Chémia bola jedným z mojich obľúbených predmetov v škole. Raz nám učiteľ chémie dal veľmi zvláštnu a ťažkú ​​úlohu. Dal nám zoznam otázok, na ktoré sme museli odpovedať z hľadiska chémie. Na túto úlohu sme dostali niekoľko dní a mohli sme využívať knižnice a iné dostupné zdroje informácií. Jedna z týchto otázok sa týkala bodu mrazu vody. Nepamätám si presne, ako tá otázka znela, ale išlo o to, že ak vezmete dve drevené vedrá rovnakej veľkosti, jedno s horúcou vodou, druhé so studenou vodou (presne zadanej teploty) a umiestnite ich v prostredí s určitou teplotou, ktorý z nich rýchlejšie zamrzne? Samozrejme, odpoveď sa hneď navrhla – vedro studenej vody, no zdalo sa nám to príliš jednoduché. Na úplnú odpoveď to však nestačilo, potrebovali sme to dokázať z chemického hľadiska. Napriek všetkému premýšľaniu a skúmaniu som nedokázal vyvodiť logický záver. V tento deň som sa dokonca rozhodol túto lekciu vynechať, takže som nikdy nenašiel riešenie tejto hádanky.

Roky plynuli a ja som sa naučil veľa mýtov z domácností o bode varu a bode tuhnutia vody a jeden mýtus hovoril: „horúca voda zamrzne rýchlejšie“. Pozrel som si veľa webových stránok, ale informácie boli príliš protichodné. A boli to len názory, z hľadiska vedy nepodložené. A rozhodol som sa uskutočniť svoju vlastnú skúsenosť. Keďže som nenašiel drevené vedrá, použil som mrazničku, varnú dosku, trochu vody a digitálny teplomer. O výsledkoch svojich skúseností budem hovoriť o niečo neskôr. Najprv sa s vami podelím o niekoľko zaujímavých argumentov o vode:

Horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená. Väčšina odborníkov tvrdí, že studená voda zamrzne rýchlejšie ako horúca. Jeden vtipný jav (takzvaný Memba efekt) však z neznámych dôvodov dokazuje opak: Horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená. Jedným z niekoľkých vysvetlení je proces odparovania: ak sa veľmi horúca voda umiestni do studeného prostredia, potom sa voda začne odparovať (zvyšné množstvo vody rýchlejšie zamrzne). A podľa zákonov chémie to vôbec nie je mýtus a s najväčšou pravdepodobnosťou to chcel od nás učiteľ počuť.

Prevarená voda zamrzne rýchlejšie ako voda z vodovodu. Napriek predchádzajúcemu vysvetleniu niektorí odborníci tvrdia, že prevarená voda, ktorá vychladla na izbovú teplotu, by mala rýchlejšie zamrznúť, pretože varom sa znižuje množstvo kyslíka.

Studená voda vrie rýchlejšie ako horúca voda. Ak horúca voda zamrzne rýchlejšie, studená voda môže rýchlejšie vrieť! To je v rozpore so zdravým rozumom a vedci tvrdia, že to jednoducho nemôže byť. Horúca voda z vodovodu by v skutočnosti mala vrieť rýchlejšie ako studená voda. Ale varením horúcej vody nešetríte energiu. Môžete spotrebovať menej plynu alebo elektriny, ale ohrievač vody spotrebuje rovnaké množstvo energie, aké je potrebné na ohrev studenej vody. (Slnečná energia je trochu iná.) V dôsledku ohrevu vody ohrievačom vody sa môžu vytvárať usadeniny, takže ohrev vody bude trvať dlhšie.

Ak do vody pridáte soľ, bude vrieť rýchlejšie. Soľ zvyšuje bod varu (a teda znižuje bod tuhnutia – preto niektoré gazdinky pridávajú do zmrzliny trochu kamennej soli). Ale v tomto prípade nás zaujíma ďalšia otázka: ako dlho bude voda vrieť a či bod varu v tomto prípade môže stúpnuť nad 100 ° C). Napriek tomu, čo hovoria kuchárske knihy, vedci tvrdia, že množstvo soli, ktoré pridávame do vriacej vody, nestačí na ovplyvnenie času alebo teploty varu.

Ale tu je to, čo som dostal:

Studená voda: Použil som tri 100 ml sklenené kadičky čistenej vody: jednu izbovú teplotu (72 °F/22 °C), jednu horúcu vodu (115 °F/46 °C) a jednu prevarenú (212 °F/100 °C C). Všetky tri poháre som dala do mrazničky na -18°C. A keďže som vedel, že voda sa hneď nezmení na ľad, určil som stupeň zamrznutia „dreveným plavákom“. Keď sa tyčinka umiestnená v strede pohára už nedotýkala základne, veril som, že voda zamrzla. Kontroloval som okuliare každých päť minút. A aké sú moje výsledky? Voda v prvom pohári zamrzla po 50 minútach. Horúca voda zamrzla po 80 minútach. Varené - po 95 minútach. Moje závery: Vzhľadom na podmienky v mrazničke a použitú vodu som nebol schopný reprodukovať efekt Memba.

Tento pokus som vyskúšal aj s predtým prevarenou vodou ochladenou na izbovú teplotu. Zamrzol za 60 minút – aj tak to trvalo dlhšie ako zamrznutie studenej vody.

Prevarená voda: Vzal som liter vody izbovej teploty a zapálil. Uvarila za 6 minút. Potom som ho opäť schladila na izbovú teplotu a pridala do horúceho. Pri tom istom ohni sa horúca voda uvarila za 4 hodiny a 30 minút. Záver: podľa očakávania horúca voda vrie oveľa rýchlejšie.

Prevarená voda (so soľou): Do 1 litra vody som pridala 2 veľké polievkové lyžice kuchynskej soli. Uvaril sa za 6 minút 33 sekúnd a ako teplomer ukázal, dosiahol teplotu 102°C. Soľ nepochybne ovplyvňuje bod varu, ale nie veľmi. Záver: soľ vo vode veľmi neovplyvňuje teplotu a čas varu. Úprimne priznávam, že moju kuchyňu je ťažké nazvať laboratóriom a možno sú moje závery v rozpore s realitou. Moja mraznička môže zmraziť potraviny nerovnomerne. Moje sklenené okuliare môžu byť nepravidelné atď. Ale bez ohľadu na to, čo sa deje v laboratóriu, pri zmrazovaní alebo varení vody v kuchyni je najdôležitejší zdravý rozum.

prepojenie so zaujímavými faktami o vode, všetko o vode
ako sa uvádza na fóre forum.ixbt.com, tento efekt (efekt zmrazovania horúcej vody rýchlejšie ako studenej vody) sa nazýva „Aristotelov-Mpembov efekt“

Tie. prevarená voda (chladená) zamrzne rýchlejšie ako „surová“

Internetový obchodník, redaktor stránky „V dostupnom jazyku“
Dátum zverejnenia: 21.11.2017

« Ktorá voda zamrzne rýchlejšie studená alebo horúca?“- skúste položiť otázku svojim priateľom, s najväčšou pravdepodobnosťou väčšina z nich odpovie, že studená voda zamrzne rýchlejšie - a urobte chybu.

V skutočnosti, ak súčasne vložíte do mrazničky dve nádoby rovnakého tvaru a objemu, z ktorých jedna bude obsahovať studenú vodu a druhá horúcu, horúca voda zamrzne rýchlejšie.

Takéto vyhlásenie sa môže zdať absurdné a nerozumné. Horúca voda musí logicky najskôr vychladnúť na studenú teplotu a studená by sa už v tomto čase mala zmeniť na ľad.

Prečo teda horúca voda predbehne studenú na ceste k zamrznutiu? Skúsme na to prísť.

História pozorovaní a výskumov

Ľudia tento paradoxný efekt pozorovali už v staroveku, no nikto mu neprikladal veľký význam. Takže nezrovnalosti v rýchlosti zmrazovania studenej a horúcej vody zaznamenali vo svojich poznámkach Arestotel, ako aj René Descartes a Francis Bacon. Nezvyčajný jav sa často prejavoval v každodennom živote.

Úkaz dlho nebol nijako skúmaný a medzi vedcami nevzbudil veľký záujem.

Štúdium nezvyčajného efektu začalo v roku 1963, keď si zvedavý študent z Tanzánie Erasto Mpemba všimol, že horúce mlieko na zmrzlinu zamrzne rýchlejšie ako studené. V nádeji, že dostane vysvetlenie dôvodov neobvyklého efektu, sa mladý muž opýtal svojho učiteľa fyziky v škole. Učiteľ sa mu však iba vysmial.

Neskôr Mpemba experiment zopakoval, no vo svojom experimente už nepoužíval mlieko, ale vodu a paradoxný efekt sa opäť zopakoval.

O šesť rokov neskôr, v roku 1969, položil Mpemba túto otázku profesorovi fyziky Dennisovi Osborneovi, ktorý prišiel do jeho školy. Profesor sa zaujímal o pozorovanie mladého muža, v dôsledku čoho sa uskutočnil experiment, ktorý potvrdil prítomnosť účinku, ale dôvody tohto javu neboli stanovené.

Odvtedy sa fenoménu hovorí Mpemba efekt.

Počas histórie vedeckých pozorovaní bolo predložených veľa hypotéz o príčinách tohto javu.

Takže v roku 2012 Britská kráľovská spoločnosť pre chémiu vyhlásila súťaž hypotéz na vysvetlenie Mpemba efektu. Do súťaže sa zapojili vedci z celého sveta, celkovo bolo prihlásených 22 000 vedeckých prác. Napriek takémuto pôsobivému počtu článkov ani jeden neobjasnil Mpembov paradox.

Najbežnejšia bola verzia, podľa ktorej horúca voda zamŕza rýchlejšie, pretože sa jednoducho rýchlejšie vyparuje, jej objem sa zmenšuje a so znižovaním objemu sa zvyšuje rýchlosť chladenia. Najbežnejšia verzia bola nakoniec vyvrátená, pretože sa uskutočnil experiment, v ktorom bolo vyparovanie vylúčené, ale účinok sa napriek tomu potvrdil.

Iní vedci sa domnievali, že dôvodom Mpemba efektu je odparovanie plynov rozpustených vo vode. Podľa ich názoru sa počas procesu ohrevu odparujú plyny rozpustené vo vode, vďaka čomu získava vyššiu hustotu ako studená voda. Ako je známe, zvýšenie hustoty vedie k zmene fyzikálnych vlastností vody (zvýšenie tepelnej vodivosti), a teda k zvýšeniu rýchlosti ochladzovania.

Okrem toho bolo predložených niekoľko hypotéz, ktoré opisujú rýchlosť cirkulácie vody ako funkciu teploty. V mnohých štúdiách bol urobený pokus zistiť vzťah medzi materiálom nádob, v ktorých sa kvapalina nachádzala. Mnohé teórie sa zdali veľmi pravdepodobné, ale nemohli byť vedecky potvrdené pre nedostatok počiatočných údajov, rozpory v iných experimentoch alebo pre skutočnosť, že identifikované faktory jednoducho neboli porovnateľné s rýchlosťou ochladzovania vody. Niektorí vedci vo svojich prácach existenciu efektu spochybňovali.

V roku 2013 vedci z Technologickej univerzity Nanyang v Singapure tvrdili, že vyriešili záhadu Mpemba efektu. Podľa ich štúdie dôvod javu spočíva v tom, že množstvo energie uloženej vo vodíkových väzbách medzi molekulami studenej a horúcej vody sa výrazne líši.

Metódy počítačovej simulácie ukázali nasledujúce výsledky: čím vyššia je teplota vody, tým väčšia je vzdialenosť medzi molekulami v dôsledku toho, že sa zvyšujú odpudivé sily. V dôsledku toho sa vodíkové väzby molekúl natiahnu a ukladajú viac energie. Po ochladení sa molekuly začnú k sebe približovať, čím sa uvoľní energia z vodíkových väzieb. V tomto prípade je uvoľňovanie energie sprevádzané poklesom teploty.

V októbri 2017 španielski fyzici v rámci inej štúdie zistili, že pri vytváraní efektu zohráva veľkú úlohu práve odstránenie hmoty z rovnováhy (silné zahrievanie pred silným ochladením). Stanovili podmienky, za ktorých je pravdepodobnosť účinku maximálna. Vedci zo Španielska navyše potvrdili existenciu reverzného Mpemba efektu. Zistili, že po zahriatí môže chladnejšia vzorka dosiahnuť vysokú teplotu rýchlejšie ako teplá.

Napriek vyčerpávajúcim informáciám a početným experimentom majú vedci v úmysle pokračovať v skúmaní účinku.

Mpemba efekt v reálnom živote

Zamysleli ste sa niekedy nad tým, prečo je v zime ľadová plocha naplnená horúcou vodou a nie studenou? Ako ste už pochopili, robia to preto, lebo klzisko naplnené horúcou vodou zamrzne rýchlejšie, ako keby bolo naplnené studenou vodou. Z rovnakého dôvodu sa šmykľavky v zimných ľadových mestách polievajú horúcou vodou.

Poznatky o existencii fenoménu tak ľuďom umožňujú ušetriť čas pri príprave lokalít pre zimné športy.

Okrem toho sa Mpemba efekt niekedy využíva aj v priemysle – na skrátenie doby tuhnutia produktov, látok a materiálov obsahujúcich vodu.

Dobrý deň, milí milovníci zaujímavých faktov. Dnes budeme hovoriť o. Myslím si však, že otázka položená v nadpise sa môže zdať jednoducho absurdná – treba však vždy bezvýhradne dôverovať povestnému „zdravému rozumu“ a nie striktne stanoveným testovacím skúsenostiam. Skúsme prísť na to, prečo horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená?

Odkaz na históriu

Že v problematike mrazivej studenej a horúcej vody „nie všetko je čisté“ bolo spomenuté v dielach Aristotela, potom podobné poznámky urobili F. Bacon, R. Descartes a J. Black. V nedávnej histórii sa s týmto efektom spájalo pomenovanie „Mpembov paradox“ – podľa mena školáka z Tanganiky Erasto Mpemba, ktorý rovnakú otázku položil hosťujúcemu profesorovi fyziky.

Chlapcova otázka nevznikla od nuly, ale z čisto osobných pozorovaní procesu chladenia zmrzlinových zmesí v kuchyni. Spolužiaci, ktorí tam boli prítomní, sa spolu s učiteľkou Mpemba samozrejme smiali – po experimentálnej kontrole osobne profesorom D. Osborneom sa však z nich „vyparila“ chuť robiť si z Erasta srandu. Okrem toho Mpemba spolu s profesorom publikoval podrobný popis tohto efektu v Physics Education v roku 1969 - a odvtedy je vyššie uvedené meno zafixované vo vedeckej literatúre.

Čo je podstatou javu?

Usporiadanie experimentu je celkom jednoduché: za rovnakých okolností sa testujú identické tenkostenné nádoby, v ktorých sú striktne rovnaké množstvá vody, líšia sa len teplotou. Nádoby sa vložia do chladničky, po ktorej sa zaznamená čas pred vytvorením ľadu v každej z nich. Paradoxom je, že v nádobe s pôvodne teplejšou kvapalinou sa to deje rýchlejšie.

Ako to vysvetľuje moderná fyzika?

Paradox nemá univerzálne vysvetlenie, pretože spolu prebieha niekoľko paralelných procesov, ktorých prínos sa môže líšiť od konkrétnych počiatočných podmienok – ale s jednotným výsledkom:

• schopnosť kvapaliny prechladzovať - ​​spočiatku studená voda je náchylnejšia na podchladenie, t.j. zostáva tekutý, keď je jeho teplota už pod bodom mrazu
• zrýchlené chladenie - para z horúcej vody sa premieňa na ľadové mikrokryštály, ktoré pri páde zrýchľujú proces a fungujú ako dodatočný "externý výmenník tepla"
• izolačný efekt - na rozdiel od teplej vody, studená voda zamŕza zhora, čo vedie k zníženiu prenosu tepla konvekciou a sálaním

Existuje množstvo ďalších vysvetlení (naposledy súťaž o najlepšiu hypotézu usporiadala Britská kráľovská spoločnosť pre chémiu nedávno, v roku 2012) - ale stále neexistuje jednoznačná teória pre všetky prípady kombinácií vstupných podmienok ...

V roku 1963 položil školák z Tanzánie menom Erasto Mpemba svojmu učiteľovi hlúpu otázku – prečo teplá zmrzlina zmrzne rýchlejšie ako studená v jeho mrazničke?

Erasto Mpemba bol študentom strednej školy Magambin v Tanzánii, kde robil praktické kuchárske práce. Musel si vyrobiť domácu zmrzlinu – uvariť mlieko, rozpustiť v ňom cukor, ochladiť na izbovú teplotu a potom dať zamraziť do chladničky. Mpemba zjavne nebol mimoriadne usilovným študentom a s prvou časťou zadania otáľal. Zo strachu, že nestihne do konca hodiny, dal ešte horúce mlieko do chladničky. Na jeho prekvapenie zamrzlo ešte skôr ako mlieko jeho súdruhov, pripravené podľa danej technológie.

Obrátil sa na učiteľa fyziky so žiadosťou o vysvetlenie, ale ten sa študentovi iba vysmial a povedal: "Toto nie je svetová fyzika, ale fyzika Mpemba." Potom už Mpemba experimentoval nielen s mliekom, ale aj s obyčajnou vodou.

V každom prípade, už ako študent Mkwawa High School, sa opýtal profesora Dennisa Osborna z University College v Dar es Salaam (pozvaný riaditeľom školy, aby študentom prednášal o fyzike) o vode: „Ak vezmete dve rovnaké nádoby s rovnakým objemom vody tak, aby v jednej z nich mala voda teplotu 35 ° C a v druhej - 100 ° C a vložte ich do mrazničky, potom v druhej voda zamrzne rýchlejšie. Prečo?" Osborne sa o túto problematiku začal zaujímať a čoskoro v roku 1969 spolu s Mpembom publikovali výsledky svojich experimentov v časopise Physics Education. Odvtedy sa efekt, ktorý objavili, nazýva Mpemba efekt.

Zaujíma vás, prečo sa to deje? Len pred niekoľkými rokmi sa vedcom podarilo vysvetliť tento jav ...

Mpembov efekt (Mpemba Paradox) je paradox, ktorý hovorí, že horúca voda za určitých podmienok zamŕza rýchlejšie ako studená, hoci v procese zamŕzania musí prejsť teplotou studenej vody. Tento paradox je experimentálnym faktom, ktorý odporuje zaužívaným predstavám, podľa ktorých za rovnakých podmienok potrebuje teplejšie teleso na ochladenie na určitú teplotu viac času ako chladnejšie teleso na ochladenie na rovnakú teplotu.

Tento jav si v tom čase všimli Aristoteles, Francis Bacon a René Descartes. Doteraz nikto presne nevie, ako tento zvláštny efekt vysvetliť. Vedci nemajú jedinú verziu, aj keď ich je veľa. Je to všetko o rozdiele vo vlastnostiach teplej a studenej vody, ale zatiaľ nie je jasné, ktoré vlastnosti hrajú v tomto prípade úlohu: rozdiel v podchladení, vyparovaní, tvorbe ľadu, konvekcii alebo vplyve skvapalnených plynov na vodu pri rozdielne teploty. Paradoxom Mpemba efektu je, že čas, počas ktorého sa telo ochladí na teplotu okolia, musí byť úmerné teplotnému rozdielu medzi týmto telesom a prostredím. Tento zákon zaviedol Newton a odvtedy bol mnohokrát potvrdený v praxi. Rovnakým spôsobom sa voda s teplotou 100 °C ochladí na 0 °C rýchlejšie ako rovnaké množstvo vody s teplotou 35 °C.

Odvtedy boli vyjadrené rôzne verzie, z ktorých jedna bola nasledovná: časť horúcej vody sa najprv jednoducho odparí a potom, keď zostane menšie množstvo, voda rýchlejšie stuhne. Táto verzia sa vďaka svojej jednoduchosti stala najpopulárnejšou, no vedci neboli úplne spokojní.

Tím výskumníkov z Technologickej univerzity Nanyang v Singapure pod vedením chemika Xi Zhanga teraz tvrdí, že vyriešili odvekú záhadu, prečo teplá voda zamŕza rýchlejšie ako studená. Ako zistili čínski experti, tajomstvo spočíva v množstve energie uloženej vo vodíkových väzbách medzi molekulami vody.

Ako viete, molekuly vody pozostávajú z jedného atómu kyslíka a dvoch atómov vodíka držaných pohromade kovalentnými väzbami, čo na úrovni častíc vyzerá ako výmena elektrónov. Ďalším známym faktom je, že atómy vodíka sú priťahované k atómom kyslíka zo susedných molekúl – vznikajú vodíkové väzby.

Zároveň sa molekuly vody ako celok navzájom odpudzujú. Vedci zo Singapuru si všimli, že čím je voda teplejšia, tým väčšia je vzdialenosť medzi molekulami kvapaliny v dôsledku nárastu odpudivých síl. V dôsledku toho sa vodíkové väzby naťahujú, a preto ukladajú viac energie. Táto energia sa uvoľní, keď sa voda ochladí – molekuly sa k sebe priblížia. A návrat energie, ako viete, znamená ochladenie.

Tu sú hypotézy predložené vedcami:

Odparovanie

Horúca voda sa z nádoby rýchlejšie odparuje, čím sa zmenšuje jej objem a menší objem vody s rovnakou teplotou rýchlejšie zamrzne. Voda zohriata na 100 °C stratí pri ochladení na 0 °C 16 % svojej hmoty. Účinok odparovania je dvojitý. Po prvé, množstvo vody potrebné na chladenie sa zníži. A po druhé, v dôsledku vyparovania sa jeho teplota znižuje.

teplotný rozdiel

Vzhľadom na to, že rozdiel teplôt medzi horúcou vodou a studeným vzduchom je väčší - preto je prenos tepla v tomto prípade intenzívnejší a horúca voda rýchlejšie chladne.

podchladenie
Keď sa voda ochladí pod 0 °C, nie vždy zamrzne. Za určitých podmienok môže prejsť podchladením, pričom zostane tekutý pri teplotách pod bodom mrazu. V niektorých prípadoch môže voda zostať tekutá aj pri -20 °C. Dôvodom tohto efektu je, že na to, aby sa začali vytvárať prvé ľadové kryštály, sú potrebné centrá tvorby kryštálov. Ak nie sú v kvapalnej vode, podchladenie bude pokračovať, kým teplota neklesne natoľko, že sa začnú spontánne vytvárať kryštály. Keď sa začnú tvoriť v podchladenej kvapaline, začnú rásť rýchlejšie a vytvoria ľadovú kašu, ktorá zamrzne a vytvorí ľad. Horúca voda je najviac náchylná na podchladenie, pretože jej zahrievanie eliminuje rozpustené plyny a bubliny, ktoré zase môžu slúžiť ako centrá pre tvorbu ľadových kryštálikov. Prečo podchladenie spôsobuje rýchlejšie zamrznutie horúcej vody? V prípade studenej vody, ktorá nie je podchladená, dochádza k tomu, že sa na jej povrchu vytvorí tenká vrstva ľadu, ktorá funguje ako izolant medzi vodou a studeným vzduchom a bráni tak ďalšiemu vyparovaniu. Rýchlosť tvorby ľadových kryštálov bude v tomto prípade nižšia. V prípade podchladzovania horúcej vody nemá podchladená voda ochrannú povrchovú vrstvu ľadu. Preto cez otvorený vrch oveľa rýchlejšie stráca teplo. Keď sa proces podchladenia skončí a voda zamrzne, stratí sa oveľa viac tepla, a preto sa vytvorí viac ľadu. Mnohí výskumníci tohto účinku považujú hypotermiu za hlavný faktor v prípade Mpemba efektu.
Konvekcia

Studená voda začína zamŕzať zhora, čím sa zhoršujú procesy vyžarovania a prúdenia tepla, a tým aj straty tepla, zatiaľ čo horúca voda začína zamŕzať zdola. Tento efekt sa vysvetľuje anomáliou v hustote vody. Voda má maximálnu hustotu pri 4°C. Ak vodu schladíte na 4°C a umiestnite ju do prostredia s nižšou teplotou, povrchová vrstva vody rýchlejšie zamrzne. Pretože táto voda má menšiu hustotu ako voda pri 4 °C, zostane na povrchu a vytvorí tenkú studenú vrstvu. Za týchto podmienok sa na povrchu vody na krátky čas vytvorí tenká vrstva ľadu, no táto vrstva ľadu bude slúžiť ako izolant chrániaci spodné vrstvy vody, ktoré zostanú na 4°C. Preto bude ďalší proces chladenia pomalší. V prípade teplej vody je situácia úplne iná. Povrchová vrstva vody sa rýchlejšie ochladí v dôsledku vyparovania a väčších teplotných rozdielov. Vrstvy studenej vody sú tiež hustejšie ako vrstvy horúcej vody, takže vrstva studenej vody klesne a zdvihne vrstvu teplej vody na povrch. Táto cirkulácia vody zabezpečuje rýchly pokles teploty. Prečo však tento proces nedosiahne rovnovážny bod? Na vysvetlenie Mpemba efektu z pohľadu konvekcie treba predpokladať, že studená a horúca vrstva vody sa oddelí a samotný konvekčný proces pokračuje po poklese priemernej teploty vody pod 4°C. Neexistujú však žiadne experimentálne dôkazy na podporu tejto hypotézy, že vrstvy studenej a horúcej vody sú oddelené konvekciou.

plyny rozpustené vo vode

Voda vždy obsahuje rozpustené plyny - kyslík a oxid uhličitý. Tieto plyny majú schopnosť znižovať bod tuhnutia vody. Pri ohrievaní vody sa tieto plyny uvoľňujú z vody, pretože ich rozpustnosť vo vode pri vysokej teplote je nižšia. Preto pri chladení horúcej vody je v nej vždy menej rozpustených plynov ako v neohriatej studenej vode. Preto je bod tuhnutia ohriatej vody vyšší a rýchlejšie zamrzne. Tento faktor sa niekedy považuje za hlavný pri vysvetľovaní Mpembovho efektu, aj keď neexistujú žiadne experimentálne údaje potvrdzujúce túto skutočnosť.

Tepelná vodivosť

Tento mechanizmus môže hrať významnú úlohu, keď je voda umiestnená v chladničke s mrazničkou v malých nádobách. Za týchto podmienok bolo pozorované, že nádoba s horúcou vodou roztápa ľad v mrazničke pod ňou, čím sa zlepšuje tepelný kontakt so stenou mrazničky a tepelná vodivosť. Vďaka tomu sa teplo z nádoby na teplú vodu odvádza rýchlejšie ako zo studenej. Nádoba so studenou vodou zase neroztopí sneh pod ňou. Všetky tieto (ale aj iné) podmienky boli študované v mnohých experimentoch, ale jednoznačná odpoveď na otázku - ktoré z nich poskytujú 100% reprodukciu Mpembovho efektu - nebola získaná. Takže napríklad v roku 1995 nemecký fyzik David Auerbach študoval vplyv podchladenia vody na tento efekt. Zistil, že horúca voda, ktorá dosiahne podchladený stav, zamrzne pri vyššej teplote ako studená voda, a teda rýchlejšie ako studená voda. Ale studená voda dosiahne podchladený stav rýchlejšie ako horúca voda, čím kompenzuje predchádzajúce oneskorenie. Navyše Auerbachove výsledky boli v rozpore s predchádzajúcimi údajmi, že horúca voda je schopná dosiahnuť väčšie podchladenie vďaka menšiemu počtu kryštalizačných centier. Pri zohrievaní vody sa z nej odstraňujú plyny v nej rozpustené a pri varení sa vyzrážajú niektoré soli rozpustené v nej. Zatiaľ možno tvrdiť len jedno – reprodukcia tohto efektu výrazne závisí od podmienok, za ktorých sa experiment uskutočňuje. Práve preto, že nie vždy sa reprodukuje.

A tu je najpravdepodobnejší dôvod.

Ako píšu chemici vo svojom článku, ktorý možno nájsť na predtlačovej stránke arXiv.org, vodíkové väzby sú v horúcej vode natiahnuté silnejšie ako v studenej vode. Ukazuje sa teda, že vo vodíkových väzbách horúcej vody sa ukladá viac energie, čo znamená, že pri ochladzovaní na mínusové teploty sa jej uvoľňuje viac. Z tohto dôvodu je zmrazenie rýchlejšie.

Vedci dodnes túto hádanku vyriešili len teoreticky. Keď predložia presvedčivé dôkazy o svojej verzii, potom otázku, prečo horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená, možno považovať za uzavretú.

To je pravda, hoci to znie neuveriteľne, pretože v procese zmrazovania musí predhriata voda prejsť teplotou studenej vody. Medzitým je tento efekt široko používaný. Napríklad klziská a šmýkačky sú v zime naplnené horúcou vodou namiesto studenej vody. Odborníci motoristom radia, aby do nádržky ostrekovačov v zime nalievali radšej studenú ako horúcu vodu. Paradox je celosvetovo známy ako „Mpembov efekt“.

Tento jav svojho času spomínali Aristoteles, Francis Bacon a René Descartes, ale až v roku 1963 mu profesori fyziky venovali pozornosť a pokúsili sa ho preskúmať. Všetko to začalo, keď si tanzánsky školák Erasto Mpemba všimol, že sladené mlieko, ktoré používal na výrobu zmrzliny, rýchlejšie stuhlo, ak bolo predhriate, a naznačil, že horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená. Obrátil sa na učiteľa fyziky so žiadosťou o vysvetlenie, ale ten sa študentovi iba vysmial a povedal: "Toto nie je svetová fyzika, ale fyzika Mpemba."

Našťastie jedného dňa školu navštívil Dennis Osborn, profesor fyziky z Univerzity v Dar es Salaame. A Mpemba sa naňho obrátil s rovnakou otázkou. Profesor bol menej skeptický, povedal, že nemôže posúdiť, čo nikdy nevidel, a po návrate domov požiadal personál, aby vykonal príslušné experimenty. Vyzerá to tak, že potvrdili chlapcove slová. V každom prípade, v roku 1969 Osborne hovoril o spolupráci s Mpembom v časopise „Eng. fyzikaVzdelávanie". V tom istom roku George Kell z Kanadskej národnej rady pre výskum publikoval článok popisujúci fenomén v angličtine. americkýDenníkzfyzika».

Existuje niekoľko možných vysvetlení tohto paradoxu:

• Horúca voda sa rýchlejšie odparuje, čím sa zmenšuje jej objem a menší objem vody s rovnakou teplotou rýchlejšie zamrzne. Vo vzduchotesných nádobách by mala studená voda zamrznúť rýchlejšie.
• Prítomnosť snehovej podšívky. Nádoba na teplú vodu roztopí sneh pod ňou, čím sa zlepší tepelný kontakt s chladiacou plochou. Studená voda pod ňou neroztopí sneh. Bez snehovej podšívky by nádoba na studenú vodu mala zamrznúť rýchlejšie.
• Studená voda začína zamŕzať zhora, čím sa zhoršujú procesy vyžarovania a prúdenia tepla, a tým aj straty tepla, zatiaľ čo horúca voda začína zamŕzať zdola. Pri dodatočnom mechanickom miešaní vody v nádobách by mala studená voda rýchlejšie zamrznúť.
• Prítomnosť kryštalizačných centier v ochladenej vode – látok v nej rozpustených. Pri malom počte takýchto centier v studenej vode je premena vody na ľad ťažká a dokonca je možné aj jej podchladenie, keď zostáva v kvapalnom stave s teplotou pod nulou.

Nedávno bolo zverejnené ďalšie vysvetlenie. Doktor Jonathan Katz z Washingtonskej univerzity tento jav skúmal a dospel k záveru, že látky rozpustené vo vode hrajú dôležitú úlohu a pri zahrievaní sa zrážajú.
Pod pojmom rozpustené látky Dr. Katz označuje hydrogénuhličitany vápnika a horčíka, ktoré sa nachádzajú v tvrdej vode. Pri ohrievaní vody sa tieto látky vyzrážajú, voda „zmäkne“. Voda, ktorá nebola nikdy ohrievaná, obsahuje tieto nečistoty a je „tvrdá“. Keď mrzne a tvoria sa ľadové kryštály, koncentrácia nečistôt vo vode sa zvyšuje 50-krát. Tým sa zníži bod tuhnutia vody.

Toto vysvetlenie sa mi nezdá presvedčivé, pretože. nesmieme zabúdať, že účinok sa zistil pri pokusoch so zmrzlinou, a nie s tvrdou vodou. Príčiny tohto javu sú s najväčšou pravdepodobnosťou termofyzikálne a nie chemické.

Doteraz nebolo prijaté jednoznačné vysvetlenie Mpembovho paradoxu. Musím povedať, že niektorí vedci nepovažujú tento paradox za hodný pozornosti. Je však veľmi zaujímavé, že jednoduchý školák dosiahol uznanie fyzického účinku a získal popularitu vďaka svojej zvedavosti a vytrvalosti.

Pridané vo februári 2014

Poznámka bola napísaná v roku 2011. Odvtedy sa objavili nové štúdie Mpemba efektu a nové pokusy o jeho vysvetlenie. V roku 2012 teda Kráľovská spoločnosť pre chémiu Veľkej Británie vyhlásila medzinárodnú súťaž na odhalenie vedeckého tajomstva „The Mpemba Effect“ s cenovým fondom 1000 libier. Termín bol stanovený na 30.7.2012. Víťazom sa stal Nikola Bregovik z laboratória Univerzity v Záhrebe. Publikoval svoju prácu, v ktorej rozoberal predchádzajúce pokusy o vysvetlenie tohto javu a dospel k záveru, že neboli presvedčivé. Model, ktorý navrhol, je založený na základných vlastnostiach vody. Záujemcovia si prácu nájdu na http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

Tým sa výskum neskončil. V roku 2013 fyzici zo Singapuru teoreticky dokázali príčinu Mepemba efektu. Dielo možno nájsť na http://arxiv.org/abs/1310.6514.

Súvisiace články na stránke:

Ďalšie články sekcie

Komentáre:

Alexej Mišnev. , 06.10.2012 04:14

Prečo sa horúca voda vyparuje rýchlejšie? Vedci prakticky dokázali, že pohár horúcej vody zamrzne rýchlejšie ako voda studená. Vedci nevedia vysvetliť tento jav z toho dôvodu, že nerozumejú podstate javov: teplo a chlad! Teplo a chlad sú fyzikálne vnemy spôsobené interakciou častíc hmoty vo forme protistlačenia magnetických vĺn, ktoré sa pohybujú zo strany vesmíru a zo stredu zeme. Preto čím väčší je potenciálny rozdiel tohto magnetického napätia, tým rýchlejšie sa výmena energie uskutočňuje metódou protiprenikania jednej vlny do druhej. Teda difúziou! V reakcii na môj článok jeden oponent píše: 1) “..Horúca voda sa RÝCHLEJŠIE vyparuje, následkom čoho je jej menej, takže rýchlejšie zamŕza” Otázka! Aká energia spôsobuje rýchlejšie odparovanie vody? 2) V mojom článku hovoríme o pohári, a nie o drevenom koryte, čo oponent uvádza ako protiargument. Čo nie je správne! Odpovedám na otázku: „Z AKÉHO DÔVODU V PRÍRODE VYPARUJE VODA? Magnetické vlny, ktoré sa vždy pohybujú zo stredu Zeme do vesmíru, prekonávajú protitlak magnetických kompresných vĺn (ktoré sa vždy pohybujú z vesmíru do stredu Zeme), zároveň rozprašujú častice vody, keďže sa pohybujú do vesmíru , zväčšujú svoj objem. To znamená, expandovať! V prípade prekonania magnetických kompresných vĺn sa tieto vodné pary stláčajú (kondenzujú) a vplyvom týchto magnetických kompresných síl sa voda vracia späť na zem vo forme zrážok! S pozdravom Alexej Mišnev. 6. októbra 2012.

Alexej Mišnev. , 6.10.2012 04:19

Čo je teplota. Teplota je miera elektromagnetického napätia magnetických vĺn s energiou kompresie a expanzie. V prípade rovnovážneho stavu týchto energií je teplota telesa alebo látky v stabilnom stave. Ak je rovnovážny stav týchto energií narušený, smerom k energii rozpínania sa teleso alebo látka zväčšuje v objeme priestoru. V prípade prekročenia energie magnetických vĺn v smere stlačenia teleso alebo látka zmenšuje objem priestoru. Stupeň elektromagnetického namáhania je určený stupňom expanzie alebo kontrakcie referenčného telesa. Alexej Mišnev.

Mojsejová Natália, 23.10.2012 11:36 | VNIIM

Alexey, hovoríte o nejakom článku, ktorý načrtáva vaše myšlienky na pojem teplota. Ale nikto to nečítal. Daj mi prosim link. Vo všeobecnosti sú vaše názory na fyziku veľmi zvláštne. Nikdy som nepočul o "elektromagnetickej expanzii referenčného telesa".

Jurij Kuznecov , 4.12.2012 12:32

Navrhuje sa hypotéza, že ide o prácu intermolekulárnej rezonancie a poneromotorickej príťažlivosti medzi molekulami, ktoré vytvára. V studenej vode sa molekuly pohybujú a vibrujú náhodne, s rôznymi frekvenciami. Keď sa voda ohrieva, so zvyšovaním frekvencie kmitov sa ich rozsah zužuje (zmenšuje sa frekvenčný rozdiel od tekutej horúcej vody po bod odparovania), frekvencie kmitov molekúl sa navzájom približujú, v dôsledku čoho dochádza k rezonancii medzi molekulami. Pri ochladení sa táto rezonancia čiastočne zachová, nevyhasne hneď. Skúste stlačiť jednu z dvoch gitarových strún, ktoré sú v rezonancii. Teraz pustite - struna začne opäť vibrovať, rezonancia obnoví jej vibrácie. Takže v zamrznutej vode sa vonkajšie chladené molekuly snažia stratiť amplitúdu a frekvenciu vibrácií, ale „teplé“ molekuly vo vnútri nádoby „ťahajú“ vibrácie späť, fungujú ako vibrátory a vonkajšie ako rezonátory. Ponderomotorická príťažlivosť* vzniká medzi vibrátormi a rezonátormi. Keď sa ponderomotorická sila stane väčšou ako sila spôsobená kinetickou energiou molekúl (ktoré nielen vibrujú, ale sa aj lineárne pohybujú), nastáva zrýchlená kryštalizácia – „Mpemba efekt“. Ponderomotorické spojenie je veľmi nestabilné, Mpemba efekt silne závisí od všetkých sprievodných faktorov: objem vody, ktorá sa má zmraziť, povaha jej ohrevu, podmienky mrazu, teplota, konvekcia, podmienky výmeny tepla, saturácia plynom, vibrácie chladenia Jednotka, vetranie, nečistoty, vyparovanie atď. Možno aj z osvetlenia... Preto má efekt veľa vysvetlení a niekedy je ťažké ho reprodukovať. Z rovnakého „rezonančného“ dôvodu prevarená voda vrie rýchlejšie ako neprevarená voda – rezonancia ešte nejaký čas po uvarení zachováva intenzitu vibrácií molekúl vody (strata energie pri ochladzovaní je spôsobená najmä stratou kinetickej energie lineárneho pohybu molekúl ). Pri intenzívnom zahrievaní molekuly vibrátora menia úlohu s molekulami rezonátora v porovnaní so zmrazením - frekvencia vibrátorov je menšia ako frekvencia rezonátorov, čo znamená, že medzi molekulami nedochádza k príťažlivosti, ale k odpudzovaniu, čo urýchľuje prechod na inú. stav agregácie (pár).

Vlad, 11.12.2012 03:42

Zlomil mi mozog...

Anton , 04.02.2013 02:02

1. Je táto poneromotorická príťažlivosť skutočne taká veľká, že ovplyvňuje proces prenosu tepla? 2. Znamená to, že keď sa všetky telesá zahrejú na určitú teplotu, ich štruktúrne častice vstúpia do rezonancie? 3. Prečo táto rezonancia po ochladení zmizne? 4. Je to váš odhad? Ak existuje zdroj, uveďte. 5. Podľa tejto teórie bude hrať dôležitú úlohu tvar nádoby a ak bude tenká a plochá, tak rozdiel v čase tuhnutia nebude veľký, t.j. môžete to skontrolovať.

Gudrat , 11.03.2013 10:12 | METAK

Studená voda už má atómy dusíka a vzdialenosti medzi molekulami vody sú bližšie ako v horúcej vode. Teda záver: Horúca voda rýchlejšie absorbuje atómy dusíka a zároveň rýchlo zamrzne ako studená voda - to je porovnateľné s tvrdnutím železa, pretože horúca voda sa mení na ľad a horúce železo pri rýchlom ochladení tvrdne!

Vladimír , 13.03.2013 06:50

alebo možno toto: hustota horúcej vody a ľadu je menšia ako hustota studenej vody, a preto voda nemusí meniť svoju hustotu, stráca na tom nejaký čas a zamrzne.

Alexey Mishnev , 21.03.2013 11:50 hod.

Predtým, ako budeme hovoriť o rezonanciách, príťažlivosti a vibráciách častíc, je potrebné pochopiť a odpovedať na otázku: Aké sily spôsobujú vibrácie častíc? Pretože bez kinetickej energie nemôže dôjsť ku kompresii. Bez kompresie nemôže dôjsť k expanzii. Bez expanzie nemôže existovať žiadna kinetická energia! Keď začnete hovoriť o rezonancii strún, najprv ste sa snažili, aby jedna z týchto strún začala vibrovať! Keď hovoríme o príťažlivosti, musíte predovšetkým uviesť silu, ktorá spôsobuje, že tieto telá priťahujú! Tvrdím, že všetky telesá sú stláčané elektromagnetickou energiou atmosféry, ktorá stláča všetky telesá, látky a elementárne častice silou 1,33 kg. nie na cm2, ale na elementárnu časticu.Keďže tlak atmosféry nemôže byť selektívny!Nemýľte si to s množstvom sily!

Dodik , 31.05.2013 02:59

Zdá sa mi, že ste zabudli na jednu pravdu - "Veda začína tam, kde začínajú merania." Aká je teplota "horúcej" vody? Aká je teplota „studenej“ vody? V článku sa o tom nehovorí ani slovo. Z toho môžeme usúdiť – celý článok je kravina!

Grigorij, 6.4.2013 12:17

Dodik, pred nazvanim clanku nezmyslom sa treba zamysliet, aby sa aspon trosku poucil. A nielen merať.

Dmitry , 24.12.2013 10:57

Molekuly horúcej vody sa pohybujú rýchlejšie ako v studenej vode, kvôli tomu dochádza k užšiemu kontaktu s prostredím, zdá sa, že absorbujú všetok chlad a rýchlo sa spomaľujú.

Ivan, 10.01.2014 05:53

Je prekvapujúce, že sa na tejto stránke objavil takýto anonymný článok. Článok je úplne nevedecký. Autor aj medzi sebou súperiaci komentátori sa pustili do hľadania vysvetlenia javu, pričom sa neobťažovali zisťovať, či je jav vôbec pozorovaný, a ak áno, za akých podmienok. Navyše neexistuje ani zhoda v tom, čo vlastne pozorujeme! Autor teda trvá na potrebe vysvetliť efekt rýchleho zmrazovania horúcej zmrzliny, hoci z celého textu (a slov „účinok bol objavený pri pokusoch so zmrzlinou“) vyplýva, že on sám takúto experimenty. Z variantov "vysvetlenia" javu uvedených v článku je vidieť, že sú popísané úplne iné experimenty, zostavené za iných podmienok s rôznymi vodnými roztokmi. Podstata vysvetlení, ako aj konjunktívna nálada v nich naznačujú, že sa neuskutočnilo ani elementárne overenie vyslovených myšlienok. Niekto náhodou počul kurióznu historku a nenútene vyjadril svoj špekulatívny záver. Prepáčte, ale toto nie je fyzikálna vedecká štúdia, ale rozhovor vo fajčiarskej miestnosti.

Ivan , 1.10.2014 06:10

Pokiaľ ide o komentáre v článku o plnení valcov horúcou vodou a zásobníkov studenej umývačky. Všetko je z pohľadu elementárnej fyziky jednoduché. Klzisko je naplnené horúcou vodou len preto, že pomalšie zamŕza. Klzisko musí byť rovné a hladké. Skúste ho naplniť studenou vodou – vzniknú vám hrče a „prívaly“, pretože. voda _rýchlo_ zamrzne bez toho, aby sa stihla rozliať v jednotnej vrstve. A horúca sa stihne rozptýliť v rovnomernej vrstve a roztopí existujúce ľadové a snehové hrbole. S práčkou to tiež nie je ťažké: nemá zmysel nalievať čistú vodu do mrazu - zamrzne na skle (aj horúce); a horúca nemrznúca kvapalina môže viesť k prasknutiu studeného skla, navyše bude mať zvýšený bod tuhnutia na skle v dôsledku zrýchleného vyparovania alkoholov na ceste do skla (poznáte ešte každý princíp mesačného svitu? - alkohol sa odparí, zostane voda).

Ivan , 1.10.2014 6:34

Ale v skutočnosti je tento jav hlúpe pýtať sa, prečo dva rôzne experimenty v rôznych podmienkach prebiehajú odlišne. Ak je experiment nastavený čisto, musíte odobrať horúcu a studenú vodu rovnakého chemického zloženia - berieme predchladenú vriacu vodu z tej istej kanvice. Nalejte do rovnakých nádob (napríklad tenkostenných pohárov). Položili sme nie na sneh, ale na rovnakú, suchú základňu, napríklad drevený stôl. A nie v mikromrazničke, ale v dostatočne objemnom termostate - experiment som uskutočnil pred pár rokmi v krajine, keď bolo vonku stabilné mrazivé počasie, asi -25 ° C. Voda kryštalizuje pri určitej teplote po uvoľnení kryštalizačného tepla. Hypotéza sa scvrkáva na tvrdenie, že horúca voda sa ochladzuje rýchlejšie (v súlade s klasickou fyzikou je rýchlosť prenosu tepla úmerná rozdielu teplôt), ale zachováva si zvýšenú rýchlosť ochladzovania, aj keď sa jej teplota rovná teplote. studenej vody. Otázkou je, ako sa líši voda, ktorá sa vonku ochladila na +20 C, od úplne tej istej vody, ktorá sa ochladila na teplotu +20 C hodinu predtým, ale v miestnosti? Klasická fyzika (mimochodom, založená nie na klebetení vo fajčiarni, ale na státisícoch a miliónoch experimentov) hovorí: áno, nič, ďalšia dynamika ochladzovania bude rovnaká (iba vriaca voda dosiahne bod +20 neskôr ). A experiment ukazuje to isté: keď už je v pohári pôvodne studenej vody pevná kôra ľadu, horúca voda ani nepomyslela na zamrznutie. P.S. Ku komentárom Jurija Kuznecova. Prítomnosť určitého účinku možno považovať za preukázanú, keď sú opísané podmienky jeho výskytu a je stabilne reprodukovaný. A keď máme nepochopiteľné experimenty s neznámymi podmienkami, je predčasné budovať teórie ich vysvetlenia a to z vedeckého hľadiska nič nedáva. P.P.S. Nie je možné čítať komentáre Alexeja Mišneva bez sĺz emócií - človek žije v nejakom fiktívnom svete, ktorý nemá nič spoločné s fyzikou a skutočnými experimentmi.

Grigory, 13.01.2014 10:58

Ivan, chápem, že vyvraciaš Mpembov efekt? Neexistuje, ako ukazujú vaše experimenty? Prečo je to vo fyzike také známe a prečo sa to mnohí snažia vysvetliť?

Ivan , 14.02.2014 1:51

Dobré popoludnie, Gregory! Efekt nečisto zinscenovaného experimentu existuje. Ako však viete, nie je to dôvod na hľadanie nových vzorcov vo fyzike, ale dôvod na zlepšenie zručností experimentátora. Ako som už poznamenal v komentároch, pri všetkých spomínaných pokusoch o vysvetlenie „Mpemba efektu“ vedci nedokážu ani jasne formulovať, čo presne a za akých podmienok merajú. A chcete povedať, že ide o experimentálnych fyzikov? Nerozosmievaj ma. Účinok je známy nie vo fyzike, ale v pseudovedeckých diskusiách na rôznych fórach a blogoch, ktorých je teraz more. Ako skutočný fyzikálny efekt (v zmysle ako dôsledok nejakých nových fyzikálnych zákonov, a nie ako dôsledok nesprávnej interpretácie alebo len mýtu) ho vnímajú ľudia, ktorí majú k fyzike ďaleko. Nie je teda dôvod hovoriť ako o jednom fyzickom efekte o výsledkoch rôznych experimentov za úplne odlišných podmienok.

Pavel, 18.02.2014 09:59

hmm, chlapi... článok pre "Speed ​​​​Info"... Bez urážky... ;) Ivan má vo všetkom pravdu...

Gregory, 19.02.2014 12:50 hod

Ivan, súhlasím, že teraz existuje veľa pseudovedeckých stránok, ktoré publikujú neoverený senzačný materiál.? Koniec koncov, účinok Mpemby sa stále skúma. Vedci z univerzít navyše skúmajú. Napríklad v roku 2013 tento efekt skúmala skupina z Technickej univerzity v Singapure. Pozrite si odkaz http://arxiv.org/abs/1310.6514. Veria, že našli vysvetlenie tohto efektu. Nebudem podrobne písať o podstate objavu, ale podľa ich názoru je účinok spojený s rozdielom v energiách uložených vo vodíkových väzbách.

Moiseeva N.P. , 19.02.2014 03:04

Pre všetkých, ktorí sa zaujímajú o výskum Mpemba efektu, som mierne doplnil materiál článku a uviedol odkazy, kde sa môžete zoznámiť s najnovšími výsledkami (pozri text). Ďakujem za komentáre.

Ildar , 24.02.2014 4:12 | nemá zmysel vypisovať všetko

Ak k tomuto Mpembovmu efektu naozaj dôjde, potom vysvetlenie treba hľadať, myslím, v molekulárnej štruktúre vody. Voda (ako som sa dozvedel z populárno-náučnej literatúry) existuje nie ako jednotlivé molekuly H2O, ale ako zhluky niekoľkých molekúl (aj desiatok). So zvyšovaním teploty vody sa zvyšuje rýchlosť pohybu molekúl, zhluky sa proti sebe rozpadajú a valenčné väzby molekúl nestihnú poskladať veľké zhluky. Vytvorenie zhlukov trvá o niečo viac času ako spomalenie rýchlosti molekúl. A keďže sú zhluky menšie, tvorba kryštálovej mriežky je rýchlejšia. V studenej vode zrejme veľké, pomerne stabilné zhluky bránia vytvoreniu mriežky, ich zničenie nejaký čas trvá. Sám som videl v televízii kuriózny efekt, keď studená voda pokojne stojaca v tégliku zostala v chlade niekoľko hodín tekutá. Ale len čo sa nádoba zdvihla, teda mierne sa posunula zo svojho miesta, voda v nádobe okamžite skryštalizovala, stala sa nepriehľadnou a nádoba praskla. No kňaz, ktorý ukázal tento efekt, to vysvetlil tým, že voda bola posvätená. Mimochodom, ukázalo sa, že voda výrazne mení svoju viskozitu v závislosti od teploty. My ako veľké tvory si to nevšimneme a na úrovni malých (mm a menej) kôrovcov a ešte viac baktérií je viskozita vody veľmi podstatným faktorom. Táto viskozita je, myslím, daná aj veľkosťou zhlukov vody.

ŠEDÁ , 15.03.2014 05:30

všetko okolo, čo vidíme, sú povrchné charakteristiky (vlastnosti), takže za energiu berieme len to, čo vieme akýmkoľvek spôsobom zmerať alebo dokázať existenciu, inak je to slepá ulička. Tento jav, Mpembov efekt, možno vysvetliť iba jednoduchou objemovou teóriou, ktorá zjednotí všetky fyzikálne modely do jedinej interakčnej štruktúry. v skutočnosti je to jednoduché

Nikita, 6.6.2014 4:27 | auto

ale ako dosiahnuť, aby voda zostala studená a nebola teplá, keď idete v aute!

alexey, 03.10.2014 01:09

A tu je ďalší „objav“ na cestách. Voda v plastovej fľaši zamrzne oveľa rýchlejšie s otvorenou zátkou. Pre zábavu som veľakrát experimentoval v silnom mraze. Účinok je zrejmý. Ahojte teoretici!

Eugene , 27.12.2014 08:40

Princíp odparovacieho chladiča. Vezmeme dve hermeticky uzavreté fľaše so studenou a horúcou vodou. Dáme do chladu. Studená voda rýchlejšie zamrzne. Teraz vezmeme tie isté fľaše so studenou a horúcou vodou, otvoríme a vložíme do chladu. Horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená. Ak vezmeme dve umývadlá so studenou a horúcou vodou, horúca voda zamrzne oveľa rýchlejšie. Je to spôsobené tým, že zvyšujeme kontakt s atmosférou. Čím intenzívnejšie je odparovanie, tým rýchlejší je pokles teploty. Tu je potrebné spomenúť faktor vlhkosti. Čím je vlhkosť nižšia, tým je odparovanie silnejšie a chladenie silnejšie.

šedá TOMSK, 3.1.2015 10:55

ŠEDÁ, 15.03.2014 05:30 - pokračovanie To, čo viete o teplote, nie je všetko. Je tu ešte niečo. Ak správne zostavíte fyzikálny model teploty, stane sa kľúčom k popisu energetických procesov od difúzie, topenia a kryštalizácie až po také stupnice, ako je zvýšenie teploty so zvýšením tlaku, zvýšenie tlaku so zvýšením teploty. Z vyššie uvedeného bude zrejmý aj fyzikálny model energie Slnka. som v zime. . začiatkom jari 20013 som po zhliadnutí teplotných modelov zostavil všeobecný teplotný model. Po niekoľkých mesiacoch som si spomenul na teplotný paradox a potom som si uvedomil... že môj teplotný model opisuje aj Mpembov paradox. Bolo to v máji - júni 2013. S ročným oneskorením, ale tak je to najlepšie. Môj fyzikálny model je zmrazený rámček a dá sa posúvať dopredu aj dozadu a má motorické zručnosti aktivity, práve tú aktivitu, pri ktorej sa všetko hýbe. Mám 8 tried školy a 2 roky vysokej školy s opakovaním témy. prešlo 20 rokov. Takže nemôžem pripísať žiadne fyzikálne modely slávnych vedcov, ako aj vzorce. Tak ľúto.

Andrey , 08.11.2015 08:52

Vo všeobecnosti mám predstavu o tom, prečo horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená. A v mojich vysvetleniach je všetko veľmi jednoduché, ak máte záujem, napíšte mi e-mail: [chránený e-mailom]

Andrey , 08.11.2015 08:58

Ospravedlňujem sa, dal som nesprávnu e-mailovú schránku, tu je správny e-mail: [chránený e-mailom]

Viktor , 23.12.2015 10:37

Zdá sa mi, že všetko je jednoduchšie, sneh padá s nami, je to odparený plyn, ochladzuje sa, takže možno v mraze rýchlejšie ochladzuje teplo, pretože sa vyparuje a hneď kryštalizuje ďaleko od stúpania a voda v plynnom stave sa ochladzuje rýchlejšie ako v kvapaline )

Bekzhan , 28.01.2016 09:18

Ak by aj niekto prezradil tieto zákony sveta, ktoré sú s týmto efektom spojené, tak by sem nepísal.Z môjho pohľadu by nebolo logické prezrádzať jeho tajomstvá užívateľom internetu, keď to môže publikovať v známych vedeckých časopisoch a dokáž to sám pred ľudom.Takže čo sa tu bude písať o tomto efekte, celá táto väčšina je nelogická.)))

Alex , 22.02.2016 12:48

ahoj experimentátori Máte pravdu, keď hovoríte, že veda začína tam, kde... nie merania, ale výpočty. "Experiment" - večný a nenahraditeľný argument pre tých, ktorí sú zbavení predstavivosti a lineárneho myslenia Urazil každého, teraz v prípade E \u003d mc2 - pamätá si každý? Rýchlosť molekúl vyletujúcich zo studenej vody do atmosféry určuje množstvo energie, ktorú odnesú z vody (ochladzovanie - strata energie) Rýchlosť molekúl z horúcej vody je oveľa vyššia a odvádzaná energia je kvadratická (rýchlosť ochladzovania zvyšná masa vody) To je všetko, ak odídete z „experimentovania“ a spomeniete si na Základy vedy

Vladimír , 25.04.2016 10:53 | Meteo

V tých časoch, keď bola nemrznúca zmes raritou, sa voda z chladiaceho systému áut v nevykurovanej garáži vozového parku vypúšťala po pracovnom dni, aby sa nerozmrazil blok valcov alebo chladič - niekedy oboje naraz. Ráno sa naliala horúca voda. V silných mrazoch motory štartovali bez problémov. Nejako sa kvôli nedostatku teplej vody vyliala voda z kohútika. Voda okamžite zamrzla. Experiment bol drahý - presne toľko, koľko stojí nákup a výmena bloku valcov a chladiča automobilu ZIL-131. Kto neverí, nech si preverí. a Mpemba experimentoval so zmrzlinou. V zmrzline prebieha kryštalizácia inak ako vo vode. Skúste si zubami odhryznúť kúsok zmrzliny a kúsok ľadu. S najväčšou pravdepodobnosťou nezamrzol, ale v dôsledku ochladenia zhustol. A čerstvá voda, či už je horúca alebo studená, zamŕza pri 0*C. Studená voda je rýchla, ale horúca potrebuje čas na vychladnutie.

Tulák , 06.05.2016 12:54 | Alexovi

"c" - rýchlosť svetla vo vákuu E=mc^2 - vzorec vyjadrujúci ekvivalenciu hmotnosti a energie

Albert , 27.07.2016 08:22

Po prvé, analógia s pevnými látkami (nedochádza k procesu odparovania). Nedávno spájkované medené vodovodné potrubia. Proces prebieha zahriatím plynového horáka na teplotu topenia spájky. Doba ohrevu jedného spoja so spojkou je približne jedna minúta. Spájkoval som jeden spoj so spojkou a po pár minútach som zistil, že som to zle zaspájkoval. Trochu to trvalo, kým sa potrubie v spojke posúvalo. Spoj som opäť začal nahrievať horákom a na zahriatie spoja na bod topenia napodiv trvalo 3-4 minúty. Ako to!? Koniec koncov, potrubie je stále horúce a zdalo by sa, že na jeho zahriatie na bod topenia je potrebné oveľa menej energie, no všetko sa ukázalo byť naopak. Je to všetko o tepelnej vodivosti, ktorá je oveľa vyššia pre už zahriate potrubie a hranica medzi vyhrievaným a studeným potrubím sa podarilo posunúť ďaleko od spoja za dve minúty. Teraz o vode. Budeme pracovať s konceptmi horúcej a polovyhrievanej nádoby. V horúcej nádobe vzniká medzi horúcimi, vysoko pohyblivými časticami a pomaly sa pohybujúcimi studenými časticami úzka teplotná hranica, ktorá sa pomerne rýchlo presúva z periférie do stredu, pretože na tejto hranici rýchle častice rýchlo odovzdávajú svoju energiu (chlad ) časticami na druhej strane hranice. Pretože objem vonkajších studených častíc je väčší, rýchle častice, ktoré odovzdávajú svoju tepelnú energiu, nemôžu výrazne zahriať vonkajšie studené častice. Preto proces chladenia horúcej vody prebieha pomerne rýchlo. Poloohriata voda má na druhej strane oveľa nižšiu tepelnú vodivosť a šírka hranice medzi poloohriatymi a studenými časticami je oveľa širšia. K posunutiu do stredu takejto širokej hranice dochádza oveľa pomalšie ako v prípade horúcej nádoby. V dôsledku toho sa horúca nádoba ochladí rýchlejšie ako teplá. Myslím si, že je potrebné sledovať dynamiku chladiaceho procesu vody rôznych teplôt umiestnením niekoľkých teplotných senzorov od stredu po okraj nádoby.

Max , 19.11.2016 05:07

Overené: v Jamale v mraze zamrzne potrubie s horúcou vodou a treba ho zohriať, ale nie studiť!

Artem, 09.12.2016 01:25

Je to náročné, ale myslím si, že studená voda je hustejšia ako horúca, dokonca lepšia ako prevarená a potom dochádza k zrýchleniu ochladzovania, t.j. horúca voda dosiahne studenú teplotu a predbehne ju a vzhľadom na to, že horúca voda zamŕza zospodu a nie zhora, ako je napísané vyššie, veľmi to urýchľuje proces!

Alexander Sergejev, 21.08.2017 10:52

Neexistuje žiadny takýto účinok. žiaľ. V roku 2016 vyšiel podrobný článok na túto tému v Nature: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect Z toho je zrejmé, že ak sa experimenty vykonávajú opatrne (ak sú vzorky teplej a studenej vody rovnaký vo všetkom okrem teploty), účinok sa nepozoruje .

Headlab, 22.08.2017 05:31

Viktor , 27.10.2017 03:52

"To naozaj je." - ak škola nepochopila, čo je tepelná kapacita a zákon zachovania energie. Je ľahké to skontrolovať - ​​na to potrebujete: túžbu, hlavu, ruky, vodu, chladničku a budík. A klziská, ako píšu odborníci, sú zamrznuté (napustené) studenou vodou a teplou vodou vyrovnávajú narezaný ľad. A v zime musíte do nádržky ostrekovačov naliať nemrznúcu kvapalinu, nie vodu. Voda aj tak zamrzne a studená voda zamrzne rýchlejšie.

Irina , 23.01.2018 10:58

S týmto paradoxom zápasia vedci na celom svete už od čias Aristotela a Viktor, Zavlab a Sergeev sa ukázali ako najmúdrejší.

Denis , 2.1.2018 8:51

V článku je všetko správne. Ale dôvod je trochu iný. V procese varu sa v ňom rozpustený vzduch odparuje z vody, takže keď sa vriaca voda ochladzuje, jej hustota bude menšia ako hustota surovej vody s rovnakou teplotou. Neexistujú žiadne iné dôvody pre rozdielnu tepelnú vodivosť okrem rozdielnej hustoty.

Headlab, 3.1.2018 8:58 | hlavné laboratórium

Irina :), "vedci celého sveta" s týmto "paradoxom" nebojujú, pre skutočných vedcov tento "paradox" jednoducho neexistuje - to sa ľahko overí v dobre reprodukovateľných podmienkach. "Paradox" sa objavil kvôli nereprodukovateľným pokusom afrického chlapca Mpemba a bol nafúknutý podobnými "vedcami" :)

miroland, 23.03.2019 07:20

tanzánsky chlapec žijúci v srdci Afriky, ktorý s veľkou pravdepodobnosťou nikdy nevidel sneh v očiach ... ;-D nič si nepletu ???)))

Sergey, 14.04.2019 02:02

Vezmeme dva elastické pásy, oba natiahneme a jeden je väčší ako druhý (analógia s vnútornou energiou studenej a teplej vody), súčasne uvoľníme jeden koniec gumičiek. Ktorá guma sa bude sťahovať rýchlejšie?

Artanis , 05.08.2019 03:34

Sám som mal túto skúsenosť. Do mrazničky som dala dve rovnaké šálky horúcej a studenej vody. Ten studený zamrzol oveľa rýchlejšie. Tá horúca bola ešte trochu teplá. Čo je podľa mojej skúsenosti zlé?

Headlab, 05.09.2019 06:21 |

Artanis, S tvojimi skúsenosťami je "všetko v poriadku" :) - "Mpemba efekt" neexistuje pri správne vykonanom experimente, ktorý zabezpečuje identitu chladiacich podmienok pre identické objemy vody len s rôznymi počiatočnými teplotami. Gratulujeme – prešli ste na stranu svetla, rozumu a víťazstva základných fyzikálnych zákonov a začali ste sa vzďaľovať od „sekty Mpemba“ a fanúšikov YouTube videí v štýle „o čom nám klamali na hodinách fyziky "... :)

Moiseeva N.P. , 16.05.2019 04:30 | Ch. editor

Máte pravdu, veľa závisí od podmienok experimentu. Ale ak by sa účinok vôbec nepozoroval, potom by neexistovali žiadne výskumy a publikácie v serióznych časopisoch. Dočítali ste poznámku do konca? Nie je tu žiadna zmienka o videách YouTube.

Headlab, 08.06.2019 05:26 | SlavOilPlyn-JuhSeverozápadVostok-SintezČokoľvek

Natalya Petrovna, žijeme v ére „krízy reprodukovateľnosti“ vo vede, keď „nešťastní vedci“ radšej súťažia vo vymýšľaní šialených teórií, aby ich evidentne podložili. pochybné experimentálne údaje namiesto vynaloženia trochy času a zdrojov na overenie týchto údajov predtým, ako si sadnete k čisto teoretickému článku. Príkladom takýchto „nešťastných vedcov“ sú práve „fyzici zo Singapuru“, ktorých ste v článku spomenuli – ich publikácia totiž neobsahuje vlastné experimentálne údaje, ale len holé teoretické argumenty o možnom vplyve nejasného fenoménu „O:H-O Bond Anomalous Relaxation“ o procese anomálneho zmrazovania vody, ktorý pozoroval Francis Bacon aj René Descartes a dokonca aj Aristoteles už 350 rokov pred Kristom. ... A osobne som veľmi rád, že Nikola Bregovič z Univerzity v Záhrebe dostal svoju cenu 1000 libier od Kráľovskej chemickej spoločnosti Veľkej Británie po tom, čo nameral celkom fyzikálne vysvetliteľné výsledky bez akýchkoľvek anomálií na dobrom zariadení v reprodukovateľných podmienkach a spochybnil im ako nemotorné miery chlapec Mpemba a jeho adepti a primeranosť tých, ktorí sa snažili priniesť týmto nemotorným experimentom "teoretický základ".