Тази история започва преди повече от половин век, но не е получила развръзка и до днес. И всичко това, защото колкото и да се опитват хиляди любознателни умове от цялата планета, те не могат да намерят единственото правилно решение за Mpemba.
През 1963 г. незабележим африкански студент на име Ерасто Мпемба (Erasto Mpemba) забеляза една странност: топлата сладоледена смес се втвърдява по-бързо от охладената.
Наблюдението изглеждаше толкова невероятно, че учителят по физика можеше само да се изсмее на откритието на нещастния експериментатор. Ерасто обаче беше сигурен, че е прав и не се страхуваше отново да стане за смях: малко по-късно той повдигна хлъзгав въпрос на Денис Осбърн, професор в университета в Дар ес Салаам, Танзания. Ученият не прибърза със заключенията и реши да проучи проблема. След това през 1969 г. списание Physics Education публикува материал, описващ парадокса на Мпемба.
В научните среди веднага припомниха, че нещо подобно вече е казано от най-големите умове на миналото. Например той спомена и жителите на древногръцкия Понт, които по време на зимен риболов нагрявали вода и накисвали тръстика в нея, за да се втвърди по-бързо. Векове по-късно Франсис Бейкън пише: „Леко хладната вода замръзва много по-лесно от напълно студената вода“.
Като цяло въпросът е стар като света, но това само подклажда интереса към решението. През последните няколко десетилетия бяха представени много теории за обяснение на ефекта Мпемба. Най-вероятните от тях бяха обявени през 2013 г. на гала събитие, организирано от Кралското дружество по химия на Великобритания. Професионалната асоциация проучи 22 000 (!) Становища и открои сред тях само едно на Никола Брегович.
Хърватският химик посочи важността на процесите на конвекция и преохлаждане на течността при замръзване.
Ето как тези явления са описани в Уикипедия:
- Студената вода започва да замръзва отгоре, като по този начин забавя процесите на топлинно излъчване и конвекция, а оттам и загубата на топлина, докато топла водазапочва да замръзва отдолу.
- Свръхохладената течност е течност, която има температура под температурата на кристализация при дадено налягане. Преохладена течност се получава от нормална течност чрез охлаждане в отсъствието на центрове на кристализация.
Универсалът и чек за 1000 паунда бяха добра награда. Между другото, победителят беше поздравен от Ерасто Мпемба и Денис Осбърн.
scienceblogs.comКаква трябва да бъде температурата на водата преди замръзване
Все още няма ясен отговор на този въпрос. Кралски химическо обществовъпреки че беше определено, това не спря напълно спора. И досега се изказват нови хипотези и се чуват опровержения.
Въпреки че има малка следа: научно-популярното списание New Scientist направи проучване и стигна до извода, че най-добрите условия за повторение на ефекта Mpemba са два контейнера с вода с температура 35 и 5 ° C.
Така че, ако остава много малко време до партито, изсипете го във вода, чиято температура е сравнима със стайна през горещото лято. Добре или хладна чешмяна вода е по-добре да не се използва.
Първият признак на зимата е ледът, който плува по повърхността на водоеми и езера. Може да изглежда тривиално и не особено важно, но ако водата се държи като почти всички други течности, никой няма да може да се пързаля в езерото, защото ледът ще потъне на дъното веднага след образуването си. Още по-лошо, Земята в този случай ще изглежда като безжизнена пустиня, тъй като по-голямата част от водата ще лежи под формата на лед на дъното на океани, езера и реки.
Повечето течности се свиват при охлаждане, като намаляват обема си и увеличават плътността си. Например твърдият восък от свещи потъва на дъното на купа с по-горещ разтопен восък. Водата също се компресира, но само докато достигне 4°C (39°F). Под тази температура водата започва да се разширява и нейната плътност намалява. Следователно ледът е по-лек от водата близо до точката на замръзване и в резултат на това плава.
Как водата замръзва
- Водата в езерото, охладена до 4°C (39°F), става по-плътна и потъва на дъното. По-топлата и следователно по-лека вода се издига на повърхността, охлажда се и също потъва.
- Когато последната част от водата се охлади до 4°C (39°F), конвекцията, която кара студената вода да потъва и по-топлата вода да се издига, спира. В този случай цялата вода има еднаква температура. Плътността на водата също е същата.
- Когато водата в повърхностния слой се охлади под 4°C (39°F), тя се разширява и става по-малко плътна. Тъй като водата при 3°C (37°F) е по-лека от тази при 4°C (s39°F), по-студената вода остава на върха.
- Повърхностният слой вода продължава да се охлажда с по-нататъшно намаляване на плътността. Накрая, при 0°C (32°F), повърхностният слой вода се превръща в лед.
Топлинно разширение и плътност на водата
При температури над 4°C (39°F), водата се свива, докато се охлажда, достигайки най-високата си плътност при 4°C. Ако обаче охлаждането продължи и температурата падне под 4°C, водата започва да се разширява и нейната плътност намалява. Плътността е количествено равна на масата на единица обем на веществото и обикновено се измерва в g/cm 3 .
Восъкът и ледът замръзват по различен начин
На повърхността на леденото кубче (лявата фигура) се образува издутина, тъй като водата в центъра на леденото кубче замръзва последна и, разширявайки се при замръзване, може да се издигне само нагоре. За разлика от това, в горната част на восъчния куб се образува вдлъбнатина, тъй като восъкът (средната фигура) се свива след втвърдяване. Течностите, които се свиват равномерно, когато са замръзнали (дясна фигура), образуват вдлъбната повърхност.
Сезон и температура на водата в езерото
През лятото водата е по-топла на повърхността, отколкото в дълбочина. През зимата езерото може да се покрие с лед и водата в дълбините ще стане по-топла, отколкото на повърхността.
Или как превърнете водата в лед. Магьосникът взема хартиена чаша и налива вода в нея. След това магьосникът, държейки чашата в ръцете си, духа върху нея или дори прави магически пасове с ръцете си. След това магьосникът разклаща чашата и публиката чува характерното почукване парчета лед от стените на хартиена чаша. Магьосникът преобръща чашата и вместо вода пада от чашата върху масата парчета лед. Водата, налята в чаша от магьосник пред публиката, се превърна в лед.
Тайната на трика е превръщането на водата в лед
За фокус върху превръщането на водата в ледще ви трябва хартиена чаша, салфетки, вода и лед.
Този трик е много прост и дори деца могат лесно да го изпълнят. Таен фокус за деца превърнете водата в ледсе състои в предварителната подготовка на стъклото. Стъклото трябва да е непрозрачно, така че публиката да не види, че стъклото е специално подготвено за трика. Естествено, трябва да поставим парчетата лед в чаша предварително, но къде отива водата, която магьосникът излива в хартиена чаша? И така, предварително подготвяйки трика, магьосникът първо поставя няколко абсорбиращи хартиени салфетки в чашата. Две или три салфетки. Вместо салфетки ще работят и няколко листа хартиени кърпи. Основното е, че салфетките абсорбират добре водата. Опитайте се да обърнете чашата със салфетки с главата надолу, те не трябва да падат от чашата.
След като салфетките са предварително поставени в чашата, магьосникът поставя няколко парчета лед в чашата. обучение превърнете водата в ледзавършен.
Магьосникът налива малко вода в подготвената хартиена чаша. Не препълвайте с вода. Хартиените салфетки трябва да абсорбират добре водата, но не са бездънни. Когато магьосникът разклати чашата, така че публиката да чуе звука на лед, магьосникът преследва друга цел, така че водата, която случайно не е попила в салфетките, да се разпредели равномерно и да попие в сухите зони. Ако налеете твърде много вода, когато обръщате чашата с главата надолу, теглото на поетата вода може да доведе до падане на салфетките от чашата заедно с леда. Може да смазва
Тази история започва преди повече от половин век, но не е получила развръзка и до днес. И всичко това, защото колкото и да се опитват хиляди любознателни умове от цялата планета, те не могат да намерят единственото правилно решение за Mpemba.
През 1963 г. незабележим африкански студент на име Ерасто Мпемба (Erasto Mpemba) забеляза една странност: топлата сладоледена смес се втвърдява по-бързо от охладената.
Наблюдението изглеждаше толкова невероятно, че учителят по физика можеше само да се изсмее на откритието на нещастния експериментатор. Ерасто обаче беше сигурен, че е прав и не се страхуваше отново да стане за смях: малко по-късно той повдигна хлъзгав въпрос на Денис Осбърн, професор в университета в Дар ес Салаам, Танзания. Ученият не прибърза със заключенията и реши да проучи проблема. След това през 1969 г. списание Physics Education публикува материал, описващ парадокса на Мпемба.
В научните среди веднага припомниха, че нещо подобно вече е казано от най-големите умове на миналото. Например той спомена и жителите на древногръцкия Понт, които по време на зимен риболов нагрявали вода и накисвали тръстика в нея, за да се втвърди по-бързо. Векове по-късно Франсис Бейкън пише: „Леко хладната вода замръзва много по-лесно от напълно студената вода“.
Като цяло въпросът е стар като света, но това само подклажда интереса към решението. През последните няколко десетилетия бяха представени много теории за обяснение на ефекта Мпемба. Най-вероятните от тях бяха обявени през 2013 г. на гала събитие, организирано от Кралското дружество по химия на Великобритания. Професионалната асоциация проучи 22 000 (!) Становища и открои сред тях само едно на Никола Брегович.
Хърватският химик посочи важността на процесите на конвекция и преохлаждане на течността при замръзване.
Ето как тези явления са описани в Уикипедия:
- Студената вода започва да замръзва отгоре, като по този начин забавя процесите на топлинно излъчване и конвекция, а оттам и загубата на топлина, докато горещата вода започва да замръзва отдолу.
- Свръхохладената течност е течност, която има температура под температурата на кристализация при дадено налягане. Преохладена течност се получава от нормална течност чрез охлаждане в отсъствието на центрове на кристализация.
Универсалът и чек за 1000 паунда бяха добра награда. Между другото, победителят беше поздравен от Ерасто Мпемба и Денис Осбърн.
scienceblogs.comКаква трябва да бъде температурата на водата преди замръзване
Все още няма ясен отговор на този въпрос. Кралското дружество по химия, въпреки че беше решено, не прекрати напълно споровете. И досега се изказват нови хипотези и се чуват опровержения.
Въпреки че има малка следа: научно-популярното списание New Scientist направи проучване и стигна до извода, че най-добрите условия за повторение на ефекта Mpemba са два контейнера с вода с температура 35 и 5 ° C.
Така че, ако остава много малко време до партито, изсипете го във вода, чиято температура е сравнима със стайна през горещото лято. Добре или хладна чешмяна вода е по-добре да не се използва.
Водата е не само едно от най-необходимите, но и най-удивителните явления на нашата планета.
Известно е, че практически всички вещества от естествен или изкуствен произход могат да бъдат различни агрегатни състоянияи ги променяйте в зависимост от условията околен свят. И въпреки че учените познават повече от дузина фазови състояния, някои от които могат да бъдат получени само в лабораторията, само три такива състояния най-често се срещат в природата: течно, твърдо и газообразно. Водата може да бъде и в трите тези състояния, преминавайки от едно в друго в естествени условия.
Водата в течното си състояние има хлабаво свързани молекули, които са в постоянно движение и се опитват да се групират в структура, но не могат да го направят поради топлината. В тази форма водата може да приеме абсолютно всякаква форма, но не е в състояние да я задържи сама. При нагряване молекулите започват да се движат много по-бързо, те се отдалечават една от друга и когато водата постепенно преминава в газообразно състояние, тоест се превръща във водна пара, връзките между молекулите най-накрая се разпадат. Когато водата е изложена на ниски температури, движението на молекулите се забавя значително, молекулните връзки стават много силни и молекулите, които вече не се намесват от топлина, се подреждат в кристален 
шестоъгълна структура. Всички сме виждали подобни шестоъгълници да падат на земята под формата на снежинки. Процесът на превръщане на водата в лед се нарича кристализация или втвърдяване. В твърдо състояние водата може да запази всяка форма, която приема за дълго време.
Процесът на кристализация на водата започва при температура от 0 градуса по Целзий, която има 100 единици. Тази система за измерване се използва в много европейски страни и в ОНД. В Америка температурата се измерва по скалата на Фаренхайт, която има 180 деления. През него водата преминава от течно състояние в твърдо състояние при 32 градуса.
Водата обаче не винаги замръзва при тези температури, така че много чистата вода може да бъде преохладена до температура от -40 °C и няма да замръзне. Въпросът е, че в много чиста воданяма примеси, които служат като основа за изграждане на кристална структура. Примесите, към които са прикрепени молекулите, могат да бъдат прахови частици, разтворени соли и др.
Характеристика на водата е фактът, че докато други вещества се компресират при замръзване, тя, напротив, се разширява, когато се превръща в лед. Това се случва, защото когато водата преминава от течно в твърдо състояние, разстоянието между нейните молекули леко се увеличава. И тъй като ледът има по-ниска плътност от водата, той плува по повърхността си.
Говорейки за замръзване на водата, не е възможно да не споменем това интересен фактче топлата вода замръзва по-бързо от студената, колкото и парадоксално да звучи. Този феномен е бил известен още по времето на Аристотел, но нито известният философ, нито неговите последователи са успели да разгадаят тази мистерия и феноменът е бил забравен за дълги години. Отново започнаха да говорят за това едва през 1963 г., когато Ерасто Мпемба, студент от Танзания, забеляза, че при приготвянето на сладолед деликатесът, направен от затоплено мляко, се втвърдява по-бързо. Момчето разказало това на учителя си по физика, но той му се изсмял. Едва през 1969 г., след като се срещна с професора по физика Денис Осборн, младият мъж успя да намери потвърждение на предположението си след съвместно проведени експерименти. Оттогава са изложени много хипотези относно това явление, например, че горещата вода замръзва по-бързо поради бързото си изпарение, което води до намаляване на обема на водата и в резултат на това по-бързо втвърдяване. Но никой от тях не можа да обясни природата на това явление.
|
11.03.2015 21:11
|
