A hideg vagy meleg víz gyorsabban fagy le. Az Mpemba effektus, vagy miért fagy le gyorsabban a meleg víz, mint a hideg? Nyom a kínai tudósoktól
Ebben a cikkben megvizsgáljuk a kérdést, hogy miért forró víz gyorsabban fagy le, mint a hideg.
A meleg víz sokkal gyorsabban fagy le, mint a hideg víz! A víznek ez a csodálatos tulajdonsága, amelyre a tudósok nem találnak pontos magyarázatot, ősidők óta ismert. Például még Arisztotelészben is van leírás a téli halászatról: a halászok horgászbotokat illesztettek a jég lyukaiba, és hogy mielőbb megfagyjanak, meleg vizet öntöttek a jégre. Ennek a jelenségnek a nevét Erasto Mpemba neve adta a XX. Század 60 -as éveiben. Mnemba furcsa hatást vett észre, amikor fagylaltot készített, és fizika tanárához, Dr. Denis Osborne -hoz fordult magyarázatért. Mpemba és Dr. Osborne különböző hőmérsékletű vízzel kísérleteztek, és arra a következtetésre jutottak, hogy a szinte forrásban lévő víz sokkal gyorsabban kezd fagyni, mint a szobahőmérsékletű víz. Más tudósok saját kísérleteket végeztek, és minden alkalommal hasonló eredményeket kaptak.
A fizikai jelenség magyarázata
Nincs általánosan elfogadott magyarázat arra, miért történik ez. Sok kutató azt sugallja, hogy minden a folyadék hipotermiájáról szól, amely akkor következik be, amikor a hőmérséklete fagypont alá csökken. Más szóval, ha a víz 0 ° C alatti hőmérsékleten megfagy, akkor a túlhűtött víz hőmérséklete például -2 ° C lehet, és ugyanakkor folyékony marad anélkül, hogy jéggé változna. Amikor megpróbáljuk megfagyasztani a hideg vizet, fennáll annak a lehetősége, hogy először túlhűtjük, és csak egy idő után keményedik meg. Más folyamatok melegített vízben zajlanak. Gyorsabb jéggé alakulása konvekcióval jár.
Konvekció- ez egy fizikai jelenség, amelyben a folyadék meleg alsó rétegei felemelkednek, a felső, lehűlt rétegek pedig leereszkednek.
Rövid válasz arra, hogy miért fagy le gyorsabban a meleg víz
Kiderül, hogy a folyadék mintha összekeveredne és lehűlne. A melegített vízben zajló aktív konvekciós folyamatnak köszönhetően a felszínről érkező jégkristályok gyorsabban ereszkednek le, és lehűtik a meleg vizet az alján.
Sok tényező befolyásolja, hogy melyik víz gyorsabban fagy le, meleg vagy hideg, de maga a kérdés kissé furcsának tűnik. Azt feltételezik, és ez a fizikából ismert, hogy a forró víznek még időre van szüksége, hogy lehűljön a hasonló hideg víz hőmérsékletére, hogy jéggé váljon. ez a szakasz kihagyható, és ennek megfelelően idővel nyer.
De a válasz arra a kérdésre, hogy melyik víz gyorsabban fagy le - hideg vagy meleg - kint a fagyban, ismeri az északi szélességek bármely lakóját. Valójában tudományosan kiderül, hogy mindenesetre a hideg víznek gyorsabban kell megfagynia.
A fizikatanár, akit 1963 -ban megkeresett Erasto Mpemba iskolás, azzal a kéréssel, hogy magyarázza el, miért fagy le a jövő fagylalt hideg keveréke hosszabb ideig, mint egy hasonló, de forró.
"Ez nem a világfizika, hanem valamiféle Mpemba fizika"
Ekkor a tanár ezen csak nevetett, de Deniss Osborne fizikaprofesszor, aki egy időben megállt ugyanabban az iskolában, ahol Erasto tanult, kísérletileg megerősítette az effektus létezését, bár akkor erre nem volt magyarázat. 1969 -ben egy népszerű tudományos folyóirat e két személy közös cikkét tette közzé, akik leírták ezt a különös hatást.
Azóta egyébként annak a kérdésnek, hogy melyik víz gyorsabban fagy le - meleg vagy hideg - megvan a maga neve - az Mpemba hatása vagy paradoxona.
A kérdés sokáig felmerült
Természetesen ilyen jelenségre korábban is sor került, és ezt más tudósok munkái is megemlítették. Nemcsak az iskolásfiút érdekelte ez a kérdés, de Rene Descartes és még Arisztotelész is elgondolkozott a maga idejében.
Itt csak a paradoxon megoldásának módszereit mutatjuk be, csak a huszadik század végén.
A paradoxon feltételei
A fagylalthoz hasonlóan nem csak a sima víz fagy meg a kísérlet során. Jelen kell lennie bizonyos feltételek annak érdekében, hogy vitatkozni kezdjünk, melyik víz fagy meg gyorsabban - hideg vagy meleg. Mi befolyásolja ennek a folyamatnak a menetét?
Most, a 21. században több lehetőség is felmerült, amelyek megmagyarázhatják ezt a paradoxont. Melyik víz gyorsabban fagy le, meleg vagy hideg, attól függ, hogy gyorsabban párolog, mint a hideg víz. Így térfogata csökken, és a térfogat csökkenésével a fagyási idő rövidebb lesz, mint ha hasonló kezdeti térfogatú hideg vizet veszünk.
A fagyasztót sokáig kiolvasztja
Azt, hogy melyik víz gyorsabban fagy le, és miért történik ez, befolyásolhatja a kísérlethez használt hűtőszekrény fagyasztójában található hóburkolat. Ha két azonos térfogatú edényt vesz be, de az egyik forró, a másik hideg vizet tartalmaz, akkor tartályt forró víz megolvasztja a havat alatta, ezáltal javítva a hőfok érintkezését a hűtőszekrény falával. Egy hidegvizes edény nem képes erre. Ha nincs ilyen bélés hóval a hűtőtérben, a hideg víznek gyorsabban kell megfagynia.
Felső - alsó
Továbbá azt a jelenséget magyarázzuk, hogy a víz gyorsabban fagy le - meleg vagy hideg. Bizonyos törvényeket követve a hideg víz elkezd fagyni a felső rétegekből, amikor a forró víz fordítva - alulról felfelé kezd fagyni. Ugyanakkor kiderül, hogy a hideg víz, amelynek tetején hideg réteg van, helyenként már kialakult jéggel, így rontja a konvekciós és hősugárzási folyamatokat, ezáltal megmagyarázza, melyik víz gyorsabban fagy le - hideg vagy meleg. Amatőr kísérletekről készült fénykép mellékelve, és ez itt jól látható.
A hő kialszik, felfelé hajlik, és ott találkozik egy nagyon lehűlt réteggel. A hősugárzásnak nincs szabad útja, ezért a hűtési folyamat megnehezül. A forró víznek nincsenek ilyen akadályai. Melyik fagy meg gyorsabban - hidegen vagy melegen, amelytől a valószínű kimenetel függ, a választ kibővítheti azzal a ténnyel, hogy bármely vízben bizonyos anyagok vannak feloldva.
A vízben lévő szennyeződések, mint az eredményt befolyásoló tényező
Ha nem csal és nem használ azonos összetételű vizet, ahol bizonyos anyagok koncentrációja azonos, akkor a hideg víznek gyorsabban kell megfagynia. De ha feloldódva helyzet adódik kémiai elemek csak forró vízben kapható, és a hideg víz nem rendelkezik velük, akkor lehetőség van arra, hogy a forró víz korábban lefagyjon. Ez azzal magyarázható, hogy a vízben oldott anyagok kristályosodási központokat hoznak létre, és ezeknek a centrumoknak a kis számával a víz szilárd állapotba való átalakítása nehéz. Még a víz túlhűtése is lehetséges, abban az értelemben, hogy nulla alatti hőmérsékleten folyékony állapotban lesz.
De ezek a változatok nyilvánvalóan nem feleltek meg teljesen a tudósoknak, és tovább dolgoztak ezen a kérdésen. 2013-ban egy kutatócsoport Szingapúrban azt mondta, hogy megoldottak egy régi rejtélyt.
Kínai tudósok egy csoportja állítja a titkot ezt a hatást energiamennyiségből áll, amelyet a vízmolekulák között tárolnak a kötéseiben, az úgynevezett hidrogénkötésekben.
Nyom a kínai tudósoktól
Ezt követi az információ, amelynek megértéséhez bizonyos kémiai ismeretekkel kell rendelkeznünk annak megállapításához, hogy melyik víz gyorsabban fagy le - meleg vagy hideg. Mint tudják, két H atomból (hidrogén) és egy O (oxigén) atomból áll, amelyeket kovalens kötések tartanak össze.
De az egyik molekula hidrogénatomjai is vonzódnak a szomszédos molekulákhoz, azok oxigénkomponenseihez. Ezeket a kötéseket nevezik hidrogénkötéseknek.
Érdemes megjegyezni, hogy ugyanakkor a vízmolekulák taszítóak egymással. A tudósok megjegyezték, hogy a víz melegítésekor a molekulák közötti távolság nő, és ezt csak taszító erők segítik elő. Kiderül, hogy a hideg állapotban a molekulák között egy távolságot elfoglalva, mondhatni, nyúlnak, és nagyobb az energiaellátásuk. Ez az energiaraktár szabadul fel, amikor a vízmolekulák közeledni kezdenek egymáshoz, vagyis lehűlés következik be. Kiderült, hogy a forró vízben nagyobb energiaellátás és nagyobb kibocsátás a nulla alatti hőmérsékletre lehűtve gyorsabban történik, mint a hideg vízben, amely kevesebb ilyen energiával rendelkezik. Tehát melyik víz fagy meg gyorsabban - hideg vagy meleg? Az utcán és a laboratóriumban az Mpemba paradoxonnak kell bekövetkeznie, és a forró víznek gyorsabban jéggé kell válnia.
De a kérdés még nyitott
Ennek a nyomnak csak elméleti megerősítése van - mindez gyönyörű képletekkel van megírva, és hihetőnek tűnik. De amikor a kísérleti adatokat, amelyek a víz gyorsabban fagynak - melegen vagy hidegen - gyakorlati értelemben fogalmazzuk meg, és bemutatjuk eredményeiket, akkor az Mpemba -paradoxon kérdése lezártnak tekinthető.
Ez igaz, bár hihetetlenül hangzik, mert a fagyás során az előmelegített víznek át kell esnie a hideg víz hőmérsékletén. Eközben ezt a hatást széles körben használják. Például a görgőket és a csúszdákat télen inkább forró, mint hideg víz árasztja el. A szakértők azt tanácsolják az autósoknak, hogy télen hideg, nem forró vizet öntsenek a mosótartályba. A paradoxont világszerte "Mpemba -effektus" néven ismerik.
Ezt a jelenséget egy időben Arisztotelész, Francis Bacon és Rene Descartes is megemlítette, de a fizika professzorai csak 1963 -ban figyeltek rá, és próbálták kivizsgálni. Az egész akkor kezdődött, amikor egy tanzániai gimnazista, Erasto Mpemba észrevette, hogy a fagylalt készítéséhez használt édesített tej gyorsabban szilárdul meg, ha előmelegítik, és azt javasolta, hogy a forró víz gyorsabban fagyjon le, mint a hideg víz. A fizikatanárhoz fordult magyarázatokért, de csak nevetett a diákon, a következőket mondta: "Ez nem a világfizika, hanem az Mpemba fizikája."
Szerencsére Dennis Osborne, a Dar es Salaam Egyetem fizika professzora egy nap meglátogatta az iskolát. És Mpemba ugyanazzal a kérdéssel fordult hozzá. A professzor kevésbé volt szkeptikus, azt mondta, hogy nem tudja megítélni azt, amit soha nem látott, és hazatérve felkérte a személyzetet, hogy végezzen megfelelő kísérleteket. Úgy tűnik, megerősítették a fiú szavait. Mindenesetre 1969 -ben Osborne beszélt az Mpemba -val való együttműködésről az "Eng. FizikaOktatás". Ugyanebben az évben George Kell, a Kanadai Nemzeti Kutatási Tanács munkatársa közzétett egy cikket, amely leírja a jelenséget a Eng. AmerikaiFolyóiratnak,-nekFizika».
Ezt a paradoxont többféleképpen is meg lehet magyarázni:
- A forró víz gyorsabban elpárolog, ezáltal csökken a térfogata, és kisebb térfogatú, azonos hőmérsékletű víz gyorsabban fagy le. A hideg víznek gyorsabban kell fagynia a lezárt tartályokban.
- A hóburkolat jelenléte. A forróvizes tartály megolvasztja a havat alatta, ezáltal javítva a hőérintkezést a hűtőfelülettel. A hideg víz nem olvasztja a havat alatta. Ha nincs hóburkolat, a hideg víztartálynak gyorsabban kell lefagynia.
- A hideg víz felülről kezd fagyni, ezáltal rontja a hősugárzás és a konvekció folyamatát, és ezáltal a hőveszteséget, míg a meleg víz alulról kezd fagyni. A tartályokban lévő víz további mechanikus keverésével a hideg víz gyorsabban fagyhat le.
- A kristályosodási központok jelenléte a hűtött vízben - a benne feloldott anyagok. Ha kevés ilyen központ van hideg vízben, a víz jéggé alakítása nehéz, sőt hipotermiája is lehetséges, ha folyékony állapotban, nulla alatti hőmérsékleten marad.
A közelmúltban újabb magyarázatot tettek közzé. Dr. Jonathan Katz, a Washingtoni Egyetem munkatársa tanulmányozta ezt a jelenséget, és arra a következtetésre jutott, hogy a vízben oldott anyagok, amelyek hevítés közben kicsapódnak, fontos szerepet játszanak benne.
Az oldottak alatt anyagok dr A Katz a kemény vízben található kalcium- és magnézium -hidrogén -karbonátokra utal. Amikor a vizet melegítik, ezek az anyagok lerakódnak, a víz "lágy" lesz. A soha fel nem melegített víz tartalmazza ezeket a szennyeződéseket, "kemény". Ahogy fagy és jégkristályok képződnek, a szennyeződések koncentrációja a vízben 50 -szeresére nő. Ez csökkenti a víz fagyáspontját.
Ez a magyarázat számomra nem tűnik meggyőzőnek, hiszen nem szabad elfelejtenünk, hogy a hatást a fagylalttal végzett kísérletekben találták, és nem kemény vízzel. Valószínűleg a jelenség okai termofizikai jellegűek, nem kémiai jellegűek.
Eddig nem sikerült egyértelmű magyarázatot adni az Mpemba paradoxonra. Azt kell mondanom, hogy néhány tudós nem tartja figyelemre méltónak ezt a paradoxont. Nagyon érdekes azonban, hogy egy egyszerű iskolás elérte a fizikai hatás elismerését, és kíváncsiságának és kitartásának köszönhetően népszerűségre tett szert.
Hozzáadva: 2014 februárjában
A jegyzetet 2011 -ben írták. Azóta új tanulmányok jelentek meg az Mpemba -effektusról és új kísérletek annak megmagyarázására. Például 2012 -ben a Nagy -Britanniai Királyi Kémiai Társaság nemzetközi versenyt hirdetett a „The Mpemba Effect” tudományos rejtély megoldására 1000 font nyereményalap mellett. A határidőt 2012. július 30 -án határozták meg. A győztes Nikola Bregovik lett a Zágrábi Egyetem laboratóriumából. Közzétette munkáját, amelyben elemezte a jelenség megmagyarázására tett korábbi kísérleteket, és arra a következtetésre jutott, hogy ezek nem meggyőzőek. Az általa javasolt modell a víz alapvető tulajdonságain alapul. Az érdeklődők a http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp linken találhatnak munkát.
A kutatás ezzel nem ért véget. 2013 -ban Szingapúr fizikusai elméletileg bebizonyították a Mepemba -hatás okait. A mű megtalálható a http://arxiv.org/abs/1310.6514 címen.
Kapcsolódó cikkek az oldalon:
Egyéb szekciócikkek
Hozzászólások:
Alekszej Mishnev. , 2012.10.06 04:14
Miért párolog el gyorsabban a forró víz? A tudósok gyakorlatilag bebizonyították, hogy egy pohár forró víz gyorsabban fagy le, mint a hideg víz. A tudósok nem tudják megmagyarázni ezt a jelenséget, mert nem értik a jelenségek lényegét: a meleget és a hideget! A meleg és a hideg olyan fizikai érzés, amely az anyag részecskéinek kölcsönhatását okozza, a tér oldaláról és a föld középpontjából mozgó mágneses hullámok ellenkompressziója formájában. Ezért minél nagyobb a mágneses feszültség potenciálkülönbsége, annál gyorsabban hajtják végre az energiacserét egyes hullámok másba való behatolásának módszerével. Vagyis diffúziós módszerrel! Cikkemre válaszul az egyik ellenfél ezt írja: 1) ".. A forró víz gyorsabban elpárolog, aminek következtében kevesebb van belőle, így gyorsabban fagy" Kérdés! Milyen energia hatására gyorsabban párolog el a víz? 2) Cikkemben pohárról beszélünk, nem pedig favályúról, amelyet az ellenfél ellenérvként idéz. Mi a baj! Válaszolok a kérdésre: "MIÉRT GYŐZIK A VÍZ A TERMÉSZETBEN?" A mágneses hullámok, amelyek mindig a Föld középpontjából az űrbe mozognak, leküzdve a mágneses kompressziós hullámok közelgő nyomását (amelyek mindig az űrből a Föld középpontjába mozognak), ugyanakkor vízrészecskéket permeteznek, mivel az űrbe mozognak , hangerőn nőnek. Vagyis bővülnek! A mágneses kompressziós hullámok leküzdése esetén ezek a vízgőzök összenyomódnak (lecsapódnak), és ezeknek a mágneses nyomóerőknek a hatására a víz csapadék formájában visszatér a talajba! Üdvözlettel 6m! Alekszej Mishnev. 2012. október 6.
Alekszej Mishnev. , 2012.10.06 04:19
Mi a hőmérséklet. A hőmérséklet a mágneses hullámok elektromágneses feszültségének mértéke a kompressziós és tágulási energiával. Ezen energiák egyensúlyi állapota esetén a test vagy az anyag hőmérséklete stabil állapotban van. Amikor ezen energiák egyensúlyi állapota megzavarodik, a tágulási energia irányába, a test vagy az anyag térfogata növekszik. Abban az esetben, ha a mágneses hullámok energiáját túllépik a kompresszió irányában, a test vagy az anyag térfogata csökken. Az elektromágneses feszültség mértékét a referenciatest kitágulásának vagy összehúzódásának mértéke határozza meg. Alekszej Mishnev.
Moiseeva Natalia, 2012.10.23. 11:36 | VNIIM
Alexey, valami cikkről beszél, amely kifejti gondolatait a hőmérséklet fogalmáról. De senki nem olvasta el. Kérlek add meg a linket. Általában véve a fizikáról alkotott nézeteid nagyon különösek. Soha nem hallottam a "referenciatest elektromágneses tágulásáról".
Jurij Kuznyecov, 2012.04.12. 12:32
Egy hipotézist javasolnak, hogy ez intermolekuláris rezonancia és az általa generált ponderomotív vonzás a molekulák között. Hideg vízben a molekulák kaotikusan mozognak és rezegnek, különböző frekvenciákkal. Amikor a vizet melegítik, a rezgési frekvencia növekedésével a tartományuk szűkül (a folyékony forró víztől a párologtatási pontig csökken a frekvenciakülönbség), a molekulák rezgési frekvenciái közelednek egymáshoz, aminek következtében rezonancia lép fel a molekulákat. Hűtéskor ez a rezonancia részben megmarad, és nem hal ki azonnal. Próbálja megnyomni a két rezonáns gitárhúr egyikét. Most engedje el - a húr újra rezegni kezd, a rezonancia visszaállítja rezgéseit. Hasonlóképpen, fagyott vízben a külső lehűlt molekulák megpróbálják elveszíteni az oszcillációk amplitúdóját és gyakoriságát, de az edényben lévő „meleg” molekulák „visszahúzzák” az oszcillációkat, vibrálóként, külsőleg pedig rezonátorként működnek. Ponderomotív vonzerő * keletkezik a vibrátorok és a rezonátorok között. Amikor a ponderomotív erő nagyobb lesz, mint a molekulák kinetikus energiája által okozott erő (amely nemcsak rezeg, hanem lineárisan is mozog), felgyorsult kristályosodás következik be - az "Mpemba -effektus". A ponderomotív kapcsolat nagyon törékeny, az Mpemba -hatás erősen függ az összes kísérő tényezőtől: a fagyott víz térfogatától, a fűtés jellegétől, a fagyási viszonyoktól, a hőmérséklettől, a konvekciótól, a hőátadási körülményektől, a gáztelítettségtől, a hűtőegység rezgésétől, szellőztetés, szennyeződések, párolgás stb. még a világításból is ... Ezért a hatásnak sok magyarázata van, és néha nehéz reprodukálni. Ugyanezen "rezonáns" okból kifolyólag a forralt víz gyorsabban felforr, mint a fel nem forralt víz - forráspont után egy ideig a rezonancia megtartja a vízmolekulák rezgésének intenzitását (a hűtés során fellépő energiaveszteség elsősorban a lineáris mozgás mozgási energiájának elvesztése miatt következik be) molekulák). Intenzív melegítés esetén a vibrációs molekulák szerepet játszanak a rezonátormolekulákkal a fagyasztáshoz képest - a vibrátor frekvenciája kisebb, mint a rezonátor frekvenciája, ami azt jelenti, hogy nem vonzás történik a molekulák között, hanem taszítás, ami felgyorsítja az átmenetet egy másik aggregált állapotba ( pár).
Vlad, 2012. 12. 11. 03:42
Összetört az agyam ...
Anton, 2013.04.02. 02:02
1. Ez a ponderomotív vonzerő olyan nagy, hogy befolyásolja a hőátadás folyamatát? 2. Ez azt jelenti, hogy amikor minden testet felmelegítenek egy bizonyos hőmérsékletre, akkor szerkezeti részecskéik rezonanciába kerülnek? 3. minek eredményeként hűléskor ez a rezonancia eltűnik? 4. Ez a te tipped? Ha van forrás, kérem jelezze. 5. Ezen elmélet szerint az edény alakja fontos szerepet játszik, és ha vékony és lapos, akkor a fagyási idő különbsége nem lesz nagy; ellenőrizheti.
Gudrat, 2013.03.11. 10:12 | METAK
A hideg víz már nitrogénatomot tartalmaz, és a vízmolekulák közötti távolság közelebb van, mint a forró vízhez. Vagyis a következtetés: A forró víz gyorsabban szívja fel a nitrogénatomokat, és ugyanakkor gyorsan lefagy, mint a hideg víz - ez összehasonlítható a vas kioltásával, mivel a forró víz jéggé változik, a forró vas pedig gyors hűtéssel megkeményedik!
Vlagyimir, 2013. 03. 13. 06:50
vagy talán így: a forró víz és a jég sűrűsége kisebb, mint a hideg víz sűrűsége, ezért a víznek nem kell változtatnia a sűrűségén, elveszítve egy kis időt és lefagy.
Alekszej Mishnev, 2013.03.21 11:50
Mielőtt a részecskék rezonanciájáról, vonzerejéről és rezgéséről beszélnénk, meg kell értenünk és meg kell válaszolnunk a kérdést: Milyen erők hatására rezegnek a részecskék? Amióta, anélkül kinetikus energia, nem lehet tömörítés. Tömörítés nélkül nem lehet bővíteni. Tágulás nélkül nem lehet kinetikus energia! Amikor a húrok rezonanciájáról kezd beszélni, először erőfeszítéseket tett annak érdekében, hogy az egyik ilyen húrt rezegtesse! Amikor vonzásról beszélünk, először is jelezni kell azt az erőt, amely vonzza ezeket a testeket! Állítom, hogy minden testet összenyom a légkör elektromágneses energiája, és amely összenyom minden testet, anyagot és elemi részecskék 1,33 kg erővel. nem cm2 -re, hanem elemi részecskére. Mivel a légkör nyomása nem lehet szelektív! Ne keverje össze az erő nagyságával!
Dodik, 2013. 05. 31. 02:59
Úgy tűnik számomra, hogy elfelejtett egy igazságot: "A tudomány ott kezdődik, ahol a mérések kezdődnek." Mennyi a "forró" víz hőmérséklete? Mennyi a "hideg" víz hőmérséklete? A cikk egy szót sem szól erről. Ebből arra következtethetünk - az egész cikk baromság!
Grigorij, 2013.04.06 12:17
Dodik, mielőtt hülyeségnek neveznéd a cikket, meg kell gondolnod, hogy tanulj, legalább egy kicsit. És nem csak mérni.
Dmitrij, 2013.12.24. 10:57
A melegvíz -molekulák gyorsabban mozognak, mint a hideg időben, emiatt szorosabb a kapcsolat a környezettel, úgy tűnik, minden hideget elnyelnek, gyorsan lelassulnak.
Iván, 2014. 10. 01. 05:53
Meglepő, hogy ilyen névtelen cikk jelenik meg ezen az oldalon. A cikk teljesen tudománytalan. Mind a szerző, mind a kommentelők egymással versengve keresik a jelenség magyarázatát, anélkül, hogy azon törődnének, hogy egyáltalán megfigyelhető -e a jelenség, és ha megfigyelik, akkor milyen feltételek mellett. Sőt, még abban sincs egyetértés, hogy mit is figyelünk valójában! A szerző tehát ragaszkodik ahhoz, hogy meg kell magyarázni a forró fagylalt gyors lefagyasztásának hatását, bár a teljes szövegből (és a "a hatást a fagylaltkísérletekben találták" szavakból) az következik, hogy ő maga nem színpadra állította kísérletek. A cikkben felsorolt jelenség "megmagyarázásának" lehetőségeiből egyértelműen kiderül, hogy teljesen más kísérleteket írnak le, amelyeket különböző körülmények között állítanak be, különböző vizes oldatok... Mind a magyarázat lényege, mind alárendelt hangulat azt sugallják, hogy még az elemzett gondolatok elemi tesztjét sem hajtották végre. Valaki véletlenül hallott egy vicces történetet, és véletlenül kifejezte spekulatív következtetését. Sajnálom, de ez nem fizikai Tudományos kutatás, és a beszélgetés a dohányzó szobában.
Iván, 2014. 10. 01. 06:10
Ami a cikkben található megjegyzéseket illeti a hengerek forró vízzel való feltöltéséről és az üvegmosó tartályok hideg vízzel történő feltöltéséről. Az elemi fizika szempontjából minden egyszerű. A korcsolyapálya csak azért van tele forró vízzel, mert lassabban fagy. A hengernek vízszintesnek és simanak kell lennie. Próbálja meg hideg vízzel feltölteni - dudorokat és "csomókat" kap, tk. a víz _ gyorsan_ megfagy, anélkül, hogy ideje lenne egyenletes rétegben szétterülni. És a forrónak lesz ideje egyenletes rétegben szétterülni, és a meglévő jég- és hóhegyek elolvadnak. Mosógéppel sem nehéz: nincs értelme tiszta vizet fagyba önteni - az üvegre fagy (még forrón is); és a forró, nem fagyó folyadék a hideg üveg repedéséhez vezethet, ráadásul megnövekedett fagyáspontja lesz az üvegen az alkohol gyorsabb párolgása miatt az üveghez vezető úton (mindenki ismeri a holdfény elvét) - alkohol elpárolog, víz marad).
Iván, 2014. 10. 01. 06:34
Valójában butaság megkérdezni, hogy két különböző kísérlet különböző körülmények között miért zajlik másképp. Ha a kísérletet tisztán állítják be, akkor ugyanolyan hideg és meleg vizet kell venni kémiai összetétel- ugyanabból a vízforralóból előhűtött forrásban lévő vizet veszünk. Öntsük azonos edényekbe (például vékony falú poharak). Nem havat teszünk, hanem ugyanazon a lapos száraz alapon, például egy fából készült asztalt. És nem mikrohűtőben, hanem kellően terjedelmes termosztátban - végeztem egy kísérletet pár éve az országban, amikor stabil fagyos idő volt -25 ° C körül. A víz bizonyos hőmérsékleten kikristályosodik a kristályosodási hő felszabadulása után. A hipotézis azon a megállapításon alapul, hogy a forró víz gyorsabban lehűl (ez a klasszikus fizika szerint a hőátadás sebessége arányos a hőmérsékletkülönbséggel), de megtartja a megnövekedett hűtési sebességet akkor is, ha hőmérséklete megegyezik a hideg víz. A kérdés az, hogy mi a különbség a kint + 20 ° C -ra hűtött víz és pontosan ugyanaz a víz között, amely egy órával korábban, de a szobában lehűlt + 20 ° C -ra? A klasszikus fizika (mellesleg nem a dohányzószobában folytatott fecsegésen, hanem több százezer és millió kísérleten alapul) azt mondja: igen, semmi, a további hűtési dinamika ugyanaz lesz (csak a +20 forrásban lévő víz pont később éri el ). A kísérlet pedig ugyanezt mutatja: amikor már egy erős jégkéreg van egy pohárban eredetileg hideg vízzel, akkor a forró víznek eszébe sem jutott megfagyni. P.S. Jurij Kuznyecov megjegyzéseihez. Egy bizonyos hatás jelenléte akkor tekinthető megállapítottnak, ha leírják annak előfordulásának feltételeit és stabilan reprodukálják. És amikor megvan, nem világos, hogy milyen kísérletekkel járnak ismeretlen körülmények között, korai még elméletet építeni a magyarázatukra, és ez tudományos szempontból semmit nem ad. P.P.S. Nos, lehetetlen elolvasni Alexei Mishnev megjegyzéseit érzelemkönnyek nélkül - az ember valamilyen kitalált világban él, amelynek semmi köze a fizikához és a valódi kísérletekhez.
Gergely, 2014. 01. 13. 10:58
Ivan, ha jól értem, cáfolod az Mpemba -hatást? Nem létezik, ahogy a kísérletei is mutatják? Miért olyan híres a fizikában, és sokan próbálják megmagyarázni?
Iván, 2014.02.14. 01:51
Jó napot Grigorij! A kamu kísérlet hatása létezik. De, mint tudják, ez nem ok arra, hogy új mintákat keressünk a fizikában, hanem ok arra, hogy javítsuk a kísérletező készségeit. Amint azt a megjegyzésekben már megjegyeztem, a fent említett "Mpemba-effektus" magyarázására tett kísérletek során a kutatók nem is tudják egyértelműen megfogalmazni, hogy pontosan mit és milyen körülmények között mérnek. És azt akarod mondani, hogy ezek kísérleti fizikusok? Ne nevettes. A hatás nem a fizikában, hanem áltudományos megbeszéléseken ismert különböző fórumokon és blogokon, amelyekből ma tenger van. Valódi fizikai hatásként (bizonyos értelemben néhány új fizikai törvény következményeként, és nem egy helytelen értelmezés vagy csak egy mítosz következményeként) a fizikától távol álló emberek ezt érzékelik. Tehát nincs ok egyetlen fizikai hatásként beszélni a teljesen különböző körülmények között végzett különböző kísérletek eredményeiről.
Pavel, 2014.02.18 09:59
hmm, srácok ... cikk a "Speed Info" -hoz ... Ne sértődjön meg ...;) Ivannak mindenben igaza van ...
Grigorij, 2014.02.19 12:50
Ivan, egyetértek azzal, hogy manapság sok áltudományos oldal tesz közzé ellenőrizetlen szenzációs anyagokat. Végül is az Mpemba -hatást még vizsgálják. Sőt, egyetemek tudósai kutatnak. Például 2013 -ban ezt a hatást vizsgálta a szingapúri Műszaki Egyetem egyik csoportja. Nézze meg a http://arxiv.org/abs/1310.6514 linket. Úgy vélik, hogy magyarázatot találtak erre a hatásra. Nem írok részletesen a felfedezés lényegéről, de véleményük szerint a hatás összefügg a hidrogénkötésekben tárolt energiák különbségével.
Moiseeva N.P. 2014.12.02 03:04
Mindenkinek, akit érdekel az Mpemba -hatás tanulmányozása, kissé kiegészítettem a cikk anyagát, és linkeket adtam, ahol megismerkedhet a legújabb eredményekkel (lásd a szöveget). Köszönöm a hozzászólásokat.
Ildar, 2014. 04. 24. 04:12 | nincs értelme mindent felsorolni
Ha az Mpemba ilyen hatása valóban megtörténik, akkor a magyarázatot szerintem a víz molekuláris szerkezetében kell keresni. A víz (mint azt a populáris tudományos szakirodalomból megtudtam) nem egyedi H2O molekulákként létezik, hanem több (akár tízes) molekulacsoportban. A víz hőmérsékletének emelkedésével nő a molekuláris mozgás sebessége, a klaszterek törnek egymás ellen, és a molekulák vegyértékkötéseinek nincs idejük nagy fürtök összeállítására. A klaszterek kialakulásához valamivel több idő kell, mint a molekulák mozgási sebességének csökkenéséhez. És mivel a klaszterek kisebbek, a kristályrács kialakulása gyorsabb. Hideg vízben nyilvánvalóan elég nagy, stabil fürtök akadályozzák meg a rács kialakulását; elpusztulásuk egy ideig tart. Magam is láttam a tévében egy furcsa hatást, amikor a hideg víz, nyugodtan egy üvegben állva, több órán keresztül folyékony maradt a hidegben. De amint felvették az üveget, vagyis kissé elmozdították a helyéről, az üvegben lévő víz azonnal kikristályosodott, átlátszatlanná vált, és az edény felrobbant. Nos, a pap, aki megmutatta ezt a hatást, ezt azzal magyarázta, hogy a vizet felszentelték. Egyébként kiderül, hogy a víz a hőmérséklettől függően erősen megváltoztatja viszkozitását. Mi, mint nagy lények, észrevehetetlenek, és a kis (mm -es és kevesebb) rákfélék, és még inkább a baktériumok szintjén a víz viszkozitása nagyon jelentős tényező. Ezt a viszkozitást szerintem a vízfürtök mérete is meghatározza.
SZÜRKE, 2014.03.15 05:30
körülöttünk csak felszíni jellemzőket (tulajdonságokat) látunk, ezért csak azt vesszük energiává, amit meg tudunk mérni vagy bármilyen módon bizonyítani tudjuk a létezést, különben zsákutca. Ez a jelenség, az Mpemba -effektus, csak egy egyszerű térfogatelmélettel magyarázható, amely minden fizikai modellt egyetlen interakciós struktúrába fog egyesíteni. valójában minden egyszerű
Nikita, 2014.06.06 04:27 | autó
de hogyan lehet a vizet hidegen, de nem melegen tartani, amikor kocsiba megy!
alexey, 2014. 03. 10. 01:09
És itt van egy újabb "felfedezés" menet közben. A műanyag palackban lévő víz nyitott kupakkal sokkal gyorsabban fagy le. A szórakozás kedvéért sokszor beállítottam a kísérletet erős fagyban. A hatás nyilvánvaló. Üdv teoretikusok!
Eugene, 2014.12.27. 08:40
Párolgási hűtő elv. Vegyünk két hermetikusan lezárt palackot hideg és meleg vízzel. Hidegbe tesszük. A hideg víz gyorsabban fagy. Most ugyanazokat az üvegeket hideg és meleg vízzel vesszük, kinyitjuk, és a fagyba tesszük. A forró víz gyorsabban fagy le, mint a hideg víz. Ha két medence hideg és meleg vizet veszünk, akkor a forró víz sokkal gyorsabban fagy le. Ez annak köszönhető, hogy egyre jobban érintkezünk a légkörrel. Minél intenzívebb a párolgás, annál gyorsabban csökken a hőmérséklet. Itt meg kell említeni a páratartalom tényezőjét. Minél alacsonyabb a páratartalom, annál erősebb a párolgás és annál erősebb a hűtés.
szürke TOMSK, 2015.01.03 10:55
SZÜRKE, 2014.03.15. 05:30 - folytatás Amit a hőmérsékletről tud, az nem minden. Több van benne. Ha helyesen készítünk fizikai hőmérsékletmodellt, akkor ez lesz a kulcs az energiafolyamatok leírásához a diffúziótól, olvadástól és kristályosodástól kezdve olyan skálákig, mint a hőmérséklet emelkedése a nyomás növekedésével, a nyomás növekedése a hőmérséklet emelkedésével . Még a Nap energiájának fizikai modellje is világossá válik a fentiekből. Télen vagyok. ... 2001 kora tavaszán3, miután megnézte a hőmérsékleti modelleket, összeállított egy általános hőmérsékleti modellt. Pár hónap múlva eszembe jutott a hőmérsékleti paradoxon, majd rájöttem ... hogy az én hőmérsékleti modellem is leírja az Mpemba paradoxont. 2013 május -júniusban volt. Egy év késéssel, de ez a legjobb. A fizikai modellem egy befagyasztott keret, és előre és hátra is görgethető, és rendelkezik a tevékenység mozgékonyságával, éppen azzal a tevékenységgel, amelyben minden mozog. 8 évfolyamom van az iskolában és 2 év az egyetemen, a téma ismétlésével. 20 év telt el. Tehát nem tudok híres tudósok fizikai modelljeit, valamint képleteket tulajdonítani. Nagyon sajnáljuk.
Andrey, 2015.08.11 08:52
Általában van egy elképzelésem arról, hogy miért melegszik le gyorsabban a meleg víz, mint a hideg. Magyarázatomban minden nagyon egyszerű, ha érdekel, akkor írj nekem e -mailben: [e -mail védett]
Andrey, 2015.08.11 08:58
Sajnos rossz postafiókot adtam meg, itt a helyes e -mail: [e -mail védett]
Victor, 2015. 12. 23. 10:37
Számomra minden egyszerűbbnek tűnik, van hó, elpárologtatott gáz, lehűlt, így lehűlhet a fagyban, mert gyorsabban hűl melegen, hogy elpárolog és azonnal kristályosodik anélkül, hogy messzire emelkedne, és víz gáz halmazállapotú gyorsabban lehűl, mint a folyadék)
Bekzhan, 2016.01.28 09:18
Még ha valaki felfedné ezeket a világ törvényeit, amelyek ezekhez a hatásokhoz kapcsolódnak, nem írt volna ide. Az én álláspontom szerint nem lenne logikus felfedni titkait az internethasználók előtt, amikor közzé tudja tenni híres tudományos folyóiratokat, és személyesen bizonyítja magát az emberek előtt. Tehát, amit itt írnak erről a hatásról, mindez nem logikus a többség számára.)))
Alex, 2016.02.22 12:48
hello kísérletezők Igaza van, amikor azt mondja, hogy a tudomány ott kezdődik, ahol ... nem mérések, hanem számítások. A "kísérlet" örök és nélkülözhetetlen érv a fantáziától és a lineáris gondolkodástól megfosztottak számára. Megsértett mindenkit, most az E = mc2 esetében - mindenki emlékszik? A hideg vízből a légkörbe menekülő molekulák sebessége határozza meg, hogy mennyi energiát szállítanak el a vízből (a hűtés energiaveszteség) A forró vízből származó molekulák sebessége sokkal nagyobb, és az elvitt energia négyzetben van (az arány a maradék vízhűtés lehűtése) Ez minden, ha elhagyja a "kísérletezést", és emlékezik a tudomány alapvető alapjaira
Vlagyimir, 2016. 04. 25. 10:53 | Meteo
Azokban a napokban, amikor a fagyálló ritkaságszámba ment, az autószerviz fűtetlen garázsában lévő autók hűtőrendszeréből a vizet egy munkanap után leeresztették, nehogy felolvasztják a hengerblokkot vagy a radiátort - néha mindkettőt együtt. Reggel forró vizet öntöttek. Erős fagyban a motorok gond nélkül beindultak. Valahogy forró víz hiányában vizet öntöttek a csapból. A víz azonnal megfagyott. A kísérlet drága volt - pontosan annyiba, amennyibe kerül egy ZIL -131 autó hengerblokkjának és radiátorának megvásárlása és cseréje. Aki nem hiszi, nézze meg. és Mpemba fagylalttal kísérletezett. A kristályosodás fagylaltban másként megy végbe, mint vízben. Próbáljon leharapni egy darab fagylaltot és egy darab jeget a fogaival. Valószínűleg nem fagyott meg, hanem lehűlés hatására besűrűsödött. És az édes víz, legyen az meleg vagy hideg, 0 * C -on megfagy. A hideg víz gyors, de a forró víz lehűl.
Vándor, 2016. 06. 05. 12:54 | Alexnek
"c" - fénysebesség vákuumban E = mc ^ 2 - a tömeg és az energia egyenértékűségét kifejező képlet
Albert, 2016.07.27 08:22
Első analógia a szilárd anyagok(nincs párolgási folyamat). Nemrég forrasztottam réz vízcsöveket. A folyamat úgy történik, hogy a gázégőt a forraszanyag olvadáspontjáig melegítik. Az egyik kötés és a hüvely hevítési ideje körülbelül egy perc. Az egyik kötést forrasztottam a hüvellyel, és pár perc múlva rájöttem, hogy rosszul forrasztottam. Kellett egy kis idő, amíg a hüvelyben lévő csövet feltekerjük. Elkezdtem egy égővel felmelegíteni a kötést, és meglepő módon 3-4 percbe telt, amíg a kötést olvadási hőmérsékletre melegítették. Hogy hogy!? Végül is a cső még mindig forró, és úgy tűnik, sokkal kevesebb energiára van szükség ahhoz, hogy felmelegítse az olvadáspontjáig, de minden az ellenkezője. Minden a hővezető képességről szól, ami egy már fűtött cső esetében lényegesen magasabb, és a fűtött és a hideg cső közötti határnak két perc alatt sikerült távolodnia a csomóponttól. Most a vízről. A forró és félig fűtött edény fogalmát fogjuk használni. Egy forró edényben keskeny hőmérséklethatár keletkezik a forró, erősen mobil és az inaktív, hideg részecskék között, amelyek viszonylag gyorsan mozognak a perifériáról a középpontba, mert ezen a határon a gyors részecskék gyorsan feladják energiájukat (lehűtik) részecskék a határ másik oldalán. Mivel a külső hideg részecskék térfogata nagyobb, a gyors részecskék hőenergiájukat leadva nem tudják jelentősen felmelegíteni a külső hideg részecskéket. Ezért a forró víz hűtési folyamata viszonylag gyorsan bekövetkezik. A félig melegített víz hővezető képessége sokkal alacsonyabb, és a félig fűtött és a hideg részecskék közötti határ szélessége sokkal szélesebb. Az ilyen széles határ középpontja felé történő elmozdulás sokkal lassabban történik, mint egy forró edény esetében. Ennek eredményeként a forró edény gyorsabban hűl le, mint a meleg. Azt hiszem, nyomon kell követnünk a különböző hőmérsékletű víz hűtési folyamatának dinamikáját úgy, hogy több hőmérséklet -érzékelőt helyezünk el az edény közepétől a széléig.
Max., 2016.11.19. 05:07
Ellenőrizték: Yamalon, fagyban, egy cső tiszta vízzel lefagy, és fel kell melegíteni, de nem hidegen!
Artem, 2016.09.12. 01:25
Nehéz, de azt hiszem, hogy a hideg víz sűrűbb, mint a forró víz, még a főtt víznél is, és akkor felgyorsul a hűtés, stb. a forró víz eléri a hideg hőmérsékletet és megelőzi azt, és ha figyelembe vesszük azt a tényt, hogy a meleg víz alulról fagy, és nem felülről, ahogy fent írták, ez nagyon felgyorsítja a folyamatot!
Alekszandr Szergejev, 21.08.2017 10:52
Nincs ilyen hatás. Jaj. 2016 -ban egy részletes cikk jelent meg a témában a Nature -ben: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect Egyértelmű, hogy gondos kísérletekkel (ha a meleg és hideg víz mintái mindenben azonosak a hőmérséklet kivételével) a hatás nem figyelhető meg ...
Zavlab, 2017.08.22 05:31
Victor, 2017.10.27. 03:52
- Valóban az. - ha az iskola nem értette, mi a hőkapacitás és az energiamegmaradás törvénye. Könnyű ellenőrizni - ehhez szüksége van: vágyra, fejre, kézre, vízre, hűtőszekrényre és ébresztőóra. És a korcsolyapályák, ahogy a szakértők mondják, hideg vízzel fagyasztják (töltik), meleg vízzel pedig a vágott jeget. Télen pedig fagyálló folyadékot kell önteni a mosótartályba, nem vizet. A víz minden esetben megfagy, a hideg pedig gyorsabban fagy.
Irina, 2018.01.23 10:58
a tudósok világszerte küzdenek ezzel a paradoxonnal Arisztotelész kora óta, és Victor, Zavlab és Sergeev bizonyult a legokosabbnak.
Denis, 2018.01.02 08:51
Minden helyesen van írva a cikkben. De az ok kissé más. A forralás során a benne oldott levegő elpárolog a vízből, ezért a forró víz lehűlése következtében ennek sűrűsége kisebb lesz, mint az azonos hőmérsékletű nyersvízé. Egyéb okok különböző hővezető képesség kivéve a különböző sűrűségű sz.
Zablab, 2018. 01. 01. 08:58 | Zavlab
Irina :), "az egész világ tudósai" nem harcolnak ezzel a "paradoxonnal", az igazi tudósok számára ez a "paradoxon" egyszerűen nem létezik - könnyen ellenőrizhető jól reprodukálható körülmények között. A "paradoxon" az afrikai fiú Mpemba reprodukálhatatlan kísérletei miatt jelent meg, és hasonló "tudósok" eltúlozták :)
miroland, 2019.03.23 07:20
egy tanzániai fiú, aki Afrika szívében lakik, aki nagy valószínűséggel soha nem látott havat a szemében ... ;-D Nem zavarok semmit ???)))
Szergej, 2019.04.14. 02:02
Vegyünk két rugalmas szalagot, nyújtsuk ki mindkettőt, egyet többet, mint a másikat (analógia a hideg és meleg víz belső energiájával), és egyidejűleg engedjük el a rugalmas szalagok egyik végét. Melyik gumi fog gyorsabban zsugorodni?
Artanis, 2019.08.05 03:34
Ezt a kísérletet én magam csináltam. Két azonos csésze hideg és meleg vizet tettem a fagyasztóba. A hideg sokkal gyorsabban fagyott le. A forró még egy kicsit meleg volt. Mi a baj a tapasztalataimmal?
Zavlab, 2019.05.09 06:21 |
Artanis, Tapasztalatai szerint "minden így van" :) - Az "Mpemba -effektus" nem létezik helyesen végrehajtott kísérlettel, amely azonos hűtési körülményeket biztosít azonos mennyiségű vízhez, csak különböző kezdeti hőmérsékletek mellett. Gratulálok - átváltott a fény, az ész és az alapvető fizikai törvények diadalára, és elkezdett eltávolodni az „Mpemba szektától”, és a Yu -tube videók rajongói „amit hazudtak nekünk” fizika órákon ... ":)
Moiseeva N.P. , 2019.05.16. 04:30 | Ch. szerkesztő
Igazad van, sok múlik a kísérlet körülményein. De ha a hatást egyáltalán nem figyelik meg, akkor nem lesz kutatás és publikáció komoly folyóiratokban. Végig olvasta ezt a cikket? Itt nincs szó Yu-Tubov videókról.
Zavlab, 2019.08.06 05:26 | SlavNeftGaz-YuzhSeverZapVostok-SynthesisMi a megfelelő
Natalja Petrovna, a tudomány „reprodukálhatósági válságának” korszakát éljük, amikor a „publikálj vagy pusztulj el” szlogen alá tartozó hivatkozási index növelése érdekében a „leendő tudósok” inkább versenyeznek az őrült elméletek feltalálásában, hogy nyilvánvalóan alátámasszák kétes kísérleti adatokat, ahelyett, hogy egy kis időt és erőforrást fordítana az adatok ellenőrzésére, mielőtt tisztán elméleti cikket kezdene. Példa az ilyen "szerencsétlen tudósokra" csak azok a "szingapúri fizikusok", akiket a cikkben említettél - a kiadványuk nem saját kísérleti adataikat tartalmazza, hanem csak csupasz elméleti érvelést az abszurd jelenségek lehetséges hatásáról "O: HO Bond Anomusal Relaxation "a víz rendellenes fagyásának folyamatáról, amelyet Francis Bacon és Rene Descartes, sőt Arisztotelész is megfigyelt már ie 350 évvel ezelőtt. ... És személy szerint nagyon örülök, hogy Nikola Bregovik a Zágrábi Egyetemről megkapta 1000 font nyereményét a Nagy -Britanniai Királyi Kémiai Társaságtól, miután jó berendezést használt reprodukálható körülmények között, ő maga fizikailag megmagyarázható eredményeket kívánt minden rendellenesség és ügyetlen mérésekként kérdőjelezte meg őket a fiú Mpemba és hívei, valamint azok megfelelőségét, akik megpróbáltak "elméleti alapot" hozni ezeknek az ügyetlen kísérleteknek.
Mpemba effektus(Mpemba paradoxon) - olyan paradoxon, amely azt mondja, hogy a forró víz bizonyos körülmények között gyorsabban fagy le, mint a hideg víz, bár a fagyasztási folyamat során át kell esnie a hideg víz hőmérsékletén. Ez a paradoxon egy kísérleti tény, amely ellentmond a szokásos elképzeléseknek, miszerint azonos feltételek mellett a melegebb test bizonyos hőmérsékletre való lehűlése hosszabb időt vesz igénybe, mint a kevésbé felhevült test, hogy lehűljön azonos hőmérsékletre.
Ezt a jelenséget Arisztotelész, Francis Bacon és Rene Descartes is észrevette annak idején, de Erasto Mpemba tanzániai iskolás csak 1963 -ban állapította meg, hogy a forró fagylaltkeverék gyorsabban fagy le, mint a hideg.
Magambinskaya tanítványaként Gimnázium Tanzániában az Erasto Mpemba gyakorlati főzőmunkát végzett. Házi fagylaltot kellett készítenie - tejet forralni, cukrot feloldani, szobahőmérsékletre hűteni, majd a hűtőszekrénybe tenni. Úgy tűnik, Mpemba nem volt különösebben szorgalmas tanuló, és késleltette a feladat első részének elvégzését. Attól tartva, hogy nem ér idejében a lecke végére, betette a forró tejet a hűtőbe. Meglepetésére még korábban fagyott le, mint társai teje, adott technológia szerint elkészítve.
Ezt követően az Mpemba nemcsak tejjel, hanem közönséges vízzel is kísérletezett. Mindenesetre, mivel már az Mkvavskaya középiskola tanulója volt, feltett egy kérdést Dennis Osborne professzornak, a Dar es Salaami Egyetemi Főiskoláról (az igazgató meghívta, hogy tartson előadást a diákoknak a fizikáról), kifejezetten a vízről: „Ha veszünk két azonos edényt azonos térfogatú vízzel úgy, hogy az egyikben a víz hőmérséklete 35 ° C, a másikban - 100 ° C, és tegyük őket a fagyasztóba, majd a másodikban a víz megfagy gyorsabban. Miért? " Osborne -t érdekelte ez a kérdés, és hamarosan 1969 -ben ő és Mpemba közzétették kísérleteik eredményeit a "Physics Education" folyóiratban. Azóta az általuk felfedezett hatást ún Mpemba effektus.
Eddig senki sem tudta pontosan, hogyan magyarázza ezt a furcsa hatást. A tudósoknak nincs egyetlen verziójuk, bár sok van. Minden a meleg és hideg víz tulajdonságainak különbségéről szól, de még nem világos, hogy milyen tulajdonságok játszanak szerepet ebben az esetben: a túlhűtés, a párolgás, a jégképződés, a konvekció vagy a cseppfolyósított gázok vízre gyakorolt hatása különböző hőmérsékletek.
Az Mpemba -hatás paradoxonja az, hogy az idő, amely alatt a test lehűl a környezeti hőmérsékletre, arányos legyen a test és a környezet közötti hőmérsékletkülönbséggel. Ezt a törvényt Newton hozta létre, és azóta sokszor megerősítették a gyakorlatban. Ennek eredményeként a 100 ° C hőmérsékletű víz 0 ° C -kal gyorsabban hűl le, mint a 35 ° C hőmérsékletű vízmennyiség.
Mindazonáltal ez még nem sugall paradoxont, hiszen az Mpemba-effektus a jól ismert fizika keretein belül magyarázható. Íme néhány magyarázat az Mpemba effektusra:
Párolgás
A forró víz gyorsabban elpárolog a tartályból, ezáltal csökken annak térfogata, és kisebb mennyiségű víz ugyanolyan hőmérsékleten gyorsabban fagy le. A 100 C -ra hevített víz 0 C -ra hűtve elveszíti tömegének 16% -át.
Párolgási hatás - kettős hatás. Először is csökken a hűtéshez szükséges vízmennyiség. Másodszor, a hőmérséklet csökken annak a ténynek köszönhetően, hogy a vízfázisból a gőzfázisba való átmenet párologtatási hője csökken.
Hőmérséklet különbség
Annak a ténynek köszönhetően, hogy a melegvíz és a hideg levegő közötti hőmérsékletkülönbség nagyobb - ezért a hőcsere ebben az esetben intenzívebb, és a forró víz gyorsabban lehűl.
Hypothermia
Ha a vizet 0 C alá hűtjük, nem mindig fagy meg. Bizonyos körülmények között hipotermiát szenvedhet, és továbbra is folyékony marad a fagypont alatti hőmérsékleten. Bizonyos esetekben a víz folyékony maradhat akár -20 ° C hőmérsékleten is.
Ennek a hatásnak az az oka, hogy ahhoz, hogy az első jégkristályok kialakuljanak, kristályképző központokra van szükség. Ha nincsenek folyékony vízben, akkor a hipotermia addig folytatódik, amíg a hőmérséklet annyira le nem csökken, hogy a kristályok spontán kezdenek kialakulni. Amikor túlhűtött folyadékban kezdenek kialakulni, gyorsabban növekedni kezdenek, jéglepedőt képezve, amely fagyasztva jeget képez.
A forró víz a legérzékenyebb a hipotermiára, mert melegítésével eltávolítja az oldott gázokat és buborékokat, amelyek viszont a jégkristályok képződésének központjai lehetnek.
Miért okozza a hipotermia a forró víz gyorsabb fagyását? A túlhűtés nélküli hideg víz esetében a következők történnek. Ebben az esetben vékony jégréteg képződik az edény felületén. Ez a jégréteg szigetelőként működik a víz és a hideg levegő között, és megakadályozza a további párolgást. A jégkristályok képződési sebessége ebben az esetben lassabb lesz. A túlhűtésnek kitett forró víz esetén a túlhűtött víz nem rendelkezik védő felületi jégréteggel. Ezért sokkal gyorsabban veszít hőt a nyitott tetején keresztül.
Amikor a hipotermia folyamata véget ér és a víz megfagy, sokkal több hő veszít, és ezért több jég képződik.
Ennek a hatásnak számos kutatója a hipotermiát tartja a fő tényezőnek az Mpemba -hatás esetében.
Konvekció
A hideg víz felülről kezd fagyni, ezáltal rontja a hősugárzás és a konvekció folyamatát, és ezáltal a hőveszteséget, míg a meleg víz alulról kezd fagyni.
Ezt a hatást a vízsűrűség -anomália magyarázza. A víz maximális sűrűsége 4 C. Mivel ez a víz kevésbé sűrű, mint a 4 ° C -os víz, a felszínen marad, vékony, hideg réteget képezve. Ilyen körülmények között vékony jégréteg képződik a víz felszínén rövid időre, de ez a jégréteg szigetelőként szolgál, amely megvédi az alsó vízrétegeket, amelyek 4 C hőmérsékleten maradnak. , a további hűtési folyamat lassabb lesz.
Meleg víz esetén teljesen más a helyzet. A víz felszíni rétege gyorsabban lehűl a párolgás és a nagyobb hőmérséklet -különbség miatt. Ezenkívül a hideg vízrétegek sűrűbbek, mint a melegvízrétegek, ezért a hideg vízréteg le fog süllyedni, emelve a réteget meleg víz a felszínre. Ez a vízkeringés biztosítja a gyors hőmérséklet -csökkenést.
De miért nem éri el ez a folyamat az egyensúlyi pontot? Az Mpemba -effektusnak a konvekció ebből a szempontból történő magyarázatához feltételeznünk kell, hogy a hideg és a meleg vízréteg elválik, és maga a konvekciós folyamat folytatódik, miután az átlagos vízhőmérséklet 4 C alá süllyed.
Nincs azonban olyan kísérleti adat, amely alátámasztaná ezt a hipotézist, miszerint a hideg és a meleg vízrétegeket konvekció választja el.
Vízben oldott gázok
A víz mindig tartalmaz benne oldott gázokat - oxigént és szén -dioxidot. Ezek a gázok képesek csökkenteni a víz fagyáspontját. Amikor a vizet melegítik, ezek a gázok felszabadulnak a vízből, mivel vízben való oldhatóságuk kb magas hőmérsékletű lent. Ezért a forró víz lehűtésekor mindig kevesebb oldott gáz van benne, mint a fűtetlen hideg vízben. Ezért a felmelegített víz fagyáspontja magasabb és gyorsabban fagy. Ezt a tényezőt néha az Mpemba -hatás magyarázatának fő tényezőjének tekintik, bár nincsenek kísérleti adatok, amelyek ezt megerősítenék.
Hővezető
Ez a mechanizmus jelentős szerepet játszhat, ha a vizet hűtőszekrényben lévő fagyasztóba helyezik, kis tartályokban. Ilyen körülmények között megfigyelték, hogy egy forró vízzel ellátott edény megolvasztja alatta a fagyasztó jégét, ezáltal javítva a fagyasztó falával való hőérintkezést és a hővezető képességet. Ennek eredményeként a hőt gyorsabban távolítják el a tartályból forró vízzel, mint a hideg vízből. Viszont egy hideg vízzel ellátott edény nem olvasztja alá a havat.
Mindezeket (csakúgy, mint más) körülményeket sok kísérlet során tanulmányozták, de a kérdésre - amelyik biztosítja az Mpemba -effektus száz százalékos reprodukcióját - egyértelmű választ nem kaptunk.
Például 1995 -ben David Auerbach német fizikus tanulmányozta a víz túlhűtésének hatását erre a hatásra. Megállapította, hogy a túlhűtött állapotot elérő forró víz magasabb hőmérsékleten fagy meg, mint a hideg víz, ami gyorsabb, mint az utóbbi. De a hideg víz gyorsabban éri el a túlhűtött állapotot, mint a meleg víz, ezáltal kompenzálja az előző késést.
Ezenkívül Auerbach eredményei ellentmondottak a korábban kapott adatoknak, miszerint a forró víz több túlhűtést érhet el a kevesebb kristályosodási központ miatt. Amikor vizet melegítenek, eltávolítják belőle a benne oldott gázokat, és amikor felforralják, egyes benne feloldott sók kicsapódnak.
Egyelőre csak egyet lehet állítani - ennek a hatásnak a reprodukálása lényegében attól függ, hogy milyen körülmények között hajtják végre a kísérletet. Pontosan azért, mert nem mindig reprodukálják.
O. V. Mosin
Irodalmiforrások:
"A forró víz gyorsabban fagy le, mint a hideg. Miért teszi ezt?", Jearl Walker, The Amateur Scientist, Scientific American, Vol. 237, No. 3, 246-257. 1977. szeptember.
"A hideg és meleg víz befagyása", G..S. Kell az American Journal of Physics, Vol. 37, No. 5, 564-565. 1969. május.
"Supercooling and the Mpemba effect", David Auerbach, American Journal of Physics, Vol. 63, nem. 10, 882-885. 1995. október.
"Az Mpemba -hatás: A hideg és meleg víz fagyási ideje", Charles A. Knight, American Journal of Physics, Vol. 64, No. 5, 524. o .; 1996. május.
Mpemba effektus(Mpemba paradoxon) - olyan paradoxon, amely azt mondja, hogy a forró víz bizonyos körülmények között gyorsabban fagy le, mint a hideg víz, bár a fagyasztási folyamat során át kell esnie a hideg víz hőmérsékletén. Ez a paradoxon egy kísérleti tény, amely ellentmond a szokásos elképzeléseknek, miszerint azonos feltételek mellett a melegebb test bizonyos hőmérsékletre való lehűlése hosszabb időt vesz igénybe, mint a kevésbé felhevült test, hogy lehűljön azonos hőmérsékletre.
Ezt a jelenséget Arisztotelész, Francis Bacon és Rene Descartes is észrevette annak idején, de Erasto Mpemba tanzániai iskolás csak 1963 -ban állapította meg, hogy a forró fagylaltkeverék gyorsabban fagy le, mint a hideg.
A tanzániai Magamba Gimnázium diákjaként Erasto Mpemba gyakorlati főzőmunkát végzett. Házi fagylaltot kellett készítenie - tejet forralni, cukrot feloldani, szobahőmérsékletre hűteni, majd a hűtőszekrénybe tenni. Úgy tűnik, Mpemba nem volt különösebben szorgalmas tanuló, és késleltette a feladat első részének elvégzését. Attól tartva, hogy nem ér idejében a lecke végére, betette a forró tejet a hűtőbe. Meglepetésére még korábban fagyott le, mint társai teje, adott technológia szerint elkészítve.
Ezt követően az Mpemba nemcsak tejjel, hanem közönséges vízzel is kísérletezett. Mindenesetre, mivel már az Mkvavskaya középiskola tanulója volt, feltett egy kérdést Dennis Osborne professzornak, a Dar es Salaami Egyetemi Főiskoláról (az igazgató meghívta, hogy tartson előadást a diákoknak a fizikáról), kifejezetten a vízről: „Ha veszünk két azonos edényt azonos térfogatú vízzel úgy, hogy az egyikben a víz hőmérséklete 35 ° C, a másikban - 100 ° C, és tegyük őket a fagyasztóba, majd a másodikban a víz megfagy gyorsabban. Miért? " Osborne -t érdekelte ez a kérdés, és hamarosan 1969 -ben ő és Mpemba közzétették kísérleteik eredményeit a "Physics Education" folyóiratban. Azóta az általuk felfedezett hatást ún Mpemba effektus.
Eddig senki sem tudta pontosan, hogyan magyarázza ezt a furcsa hatást. A tudósoknak nincs egyetlen verziójuk, bár sok van. Minden a meleg és hideg víz tulajdonságainak különbségéről szól, de még nem világos, hogy milyen tulajdonságok játszanak szerepet ebben az esetben: a túlhűtés, a párolgás, a jégképződés, a konvekció vagy a cseppfolyósított gázok vízre gyakorolt hatása különböző hőmérsékletek.
Az Mpemba -hatás paradoxonja az, hogy az idő, amely alatt a test lehűl a környezeti hőmérsékletre, arányos legyen a test és a környezet közötti hőmérsékletkülönbséggel. Ezt a törvényt Newton hozta létre, és azóta sokszor megerősítették a gyakorlatban. Ennek eredményeként a 100 ° C hőmérsékletű víz 0 ° C -kal gyorsabban hűl le, mint a 35 ° C hőmérsékletű vízmennyiség.
Mindazonáltal ez még nem sugall paradoxont, hiszen az Mpemba-effektus a jól ismert fizika keretein belül magyarázható. Íme néhány magyarázat az Mpemba effektusra:
Párolgás
A forró víz gyorsabban elpárolog a tartályból, ezáltal csökken annak térfogata, és kisebb mennyiségű víz ugyanolyan hőmérsékleten gyorsabban fagy le. A 100 C -ra hevített víz 0 C -ra hűtve elveszíti tömegének 16% -át.
Párolgási hatás - kettős hatás. Először is csökken a hűtéshez szükséges vízmennyiség. Másodszor, a hőmérséklet csökken annak a ténynek köszönhetően, hogy a vízfázisból a gőzfázisba való átmenet párologtatási hője csökken.
Hőmérséklet különbség
Annak a ténynek köszönhetően, hogy a melegvíz és a hideg levegő közötti hőmérsékletkülönbség nagyobb - ezért a hőcsere ebben az esetben intenzívebb, és a forró víz gyorsabban lehűl.
Hypothermia
Ha a vizet 0 C alá hűtjük, nem mindig fagy meg. Bizonyos körülmények között hipotermiát szenvedhet, és továbbra is folyékony marad a fagypont alatti hőmérsékleten. Bizonyos esetekben a víz folyékony maradhat akár -20 ° C hőmérsékleten is.
Ennek a hatásnak az az oka, hogy ahhoz, hogy az első jégkristályok kialakuljanak, kristályképző központokra van szükség. Ha nincsenek folyékony vízben, akkor a hipotermia addig folytatódik, amíg a hőmérséklet annyira le nem csökken, hogy a kristályok spontán kezdenek kialakulni. Amikor túlhűtött folyadékban kezdenek kialakulni, gyorsabban növekedni kezdenek, jéglepedőt képezve, amely fagyasztva jeget képez.
A forró víz a legérzékenyebb a hipotermiára, mert melegítésével eltávolítja az oldott gázokat és buborékokat, amelyek viszont a jégkristályok képződésének központjai lehetnek.
Miért okozza a hipotermia a forró víz gyorsabb fagyását? A túlhűtés nélküli hideg víz esetében a következők történnek. Ebben az esetben vékony jégréteg képződik az edény felületén. Ez a jégréteg szigetelőként működik a víz és a hideg levegő között, és megakadályozza a további párolgást. A jégkristályok képződési sebessége ebben az esetben lassabb lesz. A túlhűtésnek kitett forró víz esetén a túlhűtött víz nem rendelkezik védő felületi jégréteggel. Ezért sokkal gyorsabban veszít hőt a nyitott tetején keresztül.
Amikor a hipotermia folyamata véget ér és a víz megfagy, sokkal több hő veszít, és ezért több jég képződik.
Ennek a hatásnak számos kutatója a hipotermiát tartja a fő tényezőnek az Mpemba -hatás esetében.
Konvekció
A hideg víz felülről kezd fagyni, ezáltal rontja a hősugárzás és a konvekció folyamatát, és ezáltal a hőveszteséget, míg a meleg víz alulról kezd fagyni.
Ezt a hatást a vízsűrűség -anomália magyarázza. A víz maximális sűrűsége 4 C. Mivel ez a víz kevésbé sűrű, mint a 4 ° C -os víz, a felszínen marad, vékony, hideg réteget képezve. Ilyen körülmények között vékony jégréteg képződik a víz felszínén rövid időre, de ez a jégréteg szigetelőként szolgál, amely megvédi az alsó vízrétegeket, amelyek 4 C hőmérsékleten maradnak. , a további hűtési folyamat lassabb lesz.
Meleg víz esetén teljesen más a helyzet. A víz felszíni rétege gyorsabban lehűl a párolgás és a nagyobb hőmérséklet -különbség miatt. Ezenkívül a hideg vízrétegek sűrűbbek, mint a melegvízrétegek, ezért a hideg vízréteg le fog süllyedni, és a meleg vízréteget a felszínre emeli. Ez a vízkeringés biztosítja a gyors hőmérséklet -csökkenést.
De miért nem éri el ez a folyamat az egyensúlyi pontot? Az Mpemba -effektusnak a konvekció ebből a szempontból történő magyarázatához feltételeznünk kell, hogy a hideg és a meleg vízréteg elválik, és maga a konvekciós folyamat folytatódik, miután az átlagos vízhőmérséklet 4 C alá süllyed.
Nincs azonban olyan kísérleti adat, amely alátámasztaná ezt a hipotézist, miszerint a hideg és a meleg vízrétegeket konvekció választja el.
Vízben oldott gázok
A víz mindig tartalmaz benne oldott gázokat - oxigént és szén -dioxidot. Ezek a gázok képesek csökkenteni a víz fagyáspontját. A víz felmelegítésekor ezek a gázok felszabadulnak a vízből, mert vízben való oldhatóságuk magas hőmérsékleten alacsonyabb. Ezért a forró víz lehűtésekor mindig kevesebb oldott gáz van benne, mint a fűtetlen hideg vízben. Ezért a felmelegített víz fagypontja magasabb és gyorsabban fagy. Ezt a tényezőt néha az Mpemba -hatás magyarázatának fő tényezőjének tekintik, bár nincsenek kísérleti adatok, amelyek ezt megerősítenék.
Hővezető
Ez a mechanizmus jelentős szerepet játszhat, ha a vizet hűtőszekrényben lévő fagyasztóba helyezik, kis tartályokban. Ilyen körülmények között megfigyelték, hogy egy forró vízzel ellátott edény megolvasztja alatta a fagyasztó jégét, ezáltal javítva a fagyasztó falával való hőérintkezést és a hővezető képességet. Ennek eredményeként a hőt gyorsabban távolítják el a tartályból forró vízzel, mint a hideg vízből. Viszont egy hideg vízzel ellátott edény nem olvasztja alá a havat.
Mindezeket (csakúgy, mint más) körülményeket sok kísérlet során tanulmányozták, de a kérdésre - amelyik biztosítja az Mpemba -effektus száz százalékos reprodukcióját - egyértelmű választ nem kaptunk.
Például 1995 -ben David Auerbach német fizikus tanulmányozta a víz túlhűtésének hatását erre a hatásra. Megállapította, hogy a túlhűtött állapotot elérő forró víz magasabb hőmérsékleten fagy meg, mint a hideg víz, ami gyorsabb, mint az utóbbi. De a hideg víz gyorsabban éri el a túlhűtött állapotot, mint a meleg víz, ezáltal kompenzálja az előző késést.
Ezenkívül Auerbach eredményei ellentmondottak a korábban kapott adatoknak, miszerint a forró víz több túlhűtést érhet el a kevesebb kristályosodási központ miatt. Amikor vizet melegítenek, eltávolítják belőle a benne oldott gázokat, és amikor felforralják, egyes benne feloldott sók kicsapódnak.
Egyelőre csak egyet lehet állítani - ennek a hatásnak a reprodukálása lényegében attól függ, hogy milyen körülmények között hajtják végre a kísérletet. Pontosan azért, mert nem mindig reprodukálják.
