pikabu

. با تشکر از او، زمان انجماد برخی از محصولات و مواد کاهش می یابد، که حاوی آب است.

. با تشکر از او، زمان انجماد برخی از محصولات و مواد کاهش می یابد، که حاوی آب است.

. با تشکر از او، زمان انجماد برخی از محصولات و مواد کاهش می یابد، که حاوی آب است.

. با تشکر از او، زمان انجماد برخی از محصولات و مواد کاهش می یابد، که حاوی آب است.

. با تشکر از او، زمان انجماد برخی از محصولات و مواد کاهش می یابد، که حاوی آب است.

. با تشکر از او، زمان انجماد برخی از محصولات و مواد کاهش می یابد، که حاوی آب است.
. با تشکر از او، زمان انجماد برخی از محصولات و مواد کاهش می یابد، که حاوی آب است.
. با تشکر از او، زمان انجماد برخی از محصولات و مواد کاهش می یابد، که حاوی آب است.

. با تشکر از او، زمان انجماد برخی از محصولات و مواد کاهش می یابد، که حاوی آب است.
. با تشکر از او، زمان انجماد برخی از محصولات و مواد کاهش می یابد، که حاوی آب است.
. با تشکر از او، زمان انجماد برخی از محصولات و مواد کاهش می یابد، که حاوی آب است.
. با تشکر از او، زمان انجماد برخی از محصولات و مواد کاهش می یابد، که حاوی آب است.

پوسته آبی زمین هیدروسکوپ حدود 71 درصد از سطح زمین است. در حالت محدود، آب هر دو در پوسته مرگبار لیتوسفر است و تخمین زده می شود که ذخایر چنین آب (برای یک ثانیه) تقریبا برابر با جرم آب آزاد در هیدروسفر است. مشخص شد که 1 کیلومتر از گرانیت در طول ذوب می تواند 26 میلیون تن آب اختصاص داده شود. بیشتر "ذخایر" زنان بیشتر V.، زندانی در هفتگی عمیق زمین - در گوشته. آنها معتقدند که تا 13 سالگی وجود دارد میلیارد کیلومتر مربع آب، یعنی بیشتر از هیدروسفر. اما تنها 1 کیلومتر از چنین آب از این آب در سطح آتشفشان ها انجام می شود. این صنعت نقش تعیین کننده تاریخ زمین شناسی زمین را در شکل گیری رژیم حرارتی، آب و هوا و آب و هوا بازی کرده است. این است دور از همه چیز در مورد این جالب، طولانی شناخته شده است، اما به طرق مختلف مرموز، خیلی فراوان و چنین کمبود ماده، در مورد آب ساده است.

. با تشکر از او، زمان انجماد برخی از محصولات و مواد کاهش می یابد، که حاوی آب است.
. با تشکر از او، زمان انجماد برخی از محصولات و مواد کاهش می یابد، که حاوی آب است.
. با تشکر از او، زمان انجماد برخی از محصولات و مواد کاهش می یابد، که حاوی آب است.
ویدئو در موضوع

آب و هوای سرد مشخصه بیشتر از کشور ما است. علاوه بر اسکی در این زمان، برخی از آزمایشات با آب می تواند انجام شود. به عنوان مثال، آب گرم را به هوا پرتاب کنید، بدین ترتیب برف را بسازید. این ترفند دیدنی و جذاب بر اساس یک واقعیت جالب شناخته شده از زمان ارسطو است.

این به سادگی توصیف شده است - آب گرم سریعتر از سرما یخ می کند. این ویژگی نام اثر MPEMB را دریافت کرد. دانش آموز تانزانیا این پدیده را در سال 1963 کشف کرد. پس چرا آب گرم سریعتر از سرما یخ زده است؟

آزمایشات با بستنی

Erasto Mpembea و دیگر کودکان در مدرسه خود اغلب بستنی را با استفاده از یک اتاق انجماد مدرسه ساخته شده است. این فرآیند به شرح زیر بود: آنها شیر را پخته و مخلوط آن را با شکر مخلوط کردند. پس از آن، این مخلوط در فریزر قرار گرفت. و یک بار مومبا عجله کرد و مواد حاصل را در حالت گرما خنک کرد.

ویدئو در موضوع

معلوم شد که بستنی او سریعتر از یک همکلاسی معلوم شد. اما تعداد کمی از مردم به یک دانش آموز اعتقاد داشتند، و در سال 1969، Mpemba، همراه با فیزیکدانان پروفسور منتشر شد مقاله. در این فرصت. این اثر همیشه مشاهده نمی شود، بنابراین اگر سعی کنید آن را در خانه تکرار کنید، دور از این واقعیت است که اتفاق خواهد افتاد. احتمالا وجود دارد چند دلیل .

توضیح نسخه های این اثر

تشخیص اثر MPEMBA به دقت مطلق اجازه نمی دهد تا این پدیده را توضیح دهد. به طور کامل درک این روند هنوز موفق نشده است، اما اختلافات علمی بسیار انجام می شود. و چند نسخه از توضیح اثر MPEMBA وجود دارد.

اغلب فرضیه پیشرفته پیشرفته - آب گرم به دلیل کاهش جرم تبخیر می شود. در نتیجه، مایع یخ زده، از دست دادن حرارت کمتر است. با این حال، مواردی وجود داشت که اثر MPEMBI در ظروف بسته مشاهده شد، جایی که تبخیر نبود.

فرض دیگری این است که آب جریان های جابجایی و گرادیان دما را به عنوان خنک کننده توسعه می دهد. یک شیشه خنک کننده سریع با آب گرم، دارای تفاوت های دمای زیادی و سریع تر برای حذف گرما از سطح است. در حالی که یک لیوان آب یکپارچه خنک کننده یک تفاوت دمای کمتر دارد. همچنین به دست آوردن کمپرسور به دست آوردن روند تسریع شده است.

ویدئو در موضوع

تئوری های دیگر نیز وجود دارد. به عنوان مثال، بر اساس یکی از آنها، اثر گازهای محلول در آب بر روند انجماد. در سال 2013، یک گروه از محققان از سنگاپور پیشنهادی نسخه شما از توضیح اثر Mpemba. به گفته آنها، راه حل در خواص منحصر به فرد روابط شیمیایی در آب قرار دارد.

همانطور که شناخته شده است، مولکول استاندارد آب حاوی یک اتم اکسیژن و دو اتم هیدروژن است. آنها توسط اوراق قرضه کووالانسی متصل می شوند. اما هنگامی که یک ترکیب چند مولکول رخ می دهد، اتم های هیدروژن نیز با اتم های اکسیژن در مولکول های دیگر ارتباط برقرار می کنند. این پیوند های هیدروژنی برخی از خواص آن را می دهد، مانند یک نقطه جوش نسبتا بالا و تراکم کاهش یافته در هنگام انجماد.

محققان معتقدند که در طول مولکول های آب جوش گسترش یافته، گسترش اوراق بهادار هیدروژن. اما با توجه به حجم محدود، اوراق قرضه کوانتومی در مولکول های فردی فشرده می شوند، انرژی جمع می شوند. اگر آب در این حالت یخ زده شود، لینک ها انرژی را به شکل یک "بهار باز شده" آزاد می کنند، بسیار سریعتر خنک می شوند.

ویدئو در موضوع

اما نه همه کارشناسان با چنین تفسیری از اثر MPEMB موافق نیستند. کسی کارشناسان را متهم می کند که نظریه آنها می تواند یک ویژگی جدید آب را پیش بینی کند. با این حال، آن را در درک معمول نیست. شیمیدان ریچارد سپیده دم از دانشگاه استنفورد معتقد است که انجماد سریع آب گرم به طور عمده به تبخیر بستگی دارد.

به احتمال زیاد، دقیقا به این دلیل، اثر Mpembe رخ می دهد. شاید در آینده دانشمندان بتوانند به طور کامل ثابت کنند یا برخی از اصلاحات را به توضیح ارائه دهند.

اثر Mpemba یا چرا آب گرم سریعتر از سرما یخ زده است؟

اثر Mpemba (پارادوکس از MPEMBI) - یک پارادوکس که می گوید که آب گرم در برخی شرایط سریعتر از سرما یخ زده می شود، هرچند باید دمای آب سرد را در فرآیند انجماد انجام دهد. این پارادوکس یک واقعیت آزمایشی است که با ایده های معمول متناقض است، که طبق آن، با شرایط مشابه، بدن گرم تر برای خنک شدن به دمای خاص نیاز به زمان بیشتری نسبت به بدن کمتر گرم برای خنک کردن به همان درجه حرارت دارد.

این پدیده در یک زمان ارسطو، فرانسیس بیکن و رندی دکارت متوجه شد، اما تنها در سال 1963، مدرسه تانزانیا Erassto Mpembea متوجه شد که ترکیبی داغ از بستنی سریعتر از سرما یخ زده است.

به عنوان یک دانش آموز دبیرستان Magambaba در تانزانیا، Erasto Mpembea کار عملی در مورد کوک انجام داد. او نیاز به ساخت بستنی خانگی خانگی - جوش شیر، شکر را در آن حل کرد، آن را به دمای اتاق خنک کنید، و سپس آن را در یخچال برای انجماد قرار دهید. ظاهرا، Mpembba به خصوص یک دانش آموز سختگیرانه نبود و با تحقق بخش اول کار انجام داد. ترس از اینکه او زمان برای پایان درس را نداشته باشد، او در یخچال و فریزر هنوز شیر گرم را قرار داده است. به تعجب او، حتی قبل از شیر از رفقای خود را طبق یک تکنولوژی داده شده، مسدود شده است.

پس از آن، Mpemba نه تنها با شیر، بلکه همچنین با آب معمولی آزمایش کرد. در هر صورت، در هر صورت، در حال حاضر به عنوان یک دانش آموز دبیرستان Mkvava، او از پرسش پروفسور دنیس اسحاقان از کالج دانشگاه در دارا سلما خواسته است (برای خواندن دانش آموزان سخنرانی فیزیک در کلاس دانشگاه: "اگر شما دو برابر یکسان است ظروف با حجم برابر آب، بنابراین، در یکی از آنها، درجه حرارت دمای 35 درجه سانتیگراد، و در دیگر - 100 درجه سانتیگراد، و آنها را در فریزر قرار می دهد، سپس در آب دوم سریعتر می شود. چرا؟ " Osborne علاقه مند به این موضوع شد و به زودی در سال 1969، همراه با Mpemba نتایج آزمایشات خود را در مجله "آموزش فیزیک" منتشر کرد. از آن به بعد، اثر یافت شده است نامیده می شود اثر Mpemba .

تا به حال، هیچ کس نمی داند چگونه این اثر عجیب را توضیح دهد. دانشمندان هیچ نسخه ای ندارند، اگرچه بسیاری وجود دارد. همه چیز در مورد تفاوت در خواص آب گرم و سرد است، اما هنوز مشخص نیست که خواص در این مورد نقش مهمی ایفا می کند: تفاوت در Supercooling، تبخیر، تشکیل یخ، انجماد یا اثرات گازهای تخلیه شده بر روی آب در انواع مختلف درجه حرارت

پارادوکسیکیت اثر MPEMBA این است که زمانی که بدن آن را به دمای محیط خنک می شود باید نسبت به تفاوت در دمای این بدن و محیط زیست باشد. این قانون هنوز توسط نیوتن تاسیس شد و از آن زمان چندین بار در عمل تایید شد. در این اثر، آب با دمای 100 درجه سانتیگراد خنک می شود به دمای 0 درجه سانتی گراد سریعتر از همان مقدار آب با دمای 35 درجه سانتیگراد.

با این وجود، پارادوکس به معنای آن نیست، زیرا اثر MPEMBA را می توان توضیح داد و در چارچوب فیزیک معروف پیدا کرد. در اینجا چند توضیح از اثر mpembu وجود دارد:

تبخیر

آب گرم سریعتر از ظرف تبخیر می شود، در نتیجه حجم آن را کاهش می دهد، و حجم کوچکتر آب با همان درجه حرارت سریع تر می شود. گرم به 100 با آب 16٪ از جرم خود را در طول خنک کننده به 0 C از دست می دهد.

اثر تبخیر - اثر دوگانه. اول، جرم آب کاهش می یابد، که برای خنک سازی ضروری است. و در مرحله دوم، درجه حرارت به دلیل این واقعیت است که گرما تبخیر از انتقال از فاز آب به فاز بخار کاهش می یابد.

تفاوت دما

با توجه به این واقعیت که تفاوت دما بین آب گرم و هوای سرد بیشتر است، بنابراین تبادل گرما در این مورد شدید تر است و آب گرم سریعتر خنک می شود.

سرپوشیده

هنگامی که آب زیر 0 درجه خنک می شود، همیشه یخ نمی زند. تحت شرایط برخی از شرایط، می تواند تحت فشار هیپوترمی قرار گیرد، همچنان به طور مایع در دمای پایین دمای نقطه ی انجماد باقی می ماند. در بعضی موارد، آب حتی در دمای -20 درجه سانتیگراد مایع می شود.

دلیل این اثر این است که برای شروع اولین بلورهای یخ، به مراکز تشکیل کریستال نیاز دارند. اگر آنها در آب مایع نیستند، پس از آن، سوپراپولز ادامه خواهد یافت تا زمانی که درجه حرارت کاهش یابد، کریستال ها شروع به شکل خود می کنند. هنگامی که آنها شروع به تشکیل در یک مایع فوق العاده می کنند، آنها شروع به رشد سریع تر، تشکیل یک Lorth Shuhuh، که انجماد یخ را تشکیل می دهد.

آب گرم بیشترین حساس به سوپاپ را دارد، زیرا گرمایش آن گازهای و حباب های حل شده را از بین می برد، که به نوبه خود می تواند به عنوان مراکز برای تشکیل کریستال های یخ خدمت کند.

چرا supercooling باعث می شود آب گرم سریعتر شود؟ در مورد آب سرد، که توسط زیر آن را تحمل نمی کند. در این مورد، لایه نازک یخ بر روی سطح رگ تشکیل می شود. این لایه یخ به عنوان یک عایق بین آب و هوای سرد عمل می کند و از تبخیر بیشتر جلوگیری خواهد کرد. میزان تشکیل کریستال های یخ در این مورد کمتر خواهد بود. در مورد آب گرم، تحت فشار بیش از حد، آب فوق العاده ای، یک لایه سطح محافظ از یخ ندارد. بنابراین، از طریق باز کردن باز، گرما بسیار سریعتر می شود.

هنگامی که فرایند هیپوترمی به پایان می رسد و انجماد آب، گرما بسیار بیشتر از بین می رود و بنابراین یخ بیشتر تشکیل می شود.

بسیاری از محققان این اثر، به عنوان عامل اصلی در مورد اثر MPEMB، به عنوان عامل اصلی در نظر گرفته می شود.

همرفت

آب سرد از بالا شروع می شود، به این ترتیب فرآیندهای انتشار گرما و انتقال حرارت را بدتر می کند و بنابراین از دست دادن گرما، در حالی که آب گرم شروع به بستن از پایین می کند.

این اثر آنومالی تراکم آب توضیح داده شده است. آب دارای حداکثر تراکم در 4 درجه سانتیگراد است. اگر آب خنک شود تا 4 ثانیه و آن را در دمای پایین قرار دهید، سطح سطح آب سریعتر می شود. از آنجا که این آب کمتر از آب در دمای 4 ثانیه متراکم است، آن را بر روی سطح باقی می ماند، تشکیل یک لایه سرد نازک. در این شرایط، لایه نازک یخ در سطح آب به مدت کوتاهی بر روی سطح آب تشکیل می شود، اما این لایه یخ یک عایق است که از لایه های پایین آب محافظت می کند که در دمای 4 درجه سانتیگراد باقی خواهد ماند. بنابراین، فرآیند خنک کننده بیشتر کندتر خواهد بود.

در مورد آب گرم، وضعیت کاملا متفاوت است. لایه سطحی آب به دلیل تبخیر و تفاوت دما بیشتر خنک می شود. علاوه بر این، لایه های آب سرد متراکم تر از لایه های آب گرم هستند، بنابراین لایه آب سرد سقوط خواهد کرد، لایه ای از آب گرم به سطح را بلند می کند. چنین گردش آب باعث کاهش سریع دما می شود.

اما چرا این فرآیند به نقطه تعادل نمی رسد؟ برای توضیح اثر MPEMBA از این نقطه نظر از کنفرانس، لازم است که لایه های سرد و گرم آب جدا شوند و فرآیند همجنسگرایان پس از کاهش دمای متوسط ​​آب زیر 4 درجه سانتیگراد ادامه می یابد.

با این حال، داده های تجربی وجود ندارد که این فرضیه را تایید کند که لایه های سرد و گرم آب در طی کنجکاوی تقسیم می شوند.

گازهای محلول

آب همیشه شامل گازهای حل شده در آن - اکسیژن و دی اکسید کربن است. این گازها توانایی کاهش نقطه انجماد آب را دارند. هنگامی که آب گرم می شود، این گازها از آب آزاد می شوند، زیرا حلالیت آنها در آب در دمای بالا در زیر است. بنابراین، هنگامی که آب گرم سرد می شود، گازهای محلول کمتری در آن کمتر از آب سرد نیست. بنابراین، نقطه انجماد آب گرم بالاتر است و سریعتر می شود. این عامل گاهی اوقات به عنوان مهمترین چیز در هنگام توضیح اثر MPEMB در نظر گرفته می شود، هرچند هیچ اطلاعات تجربی این واقعیت را تایید نمی کند.

رسانایی گرمایی

این مکانیزم می تواند نقش مهمی در زمانی که آب در فریزر محفظه یخچال در ظروف کوچک قرار می گیرد، نقش مهمی ایفا کند. در این شرایط، مشخص شده است که ظرف آب گرم توسط یخ یخچال از یک فریزر تغییر می کند، در نتیجه بهبود تماس حرارتی با دیواره یخچال و هدایت حرارتی. در نتیجه، گرما از ظرف با آب گرم سریعتر از سرما برداشته می شود. به نوبه خود، ظرف با آب سرد زیر برف خفه نمی شود.

همه اینها (و همچنین دیگران) شرایط در بسیاری از آزمایشات مورد مطالعه قرار گرفتند، اما پاسخ یکنواخت به این سوال - کدام یک از آنها 100 درصد تولید مثل از اثر Mpembe را فراهم می کنند و دریافت نشده است.

به عنوان مثال، در سال 1995، دیوید اوورباخ، فیزیکدان آلمانی، اثر هیپوترمی آب را در این اثر بررسی کرد. او متوجه شد که آب گرم، رسیدن به یک حالت فوق العاده ای، در دمای بالاتر از سرما یخ زده است، که به معنی سریعتر است. اما آب سرد به حالت فوق العاده ای سریعتر از گرم می رسد، در نتیجه برای تاخیر قبلی جبران می شود.

علاوه بر این، نتایج Auerbakh با اطلاعاتی که قبلا به دست آمده است، با توجه به تعداد کمی از مراکز کریستالیزاسیون، تضاد دارد. هنگامی که آب از آن گرم می شود، گازهای حل شده در آن حذف می شوند و در طول جوش آن، برخی از نمک های حل شده در آن رسوب می شوند.

شما می توانید تا کنون فقط یک چیز را می توان گفت - بازتولید این اثر به طور قابل توجهی بستگی به شرایطی است که آزمایش انجام می شود. دقیقا به این دلیل است که همیشه دوباره تولید نمی شود.

O. V. Mosin

ادبی منابع :

"آب گرم سریعتر از آب سرد یخ می زند. چرا این کار را می کند؟"، جریل واکر در دانشمند آماتور، علمی آمریکایی، جلد. 237، نه 3، PP 246-257؛ سپتامبر 1977.

"انجماد آب گرم و سرد"، G .s KELL در مجله آمریکایی فیزیک، جلد. 37، نه 5، pp 564-565؛ مه 1969.

"Supercooling و Effect Mpemba"، دیوید Auerbach، در مجله آمریکایی فیزیک، جلد. 63، نه 10، PP 882-885؛ اکتبر 1995.

"اثر Mpemba: زمان انجماد آب گرم و سرد"، چارلز A. Knight، در مجله آمریکایی فیزیک، جلد. 64، نه 5، p 524؛ مه 1996.

"کلمه نهایی"، دانشمند جدید، دوم 1995 بود.

سلام، habr! من توجه شما را به ترجمه مقاله اشاره می کنم "چرا آب گرم، سریعتر از فیزیکدانان سرد، اثر مومب را حل می کند".

از مترجم: تمام زندگی او یک سوال را تجربه کرد، و در اینجا شما دوباره توضیح دادید.

چرا آب جوش سریع ترین آب سرد را خنثی می کند، به ویدیو می گوید:

خلاصه: با توجه به حضور پیوندهای هیدروژنی در مولکول های آب، تغییر در پیکربندی اوراق قرضه کووالانسی O-H تغییر می کند، با منابع انرژی اضافی در آنها، در طول خنک کننده آزاد شده و به عنوان گرمایش اضافی که با انجماد مواجه می شوند، آزاد می شود. در آب گرم، پیوند هیدروژن کشش، کوانتوم نه تنش، ذخیره انرژی کم خنک کننده و انجماد سریع تر است. زمان خاصی وجود دارد. تاو لازم به تشکیل پیوند هیدروژنی اگر فرایند خنک کننده به آرامی حرکت کند، اثر MPEMB ناپدید می شود. اگر فرایند خنک کننده نسبتا سریع باشد (تا ده دقیقه)، اثر بیان شده است. احتمالا باید برخی از دمای بحرانی باشد، که از آن اثر به نظر می رسد، اما این در مقاله منعکس نمی شود.

یک تصویر از مقاله اصلی، به دنبال آن است که خواننده باید با تمام وضوح که انرژی در اوراق قرضه کوانتومی است، ببیند، که پس از آن می تواند به صورت گرمای اضافی آزاد شود، جلوگیری از آب سرد.

تاریخچه سوال

ارسطو ابتدا اشاره کرد که آب گرم سریعتر از سرما یخ زده است، اما شیمیدانان همیشه از توضیح این پارادوکس اجتناب کردند. تا این روز.

آب یکی از مواد معمولی بر روی زمین است، اما در عین حال یکی از اسرار آمیز ترین است. به عنوان مثال، همانطور که در اکثر مایعات، تراکم آن در طول خنک کننده رشد می کند. با این حال، در مقایسه با بقیه، تراکم آن به حداکثر در دمای 4C می رسد و سپس شروع به کاهش دمای کریستالیزاسیون می شود.

در فاز جامد، آب دارای چگالی کمی کوچکتر است، به همین دلیل یخ در سطح آب شناور است. این یکی از دلایل وجود زندگی بر روی زمین است - اگر یخ از آب متراکم باشد، پس از انجماد، او پایین دریاچه ها و اقیانوس ها را رها کرد، که بسیاری از انواع فرآیندهای شیمیایی را غیر ممکن می سازد ممکن است.

بنابراین، یک اثر مشعل عجیب و غریب، به نام دانش آموز تانزانیا، که متوجه شد که مخلوط داغ برای بستنی سریعتر از سرما در فریزر غذاهای مدرسه در جایی در اوایل دهه 1960، یخ زده است. (در واقع، این اثر توسط بسیاری از محققان تاریخ، با شروع از ارسطو، فرانسیس بیکن و رنه دکارت) اشاره شد.

اثر Mpemba این است که آب گرم سریعتر سرد می شود. این اثر در موارد مختلفی با توضیحات مختلف ذکر شده در زیر اندازه گیری شد. یکی از ایده ها این است که عروق داغ بهترین تماس حرارتی را با فریزر دارد و حرارت را به طور موثر تر حذف می کند. دیگر این است که آب گرم سریعتر تبخیر می شود، و از آنجایی که این فرآیند یک اندوترمی است (همراه با جذب گرما) - سپس آن را تسریع می کند.

هیچ یک از این توضیحات قابل قبول نیست، بنابراین هنوز هیچ توضیحی واقعی وجود ندارد.

یک توضیح جدید از اثر (در حال حاضر قطعا درست است)

امروز، چانگ از دانشگاه تکنولوژی نانگانگ سنگاپور و تعدادی از همکارانش چنین ارائه شده است. این بچه ها استدلال می کنند که اثر MPEMS نتیجه خواص منحصر به فرد انواع مختلف ارتباطات، نگه داشتن مولکول های آب با هم است.

پس در این اتصالات چه چیزی مشابه است؟ هر مولکول آب شامل یک اتم اکسیژن نسبتا بزرگ متصل به دو اتم هیدروژن پایین با یک پیوند کووالانسی معمولی است. اما اگر شما چند مولکول آب را قرار دهید، پیوند هیدروژن نیز نقش مهمی ایفا می کند. این به خاطر این واقعیت است که اتم های هیدروژن یک مولکول در نزدیکی اکسیژن مولکول دیگری قرار دارند و با آن ارتباط برقرار می کنند. پیوندهای هیدروژن بسیار ضعیف تر از کووالانتی هستند (تقریبا حدود 10 بار)، اما قوی تر از نیروهای Van Der Wales که از Heckon برای چسبیدن به دیوارهای عمودی استفاده می کنند.

شیمیدانان مدتهاست از اهمیت این روابط آگاه شده اند. به عنوان مثال، نقطه جوش آب بسیار بالاتر از سایر مایعات با مولکول های مشابه است، به دلیل این واقعیت که پیوند هیدروژن مولکول ها را با هم نگه می دارد.

اما در سال های اخیر، شیمیدانان به طور فزاینده ای علاقه مند به نقش های دیگر هستند که می توانند اوراق قرضه هیدروژن را بازی کنند. به عنوان مثال، مولکول های آب در مویرگ های نازک، زنجیرهای طولانی را که توسط اوراق بهادار هیدروژنی نگهداری می شوند، تشکیل می دهند. این بسیار مهم است برای گیاهان که تبخیر آب از طریق غشاهای برگ به طور موثر زنجیره مولکول های آب را از ریشه ها افزایش می دهد.

در حال حاضر، با همکاران، آنها استدلال می کنند که پیوند های هیدروژنی نیز اثر Mpembe را توضیح می دهند. ایده اصلی آنها این است که پیوند هیدروژن منجر به یک تماس متراکم تر از مولکول های آب می شود و هنگامی که این اتفاق می افتد، انفجار طبیعی بین مولکول ها منجر به فشرده سازی اوراق قرضه کوانتومی و انباشت انرژی در آنها می شود.

با این حال، زمانی که مایع گرم می شود، فاصله بین مولکول ها افزایش می یابد و پیوند هیدروژن کشش می شود. همچنین به شما این امکان را می دهد که طول اوراق قرضه کوانتومی را افزایش دهید و در نتیجه انرژی خود را جمع آوری کنید. یک عنصر مهم این نظریه این واقعیت است که یک فرآیند که در آن اوراق قرضه کوانتومی موجب انباشته شدن انرژی در آنها می شود - معادل خنک کننده!

در واقع، این اثر روند خنک کننده معمولی را افزایش می دهد. به این ترتیب، نویسندگان استدلال می کنند که آب گرم باید سریعتر از سرما خنک شود. و این دقیقا همان چیزی است که ما در اثر کلاهبرداری مشاهده می کنیم.

چرا یک توضیح جدید بهتر از قبلی است؟

این بچه ها مقدار خنک کننده اضافی را محاسبه کرد و نشان داد که دقیقا مربوط به تفاوت مشاهده شده در آزمایشات است در اندازه گیری تفاوت در نرخ خنک کننده آب گرم و سرد. وایلا این یک نگاه جالب به خواص پیچیده و مرموز آب است که هنوز هم شیمیدانان را در شب نمی خوابند. علیرغم این واقعیت که ایده Zi و همکاران متقاعد کننده است، ممکن است اشتباه دیگری از نظریه پردازان باشد، که فیزیکدانان دیگر باید رد کنند. این به این دلیل است که نظریه ها دارای قدرت پیش بینی کننده (حداقل - در مقاله اصلی) هستند.

Zi و همکاران باید از نظریه خود برای پیش بینی خواص جدید آب استفاده کنند که از استدلال عادی حاصل نمی شود. به عنوان مثال، اگر اوراق قرضه کوانتومی کوتاه شود، این باید منجر به برخی از ویژگی های جدید اندازه گیری شده از آب شود، که نباید خود را در غیر این صورت آشکار سازد. باز کردن و اندازه گیری چنین خواص، آخرین گیلاس در کیک خواهد بود که تئوری را در شکل فعلی آن فاقد آن است.

بنابراین، علیرغم این واقعیت که بچه ها ممکن است اثر MPEMB را توضیح دهند، به خوبی، آنها نیاز به کمی پویا برای متقاعد کردن دیگران دارند.

آن را همانطور که ممکن است، آنها یک نظریه جالب دارند.

P.S. در سال 2016، یکی از نویسندگان همکاران - چانگ آفتاب (چانگ Q. Sun) همراه با یی خورشید (یی خورشید) یک بیانیه کامل تر از نظریه پیشنهادی منتشر کرد، با توجه به اثرات سطحی، انتقال، انتشار، انتشار، تابش و دیگر عوامل - به نظر می رسد توافق خوب با آزمایش (اسپرینگر).

ادبیات

ادبیات

ref: arxiv.org/abs/1310.6514: O: H-O Bond Relapation Anomalous Resolving Mpemba Paradox

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

چرا "دوباره توضیح داد" - و چون قبلا بود:

  1. https://doi.org/10.1103/physrevx.9.021060
  2. فرآیندهای غیر متعارف مارکوف: می تواند برخی از مسیرهای غیر معمول را به شدت سریعتر از تعادل پیگیری کند، بنابراین آب جوش خنک کننده سریع به چنین مسیری "شتاب" می افتد و آب سرد را از بین می برد (که در شرایط تعادل بیشتر خنک می شود).
  3. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.102/acs.jctc.6b00735
  4. خوشه ها (همچنین به علت پیوندهای هیدروژن) که با کریستالیزاسیون مواجه می شوند. در آب جوش چنین خوشه ای وجود ندارد، و در طول انجماد آن، آنها زمان لازم برای تشکیل، و در آب، برای مدت زمان طولانی از سرماخوردگی در خارج از فریزر، و آنها را به آن را به توقف آن به طور معمول نیست.
  5. https://aapt.scitation.org/doi/10/1119/1/18059
  6. Supercooling زیر نقطه انجماد، که در ابتدا آب گرم ضعیف تر است، زیرا ظروف سرباز یا مسافر بیشتر است، و کافی نیست که در فریزر در فرآیند انجماد سازماندهی شود. (اما در اینجا به وضوح یک مشکل است - در آزمایشات، کل منحنی خنک کننده آب گرم سرد سرد است، و نه تنها فرآیند انجماد، و این "اختلال" در هدایت حرارتی و خنک کننده اگر آن را باید تحت تاثیر کاهش خنک خنک کننده، و شتاب).

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

آب از سطح تبخیر می شود و گرما می گیرد. آب گرم سریع تر است (فقط روشن نیست که چرا، پس از هماهنگ کردن درجه حرارت، آب گرم - همچنان به شدت تبخیر می شود، هرچند که در حال حاضر سردتر از آب است که در ابتدا سرد بود).

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

ویدئو

تمام جابجایی شراب، که تبادل گرما را بهبود می بخشد (جریانهای جابجایی در حال چرخش بیش از inertia هستند و پس از دمای عینک و مدت زمان طولانی پس از آن).

مجله آمریکایی فیزیک 77، 27 (2009)؛ https://doi.org/10/1119/1.2996187

در کل، انحلال ناخالصی ها (گازها). در ضایعات آب جوش کمتر، انجماد سریع تر.

نتیجه

پدیده آب گرم یخ زده با سرعت بیشتری نسبت به سرما، شناخته شده در علم به عنوان اثر کلاهبرداری. بیش از این پدیده پارادوکسی، چنین ذهن های بزرگ به عنوان ارسطو، فرانسیس بیکن و رنة دکارت، منعکس شده بود، اما برای هزاره، هیچ کس قادر به ارائه توضیح معقول برای این پدیده نبود.

فقط در سال 1963، یک دانش آموز از جمهوری Tanganyik، Erasto Mpembe، این اثر را بر روی مثال بستنی متوجه شد، اما هیچ کدام از بزرگسالان به او توضیحی نکردند. با این وجود، فیزیکدانان و شیمیدانان به طور جدی در مورد پدیده بسیار ساده، اما بنابراین غیر قابل درک فکر کردند.

از آن به بعد، نسخه های مختلف بیان کرده اند، یکی از آنها به شرح زیر است: برخی از آب گرم اول فقط تبخیر می شود، و پس از آن، زمانی که کمتر از مقدار آن باقی می ماند، آب سریعتر می شود. این نسخه، به موجب سادگی آن، محبوب ترین شد، اما دانشمندان به طور کامل رضایت ندارند. امروزه تیمی از محققان دانشگاه فناوری دانشگاه نینانگ در سنگاپور (دانشگاه تکنولوژی نینانگ)، به رهبری شیمیدان سی ژانوم (Xi Zhang) اعلام کرد که آنها توانستند یک معما قرن قدیم را در مورد اینکه چرا آب گرم سریعتر از سرما یخ زده است، اجازه داد. همانطور که متخصصان چینی متوجه شدند، راز در مقدار انرژی ذخیره شده در پیوند هیدروژن بین مولکول های آب قرار دارد.

همانطور که شناخته شده است، مولکول های آب شامل یک اتم اکسیژن و دو اتم هیدروژن همراه با اوراق قرضه کووالانسی، که به نظر می رسد مبادله الکترونها در سطح ذرات است. یکی دیگر از معروف ترین واقعیت این است که اتم های هیدروژن به اتم های اکسیژن از مولکول های همسایه جذب می شوند - در عین حال اوراق بهادار هیدروژن تشکیل می شود.

اثر Mpemba جالب است، بنابراین همچنان به مطالعه ادامه می دهد. مطالعات بلافاصله در چند جهت انجام می شود. دانشمندان قطعا علت پارادوکس غیر قابل توضیح را پیدا خواهند کرد و به مردم اجازه می دهد تا امکان استفاده از آن را گسترش دهند.

در عین حال، مولکول های آب به طور کلی از یکدیگر دفع می شوند. دانشمندان سنگاپور متوجه شدند: آب گرمتر، فاصله بین مولکول های مایع به دلیل افزایش نیروهای دافع، بزرگتر است. در نتیجه، پیوند هیدروژن کشش می شود و بنابراین انرژی بیشتری را حفظ می کند. این انرژی زمانی که آب سرد می شود آزاد می شود - مولکول ها به یکدیگر نزدیک می شوند. و بازگشت انرژی، همانطور که می دانید، و به معنای خنک کننده است.

همانطور که شیمیدان در مقاله خود بنویسید، که می تواند در وب سایت Preprints arxiv.org پیدا شود، در آب گرم، پیوند های هیدروژنی قوی تر از سرما هستند. به این ترتیب، معلوم می شود که در پیوند هیدروژن آب گرم انرژی بیشتری ذخیره می شود، به این معنی که در طول خنک کننده به دمای منفی بیشتر آزاد می شود. به همین دلیل، یخ زده سریعتر است.

تا به امروز، دانشمندان این رمز و راز را تنها به صورت تئوری حل کرده اند. هنگامی که شواهد قانع کننده ای از نسخه خود را ارائه می دهند، سوال این است که چرا آب گرم سریعتر از سرما یخ زده می شود، ممکن است بسته شود. همچنین در موضوع: دانشمندان 100 ساله نمی توانستند درک کنند که چرا فیزیکدان آمریکایی، پارادوکس Cat Schrödinger را حل کرده است، فیزیک شرودینگر را حل کرد که یک معبد بلندمدت از رفتار فیزیک الکترونی را حل کرد، ثابت کرد که میدان مغناطیسی انتقال حرارت مواد را در الماس تغییر می دهد، اثر کوانتومی را تغییر داد از زونون چرا آب گرم سریعتر از سرما یخ می شود؟ این درست است، اگرچه این به نظر باور نکردنی است، زیرا در فرآیند انجماد، آب گرم باید دمای آب سرد را منتقل کند. در همین حال، این اثربخشی استفاده می شود. به عنوان مثال، غلطک ها و اسلایدها در زمستان ریخته می شود گرم، نه آب سرد. متخصصان راهنماهای رانندگان را توصیه می کنند تا زمستان را در مخزن واشر سرد و نه آب گرم کنند. پارادوکس در جهان به عنوان "اثر MPEMB" شناخته شده است. این پدیده، ارسطو، فرانسیس بیکن و رنه دکارت را ذکر کرد، اما تنها در سال 1963، اساتید فیزیک به او پرداخت شد و سعی کرد تا کشف کند. این همه با این واقعیت آغاز شده است که Erasto Mpembbba دانش آموز تانزانیا اشاره کرد که شیر شیرین، که او برای تهیه بستنی استفاده می شود، سریعتر می شود، اگر آن را پیش گرم کرد و فرض بر این فرض است که آب گرم سریعتر از سرما یخ زده است. او برای روشن شدن به معلم فیزیک درخواست کرد، اما او فقط در دانش آموز خندید و گفت: «این یک فیزیک جهانی نیست، بلکه یک پزشک از MPEMS نیست." خوشبختانه دنیس اسبورن یک بار در مدرسه، استاد فیزیک از دانشگاه Dar Es Salama بود. و Mpemba با همان سوال به او اعتراض کرد. پروفسور کمتر شک و تردید را راه اندازی کرد، گفت که او نمی تواند قضاوت کند که او هرگز دیده نمی شود و پس از بازگشت به خانه از کارکنان خواسته شد تا آزمایش های مربوطه را انجام دهند. به نظر می رسد آنها کلمات پسر را تایید کردند. در هر صورت، در سال 1969، Osborne در مورد کار با Mpembo در مجله "Eng" صحبت کرد. فیزیک. تحصیلات.

" در همان سال، جورج کل از شورای تحقیقات ملی کانادایی مقاله ای را با توضیح پدیده در "مهندس" منتشر کرد.

  • آمریکایی.
  • مجله
  • از.
  • فیزیک.

"

گزینه های متعددی برای توضیح این پارادوکس وجود دارد:

آب گرم سریعتر تبخیر می شود، بنابراین حجم آن را کاهش می دهد و حجم کمتر از آب را با همان درجه حرارت سریع تر می کند. در ظروف هرمتیک، آب سرد باید سریعتر یخ زده شود.

حضور برف برف. ظرف آب گرم به خودی خود تحت تاثیر قرار می گیرد، بنابراین تماس حرارتی با سطح خنک کننده است. آب سرد تحت آن قرار نمی گیرد. در غیاب پوشش برف، ظرف آب سرد باید سریعتر شود.

آب سرد از بالا شروع می شود، به این ترتیب فرآیندهای انتشار گرما و انتقال حرارت را بدتر می کند و بنابراین از دست دادن گرما، در حالی که آب گرم شروع به بستن از پایین می کند. با تکان دادن مکانیکی اضافی آب در ظروف، آب سرد باید سریعتر یخ زده شود.

حضور مراکز کریستالیزاسیون در آب سرد - مواد حل شده در آن. با تعداد کمی از این مراکز در آب سرد، تبدیل آب به یخ دشوار است و احتمالا بیش از حد سرماخوردگی آن است که در حالت مایع باقی می ماند، دارای دمای منفی است.

به تازگی، توضیح دیگری منتشر شد. دکتر جاناتان کتز (جاناتان کاتز) از دانشگاه واشنگتن این پدیده را مورد بررسی قرار داد و به این نتیجه رسید که نقش مهمی در آن توسط مواد حل شده در آب پخش می شود که هنگام گرم شدن ذخیره می شود. در زیر مواد حل شده، دکتر کتز همچنین نشان دهنده کربنات کلسیم و منیزیم است که در آب سفت شده موجود است. هنگامی که آب گرم می شود، این مواد ذخیره می شوند، آب نرم می شود. آب که هرگز گرم نشده است، حاوی این ناخالصی است، "سخت است". همانطور که انجماد و تشکیل بلورهای یخ، غلظت ناخالصی ها در آب 50 بار افزایش می یابد. به همین دلیل، نقطه انجماد آب کاهش می یابد.

این توضیح به نظر نمی رسد قانع کننده باشد، زیرا بدون نیاز به فراموش کردن این که اثر در آزمایشات با بستنی یافت شد، و نه با آب سفت و سخت. به احتمال زیاد علت پدیده ترموفیزیک و نه شیمیایی است.

در حالی که توضیح بی نظیر پارادوکس MPEMB دریافت نمی شود. باید بگویم که برخی از دانشمندان این پارادوکس را مورد توجه قرار نمی دهند. با این حال، بسیار جالب است که یک دانش آموز ساده به رسمیت شناختن اثر فیزیکی به دست آورده و محبوبیت آن به دلیل کنجکاوی و استقامت آن به دست آورد.

اضافه شده در فوریه 2014

این یادداشت در سال 2011 نوشته شده است. از آن زمان، مطالعات جدید در مورد اثر MPEMBI و تلاش های جدید برای توضیح آن ظاهر شده است. بنابراین، در سال 2012، انجمن شیمی شیمی سلطنتی بریتانیا یک رقابت بین المللی برای راه حل اسرار علمی "اثر MPEMBI" را با صندوق جایزه 1000 پوند اعلام کرد. آخرین مهلت در تاریخ 30 ژوئیه 2012 نصب شد. نیکولا Beregovik از آزمایشگاه دانشگاه زاگرب برنده شد. او کار خود را منتشر کرد که در آن تلاش های قبلی را برای توضیح این پدیده مورد بررسی قرار داد و نتیجه گرفت که آنها قانع کننده نبودند. مدل پیشنهاد شده توسط آنها بر اساس خواص اساسی آب است. کسانی که می خواهند یک شغل را در لینک http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp پیدا کنند

تحقیق در مورد این کامل نبود. در سال 2013، فیزیک از سنگاپور به لحاظ نظری، علت اثر Empube را ثابت کرد. این کار را می توان با مرجع http://arxiv.org/abs/1310.6514 یافت.

مشابه موضوع مقالات در سایت:

451 درجه فارنهایت، درجه حرارت کاغذی کاغذ؟

دماسنج مادون قرمز پزشکی - اسطوره ها و واقعیت چرا آسمان ستاره سیاه است؟ (پارادوکس فوتومتریک)

رمز و راز برگ قرمز

  foto14818-3.چرا زیپ و تندر تندر؟

چرا آسمان آبی است؟ آیا می توان آن را یخ زد؟ .

پاسخ ساده است - بله، شاید

. علاوه بر این، آب جوش سریعتر از سرما یخ زده می شود. چه سریعتر: جوش یا سرد H2O؟

دانشمندان آزمایش های زیادی دارند و ثابت می کنند که اولین کریستال آب جوش را می سازد.

اگر در فریزر به طور همزمان دو ظرفیت از همان حجم و شکل را با آب جوش و آب ساده قرار دهید، سپس

اولین بار به یخ دقیق آب جوش تبدیل می شود

اگر چه، اگر شما منطق را دنبال کنید، ابتدا باید خنک شود و سپس کریستال شود. اما این نیست

شایان ذکر است که چنین تأثیری توسط افراد برای مدت زمان طولانی مشاهده شد.

  1. foto14818-3. ارسطو به این در سوابق اشاره کرد، علاقه مند به پدیده R. ​​dekart بود. با این حال، با دقت مطالعه این موضوع در آن زمان، تعداد کمی از مردم، به ویژه در دانشمندان علاقه مند نبودند.
  2. Schoolboy Tanzanskaya Incisitive مطالعات جامعی از موضوع را ارائه داد که در زندگی روزمره یافت می شود که مایع گرم شدن، شیر یا آب، سریعتر کریستال می شود.
  3. در سال 1969، یک آزمایش توسط پروفسور D.sboron انجام شد، که ثابت کرد که تایید مرد جوان است. از آن لحظه، این پدیده نام "بازکن" خود را دریافت کرد و به عنوان اثر MPEMB شناخته شد.

چرا؟

هنوز به طور کامل توضیح داده نشده و هنوز پدیده را درک نکرده است، اما اختلافات میان دانشمندان تحت این موضوع کافی است. با این حال، برخی از فرضیه ها هنوز برگزار می شود: .

هنگامی که جوش تبخیر و کاهش حجم آب وجود دارد، به این معنی که فرایند کریستالیزاسیون فعال می شود، I.E. شتابده

گازها حل شده در آب تبخیر می شوند، بنابراین تراکم آب در یک حالت جوش بالاتر از دمای آب است. شناخته شده است که درصد بالایی از تراکم به میزان خنک کننده کمک می کند.

انجماد آب گرم شروع به پایین می شود، و سطح سطح بالایی باقی می ماند. این اجازه می دهد تا فرآیندهای انتقال و تابش گرما به توقف و کاهش سرعت. در حالت عادی، سطح بالایی در حالت معمول حفظ می شود، که عملکرد گرما را کاهش می دهد.

نسخه های دیگری وجود دارد که پدیده پارادوکسی را توضیح می دهند. یکی از آنها توسط دانشمندان واشنگتن توسط D. Katts مطرح شد. به نظر او، در فرایند جوش، آب از "سخت" تبدیل به یک "نرم". بخشی از مواد، مانند منیزیم و بی کربنات کلسیم، از بین می روند و با کریستالیزاسیون دخالت نمی کنند. از این رو

فرآیند انجماد آب جوش در زمان های سریعتر از حد معمول می رود

این پارادوکس چگونه در زندگی واقعی اعمال می شود؟

وجود پدیده پارادوکسیک موجب صرفه جویی در زمان برای آماده سازی سایت های بازی و ورزش در فصل زمستان می شود.

پدیده غیر قابل درک و تولید صنعتی استفاده می شود

Добавить комментарий