Pikabu.

. Terima kasih kepadanya, masa pembekuan beberapa produk dan bahan dikurangkan, yang mengandungi air.

. Terima kasih kepadanya, masa pembekuan beberapa produk dan bahan dikurangkan, yang mengandungi air.

. Terima kasih kepadanya, masa pembekuan beberapa produk dan bahan dikurangkan, yang mengandungi air.

. Terima kasih kepadanya, masa pembekuan beberapa produk dan bahan dikurangkan, yang mengandungi air.

. Terima kasih kepadanya, masa pembekuan beberapa produk dan bahan dikurangkan, yang mengandungi air.

. Terima kasih kepadanya, masa pembekuan beberapa produk dan bahan dikurangkan, yang mengandungi air.
. Terima kasih kepadanya, masa pembekuan beberapa produk dan bahan dikurangkan, yang mengandungi air.
. Terima kasih kepadanya, masa pembekuan beberapa produk dan bahan dikurangkan, yang mengandungi air.

. Terima kasih kepadanya, masa pembekuan beberapa produk dan bahan dikurangkan, yang mengandungi air.
. Terima kasih kepadanya, masa pembekuan beberapa produk dan bahan dikurangkan, yang mengandungi air.
. Terima kasih kepadanya, masa pembekuan beberapa produk dan bahan dikurangkan, yang mengandungi air.
. Terima kasih kepadanya, masa pembekuan beberapa produk dan bahan dikurangkan, yang mengandungi air.

Shell berair di bumi hidrosphere adalah kira-kira 71% dari permukaan bumi. Dalam keadaan terikat, air berada dalam kerak fana dari litosfera, dan dianggarkan bahawa rizab air tersebut (untuk kedua !!) adalah kira-kira sama dengan jisim air bebas di hidrosphere. Telah didapati bahawa 1 km² granit semasa lebur boleh diperuntukkan 26 juta tan air. Lebih banyak "rizab" Wanita V., yang ditulis dalam mingguan yang mendalam di bumi - di dalam mantel. Mereka memegang bahawa terdapat sehingga 13 bilion km² air, iaitu, lebih daripada di hidrosphere. Tetapi hanya 1 km² air sedemikian dijalankan di permukaan gunung berapi setiap tahun. Industri telah memainkan dan memainkan peranan penting dalam sejarah geologi bumi, dalam pembentukan rejim haba, iklim dan cuaca. Ia adalah Jauh dari segala-galanya diketahui tentang ini yang menarik, lama diketahui, tetapi dalam banyak cara misteri, begitu banyak dan perkara yang kekurangan, tentang air mudah.

. Terima kasih kepadanya, masa pembekuan beberapa produk dan bahan dikurangkan, yang mengandungi air.
. Terima kasih kepadanya, masa pembekuan beberapa produk dan bahan dikurangkan, yang mengandungi air.
. Terima kasih kepadanya, masa pembekuan beberapa produk dan bahan dikurangkan, yang mengandungi air.
Video mengenai topik ini

Cuaca sejuk adalah ciri-ciri kebanyakan negara kita. Sebagai tambahan kepada ski pada masa ini, beberapa eksperimen dengan air boleh dijalankan. Sebagai contoh, buang air panas ke udara, sehingga membuat salji. Trik yang menakjubkan ini berdasarkan fakta yang menarik sejak zaman Aristotle.

Ia dijelaskan ringkas - air panas membeku lebih cepat daripada sejuk. Harta ini menerima nama kesan MPemb. Tanzanian Schoolboy menemui fenomena ini pada tahun 1963. Jadi mengapa air panas membekukan lebih cepat daripada sejuk?

Eksperimen dengan ais krim

Erasto Mpembea dan anak-anak lain di sekolahnya sering membuat ais krim menggunakan ruang pembekuan sekolah. Prosesnya adalah seperti berikut: mereka merebus susu dan bercampur dengan gula. Selepas itu, campuran ini diletakkan di dalam peti sejuk. Dan sekali Mpemba bergegas dan meletakkan bahan yang dihasilkan untuk menyejukkan di negeri yang dipanaskan.

Video mengenai topik ini

Ternyata bahawa ais krimnya ternyata lebih cepat daripada rakan sekelas. Tetapi terdapat beberapa orang yang percaya seorang pelajar sekolah, dan pada tahun 1969, MPemba, bersama-sama dengan ahli fizik Profesor yang diterbitkan Artikel. pada kesempatan ini. Kesan ini tidak selalu diperhatikan, jadi jika anda cuba mengulanginya di rumah, jauh dari fakta bahawa ia akan berlaku. Mungkin ada Beberapa sebab .

Penjelasan versi kesan ini

Pengesanan kesan MPemba tidak membenarkan dengan ketepatan mutlak untuk menerangkan fenomena ini. Untuk memahami sepenuhnya proses ini belum berjaya, tetapi pertikaian saintifik dijalankan banyak. Dan terdapat beberapa versi menjelaskan kesan MPemba.

Hipotesis yang paling kerap maju - air panas menguap kerana kehilangan massa. Akibatnya, cecair membeku, kehilangan kurang haba. Walau bagaimanapun, terdapat kes apabila kesan MPembi diperhatikan dalam bekas tertutup, di mana penyejatan tidak.

Satu lagi anggapan ialah air mengembangkan aliran konveksi dan kecerunan suhu kerana ia menyejukkan. Kaca penyejukan cepat dengan air panas akan mempunyai perbezaan suhu yang besar dan lebih cepat untuk mengeluarkan haba dari permukaan. Walaupun segelas air yang seragam mempunyai perbezaan suhu yang lebih kecil. Juga mendapat kurang perolakan yang mempercepatkan proses itu.

Video mengenai topik ini

Terdapat juga teori-teori lain. Sebagai contoh, menurut salah seorang daripada mereka, kesan gas yang dibubarkan di dalam air pada proses pembekuan. Pada tahun 2013, sekumpulan penyelidik dari Singapura mencadangkan Versi anda penjelasan mengenai kesan MPemba. Menurut mereka, penyelesaiannya terletak pada sifat unik hubungan kimia di dalam air.

Seperti yang diketahui, molekul air standard mengandungi satu atom oksigen dan dua atom hidrogen. Mereka dihubungkan dengan ikatan kovalen. Tetapi apabila sebatian beberapa molekul berlaku, atom hidrogen juga membentuk sambungan dengan atom oksigen dalam molekul lain. Bon hidrogen ini memberi air beberapa sifatnya, seperti titik didih yang agak tinggi dan ketumpatan yang dikurangkan semasa pembekuan.

Penyelidik percaya bahawa semasa molekul air mendidih menyebar, memanjangkan ikatan hidrogen. Tetapi kerana jumlah yang terhad, bon kovalen dalam molekul individu dimampatkan, mengumpul tenaga. Sekiranya air membeku di negeri ini, pautan melepaskan tenaga dalam bentuk "Spring Unlocked", menyejukkan lebih cepat.

Video mengenai topik ini

Tetapi tidak semua pakar bersetuju dengan tafsiran sedemikian mengenai kesan MPemb. Seseorang menuduh para ahli dalam fakta bahawa teori mereka boleh meramalkan harta air baru. Walau bagaimanapun, ia tidak dalam pemahaman yang biasa. Ahli kimia Richard Dawn dari Stanford University menganggap bahawa pembekuan cepat air panas terutamanya bergantung kepada penyejatan.

Kemungkinan besar, dengan tepat kerana ini, kesan Mpembe berlaku. Mungkin di masa depan saintis akan dapat membuktikan sepenuhnya atau membawa beberapa pindaan kepada penjelasannya.

Kesan MPemba atau mengapa air panas beku lebih cepat daripada sejuk?

Kesan MPemba. (Paradox of Mpembi) - paradoks yang mengatakan bahawa air panas pada sesetengah keadaan membeku lebih cepat daripada sejuk, walaupun ia mesti menjalani suhu air sejuk dalam proses pembekuan. Paradoks ini adalah fakta eksperimen yang bertentangan dengan idea-idea biasa, mengikut yang, dengan keadaan yang sama, badan yang lebih panas untuk penyejukan kepada suhu tertentu memerlukan lebih banyak masa daripada badan yang kurang dipanaskan untuk penyejukan kepada suhu yang sama.

Fenomena ini diperhatikan pada satu masa Aristotle, Francis Bacon dan Rene Descart, tetapi hanya pada tahun 1963, Schoolboy Tanzanian Erassto Mpembea mendapati campuran panas ais krim membeku lebih cepat daripada sejuk.

Sebagai seorang pelajar sekolah menengah Magamba di Tanzania, Erasto Mpembea melakukan kerja praktikal pada kes masak. Dia perlu membuat ais krim buatan sendiri - mendidih susu, membubarkan gula di dalamnya, menyejukkannya ke suhu bilik, dan kemudian meletakkannya di dalam peti sejuk untuk pembekuan. Rupa-rupanya, MPembba bukanlah pelajar yang rajin dan diserahkan dengan pemenuhan bahagian pertama tugas itu. Takut bahawa dia tidak akan mempunyai masa untuk akhir pelajaran, dia meletakkan di dalam peti sejuk masih susu panas. Untuk mengejutkannya, ia membekukan lebih awal daripada susu rakan-rakannya yang dimasak mengikut teknologi yang diberikan.

Selepas itu, Mpemba bereksperimen bukan sahaja dengan susu, tetapi juga dengan air biasa. Dalam apa jua keadaan, sudah sebagai pelajar sekolah menengah Mkvava, beliau bertanya soalan Profesor Dennis Osborne dari kolej Universiti di Dar Es Salama (untuk membaca pelajar suatu kuliah mengenai fizik di kelas universiti: "Jika anda mengambil dua yang sama Bekas dengan jumlah air yang sama Jadi, dalam salah satu daripadanya, air mempunyai suhu 35 ° C, dan di dalam yang lain - 100 ° C, dan letakkannya di dalam peti sejuk, kemudian di dalam air kedua membeku lebih cepat. Kenapa? " Osborne menjadi tertarik dengan isu ini dan tidak lama lagi pada tahun 1969, bersama-sama dengan MPemba menerbitkan hasil eksperimen mereka dalam majalah "Pendidikan Fizik". Sejak itu, kesan yang dijumpai dipanggil Kesan MPemba .

Sehingga kini, tiada siapa yang tahu bagaimana untuk menerangkan kesan pelik ini. Para saintis tidak mempunyai versi tunggal, walaupun terdapat banyak. Ini semua tentang perbezaan dalam sifat-sifat air panas dan sejuk, tetapi ia tidak jelas sifat-sifat yang memainkan peranan dalam kes ini: perbezaan dalam supercooling, penyejatan, pembentukan ais, perolakan atau kesan gas yang dilepaskan di atas air pada yang berbeza suhu.

Paradoksikal dari kesan MPemba adalah masa di mana tubuh menyejukkan sehingga suhu ambien harus berkadar dengan perbezaan suhu badan ini dan alam sekitar. Undang-undang ini masih ditubuhkan oleh Newton dan sejak itu banyak kali disahkan dalam amalan. Dalam kesan ini, air dengan suhu 100 ° C sejuk ke suhu 0 ° C lebih cepat daripada jumlah air yang sama dengan suhu 35 ° C.

Walau bagaimanapun, ia tidak menyiratkan paradoks, kerana kesan MPemba dapat dijumpai penjelasan dan dalam rangka fizik yang terkenal. Berikut adalah beberapa penjelasan mengenai kesan MPemba:

Penyejatan

Air panas lebih cepat menyejat dari bekas, dengan itu mengurangkan jumlahnya, dan jumlah air yang lebih kecil dengan suhu yang sama membeku lebih cepat. Dipanaskan hingga 100 dengan air kehilangan 16% daripada jisinya semasa penyejukan hingga 0 C.

Kesan penyejatan - kesan ganda. Pertama, jisim air dikurangkan, yang diperlukan untuk penyejukan. Dan kedua, suhu dikurangkan disebabkan oleh fakta bahawa haba penyejatan peralihan dari fasa air ke fasa stim dikurangkan.

Perbezaan suhu

Oleh kerana perbezaan suhu antara air panas dan udara sejuk lebih - Oleh itu, pertukaran haba dalam kes ini terdapat lebih banyak air yang sengit dan panas disejukkan dengan lebih cepat.

Supercooling.

Apabila air disejukkan di bawah 0 C ia tidak selalu membekukan. Di bawah beberapa keadaan, ia boleh menjalani hipotermia, terus kekal cecair pada suhu di bawah suhu titik beku. Dalam sesetengah kes, air boleh kekal cecair walaupun pada suhu -20 C.

Sebab untuk kesan ini adalah bahawa untuk mula membentuk kristal ais pertama memerlukan pusat pembentukan kristal. Jika mereka tidak berada dalam air cair, maka supercooling akan berterusan sehingga suhu berkurangan sehingga kristal akan mula terbentuk secara spontan. Apabila mereka mula terbentuk dalam cecair supercooled, mereka akan mula berkembang lebih cepat, membentuk Lorth Shuhuh, yang pembekuan akan membentuk ais.

Air panas paling mudah terdedah kepada supercooling sejak pemanasannya menghapuskan gas dan gelembung yang dibubarkan, yang seterusnya boleh berfungsi sebagai pusat untuk pembentukan kristal ais.

Mengapa supercooling menyebabkan air panas melekat lebih cepat? Dalam kes air sejuk, yang tidak terlalu matang oleh yang berikut. Dalam kes ini, lapisan ais yang nipis akan dibentuk di permukaan kapal. Lapisan ais ini akan bertindak sebagai penebat antara air dan udara sejuk dan akan menghalang penyejatan selanjutnya. Kadar pembentukan kristal ais dalam kes ini akan kurang. Dalam kes air panas, menjalani supercooling, air supercooled tidak mempunyai lapisan pelindung ais. Oleh itu, ia kehilangan haba lebih cepat melalui bahagian atas terbuka.

Apabila proses hipotermia berakhir dan air membeku, lebih banyak haba hilang dan oleh itu lebih banyak ais terbentuk.

Ramai penyelidik mengenai kesan ini mempertimbangkan supercooling kepada faktor utama dalam hal kesan MPemb.

Perolakan

Air sejuk mula membekukan dari atas, dengan itu memburukkan proses pelepasan haba dan konveksi, dan oleh itu kehilangan haba, sementara air panas mula membekukan dari bawah.

Kesan ini anomali kepadatan air dijelaskan. Air mempunyai ketumpatan maksimum pada 4 C. Jika air penyejuk menjadi 4 s dan letakkan pada suhu yang lebih rendah, lapisan permukaan air akan membekukan lebih cepat. Kerana air ini kurang padat daripada air pada suhu 4 s, ia akan kekal di permukaan, membentuk lapisan sejuk yang nipis. Di bawah keadaan ini, lapisan ais yang nipis akan dibentuk di permukaan air untuk masa yang singkat, tetapi lapisan ais ini akan menjadi penebat yang melindungi lapisan bawah air, yang akan kekal pada suhu 4 C. Oleh itu, proses penyejukan selanjutnya akan lebih perlahan.

Dalam kes air panas, keadaannya sama sekali berbeza. Lapisan permukaan air akan disejukkan dengan lebih cepat kerana penyejatan dan perbezaan suhu yang lebih tinggi. Di samping itu, lapisan air sejuk lebih padat daripada lapisan air panas, oleh itu lapisan air sejuk akan jatuh, mengangkat lapisan air suam ke permukaan. Peredaran air sedemikian memberikan penurunan suhu yang cepat.

Tetapi mengapa proses ini tidak mencapai titik keseimbangan? Untuk menjelaskan kesan MPemba dari sudut pandangan ini, adalah perlu untuk membuat lapisan air sejuk dan panas dipisahkan dan proses konveksi itu sendiri berterusan selepas suhu air purata jatuh di bawah 4 C.

Walau bagaimanapun, tidak ada data eksperimen yang akan mengesahkan hipotesis ini bahawa lapisan air sejuk dan panas dibahagikan semasa konveksi.

Gas yang dibubarkan

Air sentiasa mengandungi gas yang dibubarkan di dalamnya - oksigen dan karbon dioksida. Gas-gas ini mempunyai keupayaan untuk mengurangkan titik pembekuan air. Apabila air dipanaskan, gas-gas ini dibebaskan dari air, kerana kelarutan mereka di dalam air pada suhu tinggi di bawah. Oleh itu, apabila air panas disejukkan, selalu ada gas yang terlarut di dalamnya daripada dalam air sejuk yang tidak dipanaskan. Oleh itu, titik pembekuan air yang dipanaskan lebih tinggi dan ia membeku lebih cepat. Faktor ini kadang-kadang dianggap sebagai perkara utama apabila menjelaskan kesan MPemb, walaupun tidak ada data eksperimen yang mengesahkan fakta ini.

Kekonduksian terma

Mekanisme ini boleh memainkan peranan penting apabila air diletakkan di dalam peti sejuk ruang penyejukan dalam bekas kecil. Di bawah keadaan ini, ia diperhatikan bahawa bekas air panas dialihkan oleh ais penyejuk beku dari peti sejuk, dengan itu meningkatkan hubungan haba dengan dinding beku dan kekonduksian terma. Akibatnya, haba dikeluarkan dari bekas dengan air panas lebih cepat daripada dari sejuk. Sebaliknya, bekas dengan air sejuk tidak dicuci di bawah salji.

Semua ini (serta yang lain) keadaan telah dikaji dalam banyak eksperimen, tetapi jawapan yang jelas kepada soalan - yang mana mereka menyediakan seratus peratus pembiakan kesan MPEmbe - dan tidak diterima.

Sebagai contoh, pada tahun 1995, ahli fizik Jerman, David Auerbach mengkaji kesan hipotermia air pada kesan ini. Dia mendapati bahawa air panas, mencapai keadaan supercooled, membeku pada suhu yang lebih tinggi daripada yang sejuk, yang bermaksud lebih cepat yang terakhir. Tetapi air sejuk mencapai keadaan supercooled lebih cepat daripada panas, dengan itu mengimbangi lag sebelumnya.

Di samping itu, keputusan Auerbakh bercanggah dengan data yang diperoleh sebelum ini bahawa air panas mampu mencapai lebih banyak overcooling disebabkan oleh bilangan pusat penghabluran yang lebih kecil. Apabila air dipanaskan daripadanya, gas yang dibubarkan di dalamnya dikeluarkan, dan semasa mendidihnya, beberapa garam yang dibubarkan di dalamnya dicetuskan.

Anda boleh mengatakan setakat ini hanya satu perkara yang mungkin - pembiakan kesan ini dengan ketara bergantung kepada keadaan di mana eksperimen dijalankan. Ia adalah kerana ia tidak selalu diterbitkan semula.

O. V. Mosin.

Sastera. Sumber :

"Air panas membeku lebih cepat daripada air sejuk, kenapa ia berbuat demikian?", Jearl Walker dalam saintis amatur, saintifik Amerika, Vol. 237, Tidak. 3, pp 246-257; September, 1977.

"Pembekuan air panas dan sejuk", g .S. Kell dalam Journal of Fizik, Vol. 37, Tidak. 5, PP 564-565; Mei, 1969.

"Supercooling dan kesan MPemba", David Auerbach, dalam American Journal of Fizik, Vol. 63, Tidak. 10, PP 882-885; Okt, 1995.

"Kesan MPemba: Masa pembekuan air panas dan sejuk", Charles A. Knight, dalam Journal of Fizik, Vol. 64, Tidak. 5, p 524; Mei, 1996.

"Kata akhir", saintis baru, decept ke-2 1995.

Hai, Habr! Saya membentangkan perhatian anda terjemahan artikel "Mengapa air panas membeku lebih cepat daripada fizik sejuk menyelesaikan kesan Momba".

Dari penterjemah: Sepanjang hidupnya mengalami pertanyaan, dan di sini anda dijelaskan lagi.

Mengapa air mendidih membeku yang terpantas air sejuk, memberitahu video itu:

Ringkasan: Oleh kerana kehadiran bon hidrogen dalam molekul air, perubahan dalam konfigurasi bon kovalen O-H ditukar, dengan bekalan tenaga tambahan di dalamnya, dikeluarkan semasa penyejukan dan bekerja sebagai pemanasan tambahan yang mengganggu pembekuan. Di dalam air panas, ikatan hidrogen diregangkan, kovalen tidak tegang, rizab tenaga adalah penyejukan rendah dan pembekuan lebih cepat. Terdapat beberapa masa ciri. Tau. Perlu untuk membentuk ikatan hidrogen jika proses penyejukan akan perlahan-lahan, kesan MPemb akan hilang. Sekiranya proses penyejukan agak pantas (sehingga puluhan minit), kesannya dinyatakan. Ia sepatutnya menjadi suhu kritikal, bermula dengan kesannya muncul, tetapi ini tidak tercermin dalam artikel itu.

Imej dari artikel asal, melihat mana pembaca harus melihat dengan semua kejelasan bahawa tenaga berada dalam ikatan kovalen, yang kemudiannya boleh dikeluarkan dalam bentuk haba tambahan, mencegah air sejuk.

Sejarah soalan

Aristotle pertama kali menyatakan bahawa air panas membeku lebih cepat daripada sejuk, tetapi ahli kimia sentiasa enggan menjelaskan paradoks ini. Sehingga hari ini.

Air adalah salah satu bahan yang paling biasa di bumi, tetapi pada masa yang sama salah satu yang paling misterius. Sebagai contoh, seperti kebanyakan cecair, ketumpatannya tumbuh semasa penyejukan. Walau bagaimanapun, berbeza dengan yang lain, ketumpatannya mencapai maksimum pada suhu 4C, dan kemudian mula berkurangan sehingga suhu penghabluran.

Dalam fasa pepejal, air mempunyai ketumpatan yang sedikit lebih kecil, itulah sebabnya ais mengapung di permukaan air. Ini adalah salah satu sebab untuk kewujudan kehidupan di bumi - jika ais lebih padat air, maka semasa pembekuan, dia akan menjatuhkan bahagian bawah tasik dan lautan, yang akan menjadikannya mustahil banyak jenis proses kimia yang menjadikan kehidupan mungkin.

Oleh itu, terdapat kesan membaby yang aneh, yang dinamakan sempena pelajar Tanzanian, yang mendapati bahawa campuran panas untuk ais krim membeku lebih cepat daripada sejuk di dalam penyejuk masakan sekolah di suatu tempat pada awal tahun 1960-an. (Malah, kesan ini telah dicatatkan oleh banyak penyelidik dalam sejarah, bermula dengan Aristotle, Francis Bacon dan Rene dari Descartes).

Kesan MPemba. Ia adalah air panas membeku lebih cepat sejuk. Kesan ini diukur dalam pelbagai kes dengan pelbagai penjelasan yang digariskan di bawah. Salah satu idea ialah kapal-kapal panas mempunyai hubungan terma terbaik dengan peti sejuk dan mengeluarkan haba dengan lebih cekap. Yang lain adalah bahawa air hangat menguap lebih cepat, dan kerana proses ini adalah endothermic (datang dengan penyerapan haba) - maka ia mempercepatkan pembekuan.

Tiada penjelasan yang kelihatan munasabah, jadi masih tiada penjelasan yang nyata.

Penjelasan baru mengenai kesannya (sekarang ia betul betul)

Hari ini, Chang dari Nangang Technology University of Singapura dan beberapa rakannya yang disediakan seperti itu. Orang-orang ini berpendapat bahawa kesan MPEM adalah hasil daripada ciri-ciri unik pelbagai jenis komunikasi, memegang molekul air bersama-sama.

Jadi apa yang sama dalam hubungan ini? Setiap molekul air terdiri daripada atom oksigen yang agak besar yang disambungkan kepada dua atom hidrogen yang rendah dengan ikatan kovalen konvensional. Tetapi jika anda meletakkan beberapa molekul air, bon hidrogen juga akan mula memainkan peranan penting. Ini disebabkan oleh fakta bahawa atom hidrogen satu molekul terletak berhampiran dengan oksigen molekul lain, dan berinteraksi dengannya. Bon hidrogen jauh lebih lemah daripada kovalen (lebih kurang. ~ 10 kali), tetapi lebih kuat daripada Angkatan Van Der Wales yang menggunakan heckon untuk melekat pada dinding menegak.

Ahli kimia telah lama menyedari betapa pentingnya hubungan ini. Sebagai contoh, titik mendidih air jauh lebih tinggi daripada cecair lain dengan molekul yang sama, kerana hakikat bahawa bon hidrogen memegang molekul bersama-sama.

Tetapi dalam beberapa tahun kebelakangan ini, ahli kimia semakin berminat dengan peranan lain yang boleh bermain ikatan hidrogen. Sebagai contoh, molekul air dalam kapilari nipis membentuk rantai panjang yang dipegang oleh ikatan hidrogen. Ini sangat penting untuk tumbuh-tumbuhan yang mempunyai penyejatan air melalui daun membran dengan berkesan menyeret rantai molekul air dari akar.

Sekarang, dengan pengarang bersama, mereka berpendapat bahawa Bon Hidrogen juga menjelaskan kesan Mpembe. Idea utama mereka adalah bahawa ikatan hidrogen membawa kepada hubungan yang lebih padat terhadap molekul air, dan apabila ini berlaku, penolakan semula jadi antara molekul membawa kepada pemampatan bon kovalen dan pengumpulan tenaga di dalamnya.

Walau bagaimanapun, apabila cecair dipanaskan, jarak antara peningkatan molekul, dan bon hidrogen diregangkan. Ia juga membolehkan anda untuk meningkatkan panjang bon kovalen dan dengan itu menarik semula tenaga yang terkumpul di dalamnya. Unsur penting teori adalah hakikat bahawa proses di mana bon kovalen memberikan tenaga yang terkumpul di dalamnya - bersamaan dengan penyejukan!

Malah, kesan ini meningkatkan proses penyejukan biasa. Oleh itu, air panas perlu disejukkan lebih cepat daripada sejuk, penulis berhujah. Dan inilah yang kita perhatikan dalam kesan penipuan.

Kenapa penjelasan baru lebih baik daripada sebelumnya?

Orang-orang ini mengira jumlah penyejukan tambahan, dan menunjukkan bahawa ia betul-betul sepadan dengan perbezaan yang diperhatikan dalam eksperimen Pada mengukur perbezaan kadar penyejukan air panas dan sejuk. Voila! Ini adalah pandangan yang menarik di sifat-sifat yang kompleks dan misteri air yang masih membuat ahli kimia tidak tidur pada waktu malam. Walaupun idea ZI dan pengarang bersama adalah meyakinkan, ia mungkin satu lagi kesilapan ahli teori, yang ahli fizik lain perlu membantah. Ini kerana teori kurang kekuatan ramalan (sekurang-kurangnya - dalam artikel asal).

Zi dan pengarang bersama perlu memanfaatkan teori mereka untuk ramalan sifat-sifat baru air, yang tidak berasal dari penalaran biasa. Sebagai contoh, jika bon kovalen dipendekkan, ini harus membawa kepada beberapa sifat yang diukur baru air, yang tidak perlu menyatakan diri mereka sebaliknya. Pembukaan dan pengukuran hartanah tersebut akan menjadi ceri terakhir pada kek, yang tidak mempunyai teori dalam bentuk semasa.

Oleh itu, walaupun hakikat bahawa orang-orang mungkin telah menjelaskan kesan MPemb, baik, mereka memerlukan sedikit podnaping untuk meyakinkan orang lain.

Jadi, kerana ia mungkin, mereka mempunyai teori yang menarik.

P.S. Pada tahun 2016, salah satu pengarang bersama - Chang Sun (Chang Q. Sun) bersama-sama dengan Yi Sun (Yi Sun) menerbitkan kenyataan yang lebih lengkap mengenai teori yang dicadangkan, dengan pertimbangan kesan permukaan, perolakan, penyebaran, radiasi dan lain-lain faktor - dan seolah-olah perjanjian yang baik dengan eksperimen (springer).

Kesusasteraan

Kesusasteraan

Ref: arxiv.org/abs/1310.6514: O: H-O Bond Anomali Relaksasi Menyelesaikan Paradoks Mpemba

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

Kenapa "jelas sekali lagi" - dan kerana sudah pun:

  1. https://doi.org/10.1103/Physrevx.9.021060.
  2. Proses bukan keseimbangan Markov: boleh mengikuti beberapa lintasan yang luar biasa dengan lebih cepat daripada keseimbangan, oleh itu air mendidih yang cepat jatuh pada trajektori "dipercepatkan", dan mengatasi air sejuk (yang menyejukkan keadaan keseimbangan).
  3. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jctc.6b00735.
  4. Kelompok (juga disebabkan oleh ikatan hidrogen) yang mengganggu penghabluran. Dalam air mendidih tidak ada kluster sedemikian, dan semasa pembekuannya, mereka tidak mempunyai masa untuk membentuk, dan di dalam air, untuk masa yang lama bekas sejuk di luar peti sejuk, dan mereka tidak memberikannya untuk membekukannya secara normal.
  5. https://aapt.scitation.org/doi/10/1119/1.18059
  6. Supercooling di bawah titik pembekuan, yang pada asalnya air panas lebih lemah, kerana kekacauan lebih besar, dan ia tidak mencukupi untuk diatur di dalam peti sejuk dalam proses pembekuan. (Tetapi di sini, jelas masalah - dalam eksperimen, keseluruhan lengkung penyejukan air panas lebih curam, dan bukan sahaja proses pembekuan, dan "gangguan" ini pada kekonduksian haba dan penyejukan jika ia harus dipengaruhi dengan melambatkan penyejuk, dan pecutan).

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

Air menguap dari permukaan, dan mengambil haba. Air panas lebih cepat (hanya ia tidak jelas mengapa, selepas menjajarkan suhu, air yang panas terus menguap lebih aktif, walaupun sudah lebih sejuk daripada air yang pada asalnya sejuk).

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

Video.

Semua perolakan wain, yang meningkatkan pertukaran haba (aliran konveksi berputar ke atas inersia dan selepas suhu cermin yang disamakan dan untuk masa yang lama selepas itu).

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

Secara keseluruhannya, pembubaran kekotoran (gas?). Dalam kekotoran air mendidih kurang, beku lebih cepat.

Kesimpulannya

Fenomena air panas beku dengan kelajuan yang lebih besar daripada sejuk, yang diketahui dalam sains sebagai kesan penipuan. Sepanjang fenomena paradoks ini, minda yang hebat seperti Aristotle, Francis Bacon dan René Descartes, dicerminkan di atas, tetapi untuk milenium, tiada siapa yang dapat menawarkan penjelasan yang munasabah untuk fenomena ini.

Hanya pada tahun 1963, seorang pelajar sekolah dari Republik Tanganyik, Erasto Mpembe, melihat kesan ini terhadap contoh ais krim, tetapi tidak seorang pun orang dewasa memberinya penjelasan. Walau bagaimanapun, ahli fizik dan ahli kimia serius berfikir tentang fenomena yang begitu mudah, tetapi begitu tidak dapat difahami.

Sejak itu, versi yang berbeza telah menyatakan, salah satunya terdengar seperti berikut: Beberapa air panas pertama kali disejat, dan kemudian, apabila ia tetap kurang daripada kuantiti, air membeku lebih cepat. Versi ini, berdasarkan kesederhanaannya, menjadi yang paling popular, tetapi saintis tidak memuaskan sepenuhnya. Pada masa kini, satu pasukan penyelidik dari University of Technological University of Nanyang di Singapura (Nanyang Technological University), yang diketuai oleh ahli kimia Si Zhanom (Xi Zhang) menyatakan bahawa mereka berjaya membenarkan teka-teki yang berusia abad tentang mengapa air panas membeku lebih cepat daripada sejuk. Sebagai pakar Cina mendapati, rahsia terletak pada jumlah tenaga yang disimpan dalam ikatan hidrogen antara molekul air.

Seperti yang diketahui, molekul air terdiri daripada satu atom oksigen dan dua atom hidrogen yang dipegang bersama dengan ikatan kovalen, yang kelihatan seperti pertukaran elektron di peringkat zarah. Fakta yang terkenal ialah atom hidrogen tertarik kepada atom oksigen dari molekul jiran - pada masa yang sama bon hidrogen terbentuk.

Kesan MPemba adalah menarik, jadi ia terus belajar. Kajian dijalankan dengan segera dalam beberapa arah. Para saintis pasti akan mengetahui punca paradoks yang tidak dapat diterangkan dan membolehkan orang mengembangkan kemungkinan menggunakannya.

Pada masa yang sama, molekul air umumnya ditolak dari satu sama lain. Para saintis dari Singapura mendapati: Air yang lebih panas, semakin besar jarak antara molekul bendalir akibat peningkatan pasukan penolak. Akibatnya, bon hidrogen diregangkan, dan oleh itu rizab tenaga yang lebih besar. Tenaga ini dibebaskan apabila air disejukkan - molekul datang lebih dekat antara satu sama lain. Dan kembalinya tenaga, seperti yang anda ketahui, dan bermakna penyejukan.

Sebagai ahli kimia menulis dalam artikel mereka, yang boleh didapati di laman web preprints of Arxiv.org, dalam air panas, ikatan hidrogen adalah ketegangan yang lebih kuat daripada yang sejuk. Oleh itu, ternyata bahawa dalam ikatan hidrogen air panas disimpan lebih banyak tenaga, yang bermaksud ia dikeluarkan lebih banyak semasa penyejukan kepada suhu minus. Atas sebab ini, Frozen lebih cepat.

Sehingga kini, saintis telah menyelesaikan misteri ini secara teorinya secara teorinya. Apabila mereka hadir bukti yang meyakinkan mengenai versi mereka, persoalan mengapa air panas dibekukan lebih cepat daripada sejuk, ia akan dapat ditutup. Juga mengenai topik: Para saintis berusia 100 tahun tidak dapat memahami mengapa tekaan ahli fizik Amerika menyelesaikan paradoks kucing Schrödinger Fizik menyelesaikan teka-teki jangka panjang tingkah laku Fizik elektron membuktikan bahawa medan magnet mengubah pemindahan haba bahan dalam berlian melihat kesan kuantum dari zenon Kenapa air panas beku lebih cepat daripada sejuk? Ini benar, walaupun kedengarannya luar biasa, kerana dalam proses pembekuan, air suam mesti melewati suhu air sejuk. Sementara itu, kesan ini digunakan. Sebagai contoh, penggelek dan slaid di musim sejuk menuangkan air panas, bukan sejuk. Pakar menasihati pemandu untuk mengisi musim sejuk di dalam tangki mesin basuh, dan bukan air panas. Paradox dikenali di dunia sebagai "kesan MPemb". Fenomena ini menyebut Aristotle, Francis Bacon dan René Descartes, tetapi hanya pada tahun 1963, profesor fizik telah dibayar kepadanya dan cuba meneroka. Semuanya bermula dengan hakikat bahawa pelajar Tanzanian Erasto Mpembba menyatakan bahawa susu manis, yang digunakan untuk menyediakan ais krim, membeku lebih cepat jika ia dipanaskan dan mengemukakan anggapan bahawa air panas membeku lebih cepat daripada sejuk. Dia merayu penjelasan kepada guru fizik, tetapi dia hanya tertawa di pelajar itu, mengatakan yang berikut: "Ini bukan fizik dunia, tetapi seorang doktor MPEM." Nasib baik, Dennis Osborne pernah berada di sekolah, Profesor Fizik dari University of Dar Es Salama. Dan Mpemba merayu kepadanya dengan soalan yang sama. Profesor itu ditubuhkan kurang ragu-ragu, berkata dia tidak dapat menilai apa yang tidak pernah dilihatnya, dan apabila pulang ke rumah meminta pekerja untuk menjalankan eksperimen yang relevan. Sepertinya mereka mengesahkan kata-kata budak itu. Walau bagaimanapun, pada tahun 1969, Osborne bercakap tentang bekerja dengan MPembo dalam majalah "Eng. Fizik. Pendidikan.

" Pada tahun yang sama, George Kell dari Majlis Penyelidikan Kebangsaan Kanada menerbitkan sebuah artikel dengan penerangan mengenai fenomena dalam "Eng.

  • Amerika.
  • Jurnal
  • Daripada.
  • Fizik.

"

Terdapat beberapa pilihan untuk menjelaskan paradoks ini:

Air panas menguap lebih cepat, dengan itu mengurangkan kelantangannya, dan jumlah air yang lebih kecil dengan suhu yang sama membeku lebih cepat. Dalam bekas hermetik, air sejuk harus membekukan lebih cepat.

Kehadiran lapisan salji. Bekas air panas adalah shoaling di bawah dirinya sendiri, oleh itu, hubungan haba dengan permukaan penyejukan. Air sejuk tidak bersinar di bawahnya. Dalam ketiadaan lapisan salji, bekas air sejuk mesti membekukan lebih cepat.

Air sejuk mula membekukan dari atas, dengan itu memburukkan proses pelepasan haba dan konveksi, dan oleh itu kehilangan haba, sementara air panas mula membekukan dari bawah. Dengan pengadukan mekanikal tambahan air dalam bekas, air sejuk harus membekukan lebih cepat.

Kehadiran pusat penghabluran dalam air yang disejukkan - bahan yang dibubarkan di dalamnya. Dengan sebilangan kecil pusat sedemikian dalam air sejuk, transformasi air ke dalam ais adalah sukar dan mungkin supercoolingnya apabila ia kekal dalam keadaan cair, mempunyai suhu minus.

Baru-baru ini, penjelasan lain telah diterbitkan. Dr. Jonathan Katz (Jonathan Katz) dari Washington University menyiasat fenomena ini dan datang kepada kesimpulan bahawa peranan penting di dalamnya dimainkan oleh bahan-bahan yang dibubarkan di dalam air, yang disimpan apabila dipanaskan. Di bawah bahan yang dibubarkan, Dr. Katz juga menunjukkan kalsium dan magnesium bikarbonat, yang terkandung dalam air tegar. Apabila air dipanaskan, bahan-bahan ini didepositkan, air menjadi lembut. Air yang tidak pernah dipanaskan, mengandungi kekotoran ini, ia adalah "sukar." Kerana ia membeku dan pembentukan kristal ais, kepekatan kekotoran dalam air meningkat sebanyak 50 kali. Kerana ini, titik pembekuan air dikurangkan.

Penjelasan ini tidak kelihatan meyakinkan, kerana Tidak perlu melupakan bahawa kesannya ditemui dalam eksperimen dengan ais krim, dan bukan dengan air tegar. Kemungkinan besar punca fenomena termophysical, dan bukan kimia.

Walaupun penjelasan yang jelas mengenai paradoks dari MPemb tidak diterima. Saya harus mengatakan bahawa sesetengah saintis tidak menganggap paradoks ini patut diberi perhatian. Walau bagaimanapun, sangat menarik bahawa seorang pelajar sekolah yang mudah telah mendapat pengiktirafan terhadap kesan fizikal dan mendapat populariti kerana rasa ingin tahu dan ketekunannya.

Ditambah pada Februari 2014

Nota itu ditulis pada tahun 2011. Sejak itu, kajian baru mengenai kesan MPembi dan percubaan baru untuk menjelaskannya telah muncul. Oleh itu, pada tahun 2012, Persatuan Kimia Diraja Great Britain mengumumkan pertandingan antarabangsa untuk penyelesaian rahsia sains "Kesan MPembi" dengan dana hadiah sebanyak 1000 pound. Tarikh akhir telah dipasang pada 30 Julai 2012. Nikola Beregovik dari makmal Universiti Zagreb menjadi pemenang. Beliau menerbitkan karyanya di mana dia menganalisis percubaan sebelumnya untuk menjelaskan fenomena ini dan menyimpulkan bahawa mereka tidak meyakinkan. Model yang dicadangkan oleh mereka adalah berdasarkan sifat asas air. Mereka yang ingin mencari pekerjaan di pautan http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

Penyelidikan mengenai ini tidak selesai. Pada tahun 2013, Fizik dari Singapura secara teorinya membuktikan punca kesan EMPUBE. Kerja ini boleh didapati dengan rujukan http://arxiv.org/abs/1310.6514.

Sama seperti subjek artikel di laman web ini:

451 darjah Fahrenheit, suhu api kertas?

Termometer Inframerah Perubatan - Mitos Dan Realiti Kenapa langit langit hitam? (Paradoks Photometric)

Misteri daun merah

  Foto14818-3.Kenapa zip dan guruh guruh?

Kenapa langit biru? Bolehkah ia membekukan? .

Jawapannya adalah mudah - ya, mungkin

. Selain itu, air mendidih akan membekukan lebih cepat daripada sejuk. Apa yang lebih cepat: mendidih atau sejuk H2O?

Para saintis mempunyai banyak eksperimen dan membuktikan bahawa yang pertama mengkristal air mendidih.

Jika dalam penyejuk beku pada masa yang sama meletakkan dua kapasiti jumlah yang sama dan bentuk dengan air mendidih dan air mudah, maka

Yang pertama akan berubah menjadi air yang mendidih dengan tepat

Walaupun, jika anda mengikuti logik, ia mesti terlebih dahulu menyejukkan, dan kemudian mengkristal. Tetapi ia tidak.

Perlu diingat bahawa kesan sedemikian diperhatikan oleh orang untuk masa yang lama.

  1. foto14818-3. Aristotle menunjuk kepada ini dalam rekodnya, berminat dalam fenomena R. Dekart. Walau bagaimanapun, dengan teliti mengkaji isu ini pada masa itu, beberapa orang melakukannya, ia tidak begitu berminat dengan saintis.
  2. Seorang pelajar sekolah Tanzanskaya yang ingin tahu memberikan kajian yang kukuh mengenai topik, yang terdapat dalam kehidupan sehari-hari yang cecair pemanasan, sama ada susu atau air, yang kristal dengan lebih cepat.
  3. Pada tahun 1969, percubaan telah dijalankan oleh Profesor D.Sboron, yang membuktikan kelulusan lelaki muda itu. Dari saat itu, fenomena itu menerima nama "pembuka", dan dikenali sebagai kesan MPemb.

Kenapa?

Ia belum dijelaskan sepenuhnya dan memahami fenomena itu, tetapi pertikaian di kalangan saintis di bawah topik ini cukup. Walau bagaimanapun, sesetengah hipotesis masih berlaku: .

Apabila mendidih ada penyejatan dan penurunan dalam jumlah air, yang bermaksud bahawa proses penghabluran diaktifkan, iaitu. mempercepatkan.

Gas-gas yang dibubarkan di dalam air disejat, oleh itu kepadatan air dalam keadaan mendidih lebih tinggi daripada suhu air. Adalah diketahui bahawa peratusan tinggi kepadatan menyumbang kepada kadar penyejukan.

Pembekuan air panas mula berada di bawah, dan lapisan permukaan atas tetap bebas. Ini membolehkan proses perolakan dan radiasi haba tidak berhenti dan tidak perlahan. Dalam keadaan biasa, permukaan atas dipelihara di negeri biasa, yang melambatkan hasil haba.

Terdapat versi lain yang menjelaskan fenomena paradoks. Salah seorang daripada mereka dikemukakan oleh saintis dari Washington oleh D. Katts. Pada pendapatnya, dalam proses mendidih, air dari "sukar" berubah menjadi "lembut". Sebahagian daripada bahan, seperti magnesium dan kalsium bikarbonat, adalah sedih dan tidak mengganggu penghabluran. Oleh itu

Proses pembekuan air mendidih akan kali lebih cepat daripada biasa

Bagaimanakah paradoks ini digunakan dalam kehidupan sebenar?

Kewujudan fenomena paradoks menyelamatkan masa untuk menyediakan laman permainan dan sukan pada musim sejuk.

Digunakan fenomena yang tidak dapat difahami dan pengeluaran perindustrian

Добавить комментарий