Aling tubig ang mas mabilis na sumingaw: mainit at malamig na mainit. Ang epekto ng mpemba, o kung bakit mas mabilis na nagyeyelo ang mainit na tubig kaysa malamig na tubig

Ito ay totoo, kahit na ito ay hindi kapani-paniwala, dahil sa panahon ng proseso ng pagyeyelo, ang preheated na tubig ay dapat pumasa sa temperatura ng malamig na tubig. Samantala, malawakang ginagamit ang epektong ito. Halimbawa, ang mga skating rink at slide ay puno ng mainit na tubig sa taglamig, sa halip na malamig na tubig. Pinapayuhan ng mga eksperto ang mga motorista na magbuhos ng malamig, hindi mainit, tubig sa reservoir ng washer sa taglamig. Ang kabalintunaan ay kilala sa mundo bilang ang "Mpemba Effect".

Ang kababalaghang ito ay binanggit minsan nina Aristotle, Francis Bacon at Rene Descartes, ngunit noong 1963 lamang ito binigyang pansin ng mga propesor ng pisika at sinubukang pag-aralan ito. Nagsimula ang lahat nang napansin ng Tanzanian schoolboy na si Erasto Mpemba na ang matamis na gatas na ginamit niya sa paggawa ng ice cream ay mas mabilis na tumigas kung ito ay pinainit at nag-hypothesize na mainit na tubig mas mabilis mag-freeze kaysa sa malamig. Lumingon siya sa guro ng pisika para sa paglilinaw, ngunit tinawanan lamang niya ang mag-aaral, sinabi ang sumusunod: "Hindi ito unibersal na pisika, ngunit pisika ng Mpemba."

Sa kabutihang palad, si Dennis Osborne, isang propesor sa pisika mula sa Unibersidad ng Dar es Salaam, ay bumisita sa paaralan isang araw. At lumingon sa kanya si Mpemba sa parehong tanong. Ang propesor ay hindi gaanong nag-aalinlangan, sinabi na hindi niya maaaring hatulan ang isang bagay na hindi pa niya nakita, at sa pag-uwi ay hiniling niya sa kanyang mga tauhan na magsagawa ng naaangkop na mga eksperimento. Tila kinumpirma nila ang sinabi ng bata. Sa anumang kaso, noong 1969, nagsalita si Osborne tungkol sa pakikipagtulungan kay Mpemba sa English magazine. PhysicsEdukasyon" Noong taon ding iyon, naglathala si George Kell ng National Research Council ng Canada ng isang artikulo na naglalarawan sa phenomenon sa English. AmerikanoTalaarawanngPhysics».

Mayroong ilang mga posibleng paliwanag para sa kabalintunaan na ito:

Ang mainit na tubig ay sumingaw nang mas mabilis, sa gayon ay binabawasan ang dami nito, at ang isang mas maliit na dami ng tubig sa parehong temperatura ay mas mabilis na nagyeyelo. Sa mga selyadong lalagyan malamig na tubig dapat mag-freeze nang mas mabilis.
Pagkakaroon ng snow lining. Lalagyan na may mainit na tubig natutunaw ang niyebe sa ilalim, sa gayon ay nagpapabuti ng thermal contact sa cooling surface. Hindi natutunaw ng malamig na tubig ang niyebe sa ilalim. Kung walang snow liner, ang lalagyan ng malamig na tubig ay dapat mag-freeze nang mas mabilis.
Ang malamig na tubig ay nagsisimulang mag-freeze mula sa itaas, sa gayon ay lumalala ang mga proseso ng heat radiation at convection, at samakatuwid ay pagkawala ng init, habang ang mainit na tubig ay nagsisimulang mag-freeze mula sa ibaba. Sa karagdagang mekanikal na paghahalo ng tubig sa mga lalagyan, ang malamig na tubig ay dapat mag-freeze nang mas mabilis.
Ang pagkakaroon ng mga sentro ng pagkikristal sa pinalamig na tubig - mga sangkap na natunaw dito. Sa isang maliit na bilang ng mga naturang sentro sa malamig na tubig, ang pagbabago ng tubig sa yelo ay mahirap at kahit na ang supercooling ay posible, kapag ito ay nananatili sa isang likidong estado, na may isang subzero na temperatura.

Ang isa pang paliwanag ay nai-publish kamakailan. Dr. Jonathan Pinag-aralan ni Katz (Jonathan Katz) mula sa Unibersidad ng Washington ang hindi pangkaraniwang bagay na ito at dumating sa konklusyon na ang isang mahalagang papel dito ay nilalaro ng mga sangkap na natunaw sa tubig, na namuo kapag pinainit.
Sa ilalim ng dissolved sangkap dr. Ang Katz ay tumutukoy sa calcium at magnesium bicarbonates, na matatagpuan sa matigas na tubig. Kapag ang tubig ay pinainit, ang mga sangkap na ito ay namuo at ang tubig ay nagiging "malambot." Ang tubig na hindi kailanman pinainit ay naglalaman ng mga dumi na ito at "matigas." Habang ito ay nagyeyelo at nabubuo ang mga kristal na yelo, ang konsentrasyon ng mga dumi sa tubig ay tumataas ng 50 beses. Dahil dito, bumababa ang lamig ng tubig.

Ang paliwanag na ito ay tila hindi nakakumbinsi sa akin, dahil... Hindi natin dapat kalimutan na ang epekto ay natuklasan sa mga eksperimento sa ice cream, at hindi sa matigas na tubig. Malamang, ang mga sanhi ng hindi pangkaraniwang bagay ay thermophysical, hindi kemikal.

Sa ngayon, walang nakuhang malinaw na paliwanag para sa kabalintunaan ni Mpemba. Dapat sabihin na ang ilang mga siyentipiko ay hindi isinasaalang-alang ang kabalintunaan na ito na karapat-dapat ng pansin. Gayunpaman, napaka-interesante na ang isang simpleng schoolboy ay nakamit ang pagkilala sa pisikal na epekto at nakakuha ng katanyagan dahil sa kanyang pagkamausisa at tiyaga.

Idinagdag noong Pebrero 2014

Ang tala ay isinulat noong 2011. Simula noon, lumitaw ang mga bagong pag-aaral ng epekto ng Mpemba at mga bagong pagtatangka na ipaliwanag ito. Kaya, noong 2012, inihayag ng Royal Society of Chemistry ng Great Britain ang isang internasyonal na kumpetisyon upang malutas ang misteryong pang-agham na "Mpemba Effect" na may premyong pondo na 1000 pounds. Ang deadline ay itinakda noong Hulyo 30, 2012. Ang nagwagi ay si Nikola Bregovic mula sa laboratoryo ng Unibersidad ng Zagreb. Inilathala niya ang kanyang trabaho kung saan sinuri niya ang mga nakaraang pagtatangka upang ipaliwanag ang hindi pangkaraniwang bagay na ito at dumating sa konklusyon na hindi sila nakakumbinsi. Ang modelo na kanyang iminungkahi ay batay sa mga pangunahing katangian ng tubig. Ang mga interesado ay makakahanap ng trabaho sa http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

Ang pananaliksik ay hindi natapos doon. Noong 2013, teoretikal na pinatunayan ng mga physicist mula sa Singapore ang sanhi ng epekto ng Mepemba. Ang gawain ay matatagpuan sa http://arxiv.org/abs/1310.6514.

Mga kaugnay na artikulo sa site:

Iba pang mga artikulo sa seksyong ito

Mga komento:

Alexey Mishnev. , 06.10.2012 04:14

Bakit mas mabilis na sumingaw ang mainit na tubig? Halos napatunayan ng mga siyentipiko na ang isang baso ng mainit na tubig ay nagyeyelo nang mas mabilis kaysa sa malamig na tubig. Hindi maipaliwanag ng mga siyentipiko ang hindi pangkaraniwang bagay na ito sa kadahilanang hindi nila naiintindihan ang kakanyahan ng mga phenomena: init at lamig! Ang init at lamig ay isang pisikal na sensasyon na nagdudulot ng interaksyon ng mga particle ng Matter, sa anyo ng counter compression ng magnetic waves na gumagalaw mula sa kalawakan at mula sa gitna ng mundo. Samakatuwid, kung mas malaki ang potensyal na pagkakaiba, ang magnetic na boltahe na ito, mas mabilis ang pagpapalitan ng enerhiya ay nangyayari sa pamamagitan ng paraan ng counter penetration ng isang alon patungo sa isa pa. Iyon ay, sa pamamagitan ng paraan ng pagsasabog! Bilang tugon sa aking artikulo, ang isang kalaban ay sumulat: 1) "..Mabibilis na sumingaw ang mainit na tubig, na nagreresulta sa mas kaunti nito, kaya mas mabilis itong nagyeyelo" Tanong! Anong enerhiya ang nagiging sanhi ng mas mabilis na pagsingaw ng tubig? 2) Ang aking artikulo ay tungkol sa isang baso, at hindi tungkol sa isang kahoy na labangan, na binanggit ng kalaban bilang isang kontraargumento. Alin ang hindi tama! Sinasagot ko ang tanong na: “BAKIT ANG TUBIG AY SUMILIGAW SA KALIKASAN?” Ang mga magnetikong alon, na palaging gumagalaw mula sa gitna ng mundo patungo sa kalawakan, na lumalampas sa counter pressure ng mga magnetic compression wave (na palaging lumilipat mula sa kalawakan patungo sa gitna ng lupa), sa parehong oras, nag-spray ng mga particle ng tubig, mula noong lumipat sa kalawakan , tumataas sila sa dami. Ibig sabihin, lumalawak sila! Kung ang mga magnetic compression wave ay nagtagumpay, ang mga singaw ng tubig na ito ay na-compress (condensed) at sa ilalim ng impluwensya ng mga magnetic compression force na ito, ang tubig ay bumalik sa lupa sa anyo ng pag-ulan! Taos-puso! Alexey Mishnev. Oktubre 6, 2012.

Alexey Mishnev. , 06.10.2012 04:19

Ano ang temperatura? Ang temperatura ay ang antas ng electromagnetic tension ng magnetic waves na may compression at expansion energy. Sa kaso ng isang estado ng balanse ng mga enerhiya na ito, ang temperatura ng katawan o sangkap ay nasa isang matatag na estado. Kapag ang estado ng balanse ng mga enerhiya na ito ay nabalisa, patungo sa enerhiya ng pagpapalawak, ang katawan o sangkap ay tumataas sa dami ng espasyo. Kung ang enerhiya ng mga magnetic wave ay lumampas sa direksyon ng compression, ang katawan o sangkap ay bumababa sa dami ng espasyo. Ang antas ng electromagnetic boltahe ay tinutukoy ng antas ng pagpapalawak o compression ng katawan ng sanggunian. Alexey Mishnev.

Moiseeva Natalia, 23.10.2012 11:36 | VNIIM

Alexey, pinag-uusapan mo ang ilang artikulo na naglalahad ng iyong mga saloobin sa konsepto ng temperatura. Pero walang nagbabasa nito. Mangyaring bigyan ako ng isang link. Sa pangkalahatan, ang iyong mga pananaw sa pisika ay natatangi. Hindi pa ako nakarinig ng "electromagnetic expansion ng isang reference body."

Yuri Kuznetsov, 04.12.2012 12:32

Ang isang hypothesis ay iminungkahi na ito ay dahil sa intermolecular resonance at ang ponderomotive attraction sa pagitan ng mga molecule na nabuo nito. Sa malamig na tubig, ang mga molekula ay gumagalaw at nag-vibrate ng chaotically, sa iba't ibang mga frequency. Kapag ang tubig ay pinainit, na may pagtaas sa dalas ng mga panginginig ng boses, ang kanilang saklaw ay lumiliit (ang pagkakaiba sa mga frequency mula sa likidong mainit na tubig hanggang sa punto ng singaw ay bumababa), ang mga frequency ng vibration ng mga molekula ay lumalapit sa isa't isa, bilang isang resulta kung saan ang resonance nangyayari sa pagitan ng mga molekula. Sa panahon ng paglamig, ang resonance na ito ay bahagyang napanatili at hindi agad kumukupas. Subukang pindutin ang isa sa dalawang string ng gitara na nasa resonance. Ngayon bitawan - ang string ay magsisimulang mag-vibrate muli, ibabalik ng resonance ang mga vibrations nito. Gayundin, sa nagyeyelong tubig, sinusubukan ng mga panlabas na pinalamig na molekula na mawala ang amplitude at dalas ng mga panginginig ng boses, ngunit ang "mainit" na mga molekula sa loob ng sisidlan ay "hinihila" ang mga panginginig ng boses pabalik, na kumikilos bilang mga vibrator, at ang mga panlabas bilang mga resonator. Ang ponderomotive attraction* ay lumalabas sa pagitan ng mga vibrator at resonator. Kapag ang puwersa ng ponderomotive ay nagiging mas malaki kaysa sa puwersa na dulot ng kinetic energy ng mga molecule (na hindi lamang nanginginig, ngunit gumagalaw din nang linearly), nangyayari ang pinabilis na pagkikristal - ang "Mpemba Effect". Ang koneksyon ng ponderomotive ay napaka-unstable, ang epekto ng Mpemba ay lubos na nakasalalay sa lahat ng nauugnay na mga kadahilanan: ang dami ng tubig na magyelo, ang likas na katangian ng pag-init nito, mga kondisyon ng pagyeyelo, temperatura, kombeksyon, mga kondisyon ng pagpapalitan ng init, saturation ng gas, panginginig ng boses ng yunit ng pagpapalamig. , bentilasyon, impurities, evaporation, atbp. Posibleng kahit na mula sa pag-iilaw... Samakatuwid, ang epekto ay may maraming mga paliwanag at kung minsan ay mahirap na magparami. Para sa parehong "tunog" na dahilan pinakuluang tubig mas mabilis na kumukulo kaysa sa hindi pinakuluang tubig - pinapanatili ng resonance ang intensity ng vibrations ng mga molekula ng tubig sa loob ng ilang oras pagkatapos kumukulo (ang pagkawala ng enerhiya sa panahon ng paglamig ay higit sa lahat dahil sa pagkawala ng kinetic energy ng linear na paggalaw ng mga molekula). Sa panahon ng matinding pag-init, ang mga molekula ng vibrator ay nagbabago ng mga tungkulin sa mga molekula ng resonator kumpara sa pagyeyelo - ang dalas ng mga vibrator ay mas mababa kaysa sa dalas ng mga resonator, na nangangahulugang hindi pagkahumaling, ngunit ang pagtanggi ay nangyayari sa pagitan ng mga molekula, na nagpapabilis sa paglipat sa ibang estado. ng pagsasama-sama (pares).

Vlad, 12/11/2012 03:42

Nasira ang utak ko...

Anton, 02/04/2013 02:02

1. Talaga bang napakahusay ang ponderomotive attraction na ito na nakakaapekto sa proseso ng paglipat ng init? 2. Nangangahulugan ba ito na kapag ang lahat ng mga katawan ay pinainit sa isang tiyak na temperatura, ang kanilang mga structural particle ay pumapasok sa resonance? 3. Bakit nawawala ang resonance na ito kapag pinalamig? 4. Ito ba ang iyong hula? Kung mayroong pinagmulan, mangyaring ipahiwatig. 5. Ayon sa teoryang ito, ang hugis ng sisidlan ay gaganap ng isang mahalagang papel, at kung ito ay manipis at patag, kung gayon ang pagkakaiba sa oras ng pagyeyelo ay hindi magiging malaki, i.e. maaari mong suriin ito.

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

Sa malamig na tubig mayroon nang mga atomo ng nitrogen at ang mga distansya sa pagitan ng mga molekula ng tubig ay mas malapit kaysa sa mainit na tubig. Iyon ay, ang konklusyon: Ang mainit na tubig ay sumisipsip ng mga atomo ng nitrogen nang mas mabilis at sa parehong oras ay mabilis itong nagyeyelo kaysa sa malamig na tubig - ito ay maihahambing sa pagtigas ng bakal, dahil ang mainit na tubig ay nagiging yelo at ang mainit na bakal ay tumigas sa mabilis na paglamig!

Vladimir, 03/13/2013 06:50

o marahil ito: ang density ng mainit na tubig at yelo ay mas mababa kaysa sa density ng malamig na tubig, at samakatuwid ang tubig ay hindi kailangang baguhin ang density nito, nawawala ng ilang oras at nagyeyelo.

Alexey Mishnev, 03/21/2013 11:50

Bago pag-usapan ang tungkol sa mga resonance, atraksyon, at vibrations ng mga particle, kailangan nating maunawaan at sagutin ang tanong: Anong mga puwersa ang nagiging sanhi ng pag-vibrate ng mga particle? Dahil, kung walang kinetic energy, walang compression. Kung walang compression, maaaring walang pagpapalawak. Kung walang pagpapalawak, maaaring walang kinetic energy! Kapag nagsimula kang magsalita tungkol sa resonance ng mga string, magsikap ka muna upang ang isa sa mga string na ito ay magsimulang mag-vibrate! Kapag pinag-uusapan ang tungkol sa atraksyon, dapat mo munang ipahiwatig ang puwersa na nakakaakit sa mga katawan na ito! Sinasabi ko na ang lahat ng mga katawan ay na-compress ng electromagnetic na enerhiya ng atmospera at kung saan pinipiga ang lahat ng mga katawan, mga sangkap at elementarya na mga particle na may lakas na 1.33 kg. hindi bawat cm2, ngunit bawat elementary particle. Dahil ang atmospheric pressure ay hindi maaaring mapili! Hindi dapat malito sa dami ng puwersa!

Dodik, 05/31/2013 02:59

Para sa akin, nakalimutan mo ang isang katotohanan - "Nagsisimula ang agham kung saan nagsisimula ang mga sukat." Ano ang temperatura ng "mainit" na tubig? Ano ang temperatura ng "malamig" na tubig? Ang artikulo ay hindi nagsasabi ng isang salita tungkol dito. Mula dito maaari nating tapusin - ang buong artikulo ay kalokohan!

Grigory, 06/04/2013 12:17

Dodik, bago tumawag ng isang artikulo na walang kapararakan, kailangan mong mag-isip tungkol sa pag-aaral, kahit kaunti. At hindi lang sukatin.

Dmitry, 12/24/2013 10:57

Ang mga molekula ng mainit na tubig ay gumagalaw nang mas mabilis kaysa sa malamig na tubig, dahil dito mayroong mas malapit na pakikipag-ugnay sa kapaligiran, tila sinisipsip nila ang lahat ng lamig, mabilis na bumabagal.

Ivan, 01/10/2014 05:53

Nakapagtataka na lumilitaw ang gayong hindi kilalang artikulo sa site na ito. Ang artikulo ay ganap na hindi makaagham. Parehong ang may-akda at mga komentarista ay nagpapaligsahan sa isa't isa sa paghahanap ng isang paliwanag para sa kababalaghan, nang hindi nag-abala upang malaman kung ang kababalaghan ay naobserbahan sa lahat at, kung sinusunod, sa ilalim ng anong mga kondisyon. Bukod dito, walang kahit isang kasunduan sa kung ano talaga ang aming inoobserbahan! Kaya, iginiit ng may-akda ang pangangailangang ipaliwanag ang epekto ng mabilis na pagyeyelo ng mainit na ice cream, bagaman mula sa buong teksto (at ang mga salitang "natuklasan ang epekto sa mga eksperimento sa ice cream") ay sumusunod na siya mismo ay hindi nagsagawa ng ganoong mga eksperimento. Mula sa mga pagpipilian para sa "paliwanag" ng hindi pangkaraniwang bagay na nakalista sa artikulo, malinaw na ang ganap na magkakaibang mga eksperimento ay inilarawan, na isinasagawa sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon na may iba't ibang mga solusyon sa tubig. Parehong ang kakanyahan ng mga paliwanag at subjunctive mood iminumungkahi nila na kahit ang pangunahing pagsubok sa mga ideyang ipinahayag ay hindi naisagawa. May isang taong hindi sinasadyang nakarinig ng isang nakakatawang kuwento at nagpahayag ng kanyang haka-haka na konklusyon. Paumanhin, ngunit hindi ito pisikal. Siyentipikong pananaliksik, at ang usapan ay nasa smoking room.

Ivan, 01/10/2014 06:10

Tungkol sa mga komento sa artikulo tungkol sa pagpuno ng mga roller na may mainit na tubig at ang windshield washer reservoirs na may malamig na tubig. Ang lahat ay simple dito mula sa punto ng view ng elementarya physics. Ang skating rink ay napuno ng mainit na tubig dahil mas mabagal itong nagyeyelo. Ang skating rink ay dapat na patag at makinis. Subukang punuin ito ng malamig na tubig - magkakaroon ka ng mga bukol at "mamamaga", dahil... Ang tubig ay _mabilis na magyelo nang walang oras na kumalat sa isang pantay na layer. At ang mainit ay magkakaroon ng oras upang kumalat sa isang kahit na layer, at matutunaw ang umiiral na yelo at snow tubercles. Hindi rin mahirap sa washer: ibuhos malinis na tubig walang punto sa hamog na nagyelo - nagyeyelo ito sa salamin (kahit na mainit); at ang isang mainit na hindi nagyeyelong likido ay maaaring humantong sa pag-crack ng malamig na salamin, at ang salamin ay magkakaroon ng mas mataas na punto ng pagyeyelo dahil sa pinabilis na pagsingaw ng mga alkohol sa daan patungo sa baso (pamilyar pa rin ba ang lahat sa prinsipyo ng pagpapatakbo ng moonshine? ? - ang alkohol ay sumingaw, ang tubig ay nananatili).

Ivan, 01/10/2014 06:34

Ngunit sa kakanyahan ng hindi pangkaraniwang bagay, ito ay hangal na magtanong kung bakit ang dalawang magkaibang mga eksperimento sa ilalim ng magkaibang mga kondisyon ay nagpapatuloy nang magkaiba. Kung ang eksperimento ay isinasagawa nang puro, pagkatapos ay kailangan mong kumuha ng mainit at malamig na tubig ng pareho komposisyong kemikal- kumuha ng pre-chilled na kumukulong tubig mula sa parehong takure. Ibuhos sa magkatulad na mga sisidlan (halimbawa, mga baso na may manipis na pader). Hindi namin ito inilalagay sa niyebe, ngunit sa isang pantay na patag, tuyo na base, halimbawa, kahoy na lamesa. At hindi sa isang micro-freezer, ngunit sa isang medyo makapal na termostat - Nagsagawa ako ng isang eksperimento ilang taon na ang nakalilipas sa dacha, kapag ang panahon sa labas ay matatag at mayelo, mga -25C. Nag-crystallize ang tubig sa isang tiyak na temperatura pagkatapos ilabas ang init ng crystallization. Ang hypothesis ay bumaba sa pahayag na ang mainit na tubig ay lumalamig nang mas mabilis (totoo ito, alinsunod sa klasikal na pisika, ang rate ng paglipat ng init ay proporsyonal sa pagkakaiba ng temperatura), ngunit nananatili tumaas na bilis lumalamig kahit na ang temperatura nito ay naging katumbas ng temperatura ng malamig na tubig. Ang tanong ay, paano naiiba ang tubig na lumamig sa temperaturang +20C sa labas mula sa eksaktong kaparehong tubig na lumamig sa temperaturang +20C isang oras bago, ngunit sa isang silid? Ang klasikal na pisika (sa pamamagitan ng paraan, hindi batay sa satsat sa silid ng paninigarilyo, ngunit sa daan-daang libo at milyon-milyong mga eksperimento) ay nagsabi: wala, ang karagdagang dinamika ng paglamig ay magiging pareho (tanging ang kumukulong tubig ay aabot sa +20 punto mamaya). At ang eksperimento ay nagpapakita ng parehong bagay: kapag ang isang baso ng malamig na tubig sa simula ay mayroon nang malakas na crust ng yelo, hindi man lang naisip ng mainit na tubig ang tungkol sa pagyeyelo. P.S. Sa mga komento ni Yuri Kuznetsov. Ang pagkakaroon ng isang tiyak na epekto ay maaaring ituring na itinatag kapag ang mga kundisyon para sa paglitaw nito ay inilarawan at ito ay patuloy na ginawa. At kapag mayroon tayong hindi kilalang mga eksperimento na may hindi kilalang mga kondisyon, napaaga ang pagbuo ng mga teorya para ipaliwanag ang mga ito at hindi ito nagbibigay ng anuman siyentipikong punto pangitain. P.P.S. Kaya, imposibleng basahin ang mga komento ni Alexei Mishnev nang walang luha ng lambing - ang isang tao ay nabubuhay sa ilang uri ng kathang-isip na mundo na walang kinalaman sa pisika at tunay na mga eksperimento.

Gregory, 01/13/2014 10:58

Ivan, naiintindihan ko na tinatanggihan mo ang epekto ng Mpemba? Wala ito, gaya ng ipinapakita ng iyong mga eksperimento? Bakit ito sikat sa pisika, at bakit marami ang nagsisikap na ipaliwanag ito?

Ivan, 02/14/2014 01:51

Magandang hapon, Gregory! Umiiral ang epekto ng hindi malinis na eksperimento. Ngunit, tulad ng naiintindihan mo, hindi ito dahilan para maghanap ng mga bagong batas sa pisika, ngunit isang dahilan upang mapabuti ang kasanayan ng isang eksperimento. Tulad ng nabanggit ko na sa mga komento, sa lahat ng nabanggit na mga pagtatangka upang ipaliwanag ang "Epekto ng Mpemba," ang mga mananaliksik ay hindi maaaring malinaw na bumalangkas kung ano ang eksaktong at sa ilalim ng kung anong mga kondisyon ang kanilang sinusukat. At gusto mong sabihin na ang mga ito ay pang-eksperimentong pisiko? Huwag mo akong pagtawanan. Ang epekto ay kilala hindi sa pisika, ngunit sa pseudo-siyentipikong mga talakayan sa iba't ibang mga forum at blog, kung saan mayroon na ngayong dagat. Ito ay pinaghihinalaang isang tunay na pisikal na epekto (sa diwa bilang resulta ng ilang bagong pisikal na batas, at hindi bilang resulta ng isang maling interpretasyon o isang mito lamang) ng mga taong malayo sa pisika. Kaya walang dahilan upang pag-usapan ang mga resulta ng iba't ibang mga eksperimento na isinagawa sa ilalim ng ganap na magkakaibang mga kondisyon bilang isang solong pisikal na epekto.

Pavel, 02/18/2014 09:59

hmm, guys... article for "Speed Info"... No offense... ;) Tama si Ivan sa lahat ng bagay...

Grigory, 02/19/2014 12:50

Ivan, sumasang-ayon ako na mayroon na ngayong maraming pseudo-scientific na mga site na nag-publish ng hindi na-verify na nakakagulat na materyal.? Pagkatapos ng lahat, ang epekto ng Mpemba ay pinag-aaralan pa rin. Bukod dito, ang mga siyentipiko mula sa mga unibersidad ay nagsasaliksik. Halimbawa, noong 2013, ang epektong ito ay pinag-aralan ng isang grupo mula sa University of Technology sa Singapore. Tingnan ang link http://arxiv.org/abs/1310.6514. Naniniwala sila na nakahanap sila ng paliwanag para sa epektong ito. Hindi ako magsusulat nang detalyado tungkol sa kakanyahan ng pagtuklas, ngunit sa kanilang opinyon, ang epekto ay nauugnay sa pagkakaiba sa mga enerhiya na nakaimbak sa mga bono ng hydrogen.

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

Para sa lahat na interesado sa pagsasaliksik sa epekto ng Mpemba, bahagyang dinagdagan ko ang materyal sa artikulo at nagbigay ng mga link kung saan maaari mong gawing pamilyar ang iyong sarili sa mga pinakabagong resulta (tingnan ang teksto). Salamat sa inyong mga komento.

Ildar, 02/24/2014 04:12 | walang kwenta ang paglista ng lahat

Kung ang epekto ng Mpemba na ito ay talagang nagaganap, kung gayon ang paliwanag ay dapat hanapin, sa palagay ko, sa molekular na istraktura ng tubig. Ang tubig (tulad ng natutunan ko mula sa sikat na literatura sa agham) ay umiiral hindi bilang mga indibidwal na molekula ng H2O, ngunit bilang mga kumpol ng ilang mga molekula (kahit na dose-dosenang). Habang tumataas ang temperatura ng tubig, tumataas ang bilis ng paggalaw ng mga molekula, naghihiwalay ang mga kumpol laban sa isa't isa at ang mga valence bond ng mga molekula ay walang oras upang mag-ipon ng malalaking kumpol. Ang pagbuo ng mga kumpol ay tumatagal ng kaunting oras kaysa sa pagbawas sa bilis ng paggalaw ng molekular. At dahil ang mga kumpol ay mas maliit, ang pagbuo ng kristal na sala-sala ay nangyayari nang mas mabilis. Sa malamig na tubig, tila, ang malalaking, medyo matatag na mga kumpol ay pumipigil sa pagbuo ng isang sala-sala; ito ay tumatagal ng ilang oras upang sirain ang mga ito. Ako mismo ay nakakita sa TV ng isang kakaibang epekto kapag ang malamig na tubig na nakatayo nang mahinahon sa isang garapon ay nanatiling likido sa loob ng ilang oras sa lamig. Ngunit sa sandaling makuha ang garapon, iyon ay, bahagyang gumalaw mula sa kanyang kinalalagyan, ang tubig sa garapon ay agad na nag-kristal, naging malabo, at ang garapon ay pumutok. Buweno, ipinaliwanag ito ng pari na nagpakita ng epektong ito sa pamamagitan ng katotohanan na ang tubig ay pinagpala. Sa pamamagitan ng paraan, lumalabas na ang tubig ay lubos na nagbabago ng lagkit nito depende sa temperatura. Ito ay hindi mahahalata sa amin, bilang malalaking nilalang, ngunit sa antas ng maliliit (mm o mas maliit) na mga crustacean, at higit pa sa bakterya, ang lagkit ng tubig ay isang napakahalagang kadahilanan. Ang lagkit na ito, sa tingin ko, ay tinutukoy din ng laki ng mga kumpol ng tubig.

GREY, 03/15/2014 05:30

lahat ng bagay sa paligid natin na nakikita natin ay mababaw na katangian (properties) kaya tinatanggap natin bilang enerhiya kung ano lang ang masusukat o mapapatunayan natin ang pagkakaroon nito sa anumang paraan, kung hindi man ay dead end ito. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, ang epekto ng Mpemba, ay maipapaliwanag lamang ng isang simpleng volumetric na teorya na pagsasama-samahin ang lahat ng pisikal na modelo sa isang istraktura ng pakikipag-ugnayan. ito ay talagang simple

Nikita, 06/06/2014 04:27 | sasakyan

Ngunit paano mo matitiyak na ang tubig ay mananatiling malamig sa halip na mainit kapag nagmamaneho ka sa kotse?

Alexey, 03.10.2014 01:09

Narito ang isa pang "pagtuklas" sa daan. Tubig sa bote ng plastik Mas mabilis na nagyeyelo kapag nakabukas ang takip. Para sa kasiyahan, ginawa ko ang eksperimento nang maraming beses sa matinding hamog na nagyelo. Ang epekto ay halata. Hello mga theorist!

Evgeniy, 12/27/2014 08:40

Ang prinsipyo ng isang evaporative cooler. Kumuha kami ng dalawang hermetically sealed na bote na may malamig at mainit na tubig. Inilagay namin ito sa lamig. Mas mabilis mag-freeze ang malamig na tubig. Ngayon ay kumuha kami ng parehong mga bote na may malamig at mainit na tubig, buksan ang mga ito at ilagay ang mga ito sa malamig. Ang mainit na tubig ay magyeyelo nang mas mabilis kaysa sa malamig na tubig. Kung kukuha tayo ng dalawang palanggana na may malamig at mainit na tubig, kung gayon ang mainit na tubig ay magyeyelo nang mas mabilis. Ito ay dahil sa ang katunayan na tayo ay nagdaragdag ng pakikipag-ugnayan sa kapaligiran. Kung mas matindi ang pagsingaw, mas mabilis ang pagbaba ng temperatura. Dito dapat nating banggitin ang kadahilanan ng kahalumigmigan. Kung mas mababa ang halumigmig, mas malakas ang pagsingaw at mas malakas ang paglamig.

kulay abong TOMSK, 03/01/2015 10:55

GREY, 03/15/2014 05:30 - ipinagpatuloy Ang alam mo tungkol sa temperatura ay hindi lahat. May iba pa dyan. Kung tama kang bumuo ng isang pisikal na modelo ng temperatura, ito ang magiging susi sa paglalarawan ng mga proseso ng enerhiya mula sa pagsasabog, pagkatunaw at pagkikristal hanggang sa mga kaliskis bilang isang pagtaas sa temperatura na may pagtaas ng presyon, isang pagtaas sa presyon na may pagtaas sa temperatura. Maging ang pisikal na modelo ng enerhiya ng Araw ay magiging malinaw mula sa itaas. nasa taglamig ako. . sa unang bahagi ng tagsibol ng 20013, sa pagtingin sa mga modelo ng temperatura, pinagsama-sama ko ang isang pangkalahatang modelo ng temperatura. Pagkalipas ng ilang buwan, naalala ko ang kabalintunaan ng temperatura at pagkatapos ay napagtanto ko... na inilalarawan din ng aking modelo ng temperatura ang kabalintunaan ng Mpemba. Ito ay noong Mayo - Hunyo 2013. Huli ako ng isang taon, ngunit ito ay para sa pinakamahusay. Ang aking pisikal na modelo ay isang freeze frame at maaari itong i-rewound parehong pasulong at paatras at naglalaman ito ng aktibidad ng motor, ang parehong aktibidad kung saan gumagalaw ang lahat. Mayroon akong 8 taon sa paaralan at 2 taon sa kolehiyo na may pag-uulit ng paksa. 20 taon na ang lumipas. Kaya't hindi ako maaaring mag-attribute ng anumang uri ng pisikal na modelo sa mga sikat na siyentipiko, at hindi rin ako makapag-attribute ng mga formula. Lubos na paumanhin.

Andrey, 08.11.2015 08:52

Sa pangkalahatan, mayroon akong ideya kung bakit mas mabilis na nagyeyelo ang mainit na tubig kaysa malamig na tubig. At sa aking mga paliwanag ang lahat ay napaka-simple, kung interesado ka, sumulat sa akin sa pamamagitan ng email: [email protected]

Andrey, 08.11.2015 08:58

I'm sorry mali ang binigay ko Mailbox eto ang tamang email: [email protected]

Victor, 12/23/2015 10:37

Para sa akin, ang lahat ay mas simple, ang snow ay bumabagsak dito, ito ay sumingaw na gas, pinalamig, kaya marahil sa malamig na panahon ang mainit ay mas mabilis lumamig dahil ito ay sumingaw at agad na nag-kristal nang hindi tumataas, at ang tubig sa gas na estado ay mas mabilis na lumalamig. kaysa sa likidong estado)

Bekzhan, 01/28/2016 09:18

Kahit na may nagsiwalat ng mga batas na ito ng mundo na nauugnay sa mga epektong ito, hindi siya magsusulat dito. Mula sa aking pananaw, hindi lohikal na ibunyag ang mga sikreto nito sa mga gumagamit ng Internet kapag nai-publish niya ito sa sikat na siyentipiko journal at patunayan ito mismo sa harap ng mga tao. Kaya, kung ano ang isusulat dito tungkol sa epekto na ito, karamihan sa mga ito ay hindi lohikal.)))

Alex, 02/22/2016 12:48

Hello Experimenters Tama ka noong sinabi mong nagsisimula ang Science kung saan... hindi Mga Pagsukat, kundi Mga Pagkalkula. Ang "Eksperimento" ay isang walang hanggan at kailangang-kailangan na argumento para sa mga pinagkaitan ng Imahinasyon at Linear na pag-iisip. Nakasakit ito sa lahat, ngayon sa kaso ng E= mc2 - naaalala ba ng lahat? Ang bilis ng paglipad ng mga molekula mula sa malamig na tubig patungo sa atmospera ay tumutukoy sa dami ng enerhiya na dinadala nila mula sa tubig (ang paglamig ay isang pagkawala ng enerhiya). Ang bilis ng mga molekula mula sa mainit na tubig ay mas mataas at ang enerhiya na dinadala ay parisukat ( ang rate ng paglamig ng natitirang masa ng tubig) Iyon lang, kung lalayo ka sa "eksperimento" at tandaan ang Mga Pangunahing Pangunahing Pang-agham

Vladimir, 04/25/2016 10:53 | Meteo

Sa mga araw na iyon kung kailan bihira ang antifreeze, ang tubig mula sa sistema ng paglamig ng mga kotse sa isang hindi pinainit na garahe ay pinatuyo pagkatapos ng isang araw ng trabaho upang hindi ma-defrost ang bloke ng silindro o radiator - kung minsan ay magkasama. Sa umaga ay ibinuhos ang mainit na tubig. Sa matinding hamog na nagyelo, nagsimula ang mga makina nang walang mga problema. Kahit papaano, dahil sa kakulangan ng mainit na tubig, nabuhos ang tubig mula sa gripo. Agad na nagyelo ang tubig. Ang eksperimento ay mahal - eksaktong katumbas ng halaga ng pagbili at pagpapalit ng cylinder block at radiator ng isang ZIL-131 na kotse. Kung sino ang hindi naniniwala, hayaan siyang suriin ito. at si Mpemba ay nag-eksperimento sa ice cream. Sa ice cream, ang pagkikristal ay nangyayari nang iba kaysa sa tubig. Subukang kumagat ng isang piraso ng ice cream at isang piraso ng yelo gamit ang iyong mga ngipin. Malamang na hindi ito nag-freeze, ngunit lumapot bilang resulta ng paglamig. At ang sariwang tubig, mainit man o malamig, ay nagyeyelo sa 0*C. Ang malamig na tubig ay mabilis, ngunit ang mainit na tubig ay tumatagal ng oras upang lumamig.

Wanderer, 05/06/2016 12:54 | kay Alex

"c" - ang bilis ng liwanag sa vacuum E=mc^2 - isang formula na nagpapahayag ng equivalence ng masa at enerhiya

Albert, 07/27/2016 08:22

Una ang pagkakatulad sa mga solido(walang proseso ng pagsingaw). Kamakailan ay naghinang ako ng tanso mga tubo ng tubig. Ang proseso ay nangyayari sa pamamagitan ng pag-init gas burner sa temperatura ng pagkatunaw ng panghinang. Ang oras ng pag-init para sa isang joint na may coupling ay humigit-kumulang isang minuto. Nag-solder ako ng isang joint sa coupling at pagkaraan ng ilang minuto ay napagtanto ko na mali ang pagbebenta ko nito. Kinakailangan na paikutin ang tubo nang kaunti sa pagkabit. Sinimulan kong painitin muli ang joint gamit ang isang burner at, sa aking sorpresa, tumagal ng 3-4 minuto upang mapainit ang joint sa temperatura ng pagkatunaw. Paano kaya!? Pagkatapos ng lahat, ang tubo ay mainit pa rin at tila mas kaunting enerhiya ang kailangan upang mapainit ito sa temperatura ng pagkatunaw, ngunit ang lahat ay naging kabaligtaran. Ang lahat ng ito ay tungkol sa thermal conductivity, na mas mataas para sa isang naiinit na pipe at ang hangganan sa pagitan ng pinainit at malamig na tubo sa loob ng dalawang minuto ay nagawa niyang makalayo sa junction. Ngayon tungkol sa tubig. Tayo ay magpapatakbo gamit ang mga konsepto ng isang mainit at semi-pinainit na sisidlan. Sa isang mainit na sisidlan, ang isang makitid na hangganan ng temperatura ay nabuo sa pagitan ng mainit, napakabilis na mga particle at mabagal na gumagalaw, malamig na mga particle, na medyo mabilis na gumagalaw mula sa periphery patungo sa gitna, dahil sa hangganan na ito ang mabilis na mga particle ay mabilis na nagbibigay ng kanilang enerhiya (pinalamig) sa pamamagitan ng mga particle sa kabilang panig ng hangganan. Dahil ang dami ng panlabas na malamig na mga particle ay mas malaki, ang mabilis na mga particle, na nagbibigay ng kanilang thermal energy, ay hindi maaaring magpainit nang malaki sa panlabas na malamig na mga particle. Samakatuwid, ang proseso ng paglamig ng mainit na tubig ay nangyayari nang medyo mabilis. Ang semi-heated na tubig ay may mas mababang thermal conductivity at ang lapad ng hangganan sa pagitan ng semi-heated at malamig na mga particle ay mas malawak. Ang paglipat sa gitna ng tulad ng isang malawak na hangganan ay nangyayari nang mas mabagal kaysa sa kaso ng isang mainit na sisidlan. Bilang resulta, ang mainit na sisidlan ay lumalamig nang mas mabilis kaysa sa mainit. Sa tingin ko kailangan nating subaybayan ang dinamika ng proseso ng paglamig ng tubig ng iba't ibang temperatura sa pamamagitan ng paglalagay ng ilang mga sensor ng temperatura mula sa gitna hanggang sa gilid ng sisidlan.

Max, 11/19/2016 05:07

Ito ay napatunayan: sa Yamal, kapag malamig, ang tubo na may mainit na tubig ay nagyeyelo at kailangan mong painitin ito, ngunit ang malamig ay hindi!

Artem, 09.12.2016 01:25

Mahirap, ngunit sa palagay ko ang malamig na tubig ay mas siksik kaysa sa mainit na tubig, kahit na mas mahusay kaysa sa pinakuluang tubig, at narito ang isang acceleration sa paglamig, atbp. Ang mainit na tubig ay umabot sa malamig na temperatura at naabutan ito, at kung isasaalang-alang mo ang katotohanan na ang mainit na tubig ay nagyeyelo mula sa ibaba at hindi mula sa itaas, tulad ng nakasulat sa itaas, ito ay nagpapabilis ng proseso!

Alexander Sergeev, 21.08.2017 10:52

Walang ganoong epekto. Naku. Noong 2016, isang detalyadong artikulo sa paksa ang nai-publish sa Kalikasan: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect Mula dito ay malinaw na sa maingat na mga eksperimento (kung ang mga sample ng mainit at malamig na tubig ay pareho sa lahat ng bagay. maliban sa temperatura) ang epekto ay hindi sinusunod.

Zavlab, 08/22/2017 05:31

Victor, 10/27/2017 03:52

"Talaga naman." - kung sa paaralan ay hindi mo naiintindihan kung ano ang kapasidad ng init at ang batas ng konserbasyon ng enerhiya. Madaling suriin - para dito kailangan mo: pagnanais, ulo, kamay, tubig, refrigerator at alarm clock. At ang mga skating rinks, gaya ng isinulat ng mga eksperto, ay nagyelo (napuno) ng malamig na tubig, at ang pinutol na yelo ay pinapantayan ng maligamgam na tubig. At sa taglamig kailangan mong ibuhos ang antifreeze na likido sa reservoir ng washer, hindi tubig. Ang tubig ay magyeyelo sa anumang kaso, at ang malamig na tubig ay magyeyelo nang mas mabilis.

Irina, 01/23/2018 10:58

Ang mga siyentipiko sa buong mundo ay nakikipagpunyagi sa kabalintunaan na ito mula pa noong panahon ni Aristotle, at sina Victor, Zavlab at Sergeev ay naging pinakamatalino.

Denis, 02/01/2018 08:51

Lahat ay nakasulat nang tama sa artikulo. Ngunit ang dahilan ay medyo naiiba. Sa panahon ng proseso ng pagkulo, ang hangin na natunaw dito ay sumingaw mula sa tubig; samakatuwid, habang ang kumukulong tubig ay lumalamig, ang density nito sa kalaunan ay magiging mas mababa kaysa sa hilaw na tubig sa parehong temperatura. Walang ibang mga dahilan para sa iba't ibang thermal conductivity maliban sa iba't ibang densidad.

Zavlab, 03/01/2018 08:58 | Pinuno ng Lab

Irina:), "mga siyentipiko sa buong mundo" ay hindi nakikipagpunyagi sa "kabalintunaan" na ito; para sa mga tunay na siyentipiko ang "kabalintunaan" na ito ay hindi umiiral - madali itong napatunayan sa ilalim ng mahusay na mga kondisyon na maaaring kopyahin. Ang "kabalintunaan" ay lumitaw dahil sa hindi maibabalik na mga eksperimento ng batang African na si Mpemba at pinalaki ng mga katulad na "siyentipiko" :)

Noong 1963, ang isang Tanzanian schoolboy na nagngangalang Erasto Mpemba ay nagtanong sa kanyang guro ng isang hangal na tanong - bakit ang mainit na ice cream sa kanyang freezer ay mas mabilis na nag-freeze kaysa sa malamig?

Ang pagiging isang mag-aaral ng Magambinskaya mataas na paaralan sa Tanzania ginawa ni Erasto Mpemba Praktikal na trabaho sa pagluluto. Kailangan niyang gumawa ng homemade ice cream - pakuluan ang gatas, i-dissolve ang asukal dito, palamig ito sa temperatura ng kuwarto, at pagkatapos ay ilagay ito sa refrigerator upang mag-freeze. Tila, si Mpemba ay hindi isang partikular na masigasig na mag-aaral at naantala ang pagkumpleto sa unang bahagi ng gawain. Sa takot na hindi siya makarating sa pagtatapos ng aralin, naglagay siya ng mainit na gatas sa refrigerator. Sa kanyang pagtataka, mas nauna itong nagyelo kaysa sa gatas ng kanyang mga kasama, na inihanda ayon sa ibinigay na teknolohiya.

Lumingon siya sa guro ng pisika para sa paglilinaw, ngunit tinawanan lamang niya ang mag-aaral, sinabi ang sumusunod: "Hindi ito unibersal na pisika, ngunit pisika ng Mpemba." Pagkatapos nito, nag-eksperimento si Mpemba hindi lamang sa gatas, kundi pati na rin sa ordinaryong tubig.

Sa anumang kaso, bilang isang mag-aaral sa Mkwava Secondary School, tinanong niya si Propesor Dennis Osborne mula sa University College sa Dar Es Salaam (inimbitahan ng direktor ng paaralan na magbigay ng lecture sa physics sa mga estudyante) partikular na tungkol sa tubig: "Kung kukuha ka dalawang magkaparehong lalagyan na may pantay na dami ng tubig upang sa isa sa kanila ang tubig ay may temperatura na 35°C, at sa isa pa - 100°C, at ilagay ang mga ito sa freezer, pagkatapos ay sa pangalawa ang tubig ay magyeyelo nang mas mabilis. Bakit?" Naging interesado si Osborne sa isyung ito at sa lalong madaling panahon, noong 1969, inilathala niya at ni Mpemba ang mga resulta ng kanilang mga eksperimento sa journal Physics Education. Simula noon, ang epekto na natuklasan nila ay tinawag na epekto ng Mpemba.

Interesado ka bang malaman kung bakit ito nangyayari? Ilang taon lamang ang nakalipas, nagawang ipaliwanag ng mga siyentipiko itong kababalaghan …

Ang Epekto ng Mpemba (Mpemba Paradox) ay isang kabalintunaan na nagsasaad na ang mainit na tubig sa ilalim ng ilang mga kundisyon ay mas mabilis na nagyeyelo kaysa malamig na tubig, bagama't dapat itong pumasa sa temperatura ng malamig na tubig sa panahon ng proseso ng pagyeyelo. Ang kabalintunaan na ito ay isang eksperimentong katotohanan na sumasalungat sa karaniwang mga ideya, ayon sa kung saan, sa ilalim ng parehong mga kondisyon, ang isang mas pinainit na katawan ay tumatagal ng mas maraming oras upang palamig sa isang tiyak na temperatura kaysa sa isang hindi gaanong pinainit na katawan upang lumamig sa parehong temperatura.

Ang kababalaghang ito ay napansin noong kanilang panahon nina Aristotle, Francis Bacon at Rene Descartes. Hanggang ngayon, walang nakakaalam nang eksakto kung paano ipaliwanag ang kakaibang epekto na ito. Ang mga siyentipiko ay walang iisang bersyon, bagaman marami. Ang lahat ay tungkol sa pagkakaiba sa mga katangian ng mainit at malamig na tubig, ngunit hindi pa malinaw kung aling mga katangian ang gumaganap ng isang papel sa kasong ito: ang pagkakaiba sa supercooling, evaporation, pagbuo ng yelo, convection, o ang epekto ng mga tunaw na gas sa tubig sa iba't ibang temperatura. Ang kabalintunaan ng epekto ng Mpemba ay ang oras kung saan lumalamig ang katawan sa temperatura kapaligiran, ay dapat na proporsyonal sa pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng katawan na ito at ng kapaligiran. Ang batas na ito ay itinatag ni Newton at mula noon ay nakumpirma nang maraming beses sa pagsasagawa. Sa ganitong epekto, ang tubig na may temperaturang 100°C ay lumalamig sa temperaturang 0°C na mas mabilis kaysa sa parehong dami ng tubig na may temperaturang 35°C.

Simula noon, iba't ibang mga bersyon ang ipinahayag, ang isa ay ang mga sumusunod: ang bahagi ng mainit na tubig ay unang sumingaw, at pagkatapos, kapag mas kaunti ang nananatili, ang tubig ay mas mabilis na nagyeyelo. Ang bersyon na ito, dahil sa pagiging simple nito, ay naging pinakasikat, ngunit hindi ganap na nasiyahan ang mga siyentipiko.

Ngayon, isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa Nanyang Technological University sa Singapore, na pinamumunuan ng chemist na si Xi Zhang, ang nagsasabing nalutas na nila ang lumang misteryo kung bakit mas mabilis na nagyeyelo ang mainit na tubig kaysa malamig na tubig. Tulad ng nalaman ng mga ekspertong Tsino, ang sikreto ay nasa dami ng enerhiya na nakaimbak sa mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga molekula ng tubig.

Tulad ng alam mo, ang mga molekula ng tubig ay binubuo ng isang atomo ng oxygen at dalawang atomo ng hydrogen na pinagsasama-sama ng mga covalent bond, na sa antas ng particle ay mukhang isang pagpapalitan ng mga electron. Isa pa kilalang katotohanan namamalagi sa katotohanan na ang mga atomo ng hydrogen ay naaakit sa mga atomo ng oxygen mula sa mga kalapit na molekula - at ang mga bono ng hydrogen ay nabuo.

Kasabay nito, ang mga molekula ng tubig ay karaniwang nagtataboy sa isa't isa. Napansin ng mga siyentipiko mula sa Singapore: ang mas mainit na tubig, mas malaki ang distansya sa pagitan ng mga molekula ng likido dahil sa pagtaas ng mga puwersa ng salungat. Bilang resulta, ang mga bono ng hydrogen ay nakaunat at samakatuwid ay nag-iimbak ng mas maraming enerhiya. Ang enerhiya na ito ay inilabas kapag ang tubig ay lumalamig - ang mga molekula ay lumalapit sa isa't isa. At ang paglabas ng enerhiya, gaya ng nalalaman, ay nangangahulugan ng paglamig.

Narito ang mga pagpapalagay na iniharap ng mga siyentipiko:

Pagsingaw

Ang mainit na tubig ay sumingaw nang mas mabilis mula sa lalagyan, sa gayon ay binabawasan ang dami nito, at ang isang mas maliit na dami ng tubig sa parehong temperatura ay mas mabilis na nagyeyelo. Ang tubig na pinainit hanggang 100°C ay nawawalan ng 16% ng masa nito kapag pinalamig hanggang 0°C. Ang epekto ng pagsingaw ay dobleng epekto. Una, ang masa ng tubig na kinakailangan para sa paglamig ay bumababa. At pangalawa, dahil sa evaporation, bumababa ang temperatura nito.

Pagkakaiba ng temperatura

Dahil sa ang katunayan na ang pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng mainit na tubig at malamig na hangin ay mas malaki, samakatuwid, ang palitan ng init sa kasong ito ay mas matindi at ang mainit na tubig ay lumalamig nang mas mabilis.

Hypothermia
Kapag ang tubig ay lumalamig sa ibaba 0°C, hindi ito palaging nagyeyelo. Sa ilalim ng ilang kundisyon, maaari itong sumailalim sa supercooling, patuloy na mananatiling likido sa mga temperaturang mas mababa sa pagyeyelo. Sa ilang mga kaso, ang tubig ay maaaring manatiling likido kahit na sa temperatura na -20°C. Ang dahilan para sa epekto na ito ay upang magsimulang mabuo ang mga unang kristal ng yelo, kailangan ang mga sentro ng pagbuo ng kristal. Kung wala ang mga ito sa likidong tubig, magpapatuloy ang supercooling hanggang sa bumaba ang temperatura nang sapat para kusang mabuo ang mga kristal. Kapag nagsimula silang mabuo sa supercooled na likido, magsisimula silang lumaki nang mas mabilis, na bumubuo ng slush ice, na magyeyelo upang bumuo ng yelo. Ang mainit na tubig ay pinaka-madaling kapitan sa hypothermia dahil ang pag-init ay nag-aalis ng mga natunaw na gas at mga bula, na maaaring magsilbing mga sentro para sa pagbuo ng mga kristal na yelo. Bakit ang hypothermia ay nagiging sanhi ng mas mabilis na pagyeyelo ng mainit na tubig? Sa kaso ng malamig na tubig na hindi supercooled, ang mga sumusunod ay nangyayari: isang manipis na layer ng yelo ang nabubuo sa ibabaw nito, na nagsisilbing insulator sa pagitan ng tubig at ng malamig na hangin, at sa gayon ay pinipigilan ang karagdagang pagsingaw. Ang rate ng pagbuo ng mga kristal ng yelo sa kasong ito ay magiging mas mababa. Sa kaso ng mainit na tubig na sumailalim sa supercooling, ang supercooled na tubig ay walang proteksiyon na layer ng yelo sa ibabaw. Samakatuwid, mas mabilis itong nawawalan ng init sa pamamagitan ng bukas na tuktok. Kapag natapos ang proseso ng supercooling at nag-freeze ang tubig, mas maraming init ang mawawala at samakatuwid ay nabuo higit pang yelo. Itinuturing ng maraming mananaliksik ng epektong ito ang hypothermia bilang pangunahing salik sa kaso ng epekto ng Mpemba.
Convection

Ang malamig na tubig ay nagsisimulang mag-freeze mula sa itaas, sa gayon ay lumalala ang mga proseso ng heat radiation at convection, at samakatuwid ay pagkawala ng init, habang ang mainit na tubig ay nagsisimulang mag-freeze mula sa ibaba. Ang epektong ito ay ipinaliwanag ng isang anomalya sa density ng tubig. Ang tubig ay may pinakamataas na density sa 4°C. Kung magpapalamig ka ng tubig sa 4°C at ilagay ito sa isang kapaligiran na may mas mababang temperatura, ang ibabaw na layer ng tubig ay mas mabilis na magyeyelo. Dahil ang tubig na ito ay hindi gaanong siksik kaysa sa tubig sa 4°C, mananatili ito sa ibabaw, na nagiging manipis malamig na layer. Sa ilalim ng mga kondisyong ito, isang manipis na layer ng yelo ang bubuo sa ibabaw ng tubig sa loob ng maikling panahon, ngunit ang layer ng yelo na ito ay magsisilbing insulator, na nagpoprotekta sa mas mababang mga layer ng tubig, na mananatili sa temperatura na 4°C . kaya lang karagdagang proseso ang paglamig ay magaganap nang mas mabagal. Sa kaso ng mainit na tubig, ang sitwasyon ay ganap na naiiba. Ang ibabaw na layer ng tubig ay lalamig nang mas mabilis dahil sa pagsingaw at mas malaking pagkakaiba mga temperatura Gayundin, ang mga layer ng malamig na tubig ay mas siksik kaysa sa mga layer ng mainit na tubig, kaya lulubog ang layer ng malamig na tubig, na dinadala ang layer ng mainit na tubig sa ibabaw. Tinitiyak ng sirkulasyon ng tubig na ito ang mabilis na pagbaba ng temperatura. Ngunit bakit ang prosesong ito ay hindi umabot sa punto ng ekwilibriyo? Upang ipaliwanag ang epekto ng Mpemba mula sa punto ng view ng convection, kakailanganing ipagpalagay na ang malamig at mainit na mga layer ng tubig ay pinaghihiwalay at ang proseso ng convection mismo ay nagpapatuloy pagkatapos bumaba ang average na temperatura ng tubig sa ibaba 4 ° C. Gayunpaman, walang eksperimentong ebidensya na sumusuporta sa hypothesis na ito na ang malamig at mainit na mga layer ng tubig ay pinaghihiwalay ng proseso ng convection.

Mga gas na natunaw sa tubig

Ang tubig ay palaging naglalaman ng mga gas na natunaw dito - oxygen at carbon dioxide. Ang mga gas na ito ay may kakayahang bawasan ang pagyeyelo ng tubig. Kapag ang tubig ay pinainit, ang mga gas na ito ay inilabas mula sa tubig dahil ang kanilang solubility sa tubig ay mataas na temperatura sa ibaba. Samakatuwid, kapag lumalamig ang mainit na tubig, palaging naglalaman ito ng mas kaunting dissolved na mga gas kaysa sa hindi pinainit na malamig na tubig. Samakatuwid, ang punto ng pagyeyelo ng pinainit na tubig ay mas mataas at mas mabilis itong nagyeyelo. Ang salik na ito kung minsan ay itinuturing na pangunahing isa sa pagpapaliwanag ng epekto ng Mpemba, bagama't walang pang-eksperimentong data na nagpapatunay sa katotohanang ito.

Thermal conductivity

Ang mekanismong ito ay maaaring gumanap ng isang makabuluhang papel kapag ang tubig ay inilagay sa freezer silid ng pagpapalamig sa maliliit na lalagyan. Sa ilalim ng mga kondisyong ito, naobserbahan na ang isang lalagyan ng mainit na tubig ay natutunaw ang yelo sa freezer sa ilalim, sa gayon ay nagpapabuti ng thermal contact sa dingding ng freezer at thermal conductivity. Bilang resulta, ang init ay tinanggal mula sa isang lalagyan ng mainit na tubig nang mas mabilis kaysa sa isang malamig. Sa turn, ang isang lalagyan na may malamig na tubig ay hindi natutunaw ang niyebe sa ilalim. Ang lahat ng ito (pati na rin ang iba pang) mga kondisyon ay pinag-aralan sa maraming mga eksperimento, ngunit ang isang hindi malabo na sagot sa tanong - kung alin sa mga ito ang nagsisiguro ng 100% na pagpaparami ng epekto ng Mpemba - ay hindi nakuha. Halimbawa, noong 1995, pinag-aralan ng German physicist na si David Auerbach ang epekto ng supercooling water sa epektong ito. Natuklasan niya na ang mainit na tubig, na umaabot sa supercooled na estado, ay nagyeyelo sa mas mataas na temperatura kaysa malamig na tubig, at samakatuwid ay mas mabilis kaysa sa huli. Ngunit ang malamig na tubig ay umabot sa isang supercooled na estado nang mas mabilis kaysa sa mainit na tubig, sa gayon ay nagbabayad para sa nakaraang lag. Bilang karagdagan, ang mga resulta ng Auerbach ay sumasalungat sa nakaraang data na ang mainit na tubig ay nakamit ang higit na supercooling dahil sa mas kaunting mga crystallization center. Kapag ang tubig ay pinainit, ang mga gas na natunaw dito ay aalisin mula dito, at kapag ito ay pinakuluan, ang ilang mga asin na natunaw dito ay namuo. Sa ngayon, isang bagay lamang ang masasabi: ang pagpaparami ng epekto na ito ay makabuluhang nakasalalay sa mga kondisyon kung saan isinasagawa ang eksperimento. Eksakto dahil hindi ito palaging pinalalabas.

Ngunit tulad ng sinasabi nila, ang pinaka-malamang na dahilan.

Habang nagsusulat ang mga chemist sa kanilang artikulo, na makikita sa preprint website arXiv.org, mas malakas ang hydrogen bond sa mainit na tubig kaysa sa malamig na tubig. Sa gayon, lumalabas na mas maraming enerhiya ang nakaimbak sa mga bono ng hydrogen ng mainit na tubig, na nangangahulugan na higit pa rito ang inilalabas kapag pinalamig sa mga subzero na temperatura. Para sa kadahilanang ito, ang hardening ay nangyayari nang mas mabilis.

Sa ngayon, nalutas ng mga siyentipiko ang misteryong ito sa teorya lamang. Kapag nagpakita sila ng nakakumbinsi na ebidensya ng kanilang bersyon, ang tanong kung bakit mas mabilis na nagyeyelo ang mainit na tubig kaysa malamig na tubig ay maituturing na sarado.

Epekto ng Mpemba(Mpemba's Paradox) - isang kabalintunaan na nagsasaad na ang mainit na tubig sa ilalim ng ilang mga kondisyon ay mas mabilis na nagyeyelo kaysa malamig na tubig, bagaman dapat itong pumasa sa temperatura ng malamig na tubig sa proseso ng pagyeyelo. Ang kabalintunaan na ito ay isang eksperimentong katotohanan na sumasalungat sa karaniwang mga ideya, ayon sa kung saan, sa ilalim ng parehong mga kondisyon, ang isang mas pinainit na katawan ay tumatagal ng mas maraming oras upang palamig sa isang tiyak na temperatura kaysa sa isang hindi gaanong pinainit na katawan upang lumamig sa parehong temperatura.

Ang kababalaghang ito ay napansin minsan nina Aristotle, Francis Bacon at Rene Descartes, ngunit noong 1963 lamang natuklasan ng Tanzanian schoolboy na si Erasto Mpemba na ang mainit na pinaghalong ice cream ay mas mabilis na nagyeyelo kaysa malamig.

Bilang isang mag-aaral sa Magambi High School sa Tanzania, si Erasto Mpemba ay nagsagawa ng praktikal na trabaho bilang isang kusinero. Kailangan niyang gumawa ng homemade ice cream - pakuluan ang gatas, i-dissolve ang asukal dito, palamig ito sa temperatura ng kuwarto, at pagkatapos ay ilagay ito sa refrigerator upang mag-freeze. Tila, si Mpemba ay hindi isang partikular na masigasig na mag-aaral at naantala ang pagkumpleto sa unang bahagi ng gawain. Sa takot na hindi siya makarating sa pagtatapos ng aralin, naglagay siya ng mainit na gatas sa refrigerator. Sa kanyang pagtataka, mas nauna itong nagyelo kaysa sa gatas ng kanyang mga kasama, na inihanda ayon sa ibinigay na teknolohiya.

Pagkatapos nito, nag-eksperimento si Mpemba hindi lamang sa gatas, kundi pati na rin sa ordinaryong tubig. Sa anumang kaso, bilang isang mag-aaral sa Mkwava Secondary School, tinanong niya si Propesor Dennis Osborne mula sa University College sa Dar Es Salaam (inimbitahan ng direktor ng paaralan na magbigay ng lecture sa physics sa mga estudyante) partikular na tungkol sa tubig: "Kung kukuha ka dalawang magkaparehong lalagyan na may pantay na dami ng tubig upang sa isa sa kanila ang tubig ay may temperatura na 35°C, at sa isa pa - 100°C, at ilagay ang mga ito sa freezer, pagkatapos ay sa pangalawa ang tubig ay magyeyelo nang mas mabilis. Bakit?" Naging interesado si Osborne sa isyung ito at sa lalong madaling panahon, noong 1969, inilathala niya at ni Mpemba ang mga resulta ng kanilang mga eksperimento sa journal Physics Education. Simula noon, tinawag na ang epekto na natuklasan nila Epekto ng Mpemba.

Hanggang ngayon, walang nakakaalam nang eksakto kung paano ipaliwanag ang kakaibang epekto na ito. Ang mga siyentipiko ay walang iisang bersyon, bagaman marami. Ang lahat ay tungkol sa pagkakaiba sa mga katangian ng mainit at malamig na tubig, ngunit hindi pa malinaw kung aling mga katangian ang gumaganap ng isang papel sa kasong ito: ang pagkakaiba sa supercooling, evaporation, pagbuo ng yelo, convection, o ang epekto ng mga tunaw na gas sa tubig sa iba't ibang temperatura.

Ang kabalintunaan ng epekto ng Mpemba ay ang oras kung kailan lumalamig ang isang katawan sa temperatura ng kapaligiran ay dapat na proporsyonal sa pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng katawan na ito at ng kapaligiran. Ang batas na ito ay itinatag ni Newton at mula noon ay nakumpirma nang maraming beses sa pagsasagawa. Sa ganitong epekto, ang tubig na may temperaturang 100°C ay lumalamig sa temperaturang 0°C na mas mabilis kaysa sa parehong dami ng tubig na may temperaturang 35°C.

Gayunpaman, hindi pa ito nagpapahiwatig ng isang kabalintunaan, dahil ang epekto ng Mpemba ay maaaring ipaliwanag sa loob ng balangkas ng kilalang pisika. Narito ang ilang mga paliwanag para sa epekto ng Mpemba:

Pagsingaw

Ang epekto ng pagsingaw ay dobleng epekto. Una, ang masa ng tubig na kinakailangan para sa paglamig ay bumababa. At pangalawa, bumababa ang temperatura dahil sa ang katunayan na ang init ng pagsingaw ng paglipat mula sa yugto ng tubig hanggang sa yugto ng singaw ay bumababa.

Pagkakaiba ng temperatura

Dahil sa ang katunayan na ang pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng mainit na tubig at malamig na hangin ay mas malaki, samakatuwid ang palitan ng init sa kasong ito ay mas matindi at ang mainit na tubig ay lumalamig nang mas mabilis.

Hypothermia

Kapag ang tubig ay lumalamig sa ibaba 0 C, hindi ito palaging nagyeyelo. Sa ilalim ng ilang kundisyon, maaari itong sumailalim sa supercooling, patuloy na mananatiling likido sa mga temperaturang mas mababa sa pagyeyelo. Sa ilang mga kaso, ang tubig ay maaaring manatiling likido kahit na sa temperatura na -20 C.

Ang dahilan para sa epekto na ito ay upang magsimulang mabuo ang mga unang kristal ng yelo, kailangan ang mga sentro ng pagbuo ng kristal. Kung wala ang mga ito sa likidong tubig, magpapatuloy ang supercooling hanggang sa bumaba ang temperatura nang sapat para kusang mabuo ang mga kristal. Kapag nagsimula silang mabuo sa supercooled na likido, magsisimula silang lumaki nang mas mabilis, na bumubuo ng slush ice, na magyeyelo upang bumuo ng yelo.

Ang mainit na tubig ay pinaka-madaling kapitan sa hypothermia dahil ang pag-init ay nag-aalis ng mga natunaw na gas at mga bula, na maaaring magsilbing mga sentro para sa pagbuo ng mga kristal na yelo.

Bakit ang hypothermia ay nagiging sanhi ng mas mabilis na pagyeyelo ng mainit na tubig? Sa kaso ng malamig na tubig na hindi supercooled, ang mga sumusunod ay nangyayari. Sa kasong ito, ang isang manipis na layer ng yelo ay bubuo sa ibabaw ng sisidlan. Ang layer ng yelo na ito ay magsisilbing insulator sa pagitan ng tubig at ng malamig na hangin at mapipigilan ang karagdagang pagsingaw. Ang rate ng pagbuo ng mga kristal ng yelo sa kasong ito ay magiging mas mababa. Sa kaso ng mainit na tubig na sumailalim sa supercooling, ang supercooled na tubig ay walang proteksiyon na layer ng yelo sa ibabaw. Samakatuwid, mas mabilis itong nawawalan ng init sa pamamagitan ng bukas na tuktok.

Kapag natapos ang proseso ng supercooling at nag-freeze ang tubig, mas maraming init ang mawawala at samakatuwid ay mas maraming yelo ang nabuo.

Itinuturing ng maraming mananaliksik ng epektong ito ang hypothermia bilang pangunahing salik sa kaso ng epekto ng Mpemba.

Convection

Ang epektong ito ay ipinaliwanag ng isang anomalya sa density ng tubig. Ang tubig ay may pinakamataas na density sa 4 C. Kung palamigin mo ang tubig hanggang 4 C at ilagay ito sa mas mababang temperatura, ang ibabaw na layer ng tubig ay mas mabilis na magyeyelo. Dahil ang tubig na ito ay hindi gaanong siksik kaysa sa tubig sa temperatura na 4 C, mananatili ito sa ibabaw, na bumubuo ng isang manipis na malamig na layer. Sa ilalim ng mga kondisyong ito, ang isang manipis na layer ng yelo ay bubuo sa ibabaw ng tubig sa loob ng maikling panahon, ngunit ang layer ng yelo na ito ay magsisilbing isang insulator, na nagpoprotekta sa mas mababang mga layer ng tubig, na mananatili sa temperatura na 4 C. Samakatuwid, ang karagdagang proseso ng paglamig ay magiging mas mabagal.

Sa kaso ng mainit na tubig, ang sitwasyon ay ganap na naiiba. Ang ibabaw na layer ng tubig ay lalamig nang mas mabilis dahil sa pagsingaw at mas malaking pagkakaiba sa temperatura. Bilang karagdagan, ang mga layer ng malamig na tubig ay mas siksik kaysa sa mga layer ng mainit na tubig, kaya lulubog ang layer ng malamig na tubig, na itataas ang layer ng mainit na tubig sa ibabaw. Tinitiyak ng sirkulasyon ng tubig na ito ang mabilis na pagbaba ng temperatura.

Ngunit bakit ang prosesong ito ay hindi umabot sa punto ng ekwilibriyo? Upang ipaliwanag ang epekto ng Mpemba mula sa puntong ito ng convection, kakailanganing ipagpalagay na ang malamig at mainit na layer ng tubig ay pinaghihiwalay at ang proseso ng convection mismo ay nagpapatuloy pagkatapos bumaba ang average na temperatura ng tubig sa ibaba 4 C.

Gayunpaman, walang eksperimentong ebidensya na sumusuporta sa hypothesis na ito na ang malamig at mainit na mga layer ng tubig ay pinaghihiwalay ng proseso ng convection.

Mga gas na natunaw sa tubig

Ang tubig ay palaging naglalaman ng mga gas na natunaw dito - oxygen at carbon dioxide. Ang mga gas na ito ay may kakayahang bawasan ang pagyeyelo ng tubig. Kapag ang tubig ay pinainit, ang mga gas na ito ay inilalabas mula sa tubig dahil ang kanilang solubility sa tubig ay mas mababa sa mataas na temperatura. Samakatuwid, kapag lumalamig ang mainit na tubig, palaging naglalaman ito ng mas kaunting dissolved na mga gas kaysa sa hindi pinainit na malamig na tubig. Samakatuwid, ang punto ng pagyeyelo ng pinainit na tubig ay mas mataas at mas mabilis itong nagyeyelo. Ang salik na ito kung minsan ay itinuturing na pangunahing isa sa pagpapaliwanag ng epekto ng Mpemba, bagama't walang pang-eksperimentong data na nagpapatunay sa katotohanang ito.

Thermal conductivity

Ang mekanismong ito ay maaaring gumanap ng isang makabuluhang papel kapag ang tubig ay inilagay sa refrigerator compartment freezer sa maliliit na lalagyan. Sa ilalim ng mga kondisyong ito, naobserbahan na ang isang lalagyan ng mainit na tubig ay natutunaw ang yelo sa freezer sa ilalim, sa gayon ay nagpapabuti ng thermal contact sa dingding ng freezer at thermal conductivity. Bilang resulta, ang init ay tinanggal mula sa isang lalagyan ng mainit na tubig nang mas mabilis kaysa sa isang malamig. Sa turn, ang isang lalagyan na may malamig na tubig ay hindi natutunaw ang niyebe sa ilalim.

Ang lahat ng ito (pati na rin ang iba pang) mga kondisyon ay pinag-aralan sa maraming mga eksperimento, ngunit ang isang malinaw na sagot sa tanong - kung alin sa mga ito ang nagbibigay ng isang daang porsyento na pagpaparami ng epekto ng Mpemba - ay hindi nakuha.

Halimbawa, noong 1995, pinag-aralan ng German physicist na si David Auerbach ang epekto ng supercooling water sa epektong ito. Natuklasan niya na ang mainit na tubig, na umaabot sa supercooled na estado, ay nagyeyelo sa mas mataas na temperatura kaysa malamig na tubig, at samakatuwid ay mas mabilis kaysa sa huli. Ngunit ang malamig na tubig ay umabot sa isang supercooled na estado nang mas mabilis kaysa sa mainit na tubig, sa gayon ay nagbabayad para sa nakaraang lag.

Bilang karagdagan, ang mga resulta ng Auerbach ay sumasalungat sa nakaraang data na ang mainit na tubig ay nakamit ang higit na supercooling dahil sa mas kaunting mga crystallization center. Kapag ang tubig ay pinainit, ang mga gas na natunaw dito ay aalisin mula dito, at kapag ito ay pinakuluan, ang ilang mga asin na natunaw dito ay namuo.

Sa ngayon, isang bagay lamang ang maaaring sabihin - ang pagpaparami ng epekto na ito ay makabuluhang nakasalalay sa mga kondisyon kung saan isinasagawa ang eksperimento. Eksakto dahil hindi ito palaging pinalalabas.

O. V. Mosin

pampanitikanpinagmumulan:

"Mas mabilis na nagyeyelo ang mainit na tubig kaysa sa malamig na tubig. Bakit ito ginagawa?", Jearl Walker sa The Amateur Scientist, Scientific American, Vol. 237, Hindi. 3, pp 246-257; Setyembre, 1977.

"Ang Pagyeyelo ng Mainit at Malamig na Tubig", G.S. Kell sa American Journal of Physics, Vol. 37, Hindi. 5, pp 564-565; Mayo, 1969.

"Supercooling at ang Mpemba effect", David Auerbach, sa American Journal of Physics, Vol. 63, Hindi. 10, pp 882-885; Okt 1995.

"The Mpemba effect: The freezing times of hot and cold water", Charles A. Knight, sa American Journal of Physics, Vol. 64, Hindi. 5, p 524; Mayo, 1996.

Isa sa mga paborito kong subject sa school ay chemistry. Minsan ay binigyan kami ng isang guro ng kimika ng isang kakaiba at mahirap na gawain. Binigyan niya kami ng listahan ng mga tanong na kailangan naming sagutin in terms of chemistry. Binigyan kami ng ilang araw para sa gawaing ito at pinahintulutan kaming gumamit ng mga aklatan at iba pang magagamit na mapagkukunan ng impormasyon. Ang isa sa mga tanong na ito ay may kinalaman sa pagyeyelo ng tubig. Hindi ko maalala nang eksakto kung paano tumunog ang tanong, ngunit ito ay tungkol sa katotohanan na kung kukuha ka ng dalawang balde na gawa sa parehong laki, ang isa ay may mainit na tubig, ang isa ay may malamig (na may isang tiyak na ipinahiwatig na temperatura), at ilagay ang mga ito sa isang kapaligiran na may tiyak na temperatura, alin ang mas mabilis silang magyeyelo? Siyempre, ang sagot ay agad na iminungkahi mismo - isang balde ng malamig na tubig, ngunit naisip namin na ito ay masyadong simple. Ngunit hindi ito sapat upang magbigay ng kumpletong sagot; kailangan naming patunayan ito mula sa isang kemikal na pananaw. Sa kabila ng lahat ng aking pag-iisip at pagsasaliksik, hindi ako makabuo ng lohikal na konklusyon. Nagpasya pa akong laktawan ang araling ito sa araw na iyon, kaya hindi ko natutunan ang solusyon sa bugtong na ito.

Lumipas ang mga taon, at natutunan ko ang maraming pang-araw-araw na alamat tungkol sa kumukulo at nagyeyelong punto ng tubig, at sinabi ng isang alamat: "mas mabilis na nagyeyelo ang mainit na tubig." Tumingin ako sa maraming mga website, ngunit ang impormasyon ay masyadong magkasalungat. At ito ay mga opinyon lamang, walang batayan mula sa isang pang-agham na pananaw. At nagpasya akong gumastos sariling karanasan. Dahil wala akong makitang mga balde na gawa sa kahoy, ginamit ko ang freezer, kalan, tubig at digital thermometer. Sasabihin ko sa iyo ang tungkol sa mga resulta ng aking karanasan sa ibang pagkakataon. Una, ibabahagi ko sa iyo ang ilang mga kagiliw-giliw na argumento tungkol sa tubig:

Ang mainit na tubig ay nagyeyelo nang mas mabilis kaysa sa malamig na tubig. Karamihan sa mga eksperto ay nagsasabi na ang malamig na tubig ay magyeyelo nang mas mabilis kaysa sa mainit na tubig. Ngunit isang nakakatawang kababalaghan (ang tinatawag na Memba effect), para sa hindi kilalang mga kadahilanan, ay nagpapatunay ng kabaligtaran: Ang mainit na tubig ay nagyeyelo nang mas mabilis kaysa sa malamig na tubig. Ang isa sa ilang mga paliwanag ay ang proseso ng pagsingaw: kung ang napakainit na tubig ay inilagay sa isang malamig na kapaligiran, ang tubig ay magsisimulang sumingaw (ang natitirang dami ng tubig ay mas mabilis na magyeyelo). At ayon sa mga batas ng kimika, hindi ito isang gawa-gawa, at malamang na ito ang gustong marinig ng guro mula sa amin.

Ang pinakuluang tubig ay mas mabilis na nagyeyelo kaysa sa tubig sa gripo. Sa kabila ng naunang paliwanag, ang ilang mga eksperto ay nangangatuwiran na ang pinakuluang tubig na lumamig sa temperatura ng silid ay dapat na mas mabilis na mag-freeze dahil ang pagkulo ay binabawasan ang dami ng oxygen.

Mas mabilis kumukulo ang malamig na tubig kaysa mainit na tubig. Kung mas mabilis na nagyeyelo ang mainit na tubig, baka mas mabilis kumulo ang malamig na tubig! Ito ay salungat sa sentido komun at sinasabi ng mga siyentipiko na hindi ito maaaring mangyari. Ang mainit na tubig sa gripo ay dapat talagang kumukulo nang mas mabilis kaysa sa malamig na tubig. Ngunit ang paggamit ng mainit na tubig upang pakuluan ay hindi nakakatipid ng enerhiya. Maaari kang gumamit ng mas kaunting gas o ilaw, ngunit ang pampainit ng tubig ay gagamit ng parehong dami ng enerhiya na kailangan upang magpainit ng malamig na tubig. (SA enerhiyang solar ang mga bagay ay medyo naiiba). Bilang resulta ng pag-init ng tubig sa pamamagitan ng pampainit ng tubig, maaaring lumitaw ang sediment, kaya mas magtatagal ang pag-init ng tubig.

Kung magdagdag ka ng asin sa tubig, mas mabilis itong kumulo. Ang asin ay nagpapataas ng kumukulo (at naaayon ay nagpapababa sa nagyeyelong punto - kaya naman ang ilang mga maybahay ay nagdaragdag ng kaunting rock salt sa kanilang ice cream). Ngunit sa kasong ito kami ay interesado sa isa pang tanong: gaano katagal kumukulo ang tubig at kung ang kumukulo sa kasong ito ay maaaring tumaas sa itaas 100°C). Sa kabila ng sinasabi ng mga cookbook, sinasabi ng mga siyentipiko na ang dami ng asin na idinaragdag natin sa kumukulong tubig ay hindi sapat upang maapektuhan ang oras o temperatura ng pagkulo.

Ngunit narito ang nakuha ko:

Malamig na tubig: Gumamit ako ng tatlong 100 ml na baso ng purified water: isang baso na may temperatura ng silid (72°F/22°C), isa na may mainit na tubig (115°F/46°C), at isa na may pinakuluang tubig (212 °F/100°C). Inilagay ko ang lahat ng tatlong baso sa freezer sa -18°C. At dahil alam kong hindi agad magiging yelo ang tubig, natukoy ko ang antas ng pagyeyelo gamit ang "wooden float". Nang ang stick na nakalagay sa gitna ng baso ay hindi na dumampi sa base, itinuring ko na ang tubig ay nagyelo. Sinuri ko ang baso tuwing limang minuto. At ano ang aking mga resulta? Ang tubig sa unang baso ay nagyelo pagkatapos ng 50 minuto. Ang mainit na tubig ay nagyelo pagkatapos ng 80 minuto. Pinakuluang - pagkatapos ng 95 minuto. Aking mga natuklasan: Dahil sa mga kondisyon sa freezer at sa tubig na ginamit ko, hindi ko nagawang kopyahin ang epekto ng Memba.

Sinubukan ko rin ang eksperimentong ito sa dating pinakuluang tubig na lumamig sa temperatura ng silid. Ito ay nagyelo sa loob ng 60 minuto - mas matagal pa rin kaysa sa malamig na tubig upang mag-freeze.

Pinakuluang tubig: Kumuha ako ng isang litro ng tubig sa temperatura ng silid at inilagay ito sa apoy. Ito ay kumulo sa loob ng 6 na minuto. Pagkatapos ay pinalamig ko ito pabalik sa temperatura ng silid at idinagdag ito dito habang mainit ito. Sa parehong apoy, kumukulo ang mainit na tubig sa loob ng 4 na oras at 30 minuto. Konklusyon: Gaya ng inaasahan, mas mabilis na kumukulo ang mainit na tubig.

Pinakuluang tubig (na may asin): Nagdagdag ako ng 2 malalaking kutsara ng table salt bawat 1 litro ng tubig. Ito ay kumulo sa loob ng 6 na minuto 33 segundo, at gaya ng ipinakita ng thermometer, umabot ito sa temperatura na 102°C. Walang alinlangan, ang asin ay nakakaapekto sa kumukulo, ngunit hindi gaanong. Konklusyon: ang asin sa tubig ay hindi lubos na nakakaapekto sa temperatura at oras ng pagkulo. Tapat kong inaamin na ang aking kusina ay halos hindi matatawag na isang laboratoryo, at marahil ang aking mga konklusyon ay sumasalungat sa katotohanan. Aking freezer maaaring mag-freeze ng pagkain nang hindi pantay. Ang salamin ko ay maaaring hindi regular na hugis, Atbp. Pero kahit anong mangyari sa laboratory, kailan pinag-uusapan natin Pagdating sa pagyeyelo o pagpapakulo ng tubig sa kusina, ang pinakamahalagang bagay ay ang sentido komun.

Link na may interesanteng kaalaman tungkol sa tubig lahat tungkol sa tubig
gaya ng iminungkahi sa forum forum.ixbt.com, ang epektong ito (ang epekto ng mainit na tubig na nagyeyelo nang mas mabilis kaysa sa malamig na tubig) ay tinatawag na "Aristotle-Mpemba effect"

Yung. Ang pinakuluang tubig (pinalamig) ay mas mabilis na nagyeyelo kaysa sa "hilaw" na tubig

Kamusta mahal na magkasintahan interesanteng kaalaman. Ngayon ay pag-uusapan namin kayo tungkol sa. Ngunit sa palagay ko ang tanong na ibinibigay sa pamagat ay maaaring mukhang walang katotohanan - ngunit dapat ang isang tao ay palaging lubos na nagtitiwala sa kilalang-kilala na "common sense" at hindi isang mahigpit na itinatag na eksperimento sa pagsubok. Subukan nating alamin kung bakit mas mabilis na nagyeyelo ang mainit na tubig kaysa malamig na tubig?

Makasaysayang sanggunian

Na sa isyu ng nagyeyelong malamig at mainit na tubig, "hindi lahat ay dalisay" ay binanggit sa mga gawa ni Aristotle, pagkatapos ay ang mga katulad na tala ay ginawa ni F. Bacon, R. Descartes at J. Black. SA modernong kasaysayan Ang epektong ito ay binigyan ng pangalang "Mpemba's paradox" - pagkatapos ng Tanganyika schoolboy na si Erasto Mpemba, na nagtanong ng parehong tanong sa isang visiting physics professor.

Ang tanong ng batang lalaki ay hindi lumitaw nang wala saan, ngunit mula sa mga personal na obserbasyon sa proseso ng paglamig ng mga mixture ng ice cream sa kusina. Siyempre, ang mga kaklase na naroroon, kasama ang guro ng paaralan, ay nagpatawa kay Mpemba - gayunpaman, pagkatapos ng isang eksperimental na pagsubok na personal ni Propesor D. Osborne, ang pagnanais na pagtawanan si Erasto ay "naglaho" mula sa kanila. Bukod dito, si Mpemba, kasama ang isang propesor, ay naglathala ng isang detalyadong paglalarawan ng epektong ito sa Physics Education noong 1969 - at mula noon ang nabanggit na pangalan ay naayos na sa siyentipikong panitikan.

Ano ang kakanyahan ng kababalaghan?

Ang pag-setup ng eksperimento ay medyo simple: lahat ng iba pang bagay ay pantay-pantay, ang magkaparehong manipis na pader na sisidlan ay sinusuri, na naglalaman ng mahigpit na pantay na dami ng tubig, na naiiba lamang sa temperatura. Ang mga sisidlan ay inilalagay sa refrigerator, pagkatapos nito ang oras hanggang sa mabuo ang yelo sa bawat isa sa kanila ay naitala. Ang kabalintunaan ay na sa isang sisidlan na may mas mainit na likido sa simula ay nangyayari ito nang mas mabilis.

Paano ito ipinapaliwanag ng modernong pisika?

Ang kabalintunaan ay walang unibersal na paliwanag, dahil maraming magkakatulad na proseso ang nangyayari nang magkasama, ang kontribusyon nito ay maaaring mag-iba depende sa mga tiyak na paunang kondisyon - ngunit may pare-parehong resulta:

ang kakayahan ng isang likido sa supercool - sa una ang malamig na tubig ay mas madaling kapitan ng supercooling, i.e. nananatiling likido kapag ang temperatura nito ay nasa ibaba na ng freezing point
pinabilis na paglamig - ang singaw mula sa mainit na tubig ay binago sa mga microcrystal ng yelo, na, kapag bumabalik, pinabilis ang proseso, na gumagana bilang isang karagdagang "panlabas na exchanger ng init"
epekto ng pagkakabukod - hindi tulad ng mainit na tubig, ang malamig na tubig ay nagyeyelo mula sa itaas, na humahantong sa pagbawas sa paglipat ng init sa pamamagitan ng convection at radiation

Mayroong ilang iba pang mga paliwanag (ang huling pagkakataon na ang British Royal Society of Chemistry ay nagsagawa ng isang kumpetisyon para sa pinakamahusay na hypothesis ay kamakailan lamang, noong 2012) - ngunit walang hindi malabo na teorya para sa lahat ng mga kaso ng mga kumbinasyon kundisyon ng pag-input wala pa rin...