Pikabu

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La coquille aqueuse de la terre de l'hydrosphère est d'environ 71% de la surface de la Terre. Dans l'état limité, l'eau est à la fois dans la croûte mortelle de la lithosphère et on estime que les réserves d'eau (pour une seconde !!) sont approximativement égales à la masse d'eau libre dans l'hydrosphère. Il a été constaté que 1 km³ de granit lors de la fonte peut être alloué 26 millions de tonnes d'eau. Les femmes plus "réserves" du V., prisonnier dans la semaine en profondeur de la Terre - dans le manteau. Ils portent qu'il y a jusqu'à 13 milliards de km³ d'eau, c'est-à-dire plus que dans l'hydrosphère. Mais seulement 1 km³ d'une telle eau est effectué à la surface des volcans chaque année. L'industrie a joué et joue le rôle décisif de l'histoire géologique de la Terre, dans la formation de son régime thermique, du climat et du temps. Il est Loin de tout est connu sur cette intéressante, longue connue, mais de nombreuses manières mystérieuses, si abondantes et si peu importantes, à propos de l'eau simple.

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Le temps froid est caractéristique de la plupart de notre pays. En plus du ski à ce moment-là, certaines expériences avec de l'eau peuvent être effectuées. Par exemple, jetez de l'eau chaude dans l'air, faisant ainsi la neige. Cette astuce spectaculaire est basée sur un fait intéressant connu depuis l'époque d'Aristote.

Il est décrit simplement - l'eau chaude gèle plus rapidement que le froid. Cette propriété a reçu le nom de l'effet de la MPemb. Écolier tanzanien a découvert ce phénomène en 1963. Alors, pourquoi l'eau chaude gèle plus vite que le froid?

Expériences avec glace

Erasto Mpembea et d'autres enfants de son école ont souvent fait de la glace à l'aide d'une chambre de congélation de l'école. Le processus était comme suit: ils ont bouilli du lait et mélangé avec du sucre. Après cela, ce mélange a été placé dans le congélateur. Et une fois que MPemba s'est précipité et a mis la substance qui en résulte refroidir dans l'état chauffé.

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Il s'est avéré que sa glace s'est avérée plus rapidement qu'un camarade de classe. Mais il y a peu de gens ont cru un écolier et, en 1969, Mpemba, ainsi que les physiciens du professeur publiés Article. à cette occasion. Cet effet n'est pas toujours observé, alors si vous essayez de le répéter à la maison, loin du fait que cela se produira. Probablement il y a quelques raisons .

Explanation versions de cet effet

La détection de l'effet de la MPemba n'a pas permis une précision absolue à expliquer ce phénomène. Pour bien comprendre, ce processus n'a pas encore réussi, mais les différends scientifiques sont réalisés beaucoup. Et il existe plusieurs versions d'expliquer l'effet de la MPemba.

L'hypothèse la plus avancée - l'eau chaude s'évapore due à la perte de masse. En conséquence, le liquide gèle, perdant moins de chaleur. Cependant, il y avait des cas lorsque l'effet du MPembi a été observé dans des conteneurs fermés, où l'évaporation n'était pas.

Une autre hypothèse est que l'eau développe des flux de convection et des gradients de température, car il s'agit de refroidissement. Un verre de refroidissement rapide avec de l'eau chaude aura de grandes différences de température et plus rapidement pour éliminer la chaleur de la surface. Tandis qu'un verre d'eau uniformément refroidi a une différence de température plus petite. Également obtenu moins de convection accélérant le processus.

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Il y a aussi d'autres théories. Par exemple, selon l'un d'entre eux, l'effet des gaz dissous dans l'eau sur le processus de congélation. En 2013, un groupe de chercheurs de Singapour suggéré Votre version de l'explication de l'effet de la MPemba. Selon eux, la solution réside dans les propriétés uniques des liens chimiques dans l'eau.

Comme on le sait, la molécule d'eau standard contient un atome d'oxygène et deux atomes d'hydrogène. Ils sont reliés par des obligations covalentes. Mais lorsqu'un composé de plusieurs molécules se produit, des atomes d'hydrogène forment également des connexions avec des atomes d'oxygène chez d'autres molécules. Ces liaisons d'hydrogène donnent de l'eau certaines de ses propriétés, telles qu'un point d'ébullition relativement élevé et une densité réduite pendant la congélation.

Les chercheurs croient que lors de la propagation des molécules d'eau bouillante, prolonger ainsi les liaisons d'hydrogène. Mais en raison du volume limité, des liaisons covalentes dans des molécules individuelles sont comprimées, accumulant de l'énergie. Si l'eau gèle dans cet état, les liens libèrent l'énergie sous la forme d'un «ressort déverrouillé», refroidissant beaucoup plus rapidement.

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Mais tous les experts ne sont pas d'accord avec une telle interprétation de l'effet du MPemb. Quelqu'un accuse les experts dans le fait que leur théorie pourrait prédire une nouvelle propriété d'eau. Cependant, ce n'est pas dans la compréhension habituelle. Le chimiste Richard Dawn de l'Université Stanford considère que le gel rapide de l'eau chaude dépend principalement de l'évaporation.

Très probablement, précisément à cause de cela, l'effet de MPEMBE se produit. Peut-être que dans les futurs scientifiques pourront le prouver pleinement ou apporter des amendements à l'explication.

Effet MPemba ou pourquoi l'eau chaude gèle plus vite que le froid?

Effet mpemba (Paradoxe de MPembi) - un paradoxe qui dit que l'eau chaude dans certaines conditions gèle plus rapidement que le froid, bien qu'il doit subir la température de l'eau froide dans le processus de congélation. Ce paradoxe est un fait expérimental qui contredit les idées habituelles, selon lesquelles, dans les mêmes conditions, le corps le plus chauffé pour refroidissement à une certaine température nécessite plus de temps que le corps moins chauffé pour refroidir à la même température.

Ce phénomène a été remarqué à la fois Aristote, Francis Bacon et René Descart, mais seulement en 1963, l'écolier tanzanien Erasto Mpembea a révélé que le mélange chaud de la crème glacée gèle plus rapidement que le froid.

En tant qu'étudiant du lycée Magambaba en Tanzanie, Erasto Mpembea a fait des travaux pratiques sur le cas de la cuisson. Il avait besoin de faire de la crème glacée maison - faire bouillir le lait, de dissoudre le sucre en elle, de le refroidir à la température ambiante, puis de la mettre dans le réfrigérateur pour le gel. Apparemment, Mpembba n'était pas particulièrement un étudiant diligent et a estimé que l'accomplissement de la première partie de la tâche. Craignant qu'il n'aurait pas de temps pour la fin de la leçon, il a mis au réfrigérateur toujours chaud le lait. À sa surprise, il se figeait encore plus tôt que le lait de ses camarades cuits selon une technologie donnée.

Après cela, Mpemba a expérimenté non seulement avec du lait, mais aussi avec de l'eau ordinaire. En tout état de cause, déjà en tant qu'étudiant du lycée Mkvava, il posa la question du professeur Dennis Osborne du Collège universitaire de Dar es Salama (à lire les étudiants une conférence sur la physique de la classe universitaire: "Si vous prenez deux identiques Conteneurs avec des volumes égaux d'eau, dans l'une d'entre elles, l'eau a une température de 35 ° C et dans l'autre - 100 ° C et les mettent dans le congélateur, puis dans la deuxième eau gèle plus rapidement. Pourquoi? " Osborne s'intéressait à cette question et bientôt en 1969, avec MPemba publié les résultats de leurs expériences dans le magazine "Education physique". Depuis lors, l'effet trouvé est appelé L'effet de MPemba .

Jusqu'à présent, personne ne sait comment expliquer cet effet étrange. Les scientifiques n'ont pas de version unique, bien qu'il y en ait beaucoup. Il s'agit de la différence entre les propriétés de l'eau chaude et froide, mais il n'est pas encore clair que les propriétés jouent un rôle dans ce cas: la différence de super-refroidissement, d'évaporation, de formation de glace, de convection ou des effets de gaz déchargés sur l'eau à différents températures.

La paradoxicité de l'effet de la MPemba est que le temps pendant lequel le corps se refroidit jusqu'à la température ambiante devrait être proportionnel à la différence de température de ce corps et de l'environnement. Cette loi était toujours établie par Newton et depuis lors, plusieurs fois confirment dans la pratique. Dans cet effet, l'eau avec une température de 100 ° C refroidit à une température de 0 ° C plus rapidement que la même quantité d'eau d'une température de 35 ° C.

Néanmoins, cela n'implique pas de paradoxe, car l'effet de la MPemba peut être trouvé une explication et dans le cadre de la célèbre physique. Voici quelques explications de l'effet de MPembu:

Évaporation

Eau chaude plus rapide s'évapore du conteneur, réduisant ainsi son volume et le volume d'eau réduit de la même température gèle plus rapidement. Chauffé à 100 avec de l'eau perd 16% de sa masse pendant le refroidissement à 0 ° C.

Effet de l'évaporation - double effet. Premièrement, la masse d'eau est réduite, ce qui est nécessaire au refroidissement. Et deuxièmement, la température est réduite en raison du fait que la chaleur de l'évaporation de la transition de la phase d'eau à la phase de vapeur est réduite.

La différence de température

En raison du fait que la différence de température entre l'eau chaude et l'air froid est plus - donc une thermophonie dans ce cas il y a plus d'eau intense et plus chaude est refroidie plus rapidement.

Super-refuge

Lorsque l'eau est refroidie en dessous de 0 ° C, il ne gèle pas toujours. Dans certaines conditions, il peut subir une hypothermie, continuant de rester liquide à des températures inférieures à la température du point de congélation. Dans certains cas, l'eau peut rester liquide même à une température de -20 C.

La raison de cet effet est que pour commencer à former les premiers cristaux de glace nécessitent des centres de formation de cristaux. S'ils ne sont pas dans de l'eau liquide, la surcoolure se poursuivra jusqu'à ce que la température diminue tellement que les cristaux commenceront à se former spontanément. Lorsqu'ils commencent à se former dans un fluide super-refroidi, ils commenceront à se développer plus rapidement, formant un Shuhuh de Lorth, que le gel va former de la glace.

L'eau chaude est la plus sensible à la surcoolisation car son chauffage élimine les gaz dissous et les bulles, ce qui peut servir de centres pour la formation de cristaux de glace.

Pourquoi la super-refroidissement provoque-t-elle de l'eau chaude à coller plus vite? Dans le cas de l'eau froide, qui n'est pas trop couvrée par ce qui suit. Dans ce cas, la fine couche de glace sera formée à la surface du navire. Cette couche de glace agira comme une isolant entre l'eau et l'air froid et empêchera d'autres évaporations. Le taux de formation de cristaux de glace dans ce cas sera moins. Dans le cas de l'eau chaude, subir une eau super-refroidissante, une eau super-refroidie n'a pas de couche de glace de surface protectrice. Par conséquent, il perd de la chaleur beaucoup plus rapidement par le haut ouvert.

Lorsque le processus d'hypothermie se termine et que l'eau gèle, beaucoup plus de chaleur est perdue et donc plus de glace est formée.

De nombreux chercheurs de cet effet envisagent de supercooler sur le facteur principal dans le cas de l'effet MPemb.

Convection

L'eau froide commence à geler en haut, aggravant ainsi les procédés d'émission de chaleur et de convection, et donc la perte de chaleur, tandis que l'eau chaude commence à geler en dessous.

Cet effet de l'anomalie de densité d'eau est expliqué. L'eau a une densité maximale à 4 ° C. En cas de refroidissement de l'eau à 4 s et placez-la à une température inférieure, la couche d'eau de surface gèlera plus vite. Parce que cette eau est moins dense que l'eau à une température de 4 s, il restera à la surface, formant une fine couche froide. Dans ces conditions, la couche mince de glace sera formée à la surface de l'eau pendant une courte période, mais cette couche de glace sera un isolant qui protège les couches d'eau inférieures, qui resteront à une température de 4 C. Par conséquent, le nouveau processus de refroidissement sera plus lent.

Dans le cas de l'eau chaude, la situation est complètement différente. La couche de surface d'eau sera refroidie plus rapidement en raison d'une évaporation et d'une plus grande différence de température. De plus, les couches d'eau froide sont plus denses que les couches d'eau chaude. Par conséquent, la couche d'eau froide tombera, soulevant une couche d'eau tiède à la surface. Une telle circulation d'eau fournit une chute rapide de la température.

Mais pourquoi ce processus n'atteint pas le point d'équilibre? Pour expliquer l'effet de la MPemba à partir de ce point de vue de la convection, il serait nécessaire de faire séparer cette couche d'eau froide et d'eau chaude et le processus de convection se poursuit après que la température moyenne de l'eau tombe en dessous de 4 C. C.

Cependant, aucune donnée expérimentale ne confirmerait cette hypothèse que les couches d'eau froide et chaude sont divisées pendant la convection.

Gaz dissous

L'eau contient toujours des gaz dissous dans celle-ci - de l'oxygène et du dioxyde de carbone. Ces gaz ont la capacité de réduire le point de congélation de l'eau. Lorsque l'eau est chauffée, ces gaz sont libérés de l'eau, car leur solubilité dans l'eau à des températures élevées inférieures à la température. Par conséquent, lorsque l'eau chaude est refroidie, il y a toujours moins de gaz dissous dans celui de l'eau froide non chauffée. Par conséquent, le point de congélation d'eau chauffée est plus élevé et il gèle plus rapidement. Ce facteur est parfois considéré comme la principale chose lorsqu'il explique l'effet du MPemb, bien qu'il n'y ait aucune donnée expérimentale confirmant ce fait.

Conductivité thermique

Ce mécanisme peut jouer un rôle important lorsque l'eau est placée dans le congélateur de la chambre de réfrigération dans de petits conteneurs. Dans ces conditions, il est à noter que le conteneur d'eau chaude est déplacé par une glace de congélateur d'un congélateur, améliorant ainsi le contact thermique avec la paroi du congélateur et la conductivité thermique. En conséquence, la chaleur est retirée du récipient avec de l'eau chaude plus rapidement que du froid. À son tour, le conteneur avec de l'eau froide ne bouge pas sous la neige.

Toutes ces conditions (ainsi que d'autres) ont été étudiées dans de nombreuses expériences, mais une réponse sans ambiguïté à la question - laquelle d'entre elles fournit une reproduction de cent pour cent de l'effet MPembbe - et n'a pas été reçue.

Par exemple, en 1995, le physicien allemand David Auerbach a étudié l'effet de l'hypothermie de l'eau sur cet effet. Il a découvert que de l'eau chaude, atteignant un état super-refroidi, gèle à une température plus élevée que le froid, ce qui signifie plus vite celui-ci. Mais l'eau froide atteint un état super-refroidi plus rapidement que chaude, compensant ainsi le décalage précédent.

De plus, les résultats de l'auerbakh contredisaient les données obtenues plus tôt que l'eau chaude est capable d'atteindre un plus grand nombre d'encloolins en raison d'un nombre réduit de centres de cristallisation. Lorsque l'eau est chauffée à partir de celui-ci, les gaz dissous sont enlevés et pendant son ébullition, certains sels dissous sont précipités.

Vous pouvez dire jusqu'à présent qu'une seule chose est possible - la reproduction de cet effet dépend de manière significative des conditions dans lesquelles l'expérience est effectuée. C'est précisément parce qu'il n'est pas toujours reproduit.

O. V. MOSIN

Littéraire Sources :

"L'eau chaude gèle plus vite que l'eau froide. Pourquoi le fait-il?", JEARL Walker dans le scientifique amateur, Scientific American, vol. 237, Non. 3, pp 246-257; Septembre 1977.

"Le gel d'eau chaude et froide", g .S. Kell dans l'American Journal of Physics, vol. 37, Non. 5, pp 564-565; Mai, 1969.

"SuperCooling et l'effet de Mpemba", David Auerbach, dans l'American Journal of Physics, vol. 63, Non. 10, pp 882-885; Octobre 1995.

"L'effet MPemba: les temps de congélation d'eau chaude et froide", Charles A. Knight, dans le Journal américain de Physics, vol. 64, Non. 5, p 524; Mai 1996.

"Le dernier mot", nouveau scientifique, 2e decept 1995.

Bonjour Habr! Je présente votre attention sur la traduction de l'article "Pourquoi l'eau chaude gèle plus rapidement que les physiciens froids résolvent l'effet Momba".

Du traducteur: Toute sa vie a subi une question, et ici, vous avez été expliqué à nouveau.

Pourquoi faire bouillir l'eau gèle le plus rapide de l'eau froide, raconte la vidéo:

Résumé: En raison de la présence d'obligations d'hydrogène dans les molécules d'eau, une modification de la configuration des liaisons covalentes de O-H est modifiée, avec les fournitures d'énergie supplémentaire en eux, libérée pendant le refroidissement et le chauffage supplémentaire qui interfère avec la congélation. Dans l'eau chaude, les liaisons d'hydrogène sont étirées, covalentes non tenses, la réserve d'énergie est faible et le gel est plus rapide. Il y a un peu de temps caractéristique. Tau. nécessaire pour former des liaisons d'hydrogène si le processus de refroidissement ira lentement, l'effet du MPembr disparaîtra. Si le processus de refroidissement est relativement rapide (jusqu'à des dizaines de minutes), l'effet est exprimé. Il devrait probablement être une température critique, en commençant par lequel l'effet apparaît, mais cela n'est pas reflété dans l'article.

Une image de l'article original, en regardant que le lecteur doit voir avec toute la clarté que l'énergie est dans des liaisons covalentes, qui peuvent ensuite être libérées sous forme de chaleur supplémentaire, empêchant ainsi l'eau froide.

Histoire de la question

Aristote a tout d'abord noté que l'eau chaude gèle plus rapidement que le froid, mais les chimistes ont toujours refusé d'expliquer ce paradoxe. Jusqu'à ce jour.

L'eau est l'une des substances les plus ordinaires de la planète, mais dans le même temps l'un des plus mystérieux. Par exemple, comme dans la plupart des liquides, sa densité pousse pendant le refroidissement. Cependant, contrairement au reste, sa densité atteint un maximum à une température de 4c, puis commence à diminuer jusqu'à la température de cristallisation.

En phase solide, l'eau a une densité légèrement plus petite, raison pour laquelle la glace flotte à la surface de l'eau. C'est l'une des raisons de l'existence de la vie sur la terre - si la glace était plus dense d'eau, alors pendant la congélation, il laisserait tomber le fond des lacs et des océans, ce qui ferait impossible de nombreux types de processus chimiques qui font la vie possible.

Ainsi, il y a un effet Membaby étrange, nommé d'après l'étudiant tanzanien, qui a constaté que le mélange chaud pour la crème glacée gèle plus rapidement que le froid de la cuisine de l'école quelque part au début des années 1960. (En fait, cet effet a été noté par de nombreux chercheurs de l'histoire, à commencer par Aristote, Francis Bacon et René de Descartes).

Effet mpemba C'est que l'eau chaude gèle plus rapidement le froid. Cet effet a été mesuré dans une variété de cas avec diverses explications décrites ci-dessous. L'une des idées est que les navires chauds ont le meilleur contact thermique avec le congélateur et enlevez la chaleur plus efficacement. L'autre est que l'eau tiède s'évapore plus rapidement et, étant donné que ce processus est endothermique (est livré avec l'absorption de la chaleur) - il accélère la congélation.

Aucune de ces explications n'a l'air plausible, il n'y avait donc toujours aucune explication réelle.

Une nouvelle explication de l'effet (maintenant il est certainement correct)

Aujourd'hui, Chang de l'Université de Nangang Technology of Singapour et plusieurs de ses collègues ont fourni de telles. Ces gars-là font valoir que l'effet des MPEM est le résultat des propriétés uniques de divers types de communication, tenant ensemble des molécules d'eau.

Alors, quelle est la même chose dans ces connexions? Chaque molécule d'eau consiste en un atome d'oxygène relativement grand raccordé à deux atomes de faible hydrogène avec une liaison covalente classique. Mais si vous placez quelques molécules d'eau, les obligations d'hydrogène commenceront également à jouer un rôle important. Cela est dû au fait que des atomes d'hydrogène d'une molécule sont situés près de l'oxygène d'une autre molécule et interagissent avec elle. Les liens d'hydrogène sont beaucoup plus faibles que covalents (env. ~ 10 fois), mais plus fort que les forces de Van der Walles qui utilise un heckon pour coller aux murs verticaux.

Les chimistes ont longtemps été conscients de l'importance de ces liens. Par exemple, le point d'ébullition de l'eau est beaucoup plus élevé que celui des autres liquides avec des molécules similaires, du fait que les liaisons d'hydrogène contiennent les molécules ensemble.

Mais ces dernières années, les chimistes sont de plus en plus intéressés par d'autres rôles pouvant jouer des obligations d'hydrogène. Par exemple, des molécules d'eau dans des capillaires minces forment de longues chaînes maintenues par des liaisons d'hydrogène. Ceci est très important pour les plantes qui ont une évaporation d'eau à travers les membranes de feuilles font glisser efficacement la chaîne de molécules d'eau de racines.

Maintenant, avec les co-auteurs, ils soutiennent que les obligations d'hydrogène expliquent également l'effet du MPembe. Leur idée clé est que les liaisons d'hydrogène conduisent à un contact plus dense de molécules d'eau, et lorsque cela se produit, la répulsion naturelle entre molécules conduit à la compression des liaisons covalentes et à l'accumulation d'énergie.

Cependant, lorsque le liquide est chauffé, la distance entre les molécules augmente et les liaisons d'hydrogène sont étirées. Il vous permet également d'augmenter la longueur des liaisons covalentes et d'attirer ainsi l'énergie accumulée dans elles. Un élément important de la théorie est le fait qu'un processus dans lequel des liaisons covalentes donnent de l'énergie accumulée dans leur équivalent au refroidissement!

En fait, cet effet améliore le processus de refroidissement habituel. Ainsi, l'eau chaude doit être refroidie plus rapidement que le froid, les auteurs se disputent. Et c'est exactement ce que nous observons dans l'effet de l'arnaque.

Pourquoi une nouvelle explication est-elle meilleure que la précédente?

Ces gars calculé la quantité de refroidissement supplémentaire et a montré qu'il correspond exactement à la différence observée dans les expériences Sur mesurer la différence de taux de refroidissement d'eau chaude et froide. Voilà! C'est un regard intéressant sur les propriétés complexes et mystérieuses de l'eau qui rendent encore les chimistes ne dorment pas la nuit. Malgré le fait que l'idée de Zi et de co-auteurs est convaincante, ce sera peut-être une autre erreur des théoriciens, que d'autres physiciens devront réfuter. En effet, les théories manquent de force prédictive (au moins - dans l'article original).

Zi et co-auteurs doivent tirer parti de leur théorie pour la prédiction de nouvelles propriétés de l'eau, qui ne sont pas dérivées du raisonnement ordinaire. Par exemple, si des obligations covalentes sont raccourcies, cela devrait entraîner de nouvelles propriétés mesurées de l'eau, ce qui n'aurait pas à se manifester autrement. L'ouverture et la mesure de telles propriétés constitueraient la dernière cerise sur le gâteau, qui manque la théorie dans sa forme actuelle.

Donc, malgré le fait que les gars avaient peut-être expliqué l'effet de MPemb, bien, ils ont besoin d'un peu de podnaping pour convaincre les autres.

Quoi qu'il en soit, ils ont une théorie intéressante.

P.s. En 2016, l'un des co-auteurs - Chang Sun (Chang Q. Sun) avec Yi Sun (Yi Sun) a publié une déclaration plus complète de la théorie proposée, avec la prise en compte des effets de surface, de la convection, de la diffusion, de la radiation et autres facteurs - et semblant un bon accord avec l'expérience (Springer).

Littérature

Littérature

Ref: arxiv.org/abs/1310.6514: O: relaxation anormale d'une liaison H-O Rementant en résolution de Mpemba Paradox

Original: https://medium.com/thysics-arxiv-blog/whie-hot-water-freezes-faster-than-cold-physicistes-solve-the-mpemba-effect-d8a2f611e853

Pourquoi "expliqué à nouveau" - et parce que c'était déjà:

  1. https:/doi.org/10.1103/Physrevx.9.021060
  2. Processus de Markov Non-EquilibriS: Peut suivre certaines trajectoires inhabituelles plus rapidement que l'équilibre, donc une eau de refroidissement rapide de refroidissement de l'eau bouillante tombe sur une telle trajectoire «accélérée» et dépassant de l'eau froide (qui refroidit dans des conditions plus d'équilibre).
  3. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jctc.ct.6b00735
  4. Clusters (également dus aux liaisons d'hydrogène) qui interfèrent avec la cristallisation. Dans de l'eau bouillante, il n'existe pas de clusters de ce type et lors de sa congélation, ils n'ont pas le temps de se former, et dans l'eau, pendant une longue période de l'ancien rhume à l'extérieur du congélateur, et ils ne le donnent pas pour le geler normalement.
  5. https://aapt.scitation.org/doi/10/1119/1.18059
  6. La super-refroidissement sous le point de congélation, qui dans de l'eau à l'origine chaude est faible, car le gâchis est plus grand, et il ne suffit pas d'organiser le congélateur dans le processus de congélation. (Mais ici, c'est clairement un problème - dans des expériences, toute la courbe de refroidissement de l'eau chaude est plus rare froide, et non seulement le processus de congélation, et ce "trouble" sur la conductivité thermique et le refroidissement s'il doit être influencé en ralentissement du refroidissement, et accélération).

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

L'eau s'évapore de la surface et prend de la chaleur. L'eau chaude est plus rapide (ce n'est pas clair que, après avoir aligné les températures, l'eau qui continue de s'évaporer plus activement, bien qu'elle soit déjà plus froide que cette eau qui était à l'origine froide).

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

Vidéo.

Toutes les convexes du vin, qui améliorent l'échange de chaleur (les flux de convection tournent sur l'inertie et après la température des lunettes nivelées et pendant longtemps après cela).

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

Dans tout, la dissolution des impuretés (gaz?). En ébullition, des impuretés d'eau moindre, gelant plus vite.

Conclusion

Le phénomène de l'eau chaude congelée avec une plus grande vitesse que le froid connu dans la science comme effet de l'arnaque. Sur ce phénomène paradoxal, de tels esprits tels que Aristote, Francis Bacon et René Descartes ont été reflétés ci-dessus, mais pour le millénaire, personne n'a pu offrir une explication raisonnable pour ce phénomène.

Seulement en 1963, un écolier de la République de Tanganyik, Eraso Mpembe, a remarqué cet effet sur l'exemple de la crème glacée, mais aucun des adultes ne lui a donné une explication. Néanmoins, les physiciens et les chimistes ont sérieusement pensé au phénomène si simple, mais si incompréhensible.

Depuis lors, différentes versions ont exprimé, dont l'une ressemblait comme suit: une partie de l'eau chaude est d'abord évaporée, puis, lorsqu'elle reste inférieure à sa quantité, l'eau gèle plus rapidement. Cette version, en vertu de sa simplicité, est devenue les plus populaires, mais les scientifiques n'ont pas pleinement satisfaire. De nos jours, une équipe de chercheurs de l'Université de l'Université d'Université de Nanyang à Singapour (Université technologique de Nanyang), dirigée par la chimiste Si Zhanom (Xi Zhang) a déclaré avoir réussi à laisser une énigme de siècle sur la raison pour laquelle l'eau chaude se gèle plus rapidement que le froid. Comme les spécialistes chinois ont découvert, le secret réside dans la quantité d'énergie stockée dans des liaisons d'hydrogène entre les molécules d'eau.

Comme on le sait, les molécules d'eau sont constituées d'un atome d'oxygène et de deux atomes d'hydrogène maintenus avec des liaisons covalentes, qui ressemblent à un échange d'électrons au niveau des particules. Un autre fait célèbre est que les atomes d'hydrogène sont attirés par des atomes d'oxygène des molécules voisines - en même temps des liaisons d'hydrogène sont formées.

L'effet MPemba est intéressant, donc cela continue d'étudier. Des études sont menées immédiatement dans plusieurs directions. Les scientifiques découvriront certainement la cause du paradoxe inexplicable et permettront aux gens d'élargir les possibilités de l'utiliser.

Dans le même temps, les molécules d'eau sont généralement repoussées les unes des autres. Les scientifiques de Singapour ont remarqué: l'eau plus chaude, plus la distance entre les molécules de fluide dues à l'augmentation des forces répulsives. En conséquence, des liaisons d'hydrogène sont étirées et se réserve donc une plus grande énergie. Cette énergie est relâchée lorsque l'eau est refroidie - les molécules se rapprochent l'une de l'autre. Et le retour de l'énergie, comme vous le savez, et veut dire refroidir.

À mesure que les chimistes écrivent dans leur article, qui se trouvent sur le site Web des pré-empreintes d'Arxiv.org, dans de l'eau chaude, les obligations d'hydrogène tensent plus fort que dans le froid. Ainsi, il s'avère que des liaisons d'hydrogène d'eau chaude sont stockées plus d'énergie, ce qui signifie qu'il est libéré plus pendant le refroidissement à des températures moins. Pour cette raison, le gelé est plus rapide.

À ce jour, les scientifiques ont résolu ce mystère que théoriquement. Lorsqu'ils présentent des preuves convaincantes de leur version, la question de savoir pourquoi l'eau chaude est gelée plus rapidement que le froid, il sera possible d'être fermé. Aussi sur le sujet: Les scientifiques de 100 ans n'ont pas pu comprendre pourquoi le physicien américain des théières a résolu le paradoxe de la physique du chat Schrödinger a résolu une énigme à long terme du comportement de la physique des électrons prouvé que le champ magnétique change le transfert de chaleur du matériau en diamant scie l'effet quantique de zénon Pourquoi l'eau chaude gèle-t-elle plus vite que le froid? Ceci est vrai, bien que cela semble incroyable, car dans le processus de congélation, l'eau tiède doit passer la température de l'eau froide. Pendant ce temps, cet effet est utilisé. Par exemple, les rouleaux et les diapositives en hiver ont versé de l'eau chaude et non froide. Les spécialistes conseillent que les automobilistes se remplissent d'hiver dans le rondelle à froid froid et pas d'eau chaude. Le paradoxe est connu dans le monde comme "Effet MPembe". Ce phénomène a mentionné Aristote, Francis Bacon et René Descartes, mais seulement en 1963, les professeurs de physique lui ont été versés et ont tenté d'explorer. Tout a commencé avec le fait que l'Écolier tanzanien Eraso Mpembba a noté que le lait sucré, qu'il préparait de la crème glacée, gèle plus vite s'il était préchauffé et avancé l'hypothèse que l'eau chaude gèle plus rapidement que le froid. Il a fait appel à des éclaircissements à l'enseignant de physique, mais il a ri seulement à l'étudiant en disant ce qui suit: "Ce n'est pas une physique mondiale, mais un médecin des MPEM." Heureusement, Dennis Osborne était une fois à l'école, professeur de physique de l'Université de Dar es Salama. Et Mpemba lui a appelé avec la même question. Le professeur a été mis en place moins sceptique, a déclaré qu'il ne pouvait pas juger de ce qu'il n'avait jamais vu, et après avoir renvoyé chez lui a demandé aux employés de mener des expériences pertinentes. On dirait qu'ils ont confirmé les mots du garçon. En tout cas, en 1969, Osborne a parlé de travailler avec MPembo dans le magazine "Eng. La physique. Éducation.

" La même année, George Kell du Conseil national de recherches du Canada a publié un article avec une description du phénomène de «eng.

  • Américain.
  • Journal
  • De.
  • La physique.

"

Il existe plusieurs options pour expliquer ce paradoxe:

L'eau chaude s'évapore plus rapidement, réduisant ainsi son volume, et un volume d'eau réduit avec la même température gèle plus rapidement. Dans des conteneurs hermétiques, l'eau froide devrait geler plus rapidement.

La présence de doublure de neige. Le conteneur d'eau chaude est en train de se mettre sous lui-même, il s'agit donc de contact thermique avec une surface de refroidissement. L'eau froide ne brille pas sous elle. En l'absence de doublure de neige, le conteneur d'eau froide doit geler plus rapidement.

L'eau froide commence à geler en haut, aggravant ainsi les procédés d'émission de chaleur et de convection, et donc la perte de chaleur, tandis que l'eau chaude commence à geler en dessous. Avec une agitation mécanique supplémentaire d'eau dans des conteneurs, l'eau froide devrait geler plus rapidement.

La présence de centres de cristallisation dans de l'eau refroidie - des substances dissoutes. Avec un petit nombre de tels centres dans de l'eau froide, la transformation de l'eau dans la glace est difficile et éventuellement sa super-refroidissement lorsqu'elle reste dans un état liquide, ayant une température moins.

Récemment, une autre explication a été publiée. Le Dr Jonathan Katz (Jonathan Katz) de l'Université de Washington a enquêté sur ce phénomène et est arrivé à la conclusion qu'un rôle important dans celui-ci est joué par des substances dissoutes dans l'eau, qui sont déposées lorsqu'elles sont chauffées. Sous les substances dissoutes, le Dr Katz implique également des bicarbonates de calcium et de magnésium contenus dans de l'eau rigide. Lorsque l'eau est chauffée, ces substances sont déposées, l'eau devient douce. L'eau qui n'a jamais chauffé, contient ces impuretés, c'est "difficile". En gèle et la formation de cristaux de glace, la concentration d'impuretés dans l'eau augmente 50 fois. Pour cette raison, le point de congélation de l'eau est réduit.

Cette explication ne semble pas convaincante, car Pas besoin d'oublier que l'effet a été trouvé dans des expériences avec de la crème glacée et non d'eau rigide. Très probablement la cause du phénomène de thermophysique et non chimique.

Tandis que l'explication sans équivoque du paradoxe du MPemb n'est pas reçue. Je dois dire que certains scientifiques ne considèrent pas ce paradoxe digne d'attention. Cependant, il est très intéressant d'obtenir une simple reconnaissance de l'effet physique et a gagné la popularité en raison de sa curiosité et de sa persévérance.

Ajouté en février 2014

La note a été écrite en 2011. Depuis lors, de nouvelles études sur l'effet de MPembi et de nouvelles tentatives d'explication de son explication sont apparues. Ainsi, en 2012, la Société royale de la Grande-Bretagne a annoncé une concurrence internationale pour la solution des secrets scientifiques «Effet MPembi» avec un fonds de prix de 1000 livres. La date limite a été installée le 30 juillet 2012. Nikola Beregovik du laboratoire de l'Université de Zagreb est devenu le gagnant. Il a publié son travail dans lequel il a analysé les tentatives précédentes d'expliquer ce phénomène et a conclu qu'ils n'étaient pas convaincants. Le modèle proposé par eux est basé sur les propriétés fondamentales de l'eau. Ceux qui souhaitent trouver un emploi sur le lien http://www.rsc.org/mpemba-compétition/mpemba-winner.asp

La recherche à ce sujet n'a pas été complétée. En 2013, la physique de Singapour prouve théoriquement la cause de l'effet d'empubé. Le travail peut être trouvé par référence http://arxiv.org/abs/1310.6514.

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Pourquoi le ciel est bleu? Peut-il geler? .

La réponse est simple - oui, peut-être

. De plus, l'eau bouillante gèlera plus vite que le froid. Quoi de plus rapide: ébullition ou froide H2O?

Les scientifiques ont beaucoup d'expériences et ont prouvé que le premier cristallise de l'eau bouillante.

Si dans le congélateur, mettez simultanément deux capacités du même volume et de la même forme avec de l'eau bouillante et de l'eau simple, puis

Le premier se transformera en glace avec précision de l'eau bouillante

Bien que, si vous suivez la logique, il doit d'abord refroidir, puis cristalliser. Mais ce n'est pas.

Il convient de noter qu'un tel effet a été observé par des personnes depuis longtemps.

  1. foto14818-3. L'Aristote a souligné cela dans ses disques, s'intéressait au phénomène de R. Dekart. Cependant, un étudiant soigneusement cette question à cette époque, peu de gens l'ont fait, ce n'était pas particulièrement intéressé par les scientifiques.
  2. Un écolier curieux de Tanzanskaya a donné une solide études sur le sujet, qui a trouvé dans la vie quotidienne que le liquide d'échauffement, que le lait ou l'eau, cristallise plus vite.
  3. En 1969, une expérience a été menée par le professeur D.Sboron, qui a prouvé l'approbation du jeune homme. À partir de ce moment, le phénomène a reçu le nom de son "ouvre-ouvert" et est devenu connu comme l'effet de la MPemb.

Pourquoi?

Ce n'était pas encore pleinement expliqué et de comprendre le phénomène encore, mais des différends entre scientifiques de ce sujet sont suffisants. Cependant, certaines hypothèses ont encore lieu: .

Lors de l'ébullition, il y a une évaporation et une diminution du volume de l'eau, ce qui signifie que le processus de cristallisation est activé, c'est-à-dire accélère.

Les gaz dissous dans l'eau sont évaporés, par conséquent, la densité d'eau dans un état d'ébullition est supérieure à celle de la température de l'eau. On sait que le pourcentage élevé de densité contribue au taux de refroidissement.

La congélation de l'eau chaude commence à aller en dessous et la couche de surface supérieure reste libre. Cela permet aux processus de convection et de rayonnement de la chaleur de ne pas arrêter et ne pas ralentir. Dans l'état normal, la surface supérieure est préservée à l'état habituel, qui ralentit le rendement thermique.

Il existe d'autres versions qui expliquent le phénomène paradoxal. L'un d'entre eux a été mis en avant par des scientifiques de Washington par D. Katts. À son avis, dans le processus d'ébullition, l'eau du "dur" se transforme en "doux". Une partie des substances, telles que le magnésium et le bicarbonate de calcium, sont sédées et n'interfèrent pas avec la cristallisation. donc

Le processus de congélation d'eau bouillante va parfois plus vite que d'habitude

Comment ce paradoxe a-t-il appliqué dans la vraie vie?

L'existence d'un phénomène paradoxal fait gagner du temps pour préparer des sites de jeu et des sports en hiver.

Phénomène incompréhensible d'occasion et production industrielle

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