Chemija buvo vienas iš mano mėgstamiausių dalykų mokykloje. Kartą chemijos mokytojas davė mums labai keistą ir sunkią užduotį. Jis mums pateikė sąrašą klausimų, į kuriuos turėjome atsakyti chemijos klausimais. Šiai užduočiai atlikti buvo skirtos kelios dienos ir leista naudotis bibliotekomis ir kitais turimais informacijos šaltiniais. Vienas iš šių klausimų buvo susijęs su vandens užšalimo temperatūra. Nepamenu, kaip tiksliai skambėjo klausimas, bet tai buvo apie tai, kad jei paimsi du vienodo dydžio medinius kibirus, vieną su karštu vandeniu, kitą su šaltu vandeniu (tiksliai nurodytos temperatūros) ir padedi. kokioje aplinkoje su tam tikra temperatūra jie greičiau užšals? Žinoma, atsakymas iškart pasiūlė save – kibirą šalto vandens, bet mums tai pasirodė pernelyg paprasta. Tačiau to nepakako, kad būtų pateiktas išsamus atsakymas, reikėjo tai įrodyti cheminiu požiūriu. Nepaisant visų savo mąstymo ir tyrimų, negalėjau padaryti logiškos išvados. Šią dieną net nusprendžiau praleisti šią pamoką, todėl taip ir nesuradau šios mįslės sprendimo.

Praėjo metai, ir aš sužinojau daugybę kasdienių mitų apie vandens virimo ir užšalimo temperatūrą, o vienas mitas sakė: „karštas vanduo užšąla greičiau“. Peržiūrėjau daug svetainių, bet informacija buvo per daug prieštaringa. Ir tai buvo tik nuomonės, nepagrįstos mokslo požiūriu. Ir aš nusprendžiau vadovautis savo patirtimi. Kadangi neradau medinių kibirų, panaudojau šaldiklį, kaitlentę, šiek tiek vandens ir skaitmeninį termometrą. Apie savo patirties rezultatus papasakosiu kiek vėliau. Pirmiausia pasidalinsiu su jumis keliais įdomiais argumentais apie vandenį:

Karštas vanduo užšąla greičiau nei šaltas. Dauguma ekspertų teigia, kad šaltas vanduo užšals greičiau nei karštas. Tačiau vienas juokingas reiškinys (vadinamasis Membos efektas) dėl nežinomų priežasčių įrodo priešingai: karštas vanduo užšąla greičiau nei šaltas. Vienas iš kelių paaiškinimų yra garavimo procesas: jei labai karštas vanduo patalpinamas į šaltą aplinką, tada vanduo pradės garuoti (likęs vandens kiekis greičiau užšals). O pagal chemijos dėsnius tai visai ne mitas, ir greičiausiai tai mokytojas norėjo iš mūsų išgirsti.

Virintas vanduo užšąla greičiau nei vanduo iš čiaupo. Nepaisant ankstesnio paaiškinimo, kai kurie ekspertai teigia, kad virintas vanduo, atvėsęs iki kambario temperatūros, turėtų greičiau užšalti, nes verdant sumažėja deguonies kiekis.

Šaltas vanduo užverda greičiau nei karštas. Jei karštas vanduo užšąla greičiau, šaltas vanduo gali užvirti greičiau! Tai prieštarauja sveikam protui ir mokslininkai teigia, kad taip tiesiog negali būti. Karštas vanduo iš čiaupo iš tikrųjų turėtų užvirti greičiau nei šaltas vanduo. Tačiau virdami naudodami karštą vandenį energijos nesutaupysite. Galite naudoti mažiau dujų ar elektros, tačiau vandens šildytuvas sunaudos tiek pat energijos, kiek reikia šaltam vandeniui pašildyti. (Saulės energija yra šiek tiek kitokia.) Šildant vandenį vandens šildytuvu gali susidaryti nuosėdos, todėl vanduo užtruks ilgiau.

Jei į vandenį įbersite druskos, jis greičiau užvirs. Druska padidina virimo temperatūrą (taigi ir sumažina užšalimo temperatūrą – štai kodėl kai kurios šeimininkės į ledus įdeda šiek tiek akmens druskos). Tačiau šiuo atveju mus domina kitas klausimas: kiek ilgai virs vanduo ir ar virimo temperatūra šiuo atveju gali pakilti virš 100 ° C). Nepaisant to, kas rašoma kulinarinėse knygose, mokslininkai teigia, kad į verdantį vandenį įberiame druskos kiekio nepakanka, kad paveiktų virimo laiką ar temperatūrą.

Bet štai ką aš gavau:

Šaltas vanduo: naudojau tris 100 ml stiklines išgryninto vandens: vieną kambario temperatūros (72 °F/22 °C), vieną karštą vandenį (115 °F/46 °C) ir vieną virintą (212 °F/100 °C). C). Visas tris stiklines padėjau į šaldiklį -18°C. O kadangi žinojau, kad vanduo iš karto nepavirs ledu, užšalimo laipsnį nustatiau pagal „medinę plūdę“. Kai pagaliukas, įdėtas į stiklinės centrą, nebeliečia pagrindo, patikėjau, kad vanduo užšalo. Akinius tikrinau kas penkias minutes. Ir kokie mano rezultatai? Pirmoje stiklinėje vanduo užšalo po 50 minučių. Karštas vanduo užšalo po 80 minučių. Virinama – po 95 min. Mano išvados: Atsižvelgiant į sąlygas šaldiklyje ir naudojamą vandenį, aš negalėjau atkurti Memba efekto.

Šį eksperimentą išbandžiau ir su prieš tai virintu vandeniu, atvėsintu iki kambario temperatūros. Sustingo per 60 minučių – užšalti vis tiek užtruko ilgiau nei šaltas vanduo.

Virintas vanduo: paėmiau litrą kambario temperatūros vandens ir uždėjau ant ugnies. Ji išvirė per 6 minutes. Tada vėl atvėsinau iki kambario temperatūros ir supyliau į karštą. Su ta pačia ugnimi karštas vanduo užvirė per 4 valandas ir 30 minučių. Išvada: kaip ir tikėtasi, karštas vanduo užverda daug greičiau.

Virintas vanduo (su druska): į 1 l vandens įbėriau 2 didelius šaukštus valgomosios druskos. Jis užvirė per 6 minutes 33 sekundes ir, kaip rodė termometras, pasiekė 102°C temperatūrą. Neabejotinai druska turi įtakos virimo temperatūrai, bet ne daug. Išvada: druska vandenyje neturi didelės įtakos temperatūrai ir virimo laikui. Nuoširdžiai prisipažįstu, kad mano virtuvę sunku pavadinti laboratorija, o galbūt mano išvados prieštarauja tikrovei. Mano šaldiklis gali užšaldyti maistą netolygiai. Mano stikliniai akiniai gali būti netaisyklingi ir pan. Bet kad ir kas atsitiktų laboratorijoje, kai kalba eina apie vandens šaldymą ar virimą virtuvėje, svarbiausia – sveikas protas.

nuoroda su įdomiais faktais apie vandenį ir apie vandenį
kaip siūloma forum.ixbt.com forume, šis efektas (karštas vanduo užšaldomas greičiau nei šaltas vanduo) vadinamas „Aristotelio-Mpembos efektu“

Tie. virintas vanduo (atšaldytas) užšąla greičiau nei „žalias“

Interneto rinkodaros specialistas, svetainės „Prieinama kalba“ redaktorius
Paskelbimo data: 2017-11-21

« Kuris vanduo greičiau užšąla šaltas ar karštas?“ – pabandykite užduoti klausimą savo draugams, greičiausiai dauguma jų atsakys, kad šaltas vanduo užšąla greičiau – ir padarys klaidą.

Tiesą sakant, jei vienu metu į šaldiklį įdėsite du vienodos formos ir tūrio indus, kurių viename bus šaltas vanduo, o kitame karštas, karštas vanduo užšals greičiau.

Toks teiginys gali atrodyti absurdiškas ir nepagrįstas. Logiška, kad karštas vanduo pirmiausia turi atvėsti iki šaltos temperatūros, o šaltas vanduo šiuo metu jau turėtų virsti ledu.

Taigi kodėl karštas vanduo aplenkia šaltą vandenį pakeliui į užšalimą? Pabandykime tai išsiaiškinti.

Stebėjimų ir tyrimų istorija

Paradoksinį poveikį žmonės stebėjo nuo senų senovės, tačiau niekas jam neteikė didelės reikšmės. Taigi šalto ir karšto vandens užšalimo greičio neatitikimus savo pastabose pastebėjo Arestotel, taip pat Rene Descartes ir Francis Bacon. Neįprastas reiškinys dažnai pasireikšdavo kasdieniame gyvenime.

Ilgą laiką reiškinys niekaip nebuvo tiriamas ir didelio mokslininkų susidomėjimo nesukėlė.

Neįprasto efekto tyrimas prasidėjo 1963 m., kai smalsus studentas iš Tanzanijos Erasto Mpemba pastebėjo, kad karštas pienas ledams užšąla greičiau nei šaltas pienas. Tikėdamasis sulaukti neįprasto efekto priežasčių paaiškinimo, jaunuolis mokykloje paklausė savo fizikos mokytojo. Tačiau mokytoja iš jo tik juokėsi.

Vėliau Mpemba eksperimentą pakartojo, tačiau savo eksperimente naudojo nebe pieną, o vandenį ir paradoksalus efektas pasikartojo dar kartą.

Po šešerių metų, 1969 m., Mpemba uždavė šį klausimą fizikos profesoriui Dennisui Osborne'ui, kuris atvyko į jo mokyklą. Profesorius domėjosi jaunuolio stebėjimu, dėl to buvo atliktas eksperimentas, patvirtinęs poveikio buvimą, tačiau šio reiškinio priežastys nebuvo nustatytos.

Nuo tada reiškinys vadinamas Mpemba efektas.

Per visą mokslinių stebėjimų istoriją buvo iškelta daugybė hipotezių apie šio reiškinio priežastis.

Taigi 2012 m. Britanijos karališkoji chemijos draugija paskelbs hipotezių konkursą, paaiškinantį Mpemba efektą. Konkurse dalyvavo mokslininkai iš viso pasaulio, iš viso užregistruota 22 000 mokslinių darbų. Nepaisant tokio įspūdingo straipsnių skaičiaus, nė vienas iš jų nepaaiškino Mpembos paradokso.

Labiausiai paplitęs buvo variantas, pagal kurį karštas vanduo užšąla greičiau, nes jis tiesiog greičiau išgaruoja, jo tūris mažėja, o mažėjant tūriui didėja aušinimo greitis. Labiausiai paplitusi versija galiausiai buvo paneigta, nes buvo atliktas eksperimentas, kurio metu garavimas buvo atmestas, tačiau poveikis vis dėlto buvo patvirtintas.

Kiti mokslininkai manė, kad Mpemba efekto priežastis yra vandenyje ištirpusių dujų išgaravimas. Jų nuomone, kaitinimo metu vandenyje ištirpusios dujos išgaruoja, dėl to jis įgauna didesnį tankį nei šaltas vanduo. Kaip žinoma, tankio padidėjimas lemia fizinių vandens savybių pasikeitimą (šilumos laidumo padidėjimą), taigi ir aušinimo greičio padidėjimą.

Be to, buvo iškelta nemažai hipotezių, apibūdinančių vandens cirkuliacijos greitį kaip temperatūros funkciją. Daugelio tyrimų metu buvo bandoma nustatyti ryšį tarp indų, kuriuose buvo skystis, medžiagos. Daugelis teorijų atrodė labai įtikinamos, tačiau jos negalėjo būti moksliškai patvirtintos dėl pradinių duomenų trūkumo, prieštaravimų kituose eksperimentuose arba dėl to, kad nustatyti veiksniai tiesiog nebuvo palyginami su vandens aušinimo greičiu. Kai kurie mokslininkai savo darbuose suabejojo ​​efekto egzistavimu.

2013 metais Singapūro Nanyang technologijos universiteto mokslininkai teigė įminę Mpembos efekto paslaptį. Jų atlikto tyrimo duomenimis, reiškinio priežastis slypi tame, kad vandeniliniuose ryšiuose tarp šalto ir karšto vandens molekulių sukauptos energijos kiekis labai skiriasi.

Kompiuterinio modeliavimo metodai parodė tokius rezultatus: kuo aukštesnė vandens temperatūra, tuo didesnis atstumas tarp molekulių dėl to, kad didėja atstūmimo jėgos. Vadinasi, molekulių vandeniliniai ryšiai ištempiami, sukaupdami daugiau energijos. Atvėsusios molekulės pradeda artėti viena prie kitos, išskirdamos energiją iš vandenilinių ryšių. Šiuo atveju energijos išsiskyrimą lydi temperatūros sumažėjimas.

2017 m. spalį ispanų fizikai, atlikdami kitą tyrimą, išsiaiškino, kad formuojant efektą didelį vaidmenį vaidina medžiagos pašalinimas iš pusiausvyros (stiprus kaitinimas prieš stiprų aušinimą). Jie nustatė sąlygas, kuriomis poveikio tikimybė yra didžiausia. Be to, Ispanijos mokslininkai patvirtino atvirkštinio Mpemba efekto egzistavimą. Jie nustatė, kad kaitinant šaltesnis mėginys gali pasiekti aukštą temperatūrą greičiau nei šiltas.

Nepaisant išsamios informacijos ir daugybės eksperimentų, mokslininkai ketina toliau tirti poveikį.

Mpemba efektas realiame gyvenime

Ar kada susimąstėte, kodėl žiemą ledo čiuožykla prisipildo karšto vandens, o ne šalta? Kaip jau supratote, jie tai daro todėl, kad čiuožykla, užpildyta karštu vandeniu, užšals greičiau nei tada, kai ji būtų užpildyta šaltu vandeniu. Dėl tos pačios priežasties čiuožyklos žiemos ledo miesteliuose pilamos karštu vandeniu.

Taigi žinios apie reiškinio egzistavimą leidžia žmonėms sutaupyti laiko ruošiant aikšteles žiemos sportui.

Be to, Mpemba efektas kartais naudojamas pramonėje – siekiant sumažinti vandens turinčių produktų, medžiagų ir medžiagų užšalimo laiką.

Sveiki, mieli įdomių faktų mėgėjai. Šiandien kalbėsime apie. Bet manau, kad pavadinime užduotas klausimas gali atrodyti tiesiog absurdiškas – bet visada reikia nedalomai pasitikėti liūdnai pagarsėjusiu „sveiku protu“, o ne griežtai nustatyta testavimo patirtimi. Pabandykime išsiaiškinti, kodėl karštas vanduo užšąla greičiau nei šaltas?

Istorijos nuoroda

Kad šalto ir karšto vandens užšalimo klausimu „ne viskas gryna“ buvo paminėta Aristotelio darbuose, tada panašius užrašus padarė F. Baconas, R. Descartesas ir J. Blackas. Naujausioje istorijoje šiam reiškiniui buvo priskirtas pavadinimas „Mpemba paradoksas“ - pagal moksleivio iš Tanganikos Erasto Mpembos, kuris uždavė tą patį klausimą kviestinei fizikos profesoriui, vardo.

Klausimas berniukui kilo ne nuo nulio, o iš grynai asmeninių pastebėjimų apie ledų mišinių aušinimo procesą virtuvėje. Žinoma, ten buvę bendraklasiai kartu su mokyklos mokytoja juokėsi iš Mpembos – tačiau po eksperimentinio profesoriaus D. Osborne'o asmeniškai patikrinimo noras pasijuokti iš Erasto „išgaravo“. Negana to, Mpemba kartu su profesoriumi 1969 metais paskelbė išsamų šio efekto aprašymą žurnale „Physics Education“ – ir nuo tada minėtas pavadinimas buvo užfiksuotas mokslinėje literatūroje.

Kokia reiškinio esmė?

Eksperimento sąranka gana paprasta: esant kitiems lygiems dalykams, bandomi identiški plonasieniai indai, kuriuose yra griežtai vienodi vandens kiekiai, besiskiriantys tik temperatūra. Indai pakraunami į šaldytuvą, po to fiksuojamas laikas iki ledo susidarymo kiekviename iš jų. Paradoksas yra tas, kad inde su iš pradžių karštesniu skysčiu tai įvyksta greičiau.

Kaip tai paaiškina šiuolaikinė fizika?

Paradoksas neturi universalaus paaiškinimo, nes kartu vyksta keli lygiagrečiai procesai, kurių indėlis gali skirtis nuo konkrečių pradinių sąlygų, tačiau turi vienodą rezultatą:

• skysčio gebėjimas peršalti – iš pradžių šaltas vanduo labiau linkęs į hipotermiją, t.y. išlieka skystas, kai jo temperatūra jau yra žemesnė už užšalimo tašką
• pagreitintas aušinimas – karšto vandens garai virsta ledo mikrokristalais, kurie krisdami atgal pagreitina procesą, veikdami kaip papildomas „išorinis šilumokaitis“
• izoliacijos efektas - skirtingai nei karštas vanduo, šaltas vanduo užšąla iš viršaus, todėl sumažėja šilumos perdavimas konvekcija ir radiacija

Yra daugybė kitų paaiškinimų (paskutinį kartą geriausios hipotezės konkursą Britanijos karališkoji chemijos draugija surengė neseniai, 2012 m.), tačiau vis dar nėra vienareikšmės teorijos visiems įvesties sąlygų derinių atvejams ...

1963 metais moksleivis iš Tanzanijos, vardu Erasto Mpemba, uždavė savo mokytojui kvailą klausimą – kodėl šilti ledai sustingo greičiau nei šalti ledai jo šaldiklyje?

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, į šaldytuvą įdėjo dar karšto pieno. Jo nuostabai, jis užšalo net anksčiau nei jo bendražygių pienas, paruoštas pagal tam tikrą technologiją.

Jis kreipėsi į fizikos mokytoją, kad paaiškintų, bet šis tik nusijuokė iš mokinio, sakydamas: „Čia ne pasaulio fizika, o Mpembos fizika“. Po to Mpemba eksperimentavo ne tik su pienu, bet ir su paprastu vandeniu.

Bet kokiu atveju, jau būdamas Mkwawa 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?" Osbornas susidomėjo šiuo klausimu ir netrukus 1969 m. kartu su Mpemba paskelbė savo eksperimentų rezultatus žurnale Physics Education. Nuo tada jų atrastas efektas vadinamas Mpemba efektu.

Ar jums įdomu sužinoti, kodėl taip nutinka? Vos prieš kelerius metus mokslininkams pavyko paaiškinti šį reiškinį ...

Mpemba efektas (Mpemba Paradox) yra paradoksas, teigiantis, kad karštas vanduo tam tikromis sąlygomis užšąla greičiau nei šaltas, nors užšalimo procese jis 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. 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 vaidina svarbų vaidmenį: 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.

Nuo tada buvo išsakomos įvairios versijos, viena iš jų buvo tokia: dalis karšto vandens iš pradžių tiesiog išgaruoja, o vėliau, kai lieka mažesnis kiekis, vanduo greičiau stingsta. Ši versija dėl savo paprastumo tapo populiariausia, tačiau mokslininkai nebuvo visiškai patenkinti.

Dabar Singapūro Nanyang technologijos universiteto tyrėjų komanda, vadovaujama chemiko Xi Zhang, teigia, kad išsprendė seną paslaptį, kodėl šiltas vanduo užšąla greičiau nei šaltas. Kaip išsiaiškino Kinijos ekspertai, paslaptis slypi energijos kiekyje, sukauptame vandeniliniuose ryšiuose tarp vandens molekulių.

Kaip žinote, vandens molekulės susideda iš vieno deguonies atomo ir dviejų vandenilio atomų, sujungtų kovalentinėmis jungtimis, kurios dalelių lygyje atrodo kaip elektronų mainai. Kitas gerai žinomas faktas yra tai, kad vandenilio atomus traukia deguonies atomai iš gretimų molekulių – tokiu atveju susidaro vandeniliniai ryšiai.

Tuo pačiu metu vandens molekulės kaip visuma atstumia viena kitą. Singapūro mokslininkai pastebėjo, kad kuo šiltesnis vanduo, tuo didesnis atstumas tarp skysčio molekulių dėl didėjančių atstumiamųjų jėgų. Dėl to vandeniliniai ryšiai ištempiami, todėl sukaupia daugiau energijos. Ši energija išsiskiria vandeniui vėsstant – molekulės artėja viena prie kitos. O energijos grąžinimas, kaip žinia, reiškia vėsinimą.

Štai mokslininkų iškeltos hipotezės:

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. Ir, antra, dėl garavimo sumažėja jo temperatūra.

temperatūros skirtumas

Dėl to, kad karšto vandens ir šalto oro temperatūrų skirtumas yra didesnis – todėl šilumos perdavimas šiuo atveju yra intensyvesnis 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? Jei šaltas vanduo nėra peršaldytas, jo paviršiuje susidaro plonas ledo sluoksnis, kuris atlieka izoliacijos funkciją tarp vandens ir šalto oro ir taip neleidžia toliau išgaruoti. 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 temperatūroje. Jei vandenį atvėsinsite iki 4°C ir pastatysite į žemesnės temperatūros aplinką, paviršinis vandens sluoksnis užšals 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 didesnių temperatūrų skirtumų. 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 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 šalto ir karšto 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 labai priklauso nuo sąlygų, kuriomis atliekamas eksperimentas. Būtent todėl, kad jis ne visada atgaminamas.

Ir čia yra labiausiai tikėtina priežastis.

Kaip rašo chemikai savo straipsnyje, kurį galima rasti arXiv.org išankstinio spausdinimo svetainėje, vandenilio ryšiai karštame vandenyje ištempiami stipriau nei šaltame vandenyje. Taigi išeina, kad karšto vandens vandeniliniuose ryšiuose sukaupiama daugiau energijos, o tai reiškia, kad atvėsus iki minusinės temperatūros jos išsiskiria daugiau. Dėl šios priežasties užšalimas vyksta greičiau.

Iki šiol mokslininkai šią mįslę įminė tik teoriškai. Kai jie pateikia įtikinamus savo versijos įrodymus, klausimas, kodėl karštas vanduo užšąla greičiau nei šaltas, gali būti laikomas uždaru.

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 vandenyje ištirpusios medžiagos atlieka svarbų vaidmenį ir kaitinamos 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 vibracijų amplitudę ir dažnį, tačiau indo viduje esančios „šiltos“ molekulės „traukia“ vibracijas 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 virimo 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 už rezonatorių dažnį, 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 atrastas 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 padidins stiklo užšalimo temperatūrą dėl pagreitėjusio alkoholio garavimo pakeliui į stiklą (ar visi žino mėnulio principą? - 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 (tiesa, pagal klasikinę fiziką šilumos perdavimo greitis yra proporcingas temperatūrų skirtumui), tačiau palaiko padidintą aušinimo greitį net tada, kai jo temperatūra lygi temperatūrai. šalto vandens. 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 paviršutiniškos charakteristikos (savybės), todėl energija laikome tik tai, ką galime išmatuoti ar kaip nors įrodyti egzistavimą, antraip 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 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 publikuoti 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 (vėsinimas – energijos praradimas) Molekulių greitis iš karšto vandens yra daug didesnis, o nunešama energija yra kvadratinė (aušinimo greitis likusi vandens masė) 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 vamzdyno 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 ir lėtai judančių, šaltų dalelių susidaro siaura temperatūros riba, kuri gana greitai juda iš periferijos į centrą, nes ties šia riba greitos dalelės greitai atiduoda savo energiją (vėsi ) 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 atsižvelgiant 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" nekovoja su šiuo "paradoksu", 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“ :)

mirolandas, 2019-03-23 ​​07:20 val

Afrikos širdyje gyvenantis Tanzanijos berniukas, kuris, greičiausiai, niekada nematė sniego savo akyse... ;-D Nieko nesupainioju ???)))

Sergejus, 2019-04-14 02:02

Imame dvi elastines juostas, ištempiame abi ir viena didesnė už kitą (analogija su šalto ir šilto vandens vidine energija), tuo pačiu atlaisviname vieną elastinių juostų galą. Kuri guma susitrauks greičiau?

Artanis , 2019-05-08 03:34

Tik pati turėjau tokią patirtį. Į šaldiklį įdėjau du vienodus puodelius karšto ir šalto vandens. Šaltasis sušalo daug greičiau. Karštas dar buvo šiek tiek šiltas. Kas negerai mano patirtyje?

Headlab, 2019-09-05 06:21 |

Artanis, su savo patirtimi "viskas yra teisingai" :) - "Mpemba efektas" neegzistuoja su teisingai atliktu eksperimentu, kuris užtikrina aušinimo sąlygų tapatumą vienodiems vandens tūriams tik esant skirtingoms pradinėms temperatūroms. Sveikiname – jūs perėjote į šviesos, proto ir pagrindinių fizinių dėsnių triumfo pusę ir pradėjote tolti nuo „Mpemba sektos“, o „YouTube“ vaizdo įrašų gerbėjai „apie ką jie mums melavo per fizikos pamokas“. "... :)

Moiseeva N.P. , 2019-05-16 04:30 | Ch. redaktorius

Jūs teisus, daug kas priklauso nuo eksperimento sąlygų. Bet jei efekto iš viso nebūtų pastebėta, nebūtų tyrimų ir publikacijų rimtuose žurnaluose. Ar perskaitėte pastabą iki galo? Apie „YouTube“ vaizdo įrašus čia neminima.

Headlab, 2019-06-08 05:26 | SlavOilGas-SouthNorthWestVostok-Sintez Whatever

Natalija Petrovna, mes gyvename mokslo „atkuriamumo krizės“ epochoje, kai siekdami padidinti citavimo indeksą su šūkiu „paskelbti arba žūti“, „nelaimingi mokslininkai“ nori konkuruoti kurdami beprotiškas teorijas, kurios akivaizdžiai pagrįstų. abejotini eksperimentiniai duomenys, užuot sugaišę šiek tiek laiko ir išteklių šiems duomenims patikrinti prieš sėsdami prie grynai teorinio straipsnio. Tokių „nelaimingų mokslininkų“ pavyzdys yra tik jūsų straipsnyje minėti „fizikai iš Singapūro“ – jų publikacijoje nėra jų pačių eksperimentinių duomenų, o tik pliki teoriniai argumentai apie galimą abstraktaus reiškinio „O:H-O“ įtaką. Bondo anomalus atsipalaidavimas“ apie anomalaus vandens užšalimo procesą, kurį jau 350 metų prieš Kristų stebėjo ir Francis Baconas, ir Rene Descartesas ir net Aristotelis. ... Ir asmeniškai aš labai džiaugiuosi, kad Nikola Bregovičius iš Zagrebo universiteto gavo 1000 svarų premiją iš Didžiosios Britanijos karališkosios chemijos draugijos po to, kai išmatavo gana fiziškai paaiškinamus rezultatus be jokių anomalijų naudojant gerą įrangą atkuriamomis sąlygomis ir apklaustas. juos kaip gremėzdiškus matavimus berniukas Mpemba ir jo adeptai ir tų, kurie bandė šiuos gremėzdiškus eksperimentus paversti „teorine baze“, adekvatumą.