu ya theluji. Chombo kilicho na maji ya moto huyeyusha theluji chini yake. Hii inaboresha mawasiliano ya joto na friji.
Kufungia kwa maji baridi, tofauti na moto, huanza kutoka juu. Katika kesi hiyo, convection na mionzi ya joto, na, kwa hiyo, kupoteza joto huzidi kuwa mbaya.
Katika maji baridi kuna vituo vya crystallization - dutu kufutwa ndani yake. Kwa yaliyomo kidogo ndani ya maji, icing ni ngumu, ingawa wakati huo huo, hypothermia yake inawezekana - wakati ina hali ya kioevu kwenye joto la chini ya sifuri.

Ingawa kwa haki inaweza kusema kuwa athari hii haizingatiwi kila wakati. Maji baridi mara nyingi huganda haraka kuliko maji ya moto.

Maji huganda kwa joto gani

Kwa nini maji huganda kabisa? Ina kiasi fulani cha madini au chembe za kikaboni. Hizi, kwa mfano, zinaweza kuwa chembe nzuri sana za mchanga, vumbi au udongo. Joto la hewa linapopungua, chembe hizi huwa vituo vinavyozunguka fuwele za barafu.

Jukumu la viini vya crystallization pia linaweza kufanywa na Bubbles za hewa na nyufa kwenye chombo kilicho na maji. Kiwango cha mchakato wa kugeuza maji kuwa barafu huathiriwa kwa kiasi kikubwa na idadi ya vituo hivyo - ikiwa kuna wengi wao, kioevu hufungia kwa kasi. Chini ya hali ya kawaida, na shinikizo la kawaida la anga, maji hupita kwenye hali imara kutoka kioevu kwenye joto la digrii 0.

Kiini cha athari ya Mpemba

Athari ya Mpemba inaeleweka kama kitendawili, kiini chake ni kwamba, chini ya hali fulani, maji ya moto huganda haraka kuliko maji baridi. Jambo hili liligunduliwa na Aristotle na Descartes. Hata hivyo, ilikuwa hadi 1963 ambapo Erasto Mpemba, mvulana wa shule kutoka Tanzania, aliamua kwamba aiskrimu ya moto hugandishwa kwa muda mfupi zaidi kuliko aiskrimu baridi. Alifanya hitimisho kama hilo wakati akifanya kazi ya kupika.

Alipaswa kufuta sukari katika maziwa ya kuchemsha na, baada ya kuipunguza, kuiweka kwenye jokofu ili kufungia. Inavyoonekana, Mpemba hakutofautiana kwa bidii maalum na alianza kutekeleza sehemu ya kwanza ya kazi hiyo kwa kuchelewa. Kwa hiyo, hakusubiri maziwa ya baridi, na kuiweka kwenye friji ya moto. Alishangaa sana pale ilipoganda kwa kasi zaidi kuliko ile ya wanafunzi wenzake, ambao walifanya kazi hiyo kwa kufuata teknolojia aliyopewa.

Ukweli huu ulimvutia sana kijana huyo, na akaanza majaribio na maji ya kawaida. Mnamo 1969, jarida la Physics Education lilichapisha matokeo ya utafiti wa Mpemba na Profesa Dennis Osborn wa Chuo Kikuu cha Dar es Salaam. Athari waliyoieleza ilipewa jina la Mpemba. Hata hivyo, hata leo hakuna maelezo wazi ya jambo hilo. Wanasayansi wote wanakubali kwamba jukumu kuu katika hili ni la tofauti katika mali ya maji ya baridi na ya moto, lakini ni nini hasa haijulikani.

Toleo la Singapore

Wanafizikia kutoka kwa moja ya vyuo vikuu vya Singapore pia walipendezwa na swali, ni maji gani yanafungia kwa kasi - moto au baridi? Timu ya watafiti wakiongozwa na Xi Zhang walielezea kitendawili hiki kwa usahihi na sifa za maji. Kila mtu bado anajua muundo wa maji kutoka shuleni - atomi ya oksijeni na atomi mbili za hidrojeni. Oksijeni kwa kiasi fulani huchota elektroni kutoka kwa hidrojeni, hivyo molekuli ni aina fulani ya "sumaku".

Matokeo yake, molekuli fulani katika maji huvutia kidogo kwa kila mmoja na huunganishwa na dhamana ya hidrojeni. Nguvu yake ni mara nyingi chini kuliko dhamana ya covalent. Watafiti wa Singapore wanaamini kwamba maelezo ya kitendawili cha Mpemba yapo katika vifungo vya hidrojeni. Ikiwa molekuli za maji zimewekwa kwa karibu sana, basi mwingiliano mkali kati ya molekuli unaweza kuharibu kifungo cha ushirikiano katikati ya molekuli yenyewe.

Lakini wakati maji yanapokanzwa, molekuli zilizofungwa husogea kidogo kutoka kwa kila mmoja. Matokeo yake, utulivu wa vifungo vya covalent hutokea katikati ya molekuli na kurudi kwa nishati ya ziada na mpito kwa kiwango cha chini cha nishati. Hii inaongoza kwa ukweli kwamba maji ya moto huanza kupungua kwa kasi. Angalau, hivi ndivyo hesabu za kinadharia zinazofanywa na wanasayansi wa Singapore zinaonyesha.

Kuganda kwa Maji Papo hapo - Mbinu 5 za Ajabu: Video

Hali ya maji ya moto kuganda kwa kasi zaidi kuliko maji baridi inajulikana katika sayansi kama athari ya Mpemba. Watu wenye akili nzuri kama vile Aristotle, Francis Bacon na Rene Descartes walitafakari juu ya jambo hili la kutatanisha, lakini kwa milenia bado hakuna mtu ambaye ameweza kutoa maelezo ya kuridhisha kwa jambo hili.

Mnamo 1963 tu, mvulana wa shule kutoka Jamhuri ya Tanganyika, Erasto Mpemba, aliona athari hii kwa mfano wa ice cream, lakini hakuna hata mmoja wa watu wazima aliyempa maelezo. Walakini, wanafizikia na wanakemia walifikiria sana juu ya jambo rahisi kama hilo, lakini lisiloeleweka.

Tangu wakati huo, matoleo tofauti yameonyeshwa, moja ambayo ilikuwa kama ifuatavyo: sehemu ya maji ya moto hupuka tu mwanzoni, na kisha, wakati kiasi kidogo kinabakia, maji huimarisha kwa kasi. Toleo hili, kwa sababu ya unyenyekevu wake, likawa maarufu zaidi, lakini wanasayansi hawakuridhika kabisa.

Sasa timu ya watafiti kutoka Chuo Kikuu cha Teknolojia cha Nanyang nchini Singapore, wakiongozwa na mwanakemia Xi Zhang, wanasema wametatua fumbo la zamani la kwa nini maji ya joto huganda haraka kuliko maji baridi. Kama wataalam wa China walivyogundua, siri iko katika kiasi cha nishati iliyohifadhiwa katika vifungo vya hidrojeni kati ya molekuli za maji.

Kama unavyojua, molekuli za maji huundwa na atomi moja ya oksijeni na atomi mbili za hidrojeni zilizounganishwa pamoja na vifungo vya ushirikiano, ambavyo kwa kiwango cha chembe huonekana kama kubadilishana kwa elektroni. Ukweli mwingine unaojulikana ni kwamba atomi za hidrojeni huvutiwa na atomi za oksijeni kutoka kwa molekuli za jirani - hii huunda vifungo vya hidrojeni.

Wakati huo huo, molekuli za maji kwa ujumla huwafukuza kila mmoja. Wanasayansi kutoka Singapore waligundua kuwa maji yanapo joto, ndivyo umbali kati ya molekuli za kioevu unavyoongezeka kwa sababu ya kuongezeka kwa nguvu za kukataa. Matokeo yake, vifungo vya hidrojeni vinapigwa, na kwa hiyo huhifadhi nishati zaidi. Nishati hii hutolewa wakati maji yanapopoa - molekuli zinakaribiana. Na kurudi kwa nishati, kama unavyojua, inamaanisha baridi.

Wanakemia wanapoandika katika nakala yao, ambayo inaweza kupatikana kwenye tovuti ya uchapishaji wa arXiv.org, vifungo vya hidrojeni huwekwa kwa nguvu zaidi katika maji ya moto kuliko katika maji baridi. Kwa hiyo, zinageuka kuwa nishati zaidi huhifadhiwa katika vifungo vya hidrojeni vya maji ya moto, ambayo ina maana kwamba zaidi yake hutolewa wakati kilichopozwa kwa joto la chini ya sifuri. Kwa sababu hii, kufungia ni kasi zaidi.

Hadi sasa, wanasayansi wametatua kitendawili hiki kinadharia tu. Wanapowasilisha ushahidi wa kushawishi wa toleo lao, basi swali la kwa nini maji ya moto hufungia kwa kasi zaidi kuliko maji baridi yanaweza kuchukuliwa kuwa imefungwa.

Athari ya Mpemba au kwa nini maji ya moto huganda haraka kuliko maji baridi? Athari ya Mpemba (Mpemba Paradox) ni kitendawili kinachosema kuwa maji ya moto chini ya hali fulani huganda haraka kuliko maji baridi, ingawa lazima yapitishe joto la maji baridi wakati wa kuganda. Kitendawili hiki ni ukweli wa majaribio ambao unapingana na mawazo ya kawaida, kulingana na ambayo, chini ya hali sawa, mwili wa joto unahitaji muda zaidi wa kupoa hadi joto fulani kuliko mwili wa baridi ili kupungua kwa joto sawa. Jambo hili liligunduliwa wakati huo na Aristotle, Francis Bacon na Rene Descartes, lakini mnamo 1963, mvulana wa shule ya Kitanzania Erasto Mpemba aligundua kuwa mchanganyiko wa ice cream ya moto huganda haraka kuliko baridi. Erasto Mpemba alikuwa mwanafunzi katika Shule ya Upili ya Magambin nchini Tanzania akifanya kazi ya upishi kwa vitendo. Ilibidi atengeneze ice cream ya nyumbani - kuchemsha maziwa, kufuta sukari ndani yake, baridi kwa joto la kawaida, na kisha kuiweka kwenye jokofu ili kufungia. Inavyoonekana, Mpemba hakuwa mwanafunzi mwenye bidii sana na aliahirisha sehemu ya kwanza ya kazi hiyo. Akihofia kwamba hatafika kwa wakati ifikapo mwisho wa somo, aliweka maziwa bado ya moto kwenye jokofu. Kwa mshangao wake, iliganda hata mapema zaidi kuliko maziwa ya wenzi wake, yaliyotayarishwa kulingana na teknolojia fulani. Baada ya hapo, Mpemba hakufanya majaribio ya maziwa tu, bali pia maji ya kawaida. Kwa vyovyote vile akiwa tayari ni mwanafunzi wa Shule ya Sekondari Mkwawa, alimtaka Profesa Dennis Osborne kutoka Chuo Kikuu cha Dar es Salaam (aliyealikwa na mkurugenzi wa shule hiyo kutoa somo la fizikia kwa wanafunzi) kuhusu maji: “Ukichukua vyombo viwili vinavyofanana na kiasi sawa cha maji ili katika moja yao maji yana joto la 35 ° C, na kwa nyingine - 100 ° C, na kuziweka kwenye friji, kisha kwa pili maji yatafungia kwa kasi zaidi. Kwa nini? Osborne alipendezwa na suala hili na hivi karibuni mnamo 1969, pamoja na Mpemba, walichapisha matokeo ya majaribio yao kwenye jarida la "Elimu ya Fizikia". Tangu wakati huo, athari waliyogundua inaitwa athari ya Mpemba. Hadi sasa, hakuna mtu anayejua hasa jinsi ya kuelezea athari hii ya ajabu. Wanasayansi hawana toleo moja, ingawa kuna mengi. Yote ni juu ya tofauti katika mali ya maji ya moto na baridi, lakini bado haijulikani wazi ni mali gani ina jukumu katika kesi hii: tofauti ya baridi kali, uvukizi, uundaji wa barafu, convection, au athari za gesi kioevu kwenye maji. joto tofauti. Kitendawili cha athari ya Mpemba ni kwamba wakati ambao mwili hupoa hadi joto la kawaida lazima liwe sawia na tofauti ya joto kati ya mwili huu na mazingira. Sheria hii ilianzishwa na Newton na tangu wakati huo imethibitishwa mara nyingi katika mazoezi. Katika athari sawa, maji katika 100 ° C hupoa hadi 0 ° C kwa kasi zaidi kuliko kiasi sawa cha maji kwa 35 ° C. Hata hivyo, hii bado haimaanishi kitendawili, kwani athari ya Mpemba inaweza pia kuelezewa ndani ya fizikia inayojulikana. Hapa kuna maelezo machache ya athari ya Mpemba: Uvukizi Maji ya moto huvukiza haraka kutoka kwa chombo, na hivyo kupunguza ujazo wake, na ujazo mdogo wa maji kwa joto sawa huganda haraka. Maji yenye joto hadi 100 C hupoteza 16% ya wingi wake wakati kilichopozwa hadi 0 C. Athari ya uvukizi ni athari mbili. Kwanza, wingi wa maji unaohitajika kwa baridi hupunguzwa. Na pili, joto hupungua kutokana na ukweli kwamba joto la uvukizi wa mpito kutoka awamu ya maji hadi awamu ya mvuke hupungua. Tofauti ya joto Kutokana na ukweli kwamba tofauti ya joto kati ya maji ya moto na hewa baridi ni kubwa zaidi - hivyo kubadilishana joto katika kesi hii ni kali zaidi na maji ya moto hupunguza kwa kasi zaidi. Subcooling Wakati maji yamepozwa chini ya 0 C, huwa haigandishi kila wakati. Chini ya hali fulani, inaweza kupitia supercooling huku ikiendelea kubaki kioevu kwenye joto chini ya kiwango cha kufungia. Katika baadhi ya matukio, maji yanaweza kubaki kioevu hata kwa joto la -20 C. Sababu ya athari hii ni kwamba ili fuwele za kwanza za barafu kuanza kuunda, vituo vya malezi ya kioo vinahitajika. Ikiwa hawako katika maji ya kioevu, basi supercooling itaendelea mpaka joto linapungua kutosha kwamba fuwele huanza kuunda kwa hiari. Wanapoanza kuunda kioevu kilichopozwa sana, wataanza kukua kwa kasi, na kutengeneza tope la barafu ambalo litaganda na kuunda barafu. Maji ya moto huathirika zaidi na hypothermia kwa sababu inapokanzwa huondoa gesi na Bubbles zilizoyeyushwa, ambazo zinaweza kutumika kama vituo vya kuunda fuwele za barafu. Kwa nini hypothermia husababisha maji ya moto kuganda haraka? Katika kesi ya maji baridi, ambayo si supercooled, zifuatazo hutokea. Katika kesi hii, safu nyembamba ya barafu itaunda juu ya uso wa chombo. Safu hii ya barafu itafanya kazi kama kizio kati ya maji na hewa baridi na itazuia uvukizi zaidi. Kiwango cha malezi ya fuwele za barafu katika kesi hii itakuwa chini. Katika kesi ya maji ya moto yanayopitia subcooling, maji ya subcooled hayana safu ya uso ya kinga ya barafu. Kwa hiyo, inapoteza joto kwa kasi zaidi kupitia juu ya wazi. Wakati mchakato wa supercooling unaisha na maji kufungia, joto zaidi hupotea na kwa hiyo barafu zaidi huundwa. Watafiti wengi wa athari hii wanaona hypothermia kuwa sababu kuu katika kesi ya athari ya Mpemba. Convection Maji baridi huanza kufungia kutoka juu, na hivyo kuzidisha taratibu za mionzi ya joto na convection, na hivyo kupoteza joto, wakati maji ya moto huanza kufungia kutoka chini. Athari hii inaelezewa na anomaly katika wiani wa maji. Maji yana wiani wa juu saa 4 C. Ikiwa unapunguza maji hadi 4 C na kuiweka kwenye joto la chini, safu ya uso ya maji itafungia kwa kasi. Kwa sababu maji haya ni chini ya mnene kuliko maji saa 4 ° C, itakaa juu ya uso, na kutengeneza safu nyembamba ya baridi. Chini ya hali hizi, safu nyembamba ya barafu itaunda juu ya uso wa maji kwa muda mfupi, lakini safu hii ya barafu itatumika kama insulator kulinda tabaka za chini za maji, ambazo zitabaki kwenye joto la 4 C. Kwa hiyo , baridi zaidi itakuwa polepole. Katika kesi ya maji ya moto, hali ni tofauti kabisa. Safu ya uso ya maji itapoa haraka zaidi kutokana na uvukizi na tofauti kubwa ya joto. Pia, tabaka za maji baridi ni mnene zaidi kuliko tabaka za maji ya moto, hivyo safu ya maji baridi itazama chini, kuinua safu ya maji ya joto kwenye uso. Mzunguko huu wa maji huhakikisha kushuka kwa kasi kwa joto. Lakini kwa nini mchakato huu haufikii hatua ya usawa? Ili kuelezea athari ya Mpemba kutoka kwa mtazamo huu wa convection, inaweza kuchukuliwa kuwa tabaka za baridi na moto za maji zinatenganishwa na mchakato wa convection yenyewe unaendelea baada ya wastani wa joto la maji kushuka chini ya 4 C. Hata hivyo, hakuna data ya majaribio. ambayo ingethibitisha dhana hii, kwamba tabaka za maji baridi na moto hutenganishwa na upitishaji. Gesi kufutwa katika Maji Maji daima ina gesi kufutwa ndani yake - oksijeni na dioksidi kaboni. Gesi hizi zina uwezo wa kupunguza kiwango cha kufungia cha maji. Wakati maji yanapokanzwa, gesi hizi hutolewa kutoka kwa maji kwa sababu umumunyifu wao katika maji kwenye joto la juu ni chini. Kwa hiyo, wakati maji ya moto yamepozwa, daima kuna gesi chache kufutwa ndani yake kuliko katika maji baridi yasiyo na joto. Kwa hiyo, hatua ya kufungia ya maji yenye joto ni ya juu na inafungia kwa kasi zaidi. Sababu hii wakati mwingine inachukuliwa kuwa ndiyo kuu katika kuelezea athari ya Mpemba, ingawa hakuna data ya majaribio inayothibitisha ukweli huu. Uendeshaji wa Joto Utaratibu huu unaweza kuchukua jukumu muhimu wakati maji yanawekwa kwenye jokofu kwenye vyombo vidogo. Chini ya hali hizi, imeonekana kuwa chombo kilicho na maji ya moto kinayeyusha barafu ya friji chini, na hivyo kuboresha mawasiliano ya joto na ukuta wa friji na conductivity ya mafuta. Matokeo yake, joto huondolewa kwenye chombo cha maji ya moto kwa kasi zaidi kuliko kutoka kwa baridi. Kwa upande wake, chombo na maji baridi haina kuyeyuka theluji chini yake. Masharti haya yote (pamoja na mengine) yamejifunza katika majaribio mengi, lakini jibu lisilo na shaka kwa swali - ni nani kati yao hutoa uzazi wa 100% wa athari ya Mpemba - haijapatikana. Kwa hiyo, kwa mfano, mwaka wa 1995, mwanafizikia wa Ujerumani David Auerbach alisoma ushawishi wa supercooling ya maji juu ya athari hii. Aligundua kwamba maji ya moto, kufikia hali ya supercooled, kufungia kwa joto la juu kuliko maji baridi, na kwa hiyo kwa kasi zaidi kuliko mwisho. Lakini maji baridi hufikia hali ya supercooled kwa kasi zaidi kuliko maji ya moto, na hivyo kulipa fidia kwa lag ya awali. Kwa kuongeza, matokeo ya Auerbach yalipingana na data ya awali kwamba maji ya moto yana uwezo wa kufikia baridi zaidi kutokana na vituo vichache vya fuwele. Wakati maji yanapokanzwa, gesi zilizoyeyushwa ndani yake huondolewa kutoka humo, na inapochemshwa, baadhi ya chumvi hupasuka ndani yake hupanda. Kufikia sasa, jambo moja tu linaweza kuthibitishwa - uzazi wa athari hii kimsingi inategemea hali ambayo majaribio hufanywa. Hasa kwa sababu haijatolewa kila wakati. O. V. Mosin

Inaonekana wazi kuwa maji baridi huganda haraka kuliko maji ya moto, kwani chini ya hali sawa maji ya moto huchukua muda mrefu kupoa na kufungia. Hata hivyo, maelfu ya miaka ya uchunguzi, pamoja na majaribio ya kisasa, yameonyesha kuwa kinyume chake pia ni kweli: chini ya hali fulani, maji ya moto hufungia kwa kasi zaidi kuliko maji baridi. Idhaa ya kisayansi Sciencium inaelezea jambo hili:

Kama ilivyoelezwa kwenye video hapo juu, hali ya maji ya moto kuganda haraka kuliko maji baridi inajulikana kama athari ya Mpemba, iliyopewa jina la Erasto Mpemba, mwanafunzi kutoka Tanzania ambaye alitengeneza ice cream kama sehemu ya mradi wa shule mnamo 1963. Wanafunzi walipaswa kuchemsha mchanganyiko wa cream na sukari, wacha upoe, na kisha uweke kwenye friji.

Badala yake, Erasto aliweka mchanganyiko wake mara moja, moto, bila kungoja upoe. Matokeo yake, baada ya masaa 1.5, mchanganyiko wake ulikuwa tayari umehifadhiwa, lakini mchanganyiko wa wanafunzi wengine haukuwa. Akiwa amevutiwa na jambo hilo, Mpemba alianza kuchunguza suala hilo na profesa wa fizikia, Denis Osborne, na mwaka 1969 walichapisha karatasi iliyosema kuwa maji ya joto huganda haraka kuliko maji baridi. Huu ulikuwa utafiti wa kwanza wa aina hii uliopitiwa na rika, lakini jambo lenyewe limetajwa kwenye karatasi za Aristotle zilizoanzia karne ya 4 KK. e. Francis Bacon na Descartes pia walibainisha jambo hili katika masomo yao.

Video inaorodhesha chaguzi kadhaa za kuelezea kile kinachotokea:

Frost ni dielectric, na kwa hivyo maji baridi ya baridi huhifadhi joto bora kuliko glasi ya joto ambayo huyeyusha barafu inapogusana nayo.
Maji baridi yana gesi zilizoyeyushwa zaidi kuliko maji ya joto, na watafiti wanakisia kuwa hii inaweza kuchukua jukumu katika kiwango cha kupoeza, ingawa bado haijawa wazi jinsi gani.
Maji ya moto hupoteza molekuli nyingi za maji kupitia uvukizi, na kuacha chache kuganda
Maji ya joto yanaweza baridi kwa kasi kutokana na kuongezeka kwa mikondo ya convective. Mikondo hii hutokea kwa sababu maji katika glasi kwanza hupoa juu ya uso na pande, na kusababisha maji baridi kuzama na maji ya moto kupanda. Katika glasi ya joto, mikondo ya convective inafanya kazi zaidi, ambayo inaweza kuathiri kiwango cha baridi.

Walakini, mnamo 2016, uchunguzi uliodhibitiwa kwa uangalifu ulifanyika, ambao ulionyesha kinyume chake: maji ya moto yaliganda polepole zaidi kuliko maji baridi. Wakati huo huo, wanasayansi waliona kwamba mabadiliko katika eneo la thermocouple - kifaa ambacho huamua tofauti za joto - kwa sentimita moja tu husababisha kuonekana kwa athari ya Mpemba. Uchunguzi wa kazi nyingine sawa ulionyesha kuwa katika matukio yote wakati athari hii ilizingatiwa, kulikuwa na uhamisho wa thermocouple ndani ya sentimita.