بيكابو

وبعد بفضله، يتم تقليل وقت التجميد لبعض المنتجات والمواد، والذي يحتوي على ماء.

وبعد بفضله، يتم تقليل وقت التجميد لبعض المنتجات والمواد، والذي يحتوي على ماء.

وبعد بفضله، يتم تقليل وقت التجميد لبعض المنتجات والمواد، والذي يحتوي على ماء.

وبعد بفضله، يتم تقليل وقت التجميد لبعض المنتجات والمواد، والذي يحتوي على ماء.

وبعد بفضله، يتم تقليل وقت التجميد لبعض المنتجات والمواد، والذي يحتوي على ماء.

وبعد بفضله، يتم تقليل وقت التجميد لبعض المنتجات والمواد، والذي يحتوي على ماء.
وبعد بفضله، يتم تقليل وقت التجميد لبعض المنتجات والمواد، والذي يحتوي على ماء.
وبعد بفضله، يتم تقليل وقت التجميد لبعض المنتجات والمواد، والذي يحتوي على ماء.

وبعد بفضله، يتم تقليل وقت التجميد لبعض المنتجات والمواد، والذي يحتوي على ماء.
وبعد بفضله، يتم تقليل وقت التجميد لبعض المنتجات والمواد، والذي يحتوي على ماء.
وبعد بفضله، يتم تقليل وقت التجميد لبعض المنتجات والمواد، والذي يحتوي على ماء.
وبعد بفضله، يتم تقليل وقت التجميد لبعض المنتجات والمواد، والذي يحتوي على ماء.

تبلغ قذيفة الأرض المائية من الأرض حوالي 71٪ من سطح الأرض. في الحالة المحتملة، المياه كلاهما في القشرة المميتة في الغلاف الصيني، وتقدر أن احتياطيات هذه المياه (للمرة الثانية!) تساوي تقريبا كتلة المياه المجانية في المهرج. وقد وجد أن 1 كم³ من الجرانيت أثناء الذوبان يمكن تخصيص 26 مليون طن من الماء. النساء أكثر "احتياطيات" V.، سجرس في الأسبوع المتعمق للأرض، في عباءة. إنهم يحملون أن هناك ما يصل إلى 13 مليار كم³ من الماء، وهذا هو، أكثر مما كانت عليه في المهرج. ولكن يتم تنفيذ 1 كم فقط من هذه المياه على سطح البراكين سنويا. لعبت الصناعة ولعب الدور الحاسم للتاريخ الجيولوجي للأرض، في تشكيل نظامها الحراري والمناخ والطقس. هذا هو بعيدا عن كل شيء معروف عن هذا مثير للاهتمام، والمعروف منذ فترة طويلة، ولكن في نواح كثيرة غامضة، وفيرة للغاية ومدى ناقصة، حول الماء البسيط.

وبعد بفضله، يتم تقليل وقت التجميد لبعض المنتجات والمواد، والذي يحتوي على ماء.
وبعد بفضله، يتم تقليل وقت التجميد لبعض المنتجات والمواد، والذي يحتوي على ماء.
وبعد بفضله، يتم تقليل وقت التجميد لبعض المنتجات والمواد، والذي يحتوي على ماء.
الفيديو على الموضوع

الطقس البارد هو سمة من سمات معظم بلدنا. بالإضافة إلى التزلج في هذا الوقت، يمكن إجراء بعض التجارب بالماء. على سبيل المثال، رمي الماء الساخن في الهواء، مما يجعل الثلوج. تعتمد هذه الخدعة المذهلة على حقيقة مثيرة معروفة منذ وقت أرسطو.

ويوصف ببساطة - الماء الساخن يتجمد بشكل أسرع من البرد. تلقى هذا العقار اسم تأثير MPEMB. اكتشف تلميذ تنزاني هذه الظاهرة في عام 1963. فلماذا تجميد الماء الساخن أسرع من البرد؟

تجارب مع الآيس كريم

غالبا ما أدت Erasto MPEMBEA وأطفال آخرين في مدرسته الآيس كريم باستخدام غرفة تجميد المدرسة. كانت العملية على النحو التالي: إنهم حليب مغلي وخلطه بالسكر. بعد ذلك، وضع هذا الخليط في الثلاجة. وبمجرد سارع MPEMBA ووضع المادة الناتجة لتبرد في الحالة الساخنة.

الفيديو على الموضوع

اتضح أن الآيس كريم له تحولت بشكل أسرع من زميل. ولكن هناك عدد قليل من الناس يعتقدون تلميذ، وفي عام 1969، MPEMBA، جنبا إلى جنب مع نشر علماء الفيزياء الأستاذ مقالة - سلعة. في هذه المناسبة. لا يلاحظ هذا التأثير دائما، لذلك إذا حاولت تكراره في المنزل، بعيدا عن حقيقة أنه سيحدث. ربما هناك بعض الأسباب .

إصدارات شرح من هذا التأثير

لم يسمح بالكشف عن تأثير MPEMBA بدقة مطلقة لشرح هذه الظاهرة. لفهم تماما هذه العملية لم تنجح بعد، لكن المنازعات العلمية تجري كثيرا. وهناك العديد من إصدارات شرح تأثير MPEMBA.

الفرضية المتقدمة الأكثر تكرارا - يتبخر الماء الساخن بسبب فقدان الكتلة. نتيجة لذلك، يتجمد السائل، وفقدان حرارة أقل. ومع ذلك، كانت هناك حالات عندما لوحظ تأثير MPEMBI في حاويات مغلقة، حيث لم يكن التبخر.

افتراض آخر هو أن المياه تطور تدفقات حرارية ودرجات الحرارة كما هو مهدئ. سيكون لدى زجاج تبريد سريع مع الماء الساخن فروقا كبيرة في درجة الحرارة وأسرع لإزالة الحرارة من السطح. في حين أن كوب الماء المبرد بشكل موحد لديه فرق في درجة الحرارة أصغر. حصلت أيضا على الحمل الحراري تسريع العملية.

الفيديو على الموضوع

هناك أيضا نظريات أخرى. على سبيل المثال، وفقا لأحدهم، فإن تأثير الغازات المذابة في الماء على عملية التجميد. في عام 2013، مجموعة من الباحثين من سنغافورة اقترحت إصدار الخاص بك من شرح تأثير MPEMBA. وفقا لهم، يكمن الحل في الخصائص الفريدة للعلاقات الكيميائية في الماء.

كما هو معروف، يحتوي جزيء المياه القياسية على ذرة أكسجين واحدة وذرات هيدروجين. وهي مرتبطة بالسندات التساهمية. ولكن عند حدوث مركب للعديد من الجزيئات، تشكل ذرات الهيدروجين أيضا اتصالات مع ذرات الأكسجين في جزيئات أخرى. تعطي سندات الهيدروجين هذه المياه بعض ممتلكاتها، مثل نقطة غليان عالية نسبيا وكثافة منخفضة أثناء التجميد.

يعتقد الباحثون أنه خلال تنتشر جزيئات الماء المغلي، تمديد سندات الهيدروجين. ولكن بسبب الحجم المحدود، يتم ضغط السندات التساهمية في الجزيئات الفردية، وتتراكم الطاقة. إذا تجمد المياه في هذه الحالة، فإن الروابط تطلق الطاقة في شكل "الربيع غير المؤمن"، تبريد أسرع بكثير.

الفيديو على الموضوع

ولكن ليس كل الخبراء يتفقون مع مثل هذا التفسير لتأثير MPEMB. يتهم شخص ما الخبراء في حقيقة أن نظريتها يمكن أن تتنبأ بممتلكات جديدة للمياه. ومع ذلك، فإنه ليس في فهم المعتاد. يعتبر Chemist Richard Dawn من جامعة ستانفورد على الإطلاق أن التجميد السريع للمياه الساخنة يعتمد بشكل أساسي على التبخر.

على الأرجح، على وجه التحديد بسبب هذا، يحدث تأثير MPEMBE. ربما في المستقبل سيكون العلماء قادرين على إثبات ذلك بالكامل أو إحضار بعض التعديلات على التفسير.

تأثير MPEMBA أو لماذا تجميد الماء الساخن أسرع من البرد؟

تأثير mpemba (مفارقة من MPEMBI) - تجمد مفارقة تقول أن الماء الساخن في بعض الظروف أسرع من البرد، على الرغم من أنه يجب أن يخضع لدرجة حرارة الماء البارد في عملية التجميد. هذه المفارقة هي حقيقة تجريبية تتناقض مع الأفكار المعتادة، ووفقا لها، مع نفس الظروف، فإن الجسم الأكثر ساخنة للتبريد في درجة حرارة معينة يتطلب المزيد من الوقت من الجسم الأقل ساخنة للتبريد إلى نفس درجة الحرارة.

وقد لوحظت هذه الظاهرة في وقت واحد أرسطو، فرانسيس بيكون وريني دسارت، ولكن فقط في عام 1963، وجدت مدرسة تنزانية Erassto mpembea أن الخليط الساخن من الآيس كريم يتجمد بشكل أسرع من البرد.

كطالب في مدرسة Magambaba الثانوية في تنزانيا، قام Erasto Mpembea بالعمل العملي على قضية كوك. وهو بحاجة إلى جعل الآيس كريم محلي الصنع - غلي الحليب، حل السكر فيه، بارده لدرجة حرارة الغرفة، ثم ضعه في الثلاجة للتجميد. على ما يبدو، لم يكن MPEMBBA بشكل خاص طالب مجتهد ويعيش مع تحقيق الجزء الأول من المهمة. خوفا من أنه لن يكون لديه وقت لنهاية الدرس، وضع في الثلاجة لا يزال الحليب الساخن. لمفاجأته، تجمدها في وقت سابق من حليب رفاقه المطبوخ وفقا لتكنولوجيا معينة.

بعد ذلك، جربت MPEMBA ليس فقط مع الحليب، ولكن أيضا مع مياه عادية. في أي حال، بالفعل كطالب في مدرسة MKVAVA الثانوية، طلب من مسألة البروفيسور دينيس أوزبورن من كلية الجامعة في دار السلام (لقراءة الطلاب محاضرة عن الفيزياء في الفصول الدراسية الجامعية: "إذا كنت تأخذ اثنين متطابقين حاويات ذات مجلدات متساوية من الماء، لذلك، في أحدهم، يحتوي الماء على درجة حرارة 35 درجة مئوية، وفي الآخر - 100 درجة مئوية، ووضعها في الثلاجة، ثم في الماء الثاني يتجمد بشكل أسرع. لماذا؟ " أصبح Osborne مهتما بهذه المسألة وفي عام 1969، جنبا إلى جنب مع MPEMBA نشر نتائج تجاربها في مجلة "تعليم الفيزياء". منذ ذلك الحين، يسمى التأثير الموجود تأثير mpemba .

حتى الآن، لا أحد يعرف كيفية شرح هذا التأثير الغريب. العلماء ليس لديهم نسخة واحدة، على الرغم من وجود الكثيرين. الأمر كله يتعلق بالفرق في خصائص الماء الساخن والبارد، لكنه لم يمل بعد أن تلعب العقارات التي تلعب دورا في هذه الحالة: الفرق في Supercooling أو التبخر أو تكوين الجليد أو الحمل الحراري أو آثار الغازات التي يتم تصريفها على المياه في مختلفة درجات الحرارة.

إن الانحدار لتأثير MPEMBA هو أنه يجب أن يكون الوقت الذي يبرد فيه الجسم حتى درجة الحرارة المحيطة بالفرق في درجات حرارة هذه الهيئة والبيئة. هذا القانون لا يزال ينشأ من قبل نيوتن ومنذ ذلك الحين أكدت عدة مرات في الممارسة العملية. في هذا التأثير، تبرد الماء بدرجة حرارة 100 درجة مئوية لدرجة حرارة من 0 درجة مئوية أسرع من نفس كمية الماء بدرجة حرارة 35 درجة مئوية.

ومع ذلك، فإنه لا يعني مفارقة، حيث يمكن العثور على تأثير MPEMBA شرحا وفي إطار الفيزياء الشهيرة. فيما يلي بعض التفسيرات لتأثير MPEMBA:

تبخر

يتبخر الماء الساخن بشكل أسرع من الحاوية، وبالتالي تقليل حجمها، والحجم الأصغر من الماء مع نفس درجة الحرارة يتجمد بشكل أسرع. يسخن إلى 100 مع الماء يفقد 16٪ من كتلةها أثناء التبريد إلى 0 جيم.

تأثير التبخر - تأثير مزدوج. أولا، يتم تقليل كتلة الماء، وهو أمر ضروري للتبريد. وثانيا، يتم تقليل درجة الحرارة بسبب حقيقة أن حرارة تبخر الانتقال من مرحلة المياه إلى مرحلة البخار يتم تقليلها.

الفرق في درجة الحرارة

نظرا لحقيقة أن الفرق في درجة الحرارة بين الماء الساخن والهواء البارد هو أكثر - وبالتالي تبادل حراري في هذه الحالة، هناك مزيد من الماء مكثف وساخن مبرد بشكل أسرع.

supercooling.

عندما يتم تبريد المياه أدناه 0 ج لا تتجمد دائما. في بعض الحالات، يمكن أن يخضع لحرارة ما بين حرارة الجسم، حيث لا تزال سائلة في درجات حرارة أسفل درجة حرارة نقطة التجمد. في بعض الحالات، يمكن أن تظل الماء سائلا حتى عند درجة حرارة -20 ج.

السبب في هذا التأثير هو أنه من أجل البدء في تشكيل أول بلورات الجليد تحتاج إلى مراكز تشكيل الكريستال. إذا لم تكن في مياه سائلة، فستستمر Supercooling حتى تنخفض درجة الحرارة كثيرا لدرجة أن البلورات ستبدأ في تشكيل تلقائي تلقائيا. عندما يبدأون في التشكيل في سائل SuperCooled، سيبدأون في النمو بشكل أسرع، ويشكلون شوهوه لورث، والتي ستتشكل التجميد الجليد.

الماء الساخن هو الأكثر عرضة للنظام الفائق لأن تسخينها يلغي الغازات والفقاعات المذابة، والتي بدورها يمكن أن تكون بمثابة مراكز لتشكيل بلورات الجليد.

لماذا يسبب Supercooling الماء الساخن العصا بشكل أسرع؟ في حالة الماء البارد، الذي لا يطفو على ما يلي. في هذه الحالة، سيتم تشكيل الطبقة الرقيقة من الجليد على سطح السفينة. كل طبقة من الجليد ستكون بمثابة عازل بين الماء والهواء البارد وسيمنع المزيد من التبخر. سيكون معدل تكوين بلورات الجليد في هذه الحالة أقل. في حالة الماء الساخن، لا يتمتع مياه Supercooling، مياه Supercooled بطبقة سطح واقية من الجليد. لذلك، يفقد الحرارة بشكل أسرع بكثير من خلال أعلى مفتوح.

عندما تنتهي عملية انخفاض حرارة الجسم وتجميد المياه، يتم فقد المزيد من الحرارة وبالتالي يتم تشكيل المزيد من الجليد.

العديد من الباحثين في هذا التأثير يفكرون في الفائقة إلى العامل الرئيسي في حالة تأثير MPEMB.

الحمل الحراري

يبدأ الماء البارد في التجميد من الأعلى، مما أدى بتفويض عمليات انبعاث الحرارة والحمل الحراري، وبالتالي فقدان الحرارة، في حين يبدأ الماء الساخن بتجميد من الأسفل.

هذا التأثير من الشذوذ كثافة المياه هو شرح. يحتوي الماء على أكبر كثافة في 4 C. إذا كانت مياه التبريد إلى 4 ق ووضعها في درجة حرارة أقل، فإن الطبقة السطحية من الماء ستتجمد بشكل أسرع. لأن هذه المياه أقل كثافة من الماء عند درجة حرارة 4 S، ستبقى على السطح، مما يشكل طبقة باردة رقيقة. في ظل هذه الظروف، سيتم تشكيل الطبقة الرفيعة من الجليد على سطح الماء لفترة قصيرة، ولكن هذه الطبقة من الجليد ستكون عاجلا تحمي الطبقات السفلية من الماء، والتي ستبقى عند درجة حرارة 4 ج. لذلك، ستكون عملية التبريد الإضافية أبطأ.

في حالة الماء الساخن، فإن الوضع مختلف تماما. سيتم تبريد الطبقة السطحية من الماء بشكل أسرع بسبب التبخر وفقدان درجة الحرارة أكبر. بالإضافة إلى ذلك، فإن طبقات المياه الباردة أكثر كثافة من طبقات المياه الساخنة، وبالتالي فإن طبقة المياه الباردة سوف تسقط، ورفع طبقة من الماء الدافئ إلى السطح. توفر هذه الدورة الدموية هذه انخفاضا سريعا في درجة الحرارة.

ولكن لماذا لا تصل هذه العملية إلى نقطة التوازن؟ لشرح تأثير MPEMBA من وجهة النظر هذه، سيكون من الضروري جعل طبقات المياه الباردة والساخنة مفصولة وتستمر عملية الحمل الحراري نفسها بعد أن تنخفض متوسط ​​درجة حرارة المياه دون 4 ج.

ومع ذلك، لا توجد بيانات تجريبية من شأنها أن تؤكد هذه الفرضية أن طبقات المياه الباردة والساخنة مقسمة خلال الحمل الحراري.

ذيل الغازات

يحتوي الماء دائما على الغازات المذابة فيها - الأكسجين وثاني أكسيد الكربون. هذه الغازات لها القدرة على تقليل نقطة تجميد المياه. عندما يتم تسخين الماء، يتم إطلاق هذه الغازات من الماء، منذ ذوبانها في الماء في درجات حرارة عالية أدناه. لذلك، عندما يتم تبريد المياه الساخنة، هناك دائما غازات ذوبان أقل بكثير منه في الماء البارد غير الساخن. لذلك، فإن نقطة التجميد للمياه الساخنة أعلى ويتجمد بشكل أسرع. يعتبر هذا العامل في بعض الأحيان الأمر الرئيسي عندما يشرح تأثير MPEMB، على الرغم من عدم وجود بيانات تجريبية تؤكد هذه الحقيقة.

توصيل حراري

يمكن أن تلعب هذه الآلية دورا مهما عند وضع الماء في الفريزر لغرفة التبريد في حاويات صغيرة. في ظل هذه الشروط، تجدر الإشارة إلى أن حاوية المياه الساخنة تحولت من قبل الجليد الفريزر من الثلاجة، وبالتالي تحسين الاتصال الحراري مع جدار الفريزر والموصلية الحرارية. نتيجة لذلك، تتم إزالة الحرارة من الحاوية بالماء الساخن بشكل أسرع من الباردة. بدوره، لا تتلاشى الحاوية بالماء البارد تحت الثلج.

تمت دراسة جميع هذه الشروط (وكذلك الأخرى) في العديد من التجارب، ولكن إجابة لا لبس فيها على السؤال - أي منها يوفر استنساخ مئة في المئة لتأثير MPEMBE - ولم يتم استلامها.

على سبيل المثال، في عام 1995، درس الفيزيائي الألماني ديفيد أورباخ تأثير انخفاض حرارة الجسم في هذا التأثير. وجد أن الماء الساخن، وتوصل إلى دولة فائقة في درجة حرارة أعلى من البرد، مما يعني أسرع هذا الأخير. لكن المياه الباردة تصل إلى دولة فائقة بشكل أسرع من الساخنة، مما يعوض عن التأخر السابق.

بالإضافة إلى ذلك، تتناقض نتائج AUERBAKH بالبيانات التي تم الحصول عليها في وقت سابق أن المياه الساخنة قادرة على تحقيق مزيد من التمكيم بسبب عدد أصغر من مراكز التبلور. عندما يتم تسخين الماء منه، فإن الغازات المذابة فيها تتم إزالتها، وأثناء الغليان، وبعض الأملاح المذابة فيها مترسبة.

يمكنك أن تقول حتى الآن أمر واحد فقط ممكن - يعتمد استنساخ هذا التأثير بشكل كبير على الظروف التي يتم فيها تنفيذ التجربة. إنه على وجه التحديد لأنه لا يتم استنساخه دائما.

O. V. Mosin

الأدبي مصادر :

"الماء الساخن يتجمد بشكل أسرع من الماء البارد. لماذا يفعل ذلك؟"، جيرل ووكر في عالم الهواة، أمريكا العلمية، المجلد. 237، رقم 3، ص 246-257؛ سبتمبر 1977.

"تجميد الماء الساخن والبارد"، ز .س. كيل في المجلة الأمريكية للفيزياء، المجلد. 37، رقم 5، ص 564-565؛ مايو 1969.

"Supercooling وتأثير MPEMBA"، ديفيد أورباخ، في المجلة الأمريكية للفيزياء، المجلد. 63، رقم 10، ص 882-885؛ أكتوبر 1995.

"تأثير MPEMBA: أوقات التجمد من الماء الساخن والبارد"، تشارلز أ. فارس، في المجلة الأمريكية للفيزياء، المجلد. 64، رقم 5، ص 524؛ مايو 1996.

"الكلمة الأخيرة"، عالم جديد، حلول 2nd 1995.

مرحبا يا هاب! أقدم انتباهكم إلى ترجمة المادة "لماذا يتجمد الماء الساخن بشكل أسرع من علم الفيزيائيين الذين يحلون تأثير مومبة".

من المترجم: عانت كل حياته من سؤال، وهنا تم شرحته مرة أخرى.

لماذا يجمد الماء المغلي أسرع ماء بارد، يروي الفيديو:

ملخص: نظرا لوجود سندات الهيدروجين في جزيئات الماء، يتم تغيير تغيير في تكوين سندات التساهمية من O-H، مع إمدادات الطاقة الإضافية فيها، التي تم إصدارها أثناء التبريد والعمل كتدفئة إضافية تتداخل مع التجميد. في الماء الساخن، تم امتدت سندات الهيدروجين، التساهمية وليس المضارع، احتياطي الطاقة هو التبريد المنخفض والتجميد أسرع. هناك بعض الوقت المميز. تاو. ضروري لتشكيل سندات الهيدروجين إذا كانت عملية التبريد ستذهب ببطء، فستختفي تأثير MPEMB. إذا كانت عملية التبريد سريعة نسبيا (تصل إلى عشرات الدقائق)، يتم التعبير عن التأثير. من المحتمل أن تكون بعض درجة الحرارة الحرجة، بدءا من تأثير الضوء، ولكن هذا لا ينعكس في المقالة.

صورة من المقالة الأصلية، والتي تبحث عنها يجب أن نرى القارئ مع كل الوضوح أن الطاقة في السندات التساهمية، والتي يمكن بعد ذلك إصدارها في شكل حرارة إضافية، مما يمنع الماء البارد.

تاريخ السؤال

أشار أرسطو لأول مرة إلى أن الماء الساخن يتجمد بشكل أسرع من البرد، لكن الكيميائيين رفضوا دائما شرح هذه المفارقة. حتى يومنا هذا.

المياه هي واحدة من أكثر المواد العادية على الأرض، ولكن في نفس الوقت واحد من أكثر الغموض. على سبيل المثال، كما هو الحال في معظم السوائل، تنمو كثافتها أثناء التبريد. ومع ذلك، على النقيض من البقية، تصل كثافتها إلى الحد الأقصى عند درجة حرارة 4C، ثم تبدأ في انخفاض درجة حرارة التبلور.

في المرحلة الصلبة، يتمتع الماء بكثافة أصغر قليلا، ولهذا السبب يطفو الجليد على سطح الماء. هذا هو أحد أسباب وجود حياة على الأرض - إذا كان الجليد أكثر كثافة من الماء، ثم أثناء التجميد، فسوف يسقط الجزء السفلي من البحيرات والمحيطات، مما يجعل من المستحيل أن العديد من أنواع العمليات الكيميائية التي تصنع الحياة ممكن.

لذلك، هناك تأثير مغمور غريب، باسم الطالب التنزاني، الذي وجد أن الخليط الساخن لتجميد الآيس كريم بشكل أسرع من البرد في الفريزر في المطبخ المدرسي في مكان ما في أوائل الستينيات. (في الواقع، لوحظ هذا التأثير من قبل العديد من الباحثين في التاريخ، بدءا من أرسطو، فرانسيس لحم الخنزير المقدد ورينيه من ديكارت).

تأثير mpemba هذا هو أن الماء الساخن يتجمد أسرع البرد. تم قياس هذا التأثير في مجموعة متنوعة من الحالات ذات التفسيرات المختلفة الموضحة أدناه. إحدى الأفكار هي أن الأوعية الساخنة لديها أفضل اتصال حراري مع الثلاجة وإزالة الحرارة بشكل أكثر كفاءة. والآخر هو أن الماء الدافئ يتبخر بشكل أسرع، وبما أن هذه العملية منخفضة حرارة (تأتي مع امتصاص الحرارة) - ثم يسرع التجميد.

لا يبدو أي من هذه التفسيرات معقولا، لذلك لم يكن هناك تفسير حقيقي.

شرح جديد للتأثير (الآن صحيح بالتأكيد)

اليوم، تشانغ من جامعة نانغانغ تكنولوجيا سنغافورة والعديد من زملائه المقدمة مثل. يجادل هؤلاء الرجال بأن تأثير MPEMS هو نتيجة الخصائص الفريدة لأنواع الاتصالات المختلفة، وعقد جزيئات المياه معا.

إذن ما هو نفسه في هذه الاتصالات؟ يتكون كل جزيء مائي من ذرة الأكسجين الكبيرة نسبيا متصلة بذرات هيدروجين منخفضة مع رابطة تساهمية تقليدية. ولكن إذا وضعت بعض جزيئات المياه، فستبدأ سندات الهيدروجين أيضا في لعب دور مهم. يرجع ذلك إلى حقيقة أن ذرات الهيدروجين من جزيء واحد موجود بالقرب من الأكسجين من جزيء آخر، والتفاعل معها. روابط الهيدروجين أضعف بكثير من التساهمية (تقريبا. ~ 10 مرات)، ولكنها أقوى من قوى فان دير ويلز التي تستخدم مهرقة للالتزام بجدران رأسية.

لقد أدرك الكيميائيون منذ فترة طويلة أهمية هذه العلاقات. على سبيل المثال، فإن نقطة غليان المياه أعلى بكثير من السوائل الأخرى ذات الجزيئات المماثلة، بسبب حقيقة أن سندات الهيدروجين تحمل الجزيئات معا.

ولكن في السنوات الأخيرة، يهتم الكيميائيون بشكل متزايد بأدوار أخرى يمكن أن تلعب سندات الهيدروجين. على سبيل المثال، تشكل جزيئات المياه في الشعيرات الدموية الرقيقة سلاسل طويلة تحتفظ بها سندات الهيدروجين. هذا مهم جدا للنباتات التي تبخر المياه من خلال أغشية الأوراق التي تسحب بفعالية سلسلة جزيئات الماء من الجذور.

الآن، مع المؤلفين المشاركين، يجادلون أن سندات الهيدروجين تفسر أيضا تأثير MPEMBE. فكرتهم الرئيسية هي أن سندات الهيدروجين تؤدي إلى اتصال أكثر كثافة من جزيئات المياه، وعندما يحدث هذا، يؤدي التنافر الطبيعي بين الجزيئات إلى ضغط السندات التساهمية وتراكم الطاقة فيها.

ومع ذلك، عندما يتم تسخين السائل، تزداد المسافة بين الجزيئات، وتم امتدت روابط الهيدروجين. كما يسمح لك بزيادة طول السندات التساهمية وبالتالي اسحب الطاقة المتراكمة فيها. عنصر مهم من النظرية هو حقيقة أن العملية التي تمنح فيها السندات التساهمية الطاقة المتراكمة فيها في التبريد!

في الواقع، هذا التأثير يعزز عملية التبريد المعتادة. وبالتالي، يجب تبريد الماء الساخن بشكل أسرع من البرد، يجادل المؤلفون. وهذا هو بالضبط ما نلاحظه في تأثير عملية الاحتيال.

لماذا تفسير جديد أفضل من السابق؟

هؤلاء الرجال حسب مقدار التبريد الإضافي، وأظهر أنه يتوافق بالضبط مع الاختلاف الملحوظ في التجارب على قياس الفرق في معدلات تبريد المياه الساخنة والباردة. هاهو! هذه إلقاء نظرة مثيرة للاهتمام على الخصائص المعقدة والغامضة للمياه التي لا تزال تجعل الكيميائيين لا ينامون في الليل. على الرغم من حقيقة أن فكرة الزي والمؤلفين المشاركين مقنعين، فقد يكون ذلك خطأ آخر في المنظر، والذي سيضطر الفيزيائيون الآخرون إلى دحضهم. وذلك لأن النظريات تفتقر إلى القوة التنبؤية (على الأقل - في المقالة الأصلية).

يحتاج الزي والمؤلفون المشاركون إلى الاستفادة من نظريتهم للتنبؤ بالخصائص الجديدة للمياه، والتي لا تستمد من التفكير العادي. على سبيل المثال، إذا تم تقصير السندات التساهمية، يجب أن يؤدي ذلك إلى بعض الخصائص الجديدة المقاسة للمياه، والتي لن تضطر إلى إظهار أنفسهم بطريقة أخرى. سيكون فتح وقياس هذه الخصائص هو آخر الكرز على الكعكة، والتي تفتقر إلى النظرية في شكلها الحالي.

لذلك، على الرغم من حقيقة أن الرجال ربما شرحوا تأثير MPEMB، حسنا، يحتاجون إلى عرض بعض الشيء لإقناع الآخرين.

يكون ذلك كما قد يكون، لديهم نظرية مثيرة للاهتمام.

ملاحظة. في عام 2016، نشر أحد المؤلفين المشاركين - تشانغ الشمس (تشانغ س. الشمس) مع يي الشمس (يي الشمس) بيان أكثر اكتمالا للنظرية المقترحة، مع النظر في الآثار السطحية، الحمل الحراري، الانتشار، الإشعاع وغيره العوامل - ويبدو أن اتفاق جيد مع التجربة (Springer).

الأدب

الأدب

المرجع: ARXIV.ORG/ABS/1310.6514: O: H-O Bond Choomalous الاسترخاء حل MPEMBA Paradox

الأصل: https://medium.com/the-physics-arxiv-blog/why-hot-water-freezes-faster-than-cold-physicists-solve-the-mpemba-effect-d8a2f611e853.

لماذا "موضح مرة أخرى" - ولأنها كانت بالفعل:

  1. https://doi.org/10.1103/physrevx.9.021060.
  2. عمليات ماركوف غير التوازن: يمكن أن تتبع بعض المسارات غير العادية بشكل أسرع بقوة من التوازن، وبالتالي فإن الماء المغلي للتبريد السريع يقع على مثل هذا المسار "المتسارع"، ويخطأ الماء البارد (الذي يبرد في ظروف أكثر توازن).
  3. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jctc.6b00735.
  4. مجموعات (أيضا بسبب سندات الهيدروجين) تتداخل مع تبلور. في الماء المغلي، لا توجد مجموعات من هذه المجموعات، وأثناء تجميدها، وليس لديهم وقت لتشكيل، وفي الماء، لفترة طويلة من البرد السابق خارج الثلاجة، ولا يعطوها لتجميدها بشكل طبيعي.
  5. https://aapt.scitation.org/doi/10/1119/1.1805.
  6. Supercooling أسفل نقطة التجميد، والتي في الماء الساخن في الأصل أضعف، لأن الفوضى أكبر، ولا يكفي التنظيم في الثلاجة في عملية التجميد. (ولكن هنا من الواضح أنه من الواضح أن هناك مشكلة - في التجارب، فإن منحنى التبريد بالكامل من الماء الساخن هو البرد أكثر حدة، وليس فقط عملية التجميد، وهذا "الاضطراب" على الموصلية الحرارية والتبريد إذا كان ينبغي أن تتأثر بإبطاء التبريد، وتسريع).

https://www.sciencessirect.com/science/article/pii/s0140700716302869.

يتبخر الماء من السطح، ويأخذ الحرارة. الماء الساخن أسرع (فقط ليس من الواضح لماذا، بعد محاذاة درجات الحرارة، يستمر الماء الساخن في التبخر أكثر بنشاط، على الرغم من أنه أكثر برودة بالفعل من تلك المياه التي كانت باردة في الأصل).

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0017931014008072.

فيديو.

جميع نبيذ الحمل الحراري، الذي يحسن تبادل الحرارة (تدفقات الحرارية تدور فوق الجمود وبعد درجة حرارة النظارات المستحقة ووقت طويل بعد ذلك).

المجلة الأمريكية للفيزياء 77، 27 (2009)؛ https://doi.org/10/1119/1.2996187.

في الكل، حل الشوائب (الغازات؟). في غليان المياه الشوائب أقل، تتجمد بشكل أسرع.

استنتاج

ظاهرة الماء الساخن المجمدة بسرعة أكبر من البرد، المعروفة في العلوم باعتبارها تأثير عملية احتيال. على هذه الظاهرة الإنجابية، كانت هذه العقول العظيمة مثل أرسطو، فرانسيس بيكون ورينيه ديكارت، قد انعكست أعلاه، ولكن بالنسبة للألفية، لم يتمكن أحد من تقديم تفسير معقول لهذه الظاهرة.

في عام 1963 فقط، لاحظت تلميذ من جمهورية Tanganyik، Erasto Mpembe، هذا التأثير على مثال الآيس كريم، لكن لا أحد من البالغين أعطاه تفسيرا. ومع ذلك، فكر في الفيزيائيين والكيميائيين بجدية بصراحة، ولكن ظاهرة غير مفهومة للغاية.

منذ ذلك الحين، أعربت إصدارات مختلفة، والتي بدا واحدة منها على النحو التالي: يتم تبخر بعض الماء الساخن للتو، ثم، ثم، عندما يظل أقل من كمية المياه، يتجمد الماء بشكل أسرع. أصبح هذا الإصدار، بحكم بساطته، الأكثر شعبية، لكن العلماء لم يروا تماما. في الوقت الحاضر، صرح فريق من الباحثين من جامعة جامعة نانيانغ من جامعة نانيانغ في سنغافورة (جامعة نانيانغ التكنولوجية)، برئاسة الكيميائي سي تشانوم (شي تشانوم) أنهم تمكنوا من السماح لغز في قرن قرن عن سبب تجمد المياه الدافئة بشكل أسرع من البرد. كما اكتشف المتخصصيون الصينيون، يكمن السر في كمية الطاقة المخزنة في سندات الهيدروجين بين جزيئات المياه.

كما هو معروف، تتكون جزيئات المياه من ذرة الأكسجين واحد وذرات هيدروجين محتفظ بها مع السندات التساهمية، والتي تبدو وكأنها تبادل للإلكترونات على مستوى الجسيمات. حقيقة أخرى شهيرة هي أن ذرات الهيدروجين تنجذب إلى ذرات الأكسجين من الجزيئات المجاورة - في نفس الوقت يتم تشكيل سندات الهيدروجين.

تأثير MPEMBA مثير للاهتمام، لذلك يستمر في الدراسة. يتم إجراء الدراسات على الفور في العديد من الاتجاهات. بالتأكيد ستكتشف العلماء سبب المفاتيح لا يمكن تفسيره ويسمح للناس بتوسيع إمكانيات استخدامه.

في الوقت نفسه، يتم استبعاد جزيئات المياه عموما من بعضها البعض. لاحظ العلماء من سنغافورة: الماء الأكثر دفئا، أكبر المسافة بين جزيئات السوائل بسبب الزيادة في قوات الطارد. نتيجة لذلك، تمتد سندات الهيدروجين، وبالتالي تحتفظ طاقة أكبر. يتم إصدار هذه الطاقة عندما يتم تبريد الماء - تأتي الجزيئات إلى بعضها البعض. وعودة الطاقة، كما تعلمون، وتعني التبريد.

كما يكتب الكيميائيون في مقالهم، والذي يمكن العثور عليه على موقع برادات ARXIV.ORG، في الماء الساخن، فإن سندات الهيدروجين هي توتر أقوى من البرد. وبالتالي، اتضح أنه في سندات الهيدروجين من الماء الساخن يتم تخزين المزيد من الطاقة، مما يعني أنه يتم إصداره أكثر خلال التبريد إلى ناقص درجات الحرارة. لهذا السبب، المجمدة أسرع.

حتى الآن، حل العلماء هذا اللغز من الناحية النظرية فقط. عندما يقدمون أدلة مقنعة على نسختهم، فإن مسألة سبب تجميد المياه الساخنة بشكل أسرع من البرد، سيكون من الممكن إغلاقها. أيضا في هذا الموضوع: لا يمكن للعلماء البالغ من العمر 100 عام أن يفهموا سبب حل إبزيم الفيزيائي الأمريكي المفارقة من الفيزياء القط Schrödinger حل لغز طويل الأجل من سلوك الفيزياء الإلكترونية أثبت أن المجال المغناطيسي يغير نقل الحرارة للمواد في الماس رأى تأثير الكم من زينون لماذا تجمد الماء الساخن أسرع من البرد؟ هذا صحيح، على الرغم من أنه يبدو أنه لا يصدق، لأنه في عملية التجميد، يجب أن يمر الماء الدافئ درجة حرارة الماء البارد. وفي الوقت نفسه، يتم استخدام هذه الأفعال. على سبيل المثال، سكب بكرات والشرائح في فصل الشتاء الساخنة، وليس الماء البارد. ينصح المتخصصيون سائقي السيارات بملء الشتاء في البرد دبابة غسالة، وليس الماء الساخن. يعرف بارادوكس في العالم مثل "تأثير MPEMB". ذكرت هذه الظاهرة أرسطو، فرانسيس بيكون ورينيه ديكارت، ولكن فقط في عام 1963، تم دفع أساتذة الفيزياء وحاولت استكشافها. لقد بدأ كل شيء بحقيقة أن تلميذ تنزاني erasto mpembba أشار إلى أن الحليب المحلى، الذي اعتاد إعداد الآيس كريم، يتجمد بشكل أسرع إذا تم تسخينه مسبقا وطرح افتراض أن الماء الساخن يتجمد بشكل أسرع من البرد. وناشد توضيح لمعلم الفيزياء، لكنه ضحك فقط في الطالب، قائلا ما يلي: "هذه ليست فيزياء عالمية، ولكن طبيب من مي بي أم." لحسن الحظ، كان دينيس أوزبورن مرة واحدة في المدرسة، أستاذ الفيزياء من جامعة دار السلام. وناشد MPEMBA له بنفس السؤال. وقد أنشئ الأستاذ أقل تشككا، وقال إنه لا يستطيع الحكم على ما لم يسبق له مثيل، وعلى العودة إلى الوطن طلب من الموظفين إجراء تجارب ذات صلة. يبدو أنهم أكدوا كلمات الصبي. في أي حال، تحدث في عام 1969، أوزبورن عن العمل مع MPEMBO في المجلة "م. الفيزياء. تعليم.

" في نفس العام، نشر جورج كيلورس من مجلس البحوث القومي الكندي مقالا مع وصف لهذه الظاهرة في "المهندس.

  • أمريكي.
  • مجلة
  • ل.
  • الفيزياء.

"

هناك العديد من الخيارات لشرح هذه المفارقة:

يتبخر الماء الساخن بشكل أسرع، مما يقلل من حجمها، وحجم أصغر من الماء مع نفس درجة الحرارة يتجمد بشكل أسرع. في الحاويات المحكمية، يجب أن تجمد الماء البارد بشكل أسرع.

وجود بطانة الثلج. حاوية المياه الساخنة هي ضارة تحت نفسها، وبالتالي فإن الاتصال الحراري مع سطح التبريد. الماء البارد لا يلمع تحتها. في غياب بطانة الثلج، يجب أن تتجمد حاوية المياه الباردة بشكل أسرع.

يبدأ الماء البارد في التجميد من الأعلى، مما أدى بتفويض عمليات انبعاث الحرارة والحمل الحراري، وبالتالي فقدان الحرارة، في حين يبدأ الماء الساخن بتجميد من الأسفل. مع التحريك الميكانيكية الإضافية للمياه في الحاويات، يجب أن تجمد الماء البارد بشكل أسرع.

وجود مراكز التبلور في المياه المبردة - المواد المذابة فيها. مع وجود عدد صغير من هذه المراكز في الماء البارد، فإن تحول المياه في الجليد صعبة وربما الفائقة الخاصة به عندما لا يزال في حالة سائلة، وجود درجة حرارة ناقص.

في الآونة الأخيرة، تم نشر تفسير آخر. حققت الدكتور جوناثان كاتز (جوناثان كاتز) من جامعة واشنطن هذه الظاهرة وجاءت إلى استنتاج أن دور مهم في الأمر الذي تلعبه المواد الذائبة في الماء، والتي تودع عند تسخينها. بموجب المواد الذائبة، ينطوي الدكتور كاتز أيضا على بيكربونات الكالسيوم والمغنيسيوم، والتي تحتوي على مياه صلبة. عندما يتم تسخين الماء، يتم إيداع هذه المواد، يصبح الماء لينة. المياه التي لم يتم تسخيها أبدا، تحتوي على هذه الشوائب، إنها "صعبة". كما يتجمد وتشكيل بلورات الجليد، فإن تركيز الشوائب في المياه يزيد 50 مرة. لهذا السبب، يتم تقليل نقطة تجميد المياه.

هذا التفسير لا يبدو مقنعا، ل لا حاجة إلى نسيان أن التأثير قد تم العثور عليه في تجارب مع الآيس كريم، وليس مع الماء الصلب. على الأرجح سبب ظاهرة ظاهرة ثيابيزيائية وليس كيميائية.

في حين لم يتم استلام التفسير الذي لا لبس فيه لمفارقة MPEMB. يجب أن أقول إن بعض العلماء لا يعتبرون هذا المفارقة يستحق الاهتمام. ومع ذلك، فمن المثير للاهتمام للغاية أن مدرسين بسيط قد حقق اعتراف بالتأثير البدني واكتسب شعبية بسبب فضوله ومثابره.

وأضاف في فبراير 2014

تمت كتابة المذكرة في عام 2011. ومنذ ذلك الحين، كانت دراسات جديدة لتأثير MPEMBI ومحاولات جديدة لشرح أنها قد ظهرت. لذلك، في عام 2012، أعلنت الجمعية الكيميائية الملكية في بريطانيا العظمى عن مسابقة دولية لحل الأسرار العلمية "تأثير MPEMBI" مع صندوق جائزة 1000 جنيه. تم تثبيت الموعد النهائي في 30 يوليو 2012. أصبح نيكولا بيرجوفيك من مختبر جامعة زغرب الفائز. لقد نشر عمله الذي قام فيه بتحليل المحاولات السابقة لشرح هذه الظاهرة وخلص إلى أنهم لم يكونوا مقنعين. يعتمد النموذج الذي اقترحه منهم على الخصائص الأساسية للمياه. يمكن لأولئك الذين يرغبون العثور على وظيفة على الرابط http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

لم يتم الانتهاء من الأبحاث حول هذا. في عام 2013، أثبتت الفيزياء من سنغافورة نظري سبب تأثير Empube. يمكن العثور على العمل بالرجوع إلى http://arxiv.org/abs/1310.6514.

مماثلة حول موضوع المقالات على الموقع:

451 درجة فهرنهايت، درجة حرارة النار ورقة؟

ميزان الحرارة الطبي للأشعة تحت الحمراء - الأساطير والواقع لماذا السماء المرصعة بالنجوم الأسود؟ (مفارقة ضوئية)

سر ورقة حمراء

  FOTO14818-3.لماذا سستة والرعد الرعد؟

لماذا السماء زرقاء؟ هل يمكن تجميدها؟ .

الجواب بسيط - نعم، ربما

وبعد علاوة على ذلك، ستتجمد الماء المغلي بشكل أسرع من البرد. ما أسرع: غليان أو بارد H2O؟

لدى العلماء الكثير من التجارب وأثبت أن أول تبلور الماء المغلي.

إذا وضعت في الثلاجة في وقت واحد قدرتين من نفس الحجم والشكل بماء مغلي ومياه بسيطة، ثم

الأول سوف يتحول إلى الجليد بالماء المغلي بالتحديد

على الرغم من أنه إذا اتبعت المنطق، فيجب أن يبرد أولا، ثم تبلور. لكنها ليست كذلك.

تجدر الإشارة إلى أن مثل هذا التأثير لوحظ من قبل الناس لفترة طويلة.

  1. foto14818-3وبعد وأشار أرسطو إلى ذلك في سجلاته، كانت مهتمة بظاهرة R. Dekart. ومع ذلك، فإن دراسة هذه القضية بعناية في ذلك الوقت، لم يكن هناك عدد قليل من الناس، لم يهتموا بشكل خاص بالعلماء.
  2. أعطى SchoolBoy SchoolBoy فضولي للدراسات الصلبة للموضوع، الذي وجد في الحياة اليومية أن السائل الاحماء، سواء كان الحليب أو الماء، يتبلور بشكل أسرع.
  3. في عام 1969، تم إجراء تجربة من قبل البروفيسور د. سببورون، الذي أثبت موافقة الشاب. من تلك اللحظة، تلقت هذه الظاهرة اسم "فتاحة"، وأصبحت تعرف باسم تأثير MPEMB.

لماذا ا؟

لم يفسر بعد تماما وفهم ظاهرة بعد، لكن النزاعات بين العلماء بموجب هذا الموضوع كافية. ومع ذلك، فإن بعض الفرضيات لا تزال تحدث: .

عند الغليان هناك تبخر وانخفاض في حجم المياه، مما يعني أنه يتم تنشيط عملية التبلور، أي. يتسارع.

تبتخرت الغازات المذابة في الماء، وبالتالي فإن كثافة المياه في حالة غليان أعلى من درجة حرارة الماء. من المعروف أن النسبة العالية من الكثافة تساهم في معدل التبريد.

يبدأ تجميد المياه الساخنة في الذهاب أدناه، وتبقى طبقة السطح العلوي مجانا. هذا يسمح لعمليات الحمل الحراري والإشعاع للحرارة عدم التوقف وليس إبطاء. في الحالة الطبيعية، يتم الحفاظ على السطح العلوي في الحالة المعتادة، والتي تبطئ العائد الحراري.

هناك إصدارات أخرى تشرح ظاهرة متناقضة. تم طرح أحدهم من قبل العلماء من واشنطن بقلم د. كاتس. في رأيه، في عملية الغليان، يتحول المياه من "الصعب" إلى "لينة". جزء من المواد، مثل المغنيسيوم وبيكربونات الكالسيوم، مؤلفة ولا تتداخل مع التبلور. لذا

عملية تجميد الماء المغلي يذهب في بعض الأحيان أسرع من المعتاد

كيف طبق هذا المفارقة في الحياة الحقيقية؟

إن وجود ظاهرة متناقضة ينقذ الوقت لإعداد مواقع اللعبة والرياضة في موسم الشتاء.

تستخدم ظاهرة غير مفهومة والإنتاج الصناعي

Добавить комментарий