Panašu, kad senoji geroji H2O formulė neturi paslapčių. Tačiau iš tikrųjų vanduo – gyvybės šaltinis ir garsiausias skystis pasaulyje – yra kupinas daugybės paslapčių, kurių net mokslininkai neįtaria. Penkios garsiausios vandens „keistybės“ – prieš jus.

1. Karštas vanduo užšąla greičiau nei šaltas

Imkime du indus su vandeniu: į vieną pilame karštą, į kitą – šaltą. Dedame juos į šaldiklį. Indas su karštu vandeniu užšals greičiau nei su šaltu vandeniu, nors, logiškai mąstant, indas su saltas vanduo: juk karšta pirmiausia turi atvėsti iki šaltos temperatūros, o po to virsti ledu, bet šalto vėsinti nereikia. Kodėl tai vyksta?

1963 metais gimnazistas Erasto B. Mpemba pastebėjo, kad karštas mišinys šaldiklyje sustingsta greičiau nei šaltas. Fizikos mokytojas, su kuriuo jaunuolis pasidalijo atradimu, jį prajuokino. Laimei, mokinys buvo atkaklus ir įtikino mokytoją atlikti eksperimentą, kuris įrodė, kad jis buvo teisus. Dabar reiškinys, kai karštas vanduo užšąla greičiau nei šaltas, vadinamas Mpemba efektu. Mokslininkai iki galo nesupranta šio reiškinio prigimties, aiškindami hipotermijos, garavimo, ledo susidarymo ir kt.

2. „Peršaldymas“ apsaugo nuo ledo susidarymo

Visi žino, kad atšalęs iki nulio laipsnių Celsijaus vanduo visada virsta ledu... išskyrus tuos atvejus, kai ne! „Peršalimas“ – tai vandens tendencija išlikti skystas net atvėsus žemiau užšalimo. Šis reiškinys tampa įmanomas dėl to, kad aplinkoje nėra kristalizacijos centrų ar branduolių, kurie galėtų išprovokuoti ledo kristalų susidarymą. Štai kodėl vanduo išlieka skystas, net atvėsęs iki žemesnės nei nulio laipsnių Celsijaus. Prasidėjus kristalizacijos procesui, galima stebėti, kaip „peršalęs“ vanduo akimirksniu virsta ledu. Įsitikinkite patys – žiūrėkite vaizdo įrašą mūsų svetainėje.

3. Stiklinis vanduo

Greitai, nedvejodami pasakykite, kiek skirtingų būsenų turi vanduo? Sakei trys? Kietas, skystas, dujinis? O čia jo nėra. Mokslininkai nustato mažiausiai 5 „skysto“ vandens būsenas ir 14 ledo būsenų. Prisimeni pokalbį apie itin vėsintą vandenį? Taigi, kad ir ką darytumėte, esant -38 ° C, labiausiai atvėsęs vanduo staiga virs ledu. O PPO įvyks toliau mažėjant temperatūrai? Esant -120 °C ledas tampa klampus kaip melasa, o esant -135 °C ir žemesnėje temperatūroje virsta „stikliniu“ arba „stikliniu“ vandeniu, kieta medžiaga be kristalų.

4. Vandens kvantinis skaičius

Molekuliniu lygmeniu vanduo turi kuo nustebinti mokslininkus. 1995 metais mokslininkų atliktas neutronų sklaidos eksperimentas davė netikėtą rezultatą: buvo nustatyta, kad į vandens molekules nukreipti neutronai „mato“ 25% mažiau vandenilio protonų. Paaiškėjo, kad vienos atosekundės (nuo 10 iki minus 18 sekundžių) greičiu įvyksta neįprastas kvantinis efektas, o cheminė vandens formulė iš įprasto H2O virsta H1,5O!
Klausiate, kas yra viena atosekundė? Tai laikas, per kurį šviesa nukeliauja atstumą, panašų į vandens molekulės dydį.

5. Ar vanduo turi atmintį?

Homeopatija, alternatyva oficialiai medicinai, teigia, kad silpnas vaisto tirpalas gali turėti gydomąjį poveikį organizmui ir išlaikyti pradinės koncentracijos tirpalo savybes, net jei praskiedimo koeficientas yra toks didelis, kad nelieka nieko, išskyrus vandens molekules. tirpale. Homeopatijos, kaip gydymo metodo, šalininkai šį paradoksą aiškina sąvoka „vandens atmintis“. 2002 metais tarptautinė mokslininkų grupė, vadovaujama profesorės Madeline Ennis iš Karalienės universiteto Belfaste, kuri anksčiau kritikavo homeopatijos principus, paskelbė, kad jai pavyko įrodyti „vandens atminties“ efekto realumą. Tačiau eksperimentai buvo atlikti. prižiūrint nepriklausomiems ekspertams, rezultatų nedavė. Diskusija apie „vandens atminties“ fenomeną tęsiasi.

Ši istorija prasidėjo daugiau nei prieš pusę amžiaus, tačiau iki šiol nesulaukė rezultato. Ir viskas todėl, kad ir kaip stengtųsi tūkstančiai smalsių protų iš visos planetos, jie negali rasti vienintelio tinkamo Mpemba sprendimo.

1963 metais nepastebimas afrikietis studentas, vardu Erasto Mpemba (Erasto Mpemba), pastebėjo vieną keistenybę: šiltas ledų mišinys kietėja greičiau nei atšaldytas.

Pastebėjimas atrodė toks neįtikėtinas, kad fizikos mokytojas galėjo tik nusijuokti, kai atrado nelaimingą eksperimentuotoją. Tačiau Erasto buvo tikras, kad buvo teisus ir nebijojo vėl tapti juoko objektu: kiek vėliau jis iškėlė slidų klausimą Denisui Osborne'ui, Dar es Salamo universiteto (Tanzanija) profesoriui. Mokslininkas neskubėjo daryti išvadų ir nusprendė problemą ištirti. Po to, 1969 m., žurnalas „Physics Education“ paskelbė medžiagą, aprašančią Mpembos paradoksą.

Mokslo sluoksniuose jie iš karto prisiminė, kad kažką panašaus jau yra pasakę didžiausi praeities protai. Pavyzdžiui, jis paminėjo ir senovės graikų Ponto gyventojus, kurie žiemos žvejybos metu šildydavo vandenį ir mirkydavo jame nendres, kad greičiau sukietėtų. Praėjus šimtmečiams, Francis Baconas rašė: „Šiek tiek vėsus vanduo užšąla daug lengviau nei visiškai šaltas vanduo“.

Apskritai klausimas senas kaip pasaulis, tačiau tai tik skatina domėtis sprendimu. Per pastaruosius kelis dešimtmečius buvo pateikta daug teorijų, paaiškinančių Mpemba efektą. Labiausiai tikėtini iš jų buvo paskelbti 2013 metais Didžiosios Britanijos karališkosios chemijos draugijos surengtame iškilmingame renginyje. Profesinė asociacija ištyrė 22 000 (!) Nuomonių ir iš jų išskyrė tik vieną Nikola Bregović.

Kroatijos chemikas atkreipė dėmesį į konvekcijos ir skysčio peršaldymo procesų svarbą jam užšąstant.

Štai kaip šie reiškiniai aprašomi Vikipedijoje:

• Šaltas vanduo pradeda užšalti iš viršaus, todėl sulėtėja šiluminės spinduliuotės ir konvekcijos procesai, taigi ir šilumos praradimas, o karštas vanduo pradeda užšalti iš apačios.
• Peršalęs skystis yra skystis, kurio temperatūra yra žemesnė už kristalizacijos temperatūrą esant tam tikram slėgiui. Peršalęs skystis gaunamas iš įprasto skysčio aušinant, kai nėra kristalizacijos centrų.

Universalas ir 1000 svarų čekis buvo geras atlygis. Beje, nugalėtoją sveikino Erasto Mpemba ir Denisas Osborne'as.

scienceblogs.com

Kokia turi būti vandens temperatūra prieš užšalimą

Vis dar nėra aiškaus atsakymo į šį klausimą. Karališkoji chemijos draugija, nors ir buvo pasiryžusi, ginčų visiškai nesustabdė. Iki šiol keliamos naujos hipotezės ir girdimi paneigimai.

Nors yra nedidelis patarimas: mokslo populiarinimo žurnalas „New Scientist“ atliko tyrimą ir priėjo prie išvados, kad geriausios sąlygos atkartoti Mpemba efektą yra dvi talpyklos vandens, kurių temperatūra yra 35 ir 5 ° C.

Taigi, jei iki vakarėlio liko labai mažai laiko, supilkite jį į vandenį, kurio temperatūra karštą vasarą prilygsta kambario temperatūrai. Šulinio ar šalto vandens iš čiaupo geriau nenaudoti.

Mpemba efektas(Mpemba paradoksas) – paradoksas, teigiantis, kad karštas vanduo tam tikromis sąlygomis užšąla greičiau nei šaltas, nors užšalimo procese turi išlaikyti šalto vandens temperatūrą. Šis paradoksas yra eksperimentinis faktas, prieštaraujantis įprastoms idėjoms, pagal kurias tomis pačiomis sąlygomis karštesniam kūnui reikia daugiau laiko atvėsti iki tam tikros temperatūros, nei vėsesniam kūnui atvėsti iki tokios pat temperatūros.

Šį reiškinį tuo metu pastebėjo Aristotelis, Francis Baconas ir Rene Descartesas, tačiau tik 1963 metais Tanzanijos moksleivis Erasto Mpemba nustatė, kad karštas ledų mišinys užšąla greičiau nei šaltas.

Erasto Mpemba mokėsi Magambino vidurinėje mokykloje Tanzanijoje ir atliko praktinius maisto gaminimo darbus. Jam teko gaminti naminius ledus – užvirti pieną, ištirpinti jame cukrų, atvėsinti iki kambario temperatūros, o tada padėti į šaldytuvą sustingti. Matyt, Mpemba nebuvo itin stropus mokinys ir vilkino pirmąją užduoties dalį. Bijodamas, kad iki pamokos pabaigos nespės, dar karštą pieną padėjo į šaldytuvą. Jo nuostabai, jis užšalo net anksčiau nei jo bendražygių pienas, paruoštas pagal tam tikrą technologiją.

Po to Mpemba eksperimentavo ne tik su pienu, bet ir su paprastu vandeniu. Bet kuriuo atveju, jau būdamas Mkvavos vidurinės mokyklos studentas, jis paklausė profesoriaus Denniso Osborne'o iš Dar es Salamo universiteto koledžo (mokyklos direktoriaus pakviestas skaityti studentams paskaitą apie fiziką) apie vandenį: „Jeigu paimkite du vienodus indus su vienodais vandens kiekiais, kad viename vandens temperatūra būtų 35 ° C, o kitame - 100 ° C, ir įdėkite juos į šaldiklį, tada antrame vanduo užšals. greičiau.Kodėl? Osborne'as susidomėjo šiuo klausimu ir netrukus 1969 m. kartu su Mpemba paskelbė savo eksperimentų rezultatus žurnale „Physics Education“. Nuo tada jų atrastas efektas vadinamas Mpemba efektas.

Iki šiol niekas tiksliai nežino, kaip paaiškinti šį keistą poveikį. Mokslininkai neturi vienos versijos, nors jų yra daug. Kalbama apie karšto ir šalto vandens savybių skirtumus, tačiau dar neaišku, kurios savybės šiuo atveju turi įtakos: peršalimo, garavimo, ledo susidarymo, konvekcijos ar suskystintų dujų poveikio vandeniui skirtumai. skirtingos temperatūros.

Mpembos efekto paradoksas yra tas, kad laikas, per kurį kūnas atšąla iki aplinkos temperatūros, turi būti proporcingas šio kūno ir aplinkos temperatūrų skirtumui. Šį dėsnį nustatė Niutonas ir nuo to laiko jis daug kartų buvo patvirtintas praktikoje. Esant tokiam pačiam poveikiui, vanduo 100 °C temperatūroje atvėsta iki 0 °C greičiau nei toks pat vandens kiekis 35 °C temperatūroje.

Tačiau tai dar nereiškia paradokso, nes Mpemba efektą taip pat galima paaiškinti žinoma fizika. Štai keletas Mpemba efekto paaiškinimų:

Garavimas

Karštas vanduo greičiau išgaruoja iš talpyklos, todėl sumažėja jo tūris, o mažesnis tos pačios temperatūros vandens kiekis greičiau užšąla. Iki 100 C pašildytas vanduo, atvėsęs iki 0 C, praranda 16 % savo masės.

Garavimo efektas yra dvigubas. Pirmiausia sumažinama aušinimui reikalingo vandens masė. Antra, temperatūra mažėja dėl to, kad perėjimo iš vandens fazės į garų fazę garavimo šiluma mažėja.

temperatūros skirtumas

Dėl to, kad karšto vandens ir šalto oro temperatūrų skirtumas yra didesnis – todėl šilumos mainai šiuo atveju yra intensyvesni ir karštas vanduo greičiau atvėsta.

hipotermija

Kai vanduo atšaldomas žemiau 0 C, jis ne visada užšąla. Tam tikromis sąlygomis jis gali peršalti, o esant žemesnei nei užšalimo temperatūrai ir toliau išliks skystas. Kai kuriais atvejais vanduo gali išlikti skystas net -20 C temperatūroje.

Šio poveikio priežastis yra ta, kad tam, kad pradėtų formuotis pirmieji ledo kristalai, reikalingi kristalų susidarymo centrai. Jei jų nėra skystame vandenyje, per didelis aušinimas tęsis tol, kol temperatūra nukris tiek, kad pradės spontaniškai formuotis kristalai. Kai jie pradės formuotis peraušintame skystyje, jie pradės augti greičiau, sudarydami ledo nuosėdas, kurios užšals ir susidarys ledas.

Karštas vanduo yra jautriausias hipotermijai, nes jį kaitinant pašalinamos ištirpusios dujos ir burbuliukai, kurie savo ruožtu gali būti ledo kristalų susidarymo centrai.

Kodėl dėl hipotermijos karštas vanduo greičiau užšąla? Šalto vandens, kuris nėra peršaldytas, atveju nutinka taip. Tokiu atveju ant indo paviršiaus susidarys plonas ledo sluoksnis. Šis ledo sluoksnis veiks kaip izoliatorius tarp vandens ir šalto oro ir neleis tolesniam garavimui. Ledo kristalų susidarymo greitis šiuo atveju bus mažesnis. Kai karštas vanduo peršaldomas, peršalintas vanduo neturi apsauginio paviršinio ledo sluoksnio. Todėl per atvirą viršų jis daug greičiau praranda šilumą.

Kai peršalimo procesas baigiasi ir vanduo užšąla, prarandama daug daugiau šilumos, todėl susidaro daugiau ledo.

Daugelis šio poveikio tyrinėtojų mano, kad hipotermija yra pagrindinis veiksnys Mpemba efekto atveju.

Konvekcija

Šaltas vanduo pradeda užšalti iš viršaus, todėl pablogėja šilumos spinduliavimo ir konvekcijos procesai, taigi ir šilumos nuostoliai, o karštas vanduo pradeda užšalti iš apačios.

Šis poveikis paaiškinamas vandens tankio anomalija. Didžiausias vandens tankis yra 4 C. Jei vandenį atvėsinate iki 4 C ir pastatysite žemesnės temperatūros, paviršinis vandens sluoksnis sušals greičiau. Kadangi šis vanduo yra mažesnis nei 4°C temperatūros vanduo, jis išliks paviršiuje, sudarydamas ploną šaltą sluoksnį. Esant tokioms sąlygoms, trumpam vandens paviršiuje susidarys plonas ledo sluoksnis, tačiau šis ledo sluoksnis pasitarnaus kaip izoliatorius, apsaugantis apatinius vandens sluoksnius, kurių temperatūra išliks 4 C. Todėl , tolesnis aušinimo procesas bus lėtesnis.

Karšto vandens atveju situacija yra visiškai kitokia. Paviršinis vandens sluoksnis greičiau atvės dėl garavimo ir didesnio temperatūrų skirtumo. Taip pat šalto vandens sluoksniai yra tankesni nei karšto vandens sluoksniai, todėl šalto vandens sluoksnis grims žemyn, pakeldamas šilto vandens sluoksnį į paviršių. Tokia vandens cirkuliacija užtikrina greitą temperatūros kritimą.

Bet kodėl šis procesas nepasiekia pusiausvyros taško? Norint paaiškinti Mpemba efektą šiuo konvekcijos požiūriu, reikėtų daryti prielaidą, kad šaltasis ir karštasis vandens sluoksniai yra atskirti, o pats konvekcijos procesas tęsiasi, vidutinei vandens temperatūrai nukritus žemiau 4 C.

Tačiau nėra jokių eksperimentinių įrodymų, patvirtinančių šią hipotezę, kad šaltas ir karštas vandens sluoksniai yra atskirti konvekcija.

vandenyje ištirpusių dujų

Vandenyje visada yra jame ištirpusių dujų – deguonies ir anglies dioksido. Šios dujos turi galimybę sumažinti vandens užšalimo temperatūrą. Kaitinamas vanduo, šios dujos išsiskiria iš vandens, nes jų tirpumas vandenyje aukštoje temperatūroje yra mažesnis. Todėl aušinant karštą vandenį jame visada būna mažiau ištirpusių dujų nei nešildomame šaltame vandenyje. Todėl pašildyto vandens užšalimo temperatūra yra aukštesnė ir jis greičiau užšąla. Šis veiksnys kartais laikomas pagrindiniu paaiškinant Mpemba efektą, nors eksperimentinių duomenų, patvirtinančių šį faktą, nėra.

Šilumos laidumas

Šis mechanizmas gali atlikti svarbų vaidmenį, kai vanduo dedamas į šaldytuvo šaldiklį mažose talpyklose. Pastebėta, kad tokiomis sąlygomis talpykla su karštu vandeniu ištirpdo apačioje esantį šaldiklio ledą, taip pagerindama šiluminį kontaktą su šaldiklio sienele ir šilumos laidumą. Dėl to šiluma iš karšto vandens indo pašalinama greičiau nei iš šalto. Savo ruožtu indas su šaltu vandeniu netirpdo po juo sniego.

Visos šios (kaip ir kitos) sąlygos buvo ištirtos daugybės eksperimentų, tačiau vienareikšmiško atsakymo į klausimą – kuri iš jų užtikrina 100% Mpemba efekto atkūrimą – nebuvo gauta.

Pavyzdžiui, 1995 m. vokiečių fizikas Davidas Auerbachas ištyrė vandens peršalimo įtaką šiam efektui. Jis atrado, kad karštas vanduo, pasiekęs peršalimo būseną, užšąla aukštesnėje temperatūroje nei šaltas, taigi ir greičiau nei pastarasis. Tačiau šaltas vanduo peršalimo būseną pasiekia greičiau nei karštas, taip kompensuodamas ankstesnį atsilikimą.

Be to, Auerbacho rezultatai prieštaravo ankstesniems duomenims, kad karštas vanduo gali pasiekti didesnį peršalimą dėl mažiau kristalizacijos centrų. Kaitinant vandenį, iš jo pasišalina jame ištirpusios dujos, o verdant nusėda dalis jame ištirpusių druskų.

Kol kas galima teigti tik vieną dalyką – šio efekto atkūrimas iš esmės priklauso nuo sąlygų, kuriomis atliekamas eksperimentas. Būtent todėl, kad jis ne visada atgaminamas.

O. V. Mosinas

Literatūrinisšaltiniai:

"Karštas vanduo užšąla greičiau nei šaltas. Kodėl tai daroma?", Jearl Walker iš The Amateur Scientist, Scientific American, Vol. 237, Nr. 3, p. 246-257; 1977 metų rugsėjis.

„Karšto ir šalto vandens užšalimas“, G.S. Kell American Journal of Physics, Vol. 37, Nr. 5, p. 564–565; 1969 metų gegužės mėn.

„Supercooling and the Mpemba Effect“, David Auerbach, American Journal of Physics, Vol. 63, Nr. 10, p. 882-885; 1995 m. spalis.

"Mpemba efektas: karšto ir šalto vandens užšalimo laikas", Charles A. Knight, American Journal of Physics, Vol. 64, Nr. 5, p 524; 1996 m. gegužės mėn.

Tai tiesa, nors skamba neįtikėtinai, nes užšalimo procese pašildytas vanduo turi išlaikyti šalto vandens temperatūrą. Tuo tarpu šis efektas plačiai naudojamas, pavyzdžiui, ledo čiuožyklos ir čiuožyklos žiemą užpildomos karštu, o ne šaltu vandeniu. Ekspertai pataria vairuotojams žiemą į plovimo rezervuarą pilti šaltą, o ne karštą vandenį. Paradoksas visame pasaulyje žinomas kaip „Mpemba efektas“.

Šį reiškinį kažkada minėjo Aristotelis, Francis Baconas ir Rene Descartesas, tačiau tik 1963 metais fizikos profesoriai atkreipė į tai dėmesį ir bandė jį ištirti. Viskas prasidėjo nuo to, kad Tanzanijos moksleivis Erasto Mpemba pastebėjo, kad saldintas pienas, kurį jis naudojo ledams gaminti, greičiau sukietėja, jei buvo pašildytas, ir pasiūlė, kad karštas vanduo užšąla greičiau nei šaltas. Jis kreipėsi į fizikos mokytoją, kad paaiškintų, bet šis tik nusijuokė iš mokinio, sakydamas: „Čia ne pasaulio fizika, o Mpembos fizika“.

Laimei, vieną dieną mokykloje apsilankė fizikos profesorius Dennisas Osbornas iš Dar es Salamo universiteto. Ir Mpemba kreipėsi į jį su tuo pačiu klausimu. Profesorius buvo ne toks skeptiškas, teigė negalintis spręsti to, ko nematė, o grįžęs namo paprašė darbuotojų atlikti atitinkamus eksperimentus. Panašu, kad jie patvirtino berniuko žodžius. Bet kokiu atveju, 1969 m. Osborne'as kalbėjo apie darbą su Mpemba žurnale „Eng. FizikaIšsilavinimas“. Tais pačiais metais George'as Kellas iš Kanados nacionalinės tyrimų tarybos paskelbė straipsnį, aprašantį šį reiškinį anglų kalba. AmerikosŽurnalasapieFizika».

Yra keletas galimų šio paradokso paaiškinimų:

• Karštas vanduo greičiau išgaruoja, todėl sumažėja jo tūris, o mažesnis tos pačios temperatūros vandens kiekis greičiau užšąla. Hermetiškuose induose šaltas vanduo turėtų užšalti greičiau.
• Sniego pamušalo buvimas. Karšto vandens talpykla ištirpdo po juo esantį sniegą ir taip pagerina šiluminį kontaktą su aušinimo paviršiumi. Šaltas vanduo po juo netirpdo sniego. Jei nėra sniego pamušalo, šalto vandens talpykla turėtų užšalti greičiau.
• Šaltas vanduo pradeda užšalti iš viršaus, todėl pablogėja šilumos spinduliavimo ir konvekcijos procesai, taigi ir šilumos nuostoliai, o karštas vanduo pradeda užšalti iš apačios. Papildomai mechaniniu būdu maišant vandenį induose, šaltas vanduo turėtų užšalti greičiau.
• Atvėsintame vandenyje yra kristalizacijos centrų - jame ištirpusių medžiagų. Esant nedideliam tokių centrų skaičiui šaltame vandenyje, vandenį paversti ledu yra sunku, o net peršalimas įmanomas, kai jis lieka skystoje būsenoje, esant minusinei temperatūrai.

Neseniai buvo paskelbtas dar vienas paaiškinimas. Daktaras Jonathanas Katzas iš Vašingtono universiteto ištyrė šį reiškinį ir padarė išvadą, kad svarbų vaidmenį jame atlieka vandenyje ištirpusios medžiagos, kurios kaitinant nusėda.
Ištirpusių medžiagų, Dr. Katz reiškia kalcio ir magnio bikarbonatus, esančius kietame vandenyje. Kaitinant vandenį šios medžiagos nusėda, vanduo tampa „minkštas“. Niekada nešildomas vanduo turi šių priemaišų ir yra „kietas“. Jam užšalus ir formuojantis ledo kristalams, priemaišų koncentracija vandenyje padidėja 50 kartų. Tai sumažina vandens užšalimo temperatūrą.

Šis paaiškinimas man neatrodo įtikinamas, nes. neturime pamiršti, kad poveikis buvo nustatytas eksperimentuojant su ledais, o ne su kietu vandeniu. Labiausiai tikėtina, kad reiškinio priežastys yra termofizinės, o ne cheminės.

Kol kas vienareikšmio Mpembos paradokso paaiškinimo negauta. Turiu pasakyti, kad kai kurie mokslininkai nemano, kad šis paradoksas vertas dėmesio. Tačiau labai įdomu, kad paprastas moksleivis sulaukė fizinio efekto pripažinimo ir išpopuliarėjo dėl savo žingeidumo ir užsispyrimo.

Pridėta 2014 m. vasario mėn

Užrašas parašytas 2011 m. Nuo tada atsirado naujų Mpembos efekto tyrimų ir naujų bandymų jį paaiškinti. Taigi 2012 m. Didžiosios Britanijos karališkoji chemijos draugija paskelbė tarptautinį konkursą mokslinei paslapčiai „The Mpemba Effect“ įminti, kurio prizinis fondas yra 1000 svarų. Terminas buvo nustatytas 2012 m. liepos 30 d. Nugalėtoju tapo Nikola Bregovik iš Zagrebo universiteto laboratorijos. Jis paskelbė savo darbą, kuriame išanalizavo ankstesnius bandymus paaiškinti šį reiškinį ir padarė išvadą, kad jie neįtikina. Jo pasiūlytas modelis yra pagrįstas pagrindinėmis vandens savybėmis. Norintieji gali susirasti darbą adresu http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

Tyrimai tuo nesibaigė. 2013 metais Singapūro fizikai teoriškai įrodė Mepembos efekto priežastį. Darbą galite rasti adresu http://arxiv.org/abs/1310.6514.

Susiję straipsniai svetainėje:

Kiti skyriaus straipsniai

Komentarai:

Aleksejus Mišnevas. , 2012-10-06 04:14

Kodėl karštas vanduo išgaruoja greičiau? Mokslininkai praktiškai įrodė, kad stiklinė karšto vandens užšąla greičiau nei šaltas. Mokslininkai negali paaiškinti šio reiškinio dėl to, kad nesupranta reiškinių esmės: šilumos ir šalčio! Šiluma ir šaltis yra fiziniai pojūčiai, kuriuos sukelia medžiagos dalelių sąveika, priešingo magnetinių bangų, judančių iš erdvės pusės ir iš žemės centro, suspaudimo forma. Todėl kuo didesnis šios magnetinės įtampos potencialų skirtumas, tuo greičiau vyksta energijos mainai vienos bangos priešpriešinio įsiskverbimo į kitą metodu. Tai yra, difuzijos būdu! Atsakydamas į mano straipsnį, vienas oponentas rašo: 1) "..Karštas vanduo išgaruoja GREČIAU, ko pasekoje jo yra mažiau, todėl greičiau užšąla" Klausimas! Kokia energija greičiau išgaruoja vandenį? 2) Mano straipsnyje mes kalbame apie stiklinę, o ne apie medinį lovelį, kurį oponentas nurodo kaip kontrargumentą. Kas nėra teisinga! Atsakau į klausimą: „DĖL KOKIOS PRIEŽASTIES GAMTOJE VANDENS GARAUS? Magnetinės bangos, kurios visada juda iš žemės centro į kosmosą, įveikdamos magnetinių suspaudimo bangų (kurios visada juda iš kosmoso į žemės centrą) priešslėgį, tuo pat metu purškia vandens daleles, nes juda į kosmosą. , jų tūris didėja. Tai yra, išplėsti! Įveikiant suspaudimo magnetines bangas, šie vandens garai suspaudžiami (kondensuojasi) ir šių magnetinių suspaudimo jėgų įtakoje vanduo grįžta į žemę kritulių pavidalu! Pagarbiai! Aleksejus Mišnevas. 2012 m. spalio 6 d.

Aleksejus Mišnevas. , 2012-10-06 04:19

Kas yra temperatūra. Temperatūra yra magnetinių bangų elektromagnetinio įtempio laipsnis su suspaudimo ir plėtimosi energija. Esant pusiausvyrai šių energijų būsenai, kūno ar medžiagos temperatūra yra stabilios būsenos. Jei šių energijų pusiausvyra sutrinka, plėtimosi energijos link kūno ar medžiagos erdvės tūris didėja. Viršijus magnetinių bangų energiją gniuždymo kryptimi, kūno ar medžiagos erdvės tūris sumažėja. Elektromagnetinio įtempio laipsnis nustatomas pagal etaloninio kūno išsiplėtimo arba susitraukimo laipsnį. Aleksejus Mišnevas.

Moiseeva Natalija, 2012-10-23 11:36 | VNIIM

Aleksejus, jūs kalbate apie kažkokį straipsnį, kuriame išdėstomos jūsų mintys apie temperatūros sąvoką. Bet niekas neskaitė. Prašau duoti nuorodą. Apskritai jūsų požiūris į fiziką yra labai savotiškas. Niekada negirdėjau apie „elektromagnetinį etaloninio kūno plėtimąsi“.

Jurijus Kuznecovas , 2012-12-04 12:32

Siūloma hipotezė, kad tai yra tarpmolekulinio rezonanso ir jo generuojamų molekulių ponderomotyvinės traukos darbas. Šaltame vandenyje molekulės juda ir vibruoja atsitiktinai, skirtingais dažniais. Kaitinamas vanduo, didėjant virpesių dažniui, jų diapazonas siaurėja (mažėja dažnių skirtumas nuo skysto karšto vandens iki garavimo taško), molekulių virpesių dažniai artėja vienas prie kito, dėl to atsiranda rezonansas. tarp molekulių. Atvėsus šis rezonansas iš dalies išsaugomas, iš karto negęsta. Pabandykite paspausti vieną iš dviejų rezonansinių gitaros stygų. Dabar paleiskite – styga vėl pradės vibruoti, rezonansas atkurs jos vibracijas. Taigi užšalusiame vandenyje išorinės atvėsusios molekulės bando prarasti svyravimų amplitudę ir dažnį, tačiau indo viduje esančios „šiltos“ molekulės „traukia“ svyravimus atgal, veikia kaip vibratoriai, o išorinės – kaip rezonatoriai. Būtent tarp vibratorių ir rezonatorių atsiranda ponderomotyvinė trauka*. Kai ponderomotyvinė jėga tampa didesnė už molekulių (kurios ne tik vibruoja, bet ir juda tiesiškai) kinetinės energijos sukeliamą jėgą, įvyksta pagreitėjusi kristalizacija – „Mpembos efektas“. Ponderomotyvinė jungtis yra labai nestabili, Mpemba efektas labai priklauso nuo visų lydinčių veiksnių: užšaldomo vandens tūrio, jo šildymo pobūdžio, užšalimo sąlygų, temperatūros, konvekcijos, šilumos mainų sąlygų, dujų prisotinimo, šaldymo įrenginio vibracijos. , vėdinimas, nešvarumai, garavimas ir t.t.. Galbūt net nuo apšvietimo... Todėl efektas turi daug paaiškinimų ir kartais sunkiai atkuriamas. Dėl tos pačios „rezonanso“ priežasties virtas vanduo užverda greičiau nei nevirintas – rezonansas kurį laiką po virinimo išsaugo vandens molekulių vibracijų intensyvumą (energijos nuostoliai aušinimo metu daugiausia atsiranda dėl to, kad prarandama linijinio molekulių judėjimo kinetinė energija ). Intensyviai kaitinant, vibratoriaus molekulės keičia vaidmenis su rezonatoriaus molekulėmis, palyginti su užšalimu - vibratorių dažnis yra mažesnis nei rezonatorių dažnis, o tai reiškia, kad tarp molekulių vyksta ne trauka, o atstūmimas, kuris pagreitina perėjimą į kitą. agregacijos būsena (pora).

Vladas, 2012-12-11 03:42

Sudaužė man smegenis...

Antanas , 2013-02-04 02:02

1. Ar tikrai ši ponderomotyvinė atrakcija yra tokia didelė, kad turi įtakos šilumos perdavimo procesui? 2. Ar tai reiškia, kad visus kūnus įkaitinus iki tam tikros temperatūros, jų struktūrinės dalelės patenka į rezonansą? 3. Kodėl šis rezonansas išnyksta atvėsus? 4. Ar tai jūsų spėjimas? Jei yra šaltinis, nurodykite. 5. Pagal šią teoriją svarbų vaidmenį vaidins indo forma, o jei jis plonas ir plokščias, tai užšalimo laiko skirtumas nebus didelis, t.y. galite tai patikrinti.

Gudrat , 2013-03-11 10:12 | METAK

Šaltame vandenyje jau yra azoto atomų, o atstumai tarp vandens molekulių yra artimesni nei karštame vandenyje. Tai yra išvada: karštas vanduo greičiau sugeria azoto atomus ir tuo pat metu greitai užšąla nei šaltas - tai galima palyginti su geležies kietėjimu, nes karštas vanduo virsta ledu, o karšta geležis kietėja greitai aušinant!

Vladimiras , 2013-03-13 06:50

o gal tai: karšto vandens ir ledo tankis yra mažesnis už šalto vandens tankį, todėl vandeniui nereikia keisti savo tankio, prarandant tam šiek tiek laiko ir jis užšąla.

Aleksejus Mišnevas , 2013-03-21 11:50 val

Prieš kalbant apie dalelių rezonansus, trauką ir vibracijas, būtina suprasti ir atsakyti į klausimą: kokios jėgos priverčia daleles vibruoti? Kadangi be kinetinės energijos negali būti suspaudimo. Be suspaudimo negali būti plėtimosi. Be plėtimosi negali būti kinetinės energijos! Kai pradedi kalbėti apie stygų rezonansą, pirmiausia pasistengei, kad viena iš šių stygų pradėtų vibruoti! Kalbėdami apie trauką, pirmiausia turite nurodyti jėgą, kuri traukia šiuos kūnus! Patvirtinu, kad visus kūnus suspaudžia atmosferos elektromagnetinė energija, kuri suspaudžia visus kūnus, medžiagas ir elementarias daleles 1,33 kg jėga. ne cm2, o elementariajai dalelei.Kadangi atmosferos slėgis negali būti selektyvus!Nepainiokite su jėgos dydžiu!

Dodik , 2013-05-31 02:59

Man atrodo, kad pamiršote vieną tiesą – „Mokslas prasideda ten, kur prasideda matavimai“. Kokia yra „karšto“ vandens temperatūra? Kokia yra „šalto“ vandens temperatūra? Straipsnyje apie tai nekalbama nė žodžio. Iš to galime daryti išvadą – visas straipsnis yra nesąmonė!

Grigorijus, 2013-04-06 12:17

Dodikai, prieš pavadindamas straipsnį nesąmone, reikia pagalvoti, kad bent truputį pasimokytų. Ir ne tik pamatuoti.

Dmitrijus, 2013-12-24 10:57

Karšto vandens molekulės juda greičiau nei šaltame, dėl to yra artimesnis kontaktas su aplinka, jos tarsi sugeria visą šaltį, greitai sulėtėja.

Ivanas, 2014-01-10 05:53

Keista, kad šioje svetainėje pasirodė toks anoniminis straipsnis. Straipsnis visiškai nemoksliškas. Ir autorius, ir komentatoriai varžėsi tarpusavyje, ieškodami reiškinio paaiškinimo, nesivargindami išsiaiškinti, ar reiškinys apskritai stebimas, o jei stebimas, tai kokiomis sąlygomis. Be to, nėra net susitarimo dėl to, ką mes iš tikrųjų stebime! Taigi autorius primygtinai reikalauja paaiškinti greito karštų ledų užšaldymo poveikį, nors iš viso teksto (ir žodžių „efektas buvo nustatytas eksperimentuojant su ledais“) išplaukia, kad jis pats tokio nenustatė. eksperimentai. Iš straipsnyje išvardytų reiškinio „paaiškinimo“ variantų matyti, kad aprašomi visiškai skirtingi eksperimentai, surengti skirtingomis sąlygomis su skirtingais vandeniniais tirpalais. Tiek paaiškinimų esmė, tiek juose esanti subjunktyvinė nuotaika leidžia manyti, kad net elementarus išsakytų minčių patikrinimas nebuvo atliktas. Kažkas netyčia išgirdo kuriozišką istoriją ir atsainiai išsakė savo spėlionę išvadą. Atsiprašome, bet tai ne fizinis mokslinis tyrimas, o pokalbis rūkomajame.

Ivanas , 2014-10-01 06:10

Dėl komentarų straipsnyje apie ritinėlių užpildymą karštu vandeniu ir šalto plovimo rezervuarais. Elementariosios fizikos požiūriu viskas paprasta. Čiuožykla užpildoma karštu vandeniu vien todėl, kad jis lėčiau užšąla. Čiuožykla turi būti lygi ir lygi. Pasistenkite užpilti šaltu vandeniu – gausite guzelių ir „antplūdžių“, nes. vanduo _greitai_ užšals, nespės pasiskirstyti vienodu sluoksniu. O karštasis turės laiko pasiskirstyti lygiu sluoksniu ir ištirpdys esamus ledo ir sniego nelygumus. Su poveržle taip pat nėra sunku: nėra prasmės pilti švaraus vandens esant šalčiui - jis užšąla ant stiklo (net karštas); o karštas neužšąlantis skystis gali sukelti šalto stiklo įskilimą, be to, jis turės padidintą užšalimo temperatūrą ant stiklo dėl pagreitėjusio alkoholio garavimo pakeliui į stiklą (ar visi žino mėnulio veikimo principą vis dar? - alkoholis išgaruoja, vanduo lieka).

Ivanas , 2014-10-01 06:34

Tačiau iš tikrųjų šis reiškinys yra kvaila klausti, kodėl du skirtingi eksperimentai skirtingomis sąlygomis vyksta skirtingai. Jei eksperimentas nustatytas švariai, reikia paimti karštą ir šaltą tos pačios cheminės sudėties vandenį - iš to paties virdulio imame iš anksto atšaldytą verdantį vandenį. Supilkite į vienodus indus (pavyzdžiui, plonasienes stiklines). Dedame ne ant sniego, o ant to paties lygaus, sauso pagrindo, pavyzdžiui, medinio stalo. Ir ne mikrošaldiklyje, o pakankamai talpiame termostate - eksperimentą dariau prieš porą metų šalyje, kai lauke buvo stabilus šaltukas, apie -25C. Vanduo kristalizuojasi tam tikroje temperatūroje po to, kai išsiskiria kristalizacijos šiluma. Hipotezė susiveda į teiginį, kad karštas vanduo atvėsta greičiau (tai tiesa, pagal klasikinę fiziką šilumos perdavimo greitis yra proporcingas temperatūrų skirtumui), tačiau palaiko padidintą aušinimo greitį net tada, kai jo temperatūra lygi šalto vandens temperatūrai. . Kyla klausimas, kuo skiriasi iki +20C lauke atvėsęs vanduo nuo lygiai tokio pat vandens, kuris prieš valandą atvėso iki +20C temperatūros, bet patalpoje? Klasikinė fizika (beje, paremta ne plepėjimu rūkomajame, o šimtais tūkstančių ir milijonų eksperimentų) sako: taip, nieko, toliau aušinimo dinamika bus tokia pati (tik verdantis vanduo vėliau pasieks +20 balą). ). Ir eksperimentas rodo tą patį: kai stiklinėje iš pradžių šalto vandens jau yra vientisa ledo pluta, karštas vanduo net nemanė užšalti. P.S. Į Jurijaus Kuznecovo komentarus. Tam tikro poveikio buvimas gali būti laikomas nustatytu, kai aprašomos jo atsiradimo sąlygos ir jis stabiliai atkuriamas. O kai atliekame nesuprantamus eksperimentus su nežinomomis sąlygomis, anksti kurti jų paaiškinimo teorijas ir tai nieko neduoda moksliniu požiūriu. P.P.S. Na, o Aleksejaus Mišnevo komentarų neįmanoma perskaityti be emocijų ašarų - žmogus gyvena kažkokiame išgalvotame pasaulyje, neturinčiame nieko bendra su fizika ir tikrais eksperimentais.

Grigorijus, 2014-01-13 10:58

Ivanai, aš suprantu, kad paneigiate Mpemba efektą? Tai neegzistuoja, kaip rodo jūsų eksperimentai? Kodėl ji tokia garsi fizikoje ir kodėl daugelis bando tai paaiškinti?

Ivanas , 2014-02-14 01:51

Laba diena, Gregory! Egzistuoja nešvankiai suplanuoto eksperimento efektas. Bet, kaip suprantate, tai nėra priežastis ieškoti naujų fizikos modelių, o priežastis tobulinti eksperimentuotojo įgūdžius. Kaip jau pastebėjau komentaruose, visuose minėtuose bandymuose paaiškinti „Mpemba efektą“ mokslininkai net negali aiškiai suformuluoti, ką tiksliai ir kokiomis sąlygomis matuoja. Ir jūs norite pasakyti, kad tai eksperimentiniai fizikai? Nejuokink manęs. Poveikis žinomas ne fizikoje, o pseudomokslinėse diskusijose įvairiuose forumuose ir tinklaraščiuose, kurių dabar yra jūra. Kaip realų fizinį efektą (ta prasme, kaip kažkokių naujų fizikinių dėsnių pasekmę, o ne kaip neteisingos interpretacijos ar tiesiog mito pasekmę) fizikai nutolę žmonės suvokia. Taigi nėra jokios priežasties kalbėti kaip apie vieną fizinį poveikį apie skirtingų eksperimentų, atliktų visiškai skirtingomis sąlygomis, rezultatus.

Pavelas, 2014-02-18 09:59

hmm, vaikinai... straipsnis "Speed ​​​​Info"... Neįsižeiskite... ;) Ivanas teisus dėl visko...

Grigalius, 2014-02-19 12:50

Ivanai, sutinku, kad dabar yra daugybė pseudomokslinių svetainių, kuriose skelbiama nepatikrinta sensacinga medžiaga. Juk Mpemba poveikis vis dar tiriamas. Be to, tiria universitetų mokslininkai. Pavyzdžiui, 2013 metais šį poveikį tyrė Singapūro technologijos universiteto grupė. Pažiūrėkite nuorodą http://arxiv.org/abs/1310.6514. Jie mano, kad rado šio poveikio paaiškinimą. Detaliau apie atradimo esmę nerašysiu, bet, jų nuomone, efektas siejamas su vandeniliniuose ryšiuose sukauptų energijų skirtumu.

Moiseeva N.P. , 2014-02-19 03:04

Visiems besidomintiems Mpemba efekto tyrimais šiek tiek papildžiau straipsnio medžiagą ir pateikiau nuorodas, kur galima susipažinti su naujausiais rezultatais (žr. tekstą). Ačiū už komentarus.

Ildaras , 2014-02-24 04:12 | nėra prasmės visko išvardyti

Jei šis Mpembos efektas tikrai vyksta, tai paaiškinimo, manau, reikia ieškoti vandens molekulinėje struktūroje. Vanduo (kaip sužinojau iš populiariosios mokslo literatūros) egzistuoja ne kaip atskiros H2O molekulės, o kaip kelių molekulių (net dešimčių) sankaupos. Kylant vandens temperatūrai, didėja molekulių judėjimo greitis, klasteriai suyra vienas prieš kitą ir molekulių valentiniai ryšiai nespėja surinkti didelių grupių. Klasteriams suformuoti reikia šiek tiek daugiau laiko nei sulėtinti molekulių greitį. O kadangi sankaupos mažesnės, kristalinės gardelės susidaro greičiau. Šaltame vandenyje, matyt, stambios, gana stabilios sankaupos neleidžia susidaryti gardelės, jų sunaikinimas užtrunka šiek tiek laiko. Pats per televizorių mačiau kuriozinį efektą, kai indelyje ramiai stovėjęs šaltas vanduo kelias valandas šaltyje išliko skystas. Bet vos tik stiklainį pakėlus, tai yra šiek tiek pajudėjus iš savo vietos, vanduo stiklainyje iškart susikristalizavo, tapo nepermatomas ir stiklainis sprogo. Na, o šį efektą parodęs kunigas paaiškino tuo, kad vanduo buvo pašventintas. Beje, pasirodo, kad vanduo, priklausomai nuo temperatūros, labai keičia savo klampumą. Mes, kaip stambūs padarai, to nepastebime, tačiau mažų (mm ir mažiau) vėžiagyvių, o juo labiau bakterijų lygyje, vandens klampumas yra labai reikšmingas veiksnys. Tokį klampumą, manau, suteikia ir vandens telkinių dydis.

PILKA , 2014-03-15 05:30

viskas aplink ką matome yra paviršiaus charakteristikos (ypatybės), todėl energija laikome tik tai, ką galime išmatuoti ar kaip nors įrodyti egzistavimą, kitaip tai yra aklavietė. Šį reiškinį, Mpembos efektą, galima paaiškinti tik paprasta tūrine teorija, kuri sujungs visus fizinius modelius į vieną sąveikos struktūrą. iš tikrųjų tai paprasta

Nikita, 2014-06-06 04:27 | automobilis

bet kaip padaryti, kad vanduo liktų šaltas ir nebūtų šiltas, kai važiuojate į automobilį!

Aleksejus, 2014-10-03 01:09

Ir štai dar vienas „atradimas“, kelyje. Vanduo plastikiniame butelyje daug greičiau užšąla atidarius kamštį. Kad būtų smagu, daug kartų eksperimentavau esant dideliam šalčiui. Poveikis akivaizdus. Sveiki teoretikai!

Eugenijus , 2014-12-27 08:40

Garavimo aušintuvo principas. Imame du hermetiškai uždarytus butelius su šaltu ir karštu vandeniu. Padedame šaltai. Šaltas vanduo užšąla greičiau. Dabar paimame tuos pačius butelius su šaltu ir karštu vandeniu, atidarome ir dedame į šaltą. Karštas vanduo užšals greičiau nei šaltas. Jei imsime du baseinus su šaltu ir karštu vandeniu, karštas vanduo užšals daug greičiau. Taip yra dėl to, kad mes padidiname kontaktą su atmosfera. Kuo intensyvesnis garavimas, tuo greitesnis temperatūros kritimas. Čia būtina paminėti drėgmės faktorių. Kuo mažesnė drėgmė, tuo stipresnis garavimas ir stipresnis aušinimas.

pilkas TOMSK, 2015-03-01 10:55

PILKA, 2014-03-15 05:30 - tęsinys Tai, ką žinai apie temperatūrą, dar ne viskas. Yra dar kažkas. Jei teisingai sudarysite fizinį temperatūros modelį, jis taps raktu apibūdinant energijos procesus nuo difuzijos, lydymosi ir kristalizacijos iki tokių mastelių kaip temperatūros padidėjimas didėjant slėgiui, slėgio padidėjimas didėjant temperatūrai. Iš to, kas pasakyta, paaiškės net fizinis Saulės energijos modelis. Aš esu žiemą. . 20013 metų ankstyvą pavasarį, pasižiūrėjęs į temperatūros modelius, sudariau bendrą temperatūros modelį. Po poros mėnesių prisiminiau temperatūros paradoksą, o tada supratau... kad mano temperatūros modelis taip pat apibūdina Mpemba paradoksą. Tai buvo 2013 m. gegužės – birželio mėn. Pavėluota metus, bet tai geriausia. Mano fizinis modelis yra fiksuotas rėmelis, kurį galima slinkti tiek pirmyn, tiek atgal, ir jis turi veiklos motorinius įgūdžius, tą pačią veiklą, kurioje viskas juda. Turiu 8 klases mokykloje ir 2 metus koledže su temos kartojimu. 20 metų praėjo. Taigi negaliu priskirti jokių garsių mokslininkų fizinių modelių, taip pat formulių. Labai atsiprašau.

Andrejus, 2015-11-08 08:52

Apskritai aš suprantu, kodėl karštas vanduo užšąla greičiau nei šaltas. O mano paaiškinimuose viskas labai paprasta, jei domina tai parašyk man el. [apsaugotas el. paštas]

Andrejus, 2015-11-08 08:58

Atsiprašau, aš pateikiau neteisingą pašto dėžutę, čia yra teisingas el. [apsaugotas el. paštas]

Viktoras, 2015-12-23 10:37

Man atrodo, kad viskas paprasčiau, pas mus krenta sniegas, tai išgarintos dujos, aušinamas, tai gal per šalčius greičiau atšąla karšta, nes išgaruoja ir iškart kristalizuojasi toli nuo pakilimo, o vanduo dujinėje būsenoje atvėsta greičiau nei skystas )

Bekzhan , 2016-01-28 09:18

Net jei kas nors atskleistų šiuos pasaulio dėsnius, kurie yra susiję su šiuo efektu, jis čia nerašytų.Mano požiūriu, nebūtų logiška atskleisti savo paslaptis internautams, kai jis gali tai paskelbti garsiuose mokslo žurnaluose ir pats įrodyk tai žmonių akivaizdoje.Taigi ką čia apie šitą efektą rašys,visa šita dauguma nelogiška.)))

Aleksas, 2016-02-22 12:48

Sveiki Eksperimentuotojai Teisingai sakote, kad mokslas prasideda ten, kur... ne matavimai, o skaičiavimai. „Eksperimentas“ - amžinas ir nepakeičiamas argumentas tiems, kurie neturi vaizduotės ir linijinio mąstymo Įžeidė visus, dabar E \u003d mc2 atveju - ar visi prisimena? Iš šalto vandens į atmosferą išskrendančių molekulių greitis nulemia energijos kiekį, kurį jos nuneša iš vandens (atšalimas – energijos praradimas) Molekulių greitis iš karšto vandens yra daug didesnis, o nunešama energija yra kvadratinė likusios vandens masės aušinimas) Tai viskas, jei paliksite „eksperimentą“ ir prisiminsite mokslo pagrindus

Vladimiras , 2016-04-25 10:53 | Meteo

Tais laikais, kai antifrizas buvo retenybė, vanduo iš automobilių aušinimo sistemos nešildomame automobilių parko garaže buvo nuleidžiamas po darbo dienos, kad neatšildytų cilindrų blokas ar radiatorius – kartais abu kartu. Ryte buvo pilamas karštas vanduo. Esant dideliam šalčiui, varikliai užsivedė be problemų. Kažkaip dėl karšto vandens trūkumo iš čiaupo pasipylė vanduo. Vanduo iš karto užšalo. Eksperimentas kainavo brangiai – lygiai tiek, kiek kainuoja įsigyti ir pakeisti automobilio ZIL-131 cilindrų bloką ir radiatorių. Kas netiki, tegul patikrina. o Mpemba eksperimentavo su ledais. Leduose kristalizacija vyksta kitaip nei vandenyje. Pabandykite dantimis nukąsti ledų gabalėlį ir ledo gabalėlį. Greičiausiai jis nesušalo, o sutirštėjo dėl aušinimo. O gėlas vanduo, nesvarbu, karštas ar šaltas, užšąla prie 0*C. Šaltas vanduo yra greitas, tačiau karštam vandeniui reikia laiko atvėsti.

Klajoklis , 2016-05-06 12:54 | Aleksui

"c" - šviesos greitis vakuume E=mc^2 - masės ir energijos ekvivalentą išreiškianti formulė

Albertas , 2016-07-27 08:22

Pirma, analogija su kietosiomis medžiagomis (nėra garavimo proceso). Neseniai lituoti variniai vandens vamzdžiai. Procesas vyksta kaitinant dujų degiklį iki lydmetalio lydymosi temperatūros. Vienos jungties su mova šildymo laikas yra maždaug viena minutė. Prilitavau vieną jungtį su mova ir po poros minučių supratau, kad sulitavau ne taip. Prireikė šiek tiek pasukti vamzdį movoje. Aš vėl pradėjau šildyti jungtį degikliu ir, stebėtinai, prireikė 3-4 minučių, kad sujungimas būtų įkaitintas iki lydymosi temperatūros. Kaip tai!? Juk vamzdis vis dar karštas ir atrodytų, kad jam pašildyti iki lydymosi taško reikia kur kas mažiau energijos, bet viskas pasirodė atvirkščiai. Viskas dėl šilumos laidumo, kuris yra daug didesnis jau šildomam vamzdžiui, o šildomo ir šalto vamzdžio riba per dvi minutes sugebėjo pajudėti toli nuo sankryžos. Dabar apie vandenį. Dirbsime su karšto ir pusiau šildomo indo sąvokomis. Karštame inde tarp karštų, labai judrių dalelių ir lėtai judančių, šaltų susidaro siaura temperatūros riba, kuri gana greitai juda iš periferijos į centrą, nes ties šia riba greitos dalelės greitai atiduoda savo energiją (vėsios). ) kitoje ribos pusėje esančiomis dalelėmis. Kadangi išorinių šaltų dalelių tūris yra didesnis, greitosios dalelės, atiduodamos savo šiluminę energiją, negali žymiai įkaitinti išorinių šaltų dalelių. Todėl karšto vandens aušinimo procesas vyksta gana greitai. Kita vertus, pusiau pašildyto vandens šilumos laidumas yra daug mažesnis, o ribos tarp pusiau pašildytų ir šaltų dalelių plotis yra daug platesnis. Poslinkis į tokios plačios ribos centrą vyksta daug lėčiau nei karšto indo atveju. Dėl to karštas indas atvėsta greičiau nei šiltas. Manau, kad reikia sekti skirtingų temperatūrų vandens aušinimo proceso dinamiką statant kelis temperatūros jutiklius nuo indo vidurio iki krašto.

Max , 2016-11-19 05:07

Patikrinta: Jamalyje esant šalčiui užšąla vamzdis su karštu vandeniu ir jį reikia pašildyti, bet ne šaltą!

Artem, 2016-12-09 01:25

Sunku, bet manau, kad šaltas vanduo yra tankesnis už karštą, net geresnis už virintą, o tada atsiranda aušinimo pagreitis, t.y. karštas vanduo pasiekia šaltą temperatūrą ir ją aplenkia, o jei atsižvelgsite į tai, kad karštas vanduo užšąla iš apačios, o ne iš viršaus, kaip parašyta aukščiau, tai labai pagreitina procesą!

Aleksandras Sergejevas, 21.08.2017 10:52

Tokio poveikio nėra. Deja. 2016 metais „Nature“ buvo paskelbtas išsamus straipsnis šia tema: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect Iš jo aišku, kad jei eksperimentai atliekami atsargiai (jei šilto ir šalto vandens mėginiai yra viskas tas pats, išskyrus temperatūrą), poveikis nepastebimas .

Headlab, 2017-08-22 05:31

Viktoras, 2017-10-27 03:52

"Tai tikrai yra." - jei mokykla nesuprato, kas yra šiluminė talpa ir energijos tvermės dėsnis. Patikrinti paprasta – tam reikia: noro, galvos, rankų, vandens, šaldytuvo ir žadintuvo. O čiuožyklos, kaip rašo specialistai, užšaldomos (užpildomos) šaltu vandeniu, o šiltu vandeniu išlygina nupjautą ledą. O žiemą į plovimo rezervuarą reikia pilti antifrizo skysčio, o ne vandens. Vanduo vis tiek užšals, o šaltas – greičiau.

Irina , 2018-01-23 10:58

Su šiuo paradoksu viso pasaulio mokslininkai kovoja nuo Aristotelio laikų, o Viktoras, Zavlabas ir Sergejevas pasirodė protingiausi.

Denisas, 2018-02-01 08:51

Straipsnyje viskas teisingai. Tačiau priežastis yra šiek tiek kitokia. Virimo metu jame ištirpęs oras išgaruoja iš vandens, todėl verdančiam vandeniui vėsstant jo tankis bus mažesnis nei tos pačios temperatūros žalio vandens. Nėra kitų priežasčių, dėl kurių skiriasi šilumos laidumas, išskyrus skirtingą tankį.

Headlab, 2018-01-03 08:58 | galvos laboratorija

Irina :), "viso pasaulio mokslininkai" su šiuo "paradoksu" nekovoja, tikriems mokslininkams šio "paradokso" tiesiog nėra - tai lengvai patikrinama gerai atkuriamomis sąlygomis. „Paradoksas“ atsirado dėl nepakartojamų afrikietiško berniuko Mpembos eksperimentų ir buvo išpūstas panašių „mokslininkų“ :)

1963 metais Tanzanijos mokyklos mokinys, vardu Erasto Mpemba, pastebėjo, kad jei paimsite du indus su vienodu pieno kiekiu, kurių viename pienas yra kambario temperatūros, o kitame - karštas, tada karštas pienas sukietės. šaldiklis daug greičiau nei šaltas. Tada jis atliko tą patį eksperimentą su vandeniu ir gavo lygiai tokį patį rezultatą. Fizikos mokytojas, į kurį Mpemba kreipėsi prašydamas paaiškinimo, atsakydamas tik nusijuokė.

Tačiau smalsus protas nedavė Mpembai ramybės ir jis uždavė šį klausimą profesoriui Dennisui Osborne'ui, pakviestam iš Dar es Salamo universiteto koledžo skaityti fizikos paskaitos. Osbornui šis klausimas pasirodė įdomus, todėl 1969 m. jis ir jo mokinys žurnale „Physics Education“ paskelbė straipsnį apie eksperimentų rezultatus. Nuo pat paskelbimo šis efektas buvo vadinamas Mpemba efektu.

Tiesą sakant, šis poveikis žinomas nuo senų senovės: juo domėjosi Aristotelis, F. Bekonas, R. Dekartas.

Mpembos efekto paradoksas yra tas, kad laikas, per kurį kūnas atšąla iki aplinkos temperatūros, turi būti proporcingas šio kūno ir aplinkos temperatūrų skirtumui. Šį dėsnį suformulavo I. Niutonas, nuo to laiko jis ne kartą buvo patvirtintas praktikoje. Ir šiuo atveju verdantis vanduo, pašildytas iki 100 laipsnių. C atvėsta iki 0 laipsnių C greičiau nei toks pat vandens kiekis, kurio temperatūra, pavyzdžiui, 35 laipsniai. C, nors aušinimo metu verdantis vanduo turi peržengti 35 laipsnių C „ribą“.

Štai keletas prielaidų, kurias pateikia mokslininkai:

• Karštas vanduo aušinimo metu aktyviai išgaruoja, o jo tūris atitinkamai mažėja, mažesnis vandens tūris greičiau atvėsta. Be to, dėl garavimo greičiau krenta vandens temperatūra.
• Temperatūrų skirtumas tarp karšto vandens ir oro yra didesnis, o tai reiškia, kad šilumos mainai vyksta intensyviau, todėl karštas vanduo greičiau užšąla.
• Ant šalto vandens paviršiaus susidaro ledo sluoksnis, kuris ne tik neleidžia vandeniui išgaruoti, bet ir veikia kaip savotiška „pagalvė“, apsauganti didžiąją vandens dalį nuo atšalimo. O karšto vandens paviršiuje ledo nėra, todėl garavimo ir aušinimo procesas užtrunka greičiau, greičiau prarandama šiluma, todėl karštas vanduo anksčiau virsta ledu.
• Karštame vandenyje vandenilio ryšiai ištempti labiau nei šaltame vandenyje. Kadangi karšto vandens vandenilio jungtyse sukaupta daugiau energijos, tai reiškia, kad atvėsus iki minusinės temperatūros jos išsiskiria daugiau. Tai paaiškina, kodėl karštas vanduo užšąla greičiau.

O:H-O vandenilio ryšiai ledo kristale