Pikabu

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La concha acuosa de la tierra de la hidrosfera es de aproximadamente el 71% de la superficie de la Tierra. En el estado unido, el agua es tanto en la corteza mortal de la litosfera, y se estima que las reservas de este tipo de agua (¡por segundo!) Son aproximadamente iguales a la masa de agua libre en la hidrosfera. Se encontró que 1 km³ de granito durante la fusión se puede asignar 26 millones de toneladas de agua. Las más "reservas" de las mujeres V., prisionero en el período de fondo en profundidad de la Tierra, en el manto. Sujetan que hay hasta 13 Miles de millones km³ de agua, es decir, más que en la hidrosfera. Pero solo 1 km³ de tal agua se lleva a cabo en la superficie de los volcanes anualmente. La industria ha jugado y desempeña el papel decisivo de la historia geológica de la Tierra, en la formación de su régimen térmico, clima y clima. Es Lejos de todo se sabe acerca de este interesante, largo conocido, pero en muchos sentidos misteriosos, tan abundantes y una materia tan deficiente, sobre el agua simple.

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El clima frío es característico de la mayor parte de nuestro país. Además de esquiar en este momento, se pueden realizar algunos experimentos con agua. Por ejemplo, arroja agua caliente al aire, haciendo de la nieve. Este espectacular truco se basa en un hecho interesante conocido desde el momento de Aristóteles.

Se describe simplemente: el agua caliente se congela más rápido que el frío. Esta propiedad recibió el nombre del efecto del MPEMB. El colegial tanzano descubrió este fenómeno en 1963. Entonces, ¿por qué el agua caliente se congela más rápido que el frío?

Experimentos con helado

Erasto Mpembea y otros niños en su escuela a menudo hicieron helados con una cámara de congelación de la escuela. El proceso fue el siguiente: se hervieron la leche y la mezclaron con azúcar. Después de eso, esta mezcla se colocó en el congelador. Y una vez que MPEMBA se apresuró y puso la sustancia resultante para enfriarse en el estado calentado.

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Resultó que su helado resultó más rápido que un compañero de clase. Pero hay algunas personas que creían un colegial, y en 1969, MPEMBA, junto con los físicos del profesor publicados. Artículo. en esta ocasión. Este efecto no siempre se observa, por lo que si intenta repetirlo en casa, lejos del hecho de que sucederá. Probablemente hay algunas razones .

Versiones de explicación de este efecto.

La detección del efecto de la MPEMBA no permitió que la precisión absoluta explique este fenómeno. Para comprender completamente este proceso aún no ha tenido éxito, pero las disputas científicas se llevan a cabo mucho. Y hay varias versiones de explicar el efecto de la MPEMBA.

La hipótesis más frecuentemente avanzada: el agua caliente se evapora debido a la pérdida de masa. Como resultado, el líquido se congela, perdiendo menos calor. Sin embargo, hubo casos en que se observó el efecto del MPEMBI en contenedores cerrados, donde no lo era la evaporación.

Otra suposición es que el agua desarrolla flujos de convección y gradientes de temperatura, ya que se está enfriando. Un vaso de enfriamiento rápido con agua caliente tendrá grandes diferencias de temperatura y más rápido para eliminar el calor de la superficie. Mientras que un vaso de agua uniformemente enfriado tiene una diferencia de temperatura más pequeña. También obtuvo menos convección acelerando el proceso.

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También hay otras teorías. Por ejemplo, según uno de ellos, el efecto de los gases disueltos en agua en el proceso de congelación. En 2013, un grupo de investigadores de Singapur. sugirió Su versión de la explicación del efecto de la MPEMBA. Según ellos, la solución se encuentra en las propiedades únicas de los lazos químicos en el agua.

Como se sabe, la molécula de agua estándar contiene un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno. Están conectados por bonos covalentes. Pero cuando se produce un compuesto de varias moléculas, los átomos de hidrógeno también forman conexiones con átomos de oxígeno en otras moléculas. Estos enlaces de hidrógeno dan agua algunas de sus propiedades, como un punto de ebullición relativamente alto y una densidad reducida durante la congelación.

Los investigadores creen que durante las moléculas de agua hirviendo se extienden, extendiendo los enlaces de hidrógeno. Pero debido al volumen limitado, los enlaces covalentes en moléculas individuales se comprimen, se acumulan energía. Si el agua se congela en este estado, los enlaces liberan la energía en forma de un "resorte desbloqueado", enfriándose mucho más rápido.

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Pero no todos los expertos están de acuerdo con tal interpretación del efecto del MPEMB. Alguien acusa a expertos en el hecho de que su teoría podría predecir una nueva propiedad del agua. Sin embargo, no está en la comprensión habitual. El químico Richard Dawn de la Universidad de Stanford considera que la rápida congelación del agua caliente depende principalmente de la evaporación.

Lo más probable es probable, precisamente debido a esto, se produce el efecto de MPEMBE. Quizás en los futuros científicos podrá demostrarlo completamente o llevar algunas enmiendas a la explicación.

¿Efecto MPEMBA o por qué el agua caliente se congela más rápido que el frío?

Efecto mpemba (Paradoja de MPEMBI): una paradoja que dice que el agua caliente en algunas condiciones se congela más rápido que el frío, aunque debe sufrir la temperatura del agua fría en el proceso de congelación. Esta paradoja es un hecho experimental que contradice las ideas habituales, según las cuales, con las mismas condiciones, el cuerpo más calentado para enfriar a una cierta temperatura requiere más tiempo que el cuerpo menos calentado para enfriarse a la misma temperatura.

Este fenómeno se notó a la vez Aristóteles, Francis Bacon y René Descart, pero solo en 1963, el escolar de Tanzanian Erassto Mpembea descubrió que la mezcla caliente de helado se congela más rápido que el frío.

Como estudiante de Magambaba High School en Tanzania, Erasto Mpembea hizo un trabajo práctico en el caso de Cook. Necesitaba hacer helado casero, hervir la leche, disolver el azúcar en él, enfriarlo a temperatura ambiente, y luego ponerlo en la nevera para congelarse. Aparentemente, MPEMBBA no fue particularmente un estudiante diligente y prediató con el cumplimiento de la primera parte de la tarea. Temiendo que no tuviera tiempo para el final de la lección, puso en el refrigerador todavía leche caliente. Para su sorpresa, se congeló incluso antes que la leche de sus compañeros cocinados de acuerdo con una tecnología determinada.

Después de eso, MPEMBA experimentó no solo con leche, sino también con agua ordinaria. En cualquier caso, ya como estudiante de la escuela secundaria Mkvava, hizo la cuestión del profesor Dennis Osborne del Colegio Universitario de Dar es Salama (para leer a los estudiantes una conferencia sobre la física en el aula de la universidad: "Si tomas dos idénticas Contenedores con igual volúmenes de agua por lo que, en uno de ellos, el agua tiene una temperatura de 35 ° C, y en el otro - 100 ° C, y colóquelos en el congelador, luego en el segundo agua se congela más rápido. ¿Por qué? " Osborne se interesó en este tema y pronto en 1969, junto con MPEMBA publicó los resultados de sus experimentos en la revista "Educación Física". Desde entonces, se llama el efecto encontrado. El efecto de MPEMBA .

Hasta ahora, nadie sabe cómo explicar este extraño efecto. Los científicos no tienen una versión única, aunque hay muchos. Se trata de la diferencia en las propiedades del agua fría y caliente, pero aún no está claro qué propiedades desempeñan un papel en este caso: la diferencia en la sobrecooling, la evaporación, la formación de hielo, la convección o los efectos de los gases descargados en el agua en diferentes Temperaturas.

La paradójica del efecto de la MPEMBA es que el tiempo durante el cual el cuerpo se enfría a la temperatura ambiente debe ser proporcional a la diferencia en las temperaturas de este cuerpo y el medio ambiente. Esta ley aún estaba establecida por Newton y, desde entonces, muchas veces confirmada en la práctica. En este efecto, el agua con una temperatura de 100 ° C se enfría a una temperatura de 0 ° C más rápido que la misma cantidad de agua con una temperatura de 35 ° C.

Sin embargo, no implica una paradoja, ya que el efecto de la MPEMBA puede encontrarse una explicación y en el marco de la famosa física. Aquí hay algunas explicaciones del efecto de MPEMBU:

Evaporación

El agua caliente se evapora más rápido del contenedor, reduciendo así su volumen, y el volumen más pequeño de agua con la misma temperatura se congela más rápido. El calentamiento a 100 con agua pierde el 16% de su masa durante el enfriamiento a 0 C.

Efecto de la evaporación - doble efecto. Primero, la masa de agua se reduce, lo cual es necesario para enfriar. Y en segundo lugar, la temperatura se reduce debido al hecho de que el calor de la evaporación de la transición de la fase de agua a la fase de vapor se reduce.

Diferencia de temperatura

Debido al hecho de que la diferencia de temperatura entre el agua caliente y el aire frío es más, por lo tanto, el intercambio de calor en este caso, hay un agua más intensa y caliente, se enfría más rápido.

Superenfriamiento

Cuando el agua se enfría por debajo de 0 c, no siempre se congela. Bajo algunas condiciones, puede someterse a hipotermia, continuando siendo líquido a temperaturas por debajo de la temperatura del punto de congelación. En algunos casos, el agua puede permanecer líquida incluso a una temperatura de -20 C.

La razón de este efecto es que para comenzar a formar los primeros cristales de hielo necesitan centros de formación de cristales. Si no están en agua líquida, entonces la supercoculación continuará hasta que la temperatura disminuya tanto que los cristales comenzarán a formarse espontáneamente. Cuando comienzan a formarse en un fluido superenfriado, comenzarán a crecer más rápido, formando un Lomeh Shuhuh, que congelación formará hielo.

El agua caliente es más susceptible de superenfriar, ya que su calefacción elimina los gases y las burbujas disueltas, lo que a su vez puede servir como centros para la formación de cristales de hielo.

¿Por qué la superenfriamiento causa agua caliente para pegar más rápido? En el caso de agua fría, que no está recocida por lo siguiente. En este caso, la capa delgada de hielo se formará en la superficie del recipiente. Esta capa de hielo actuará como un aislante entre el agua y el aire frío y evitará una mayor evaporación. La tasa de formación de cristales de hielo en este caso será menor. En el caso de agua caliente, que se somete a enfrentarse, el agua sobresalada no tiene una capa de hielo protectora de hielo. Por lo tanto, pierde calor mucho más rápido a través de la parte superior abierta.

Cuando termina el proceso de hipotermia y se congela el agua, se pierde mucho más calor y, por lo tanto, se forma más hielo.

Muchos investigadores de este efecto consideran superenfriar al factor principal en el caso del efecto MPEMB.

Convección

El agua fría comienza a congelar desde arriba, empeorando así los procesos de emisión y convección de calor, y por lo tanto la pérdida de calor, mientras que el agua caliente comienza a congelarse desde abajo.

Este efecto de la anomalía de densidad de agua se explica. El agua tiene una densidad máxima a 4 C. Si el agua de enfriamiento a 4 s y la pone a una temperatura más baja, la capa superficial de agua se congelará más rápido. Debido a que esta agua es menos densa que el agua a una temperatura de 4 s, permanecerá en la superficie, formando una capa fría delgada. En estas condiciones, la capa delgada de hielo se formará en la superficie del agua por un corto tiempo, pero esta capa de hielo será un aislante que proteja las capas más bajas de agua, que permanecerá a una temperatura de 4 C. Por lo tanto, el proceso de enfriamiento adicional será más lento.

En el caso de agua caliente, la situación es completamente diferente. La capa superficial de agua se enfriará más rápido debido a la evaporación y una mayor diferencia de temperatura. Además, las capas de agua fría son más densas que las capas de agua caliente, por lo tanto, la capa de agua fría se caerá, levantando una capa de agua tibia a la superficie. Dicha circulación de agua proporciona una caída rápida de la temperatura.

Pero, ¿por qué este proceso no alcanza el punto de equilibrio? Para explicar el efecto de la MPEMBA desde este punto de vista de la convección, sería necesario hacer que las capas de agua fría y caliente estén separadas y el proceso de convección en sí continúa después de que la temperatura del agua promedio disminuya por debajo de 4 C.

Sin embargo, no hay datos experimentales que confirmen esta hipótesis de que las capas de agua fría y caliente se dividen durante la convección.

Gases disueltos

El agua siempre contiene gases disueltos en ella, oxígeno y dióxido de carbono. Estos gases tienen la capacidad de reducir el punto de congelación del agua. Cuando se calienta el agua, estos gases se liberan del agua, ya que su solubilidad en el agua a altas temperaturas a continuación. Por lo tanto, cuando se enfría el agua caliente, siempre hay menos gases disueltos que en agua fría no calentada. Por lo tanto, el punto de congelación del agua caliente es mayor y se congela más rápido. Este factor a veces se considera como lo principal al explicar el efecto del MPEMB, aunque no hay datos experimentales que confirman este hecho.

Conductividad térmica

Este mecanismo puede desempeñar un papel importante cuando el agua se coloca en el congelador de la cámara de refrigeración en recipientes pequeños. En estas condiciones, se observa que el contenedor de agua caliente se desplaza por un helado congelador de un congelador, lo que mejora así el contacto térmico con la pared del congelador y la conductividad térmica. Como resultado, el calor se retira del recipiente con agua caliente más rápido que del frío. A su vez, el recipiente con agua fría no se cierra por debajo de la nieve.

Se estudiaron todas estas condiciones (así como otras personas) en muchos experimentos, pero una respuesta inequívoca a la pregunta, cuál de ellos proporciona cien por ciento de reproducción del efecto MPEMBE, y no se recibió.

Por ejemplo, en 1995, el físico alemán David Auerbach estudió el efecto de la hipotermia de agua a este efecto. Encontró que el agua caliente, alcanzando un estado superenfriado, se congela a una temperatura más alta que el frío, lo que significa más rápido este último. Pero el agua fría alcanza un estado superenfriado más rápido que el calor, compensando así el retraso anterior.

Además, los resultados de Auerbakh contradecían los datos obtenidos anteriormente que el agua caliente es capaz de lograr una mayor sobrecasculación debido a un número menor de centros de cristalización. Cuando el agua se calienta de él, los gases disueltos se eliminan en él, y durante su ebullición, se precipitan algunas sales disueltas en ella.

Solo se puede decir que solo una cosa es posible: la reproducción de este efecto depende significativamente de las condiciones en que se realiza el experimento. Es precisamente porque no siempre se reproduce.

O. V. MOSIN

Literario Fuentes :

"El agua caliente se congela más rápido que el agua fría. ¿Por qué lo hace?", Jarl Walker en el científico amateur, estadounidense científico, vol. 237, no. 3, pp 246-257; Septiembre de 1977.

"La congelación de agua fría y caliente", g .S. Kell en American Journal of Physics, vol. 37, no. 5, pp 564-565; Mayo, 1969.

"SuperCooling y el efecto MPEMBA", David Auerbach, en American Journal of Physics, Vol. 63, no. 10, pp 882-885; Oct, 1995.

"El efecto MPEMBA: los tiempos de congelación de agua caliente y fría", Charles A. Knight, en American Journal of Physics, vol. 64, no. 5, p 524; Mayo de 1996.

"La palabra final", nuevo científico, 2º de descept de 1995.

Hola, ¡HABR! Presento a su atención la traducción del artículo "Por qué el agua caliente se congela más rápido que los físicos fríos. Resuelve el efecto MOMBA".

Desde el traductor: Toda su vida sufrió una pregunta, y aquí fuiste explicado de nuevo.

Por qué el agua hirviendo se congela el agua fría más rápida, le dice al video:

Resumen: Debido a la presencia de enlaces de hidrógeno en las moléculas de agua, se cambia un cambio en la configuración de los enlaces covalentes de O-H, con los suministros de energía adicional en ellos, liberados durante el enfriamiento y trabajando como un calentamiento adicional que interfiere con la congelación. En el agua caliente, los enlaces de hidrógeno están estirados, covalentes no tensos, la reserva de energía es de baja refrigeración y la congelación es más rápida. Hay un tiempo característico. Tau. Necesario para formar enlaces de hidrógeno si el proceso de enfriamiento irá lentamente, el efecto del MPEMB desaparecerá. Si el proceso de enfriamiento es relativamente rápido (hasta decenas de minutos), se expresa el efecto. Probablemente debería ser una temperatura crítica, comenzando con la que aparece el efecto, pero esto no se refleja en el artículo.

Una imagen del artículo original, que parece que el lector debe ver con toda la claridad que la energía está en enlaces covalentes, que luego se pueden liberar en forma de calor adicional, previniendo agua fría.

Historia de la pregunta

Aristóteles notó por primera vez que el agua caliente se congela más rápido que el frío, pero los químicos siempre se negaron a explicar esta paradoja. Hasta este día.

El agua es una de las sustancias más ordinarias de la Tierra, pero al mismo tiempo uno de los más misteriosos. Por ejemplo, como en la mayoría de los líquidos, su densidad crece durante el enfriamiento. Sin embargo, en contraste con el resto, su densidad alcanza un máximo a una temperatura de 4c, y luego comienza a disminuir hasta la temperatura de cristalización.

En fase sólida, el agua tiene una densidad ligeramente menor, por lo que el hielo flota en la superficie del agua. Esta es una de las razones de la existencia de la vida en la Tierra, si el hielo era más denso de agua, durante la congelación, abandonaría el fondo de los lagos y los océanos, lo que haría imposible muchos tipos de procesos químicos que hacen la vida. posible.

Entonces, hay un extraño efecto de membrillo, llamado después del estudiante tanzano, quien encontró que la mezcla caliente para el helado se congela más rápido que el frío en el congelador de la cocina escolar en algún lugar a principios de la década de 1960. (De hecho, este efecto fue observado por muchos investigadores en la historia, comenzando con Aristóteles, Francisco Bacon y René de Descartes).

Efecto mpemba Es que el agua caliente se congela más rápido. Este efecto se midió en una variedad de casos con varias explicaciones que se describen a continuación. Una de las ideas es que los barcos calientes tienen el mejor contacto térmico con el congelador y eliminan el calor de manera más eficiente. El otro es que el agua cálida se evapora más rápido, y dado que este proceso es una endotérmica (viene con la absorción de calor), luego acelera la congelación.

Ninguna de estas explicaciones se ve plausible, por lo que todavía no había explicación real.

Una nueva explicación del efecto (ahora es ciertamente correcta)

Hoy, Chang de Nangang Technology University of Singapur y varios de sus colegas proporcionaron tales. Estos chicos argumentan que el efecto de MPEMS es el resultado de las propiedades únicas de varios tipos de comunicación, sosteniendo moléculas de agua juntas.

Entonces, ¿qué es lo mismo en estas conexiones? Cada molécula de agua consiste en un átomo de oxígeno relativamente grande conectado a dos átomos de hidrógeno bajos con un enlace covalente convencional. Pero si coloca algunas moléculas de agua, los bonos de hidrógeno también comenzarán a desempeñar un papel importante. Esto se debe al hecho de que los átomos de hidrógeno de una molécula se encuentran cerca del oxígeno de otra molécula, e interactúan con él. Los enlaces de hidrógeno son mucho más débiles que los covalentes (aprox. Por. ~ 10 veces), pero más fuertes que las fuerzas de van der Wales que usan un Heckon para adherirse a las paredes verticales.

Los químicos han sido conscientes de la importancia de estos lazos. Por ejemplo, el punto de ebullición del agua es mucho más alto que el de otros líquidos con moléculas similares, debido al hecho de que los enlaces de hidrógeno sostienen las moléculas juntas.

Pero en los últimos años, los químicos están cada vez más interesados ​​en otros roles que pueden jugar enlaces de hidrógeno. Por ejemplo, las moléculas de agua en los capilares delgados forman cadenas largas mantenidas por los enlaces de hidrógeno. Esto es muy importante para las plantas que tienen evaporación de agua a través de las membranas de las hojas, arrastra efectivamente la cadena de moléculas de agua desde las raíces.

Ahora, con co-autores, argumentan que los enlaces de hidrógeno también explican el efecto del MPEMBE. Su idea clave es que los enlaces de hidrógeno conducen a un contacto más denso de las moléculas de agua, y cuando esto ocurre, la repulsión natural entre las moléculas conduce a la compresión de los enlaces covalentes y la acumulación de energía en ellas.

Sin embargo, cuando el líquido se calienta, la distancia entre las moléculas aumenta, y se estiran los enlaces de hidrógeno. También le permite aumentar la longitud de los enlaces covalentes y, por lo tanto, retirar la energía acumulada en ellos. ¡Un elemento importante de la teoría es el hecho de que un proceso en el que los enlaces covalentes dan energía acumulada en ellos, equivalente al enfriamiento!

De hecho, este efecto mejora el proceso de enfriamiento habitual. Por lo tanto, el agua caliente debe enfriarse más rápido que el frío, los autores discuten. Y esto es exactamente lo que observamos en el efecto de la estafa.

¿Por qué es una nueva explicación mejor que la anterior?

Estos jóvenes calculó la cantidad de enfriamiento adicional, y mostró que se corresponde exactamente con la diferencia observada en los experimentos Al medir la diferencia en las tasas de enfriamiento de agua fría y caliente. ¡Voila! Esta es una mirada interesante a las propiedades complejas y misteriosas del agua que aún hacen que los químicos no duerman por la noche. A pesar de que la idea de ZI y Co-autores es convincente, puede ser otro error de los teóricos, que otros físicos tendrán que refutar. Esto se debe a que las teorías carecen de fuerza predictiva (al menos, en el artículo original).

ZI y Co-autores deben aprovechar su teoría para la predicción de nuevas propiedades del agua, que no se derivan del razonamiento ordinario. Por ejemplo, si se acortan enlaces covalentes, esto debe llevar a algunas nuevas propiedades medidas del agua, lo que no tendría que manifestarse de otra manera. La apertura y la medición de tales propiedades serían la última cereza en el pastel, que carece de la teoría en su forma actual.

Entonces, a pesar de que los muchachos pueden haber explicado el efecto de MPEMB, bueno, necesitan un poco de podnaping para convencer a los demás.

Séalo como sea, tienen una teoría interesante.

PD En 2016, uno de los co-autores: Chang Sun (Chang P. Sun) junto con Yi Sun (Yi Sun) publicó una declaración más completa de la teoría propuesta, con la consideración de los efectos de la superficie, la convección, la difusión, la radiación y otros Factores y un buen acuerdo con el experimento (Springer).

Literatura

Literatura

Ref: arxiv.org/abs/1310.6514: O: H-O Bond A Anomalosa Relajación Resolución de MPEMBA PARADOX

Original: https://medium.com/the-physics-arxiv-blog/why-hot-water-freezes-faster-than-cold-physicists-solve-the-mpemba-effect-d8a2f611E853

¿Por qué "explicado de nuevo", y porque ya estaba?

  1. https://doi.org/10.1103/physrevx.9.021060
  2. Procesos de no equilibrio Markov: puede seguir algunas trayectorias inusuales enérgicamente más rápido que el equilibrio, por lo tanto, el agua hirviendo de enfriamiento rápido cae en una trayectoria "acelerada", y supera el agua fría (que se enfría en condiciones de mayor equilibrio).
  3. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jctc.6b00735
  4. Clusters (también debido a los enlaces de hidrógeno) que interfieren con la cristalización. En agua hirviendo, no hay tales grupos, y durante su congelación, no tienen tiempo para formarse, y en el agua, durante mucho tiempo del antiguo frío fuera del congelador, y no lo dan para congelarlo normalmente.
  5. https://aapt.scitation.org/doi/10/1119/1.18059
  6. La sobrecooling debajo del punto de congelación, que en el agua originalmente caliente es más débil, porque el lío es mayor, y no es suficiente para organizarse en el congelador en el proceso de congelación. (Pero aquí es claramente un problema, en experimentos, toda la curva de enfriamiento de agua caliente es más pronunciada en frío, y no solo el proceso de congelación, y este "trastorno" en la conductividad térmica y la enfriamiento si se debe influir en la desaceleración del enfriamiento, y aceleración).

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

El agua se evapora de la superficie y toma calor. El agua caliente es más rápida (solo que no está claro por qué, después de alinear las temperaturas, el agua que se calentó, continúa evaporando más activamente, aunque ya es más frío que el agua que estaba originalmente fría).

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

Video.

Toda la convección del vino, que mejora el intercambio de calor (los flujos de convección están girando sobre la inercia y después de la temperatura de los vasos nivelados y durante mucho tiempo después de eso).

American Journal of Physics 77, 27 (2009); https://doi.org/10/1119/1.2996187

En total, la disolución de las impurezas (gases?). En las impurezas de agua hirviendo menos, congelando más rápido.

Conclusión

El fenómeno del agua caliente congelada con una velocidad mayor que el frío, conocido en la ciencia como el efecto de la estafa. Sobre este fenómeno paradójico, las mentes tan grandes como Aristóteles, Francisco Bacon y René Descartes, se reflejaron anteriormente, pero para el milenio, nadie pudo ofrecer una explicación razonable para este fenómeno.

Solo en 1963, un colegial de la República de Tanganyik, Erasto MPEMBE, notó este efecto sobre el ejemplo de helado, pero ninguno de los adultos le dio una explicación. Sin embargo, los físicos y químicos pensaron seriamente sobre un fenómeno tan simple, pero tan incomprensible.

Desde entonces, se han expresado diferentes versiones, una de las cuales sonaba de la siguiente manera: Algunos de los agua caliente se evaporan primero, y luego, cuando sigue siendo menos que su cantidad, el agua se congela más rápido. Esta versión, en virtud de su simplicidad, se convirtió en la más popular, pero los científicos no satisfacían completamente. Hoy en día, un equipo de investigadores de la Universidad de la Universidad de la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur (Nanyang Technological University), encabezada por el químico Si Zhanom (Xi Zhang) declaró que lograron permitir un enigma del siglo de edad sobre por qué el agua tibia se congela más rápido que el frío. A medida que se enteraban especialistas chinos, el secreto radica en la cantidad de energía almacenada en enlaces de hidrógeno entre moléculas de agua.

Como se sabe, las moléculas de agua consisten en un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno mantenidos junto con enlaces covalentes, que se parecen a un intercambio de electrones en el nivel de partícula. Otro hecho famoso es que los átomos de hidrógeno se sienten atraídos por los átomos de oxígeno de las moléculas vecinas, al mismo tiempo que se forman enlaces de hidrógeno.

El efecto MPEMBA es interesante, por lo que continúa estudiando. Los estudios se realizan inmediatamente en varias direcciones. Los científicos definitivamente descubrirán la causa de la paradoja inexplicable y permitirán a las personas ampliar las posibilidades de usarla.

Al mismo tiempo, las moléculas de agua son generalmente repelidas entre sí. Los científicos de Singapur notaron: el agua más cálida, cuanto mayor sea la distancia entre las moléculas fluidas debido al aumento de las fuerzas repelentes. Como resultado, los enlaces de hidrógeno se estiran y, por lo tanto, se reserva una mayor energía. Esta energía se libera cuando se enfría el agua: las moléculas se acercan más entre sí. Y el retorno de la energía, como saben, y significa enfriamiento.

A medida que los químicos escriben en su artículo, que se puede encontrar en el sitio web de las preimpresión de arxiv.org, en agua caliente, los enlaces de hidrógeno se están tensando más fuerte que en el frío. Por lo tanto, resulta que en los enlaces de hidrógeno de agua caliente se almacena más energía, lo que significa que se libera más durante la refrigeración a menos de temperaturas. Por esta razón, el congelado es más rápido.

Hasta la fecha, los científicos han resuelto este misterio solo teóricamente. Cuando presentan evidencia convincente de su versión, la cuestión de por qué el agua caliente se congela más rápido que el frío, se puede cerrar. También sobre el tema: Los científicos de 100 años no pudieron entender por qué el físico estadounidense de Tetetas resolvió la paradoja de Cat Schrödinger Física resolvió un enigma a largo plazo del comportamiento de la física de electrones demostró que el campo magnético cambia la transferencia de calor del material en el diamante vio el efecto cuántico de zenon ¿Por qué el agua caliente se congela más rápido que el frío? Esto es cierto, aunque suena increíble, porque en el proceso de congelación, el agua tibia debe pasar la temperatura del agua fría. Mientras tanto, este efecto se usa. Por ejemplo, los rodillos y las diapositivas en invierno se vertieron agua caliente, no frío. Los especialistas aconsejan a los automovilistas para rellenar el invierno en el tanque frio del tanque de lavadora, y no el agua caliente. La paradoja es conocida en el mundo como el "efecto MPEMB". Este fenómeno mencionó a Aristóteles, Francis Bacon y René Descartes, pero solo en 1963, los profesores de la física le pagaban y trataban de explorar. Todo comenzó con el hecho de que el escolarista de Tanzanian Erasto MPEMBBA observó que la leche endulzada, que solía preparar el helado, se congela más rápido si estaba precalentado y enviaba el supuesto de que el agua caliente se congela más rápido que el frío. Apeló a la aclaración al maestro de física, pero solo se rió de la estudiante, diciendo lo siguiente: "Esto no es una física mundial, sino un médico de MPEMS". Afortunadamente, Dennis Osborne fue una vez en la escuela, profesor de física de la Universidad de Dar es Salama. Y MPEMBA le apeló con la misma pregunta. El profesor se estableció menos escéptico, dijo que no podía juzgar lo que nunca había visto, y al regresar a casa les pidió a los empleados que realicen experimentos relevantes. Parece que confirmaron las palabras del niño. En cualquier caso, en 1969, Osborne habló sobre trabajar con MPEMBO en la revista "Eng. Física. Educación.

" En el mismo año, George Kell del Consejo Nacional de Investigación de Canadá publicó un artículo con una descripción del fenómeno en "Eng.

  • Americano.
  • diario
  • De.
  • Física.

"

Hay varias opciones para explicar esta paradoja:

El agua caliente se evapora más rápido, lo que reduce su volumen, y un volumen más pequeño de agua con la misma temperatura se congela más rápido. En recipientes herméticos, el agua fría debe congelarse más rápido.

La presencia de revestimiento de nieve. El recipiente de agua caliente está sacrificando debajo de sí mismo, por lo tanto, es el contacto térmico con una superficie de enfriamiento. El agua fría no brilla debajo de ella. En ausencia de forro de nieve, el contenedor de agua fría debe congelarse más rápido.

El agua fría comienza a congelar desde arriba, empeorando así los procesos de emisión y convección de calor, y por lo tanto la pérdida de calor, mientras que el agua caliente comienza a congelarse desde abajo. Con agitación mecánica adicional de agua en recipientes, agua fría debe congelarse más rápido.

La presencia de centros de cristalización en agua enfriada: las sustancias se disolvieron en ella. Con un pequeño número de tales centros en agua fría, la transformación del agua en el hielo es difícil y posiblemente su sobrecofring cuando permanece en un estado líquido, teniendo una temperatura menos.

Recientemente, se publicó otra explicación. El Dr. Jonathan Katz (Jonathan Katz) de la Universidad de Washington investigó este fenómeno y llegó a la conclusión de que un papel importante en ella se desempeña con sustancias disueltas en agua, que se depositan cuando se calientan. Bajo las sustancias disueltas, el Dr. Katz también implica los bicarbonatos de calcio y magnesio, que están contenidos en agua rígida. Cuando se calienta el agua, se depositan estas sustancias, el agua se vuelve suave. El agua que nunca se ha calentado, contiene estas impurezas, es "difícil". A medida que se congela y la formación de cristales de hielo, la concentración de impurezas en el agua aumenta 50 veces. Debido a esto, se reduce el punto de congelación del agua.

Esta explicación no parece convincente, porque No es necesario olvidar que el efecto se encontró en experimentos con helado, y no con agua rígida. Lo más probable es que la causa del fenómeno del termofísico y no químico.

Mientras que la explicación inequívoca de la paradoja del MPEMB no se recibe. Debo decir que algunos científicos no consideran que esta paradoja digna de atención. Sin embargo, es muy interesante que un escolar simple haya alcanzado el reconocimiento del efecto físico y ganó popularidad debido a su curiosidad y perseverancia.

Añadido en febrero de 2014

La nota fue escrita en 2011. Desde entonces, han aparecido nuevos estudios sobre el efecto de MPEMBI y nuevos intentos de explicarlo. Entonces, en 2012, la Royal Chemical Society de Gran Bretaña anunció una competencia internacional para la solución de los secretos científicos "MPEMBI EFFICE" con un fondo de premios de 1000 libras. La fecha límite se instaló el 30 de julio de 2012. Nikola Beregovik desde el laboratorio de la Universidad de Zagreb se convirtió en el ganador. Publicó su trabajo en el que analizó intentos anteriores de explicar este fenómeno y concluyó que no eran convincentes. El modelo propuesto por ellos se basa en las propiedades fundamentales del agua. Los que desean pueden encontrar un trabajo en el enlace http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

La investigación sobre esto no se completó. En 2013, la física de Singapur teóricamente probó la causa del efecto Emprobe. El trabajo se puede encontrar por referencia http://arxiv.org/abs/1310.6514.

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  Foto14818-3.¿Por qué la cremallera y el trueno trueno?

¿Por qué el cielo es azul? ¿Se puede congelar? .

La respuesta es simple, sí, tal vez

. Además, el agua hirviendo se congelará más rápido que el frío. ¿Qué más rápido: hervir o frío H2O?

Los científicos tienen muchos experimentos y demostraron que lo primero cristaliza el agua hirviendo.

Si en el congelador pone simultáneamente dos capacidades del mismo volumen y forma con agua hirviendo y agua simple, entonces

El primero se convertirá en hielo con precisión hirviendo agua.

Aunque, si sigue la lógica, primero debe enfriarse, y luego cristalizar. Pero no lo es.

Vale la pena señalar que tal efecto fue observado por las personas durante mucho tiempo.

  1. foto14818-3. El Aristóteles señaló esto en sus registros, estaba interesado en el fenómeno de R. Dekart. Sin embargo, estudiando cuidadosamente este problema en ese momento, pocas personas lo hicieron, no estaba particularmente interesado en los científicos.
  2. Un colegial inquisitivo de Tanzanskaya dio un sólido estudio sobre el tema, que se encontró en la vida cotidiana que el líquido de calentamiento, ya sea leche o agua, cristaliza más rápido.
  3. En 1969, el profesor D.sboron realizó un experimento, quien demostró la aprobación del joven. A partir de ese momento, el fenómeno recibió el nombre de su "abridor" y se conoció como el efecto del MPEMB.

¿Por qué?

Todavía no se explicó y entendía el fenómeno todavía, pero las disputas entre los científicos bajo este tema son suficientes. Sin embargo, algunas hipótesis aún tienen lugar: .

Al hervir, hay evaporación y una disminución en el volumen de agua, lo que significa que el proceso de cristalización está activado, es decir, acelera.

Los gases disueltos en agua se evaporan, por lo tanto, la densidad del agua en un estado de ebullición es mayor que la de la temperatura del agua. Se sabe que el alto porcentaje de densidad contribuye a la velocidad de enfriamiento.

La congelación del agua caliente comienza a ir más abajo, y la capa superior de la superficie permanece libre. Esto permite que los procesos de convección y radiación de calor no se detengan y no disminuyan la velocidad. En el estado normal, la superficie superior se conserva en el estado habitual, que ralentiza el rendimiento del calor.

Hay otras versiones que explican el fenómeno paradójico. Uno de ellos fue presentado por científicos de Washington por D. Katts. En su opinión, en el proceso de ebullición, el agua de la "dura" se convierte en un "suave". Parte de sustancias, como el magnesio y el bicarbonato de calcio, se someten a sedimentos y no interfieren con la cristalización. por lo tanto

El proceso de congelación de agua hirviendo va a veces más rápido de lo habitual.

¿Cómo se aplica esta paradoja en la vida real?

La existencia de un fenómeno paradójico ahorra tiempo para preparar sitios de juegos y deportes en la temporada de invierno.

Fenómeno incomprensible usado y producción industrial.

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