子どもと一緒に夏休みの自由研究でムペンバ効果を調べてみた。

登場人物

息子（小学五年生）
父（おじさん）
以上

テーマ選定

ある日の父「ムペンバ効果って知ってる？」
息子「知らない」
父「冷たい水と温かい水を同時に凍らせると温かい方が早く凍ることがあるらしいよ。」
息子「フーン」

別の日の父「息子君、夏休みの自由研究何する？父ちゃん手伝うか？」
息子「えーっと、あれ！なんだっけ！父ちゃんが言ってたやつ。凍らせるやつ！」

というわけでムペンバ効果について実験することになりました。

実験方法

実験方法はいたって簡単。
製氷皿を2つ用意して冷たい水と温かい水をそれぞれに入れて冷凍庫に入れます。
定期的に温度を計測して温度変化と水から氷になる様子を確認します。
今回使った製氷皿はおよそ175ccの大きさです。

製氷皿（×2）と温度計

水の温度はWikipediaによると5℃と35℃でやるのがいいみたいですが、冷たい方が氷を入れて冷やしても8℃までしか下がらなかったため8℃でスタートしました。
もちろん冷やすために使った氷は除去しました。

実験開始時

最初は30分ごとに温度を確認したのですが、凍り始めてからは温度変化はほぼなくなったため、最後は1.5h時間あけました。

実験結果

実験結果グラフ

結果のグラフです。
赤線が温かいお湯（35℃）から始めたものの結果。
青線が冷たい水（8℃）から始めたものの結果。

9時20分に開始して、約1時間後の10時20分確認時点でともに凍り始めていました。また、15:00にはともにほぼ完全に凍りました。

結果

・開始から1時間程度で両方とも凍り始めた。
・開始から5時間半程度で両方とも凍った。
・氷初めの時間や完全に凍るまでの時間にはあまり大きな差が無かった。

考察

父「何か気づいたことある？」
息子「うーん、凍り始めたときに1℃より低くなってそこからは温度は変わらない。」
父「そうだね、水の温度は基本0℃以下にならないからそこで温度の変化は止まってしまうんだよね。」
父「最初のところはどう？」
息子「赤い方が一気に下がってる。あれじゃね？0℃まではすぐ行くけどそこから完全に凍るまでが長いから変わらないんじゃね？」
父「父ちゃんもそう思う。」

というわけで夏休みの自由研究が終わりました。氷になるまで時間がかかるけれど手間はそんなにかからないので、親子でやる自由研究のテーマとしてお勧めです。