Pikabu.

. Takket være ham reduseres frysetiden til noen produkter og materialer, som inneholder vann.

. Takket være ham reduseres frysetiden til noen produkter og materialer, som inneholder vann.

. Takket være ham reduseres frysetiden til noen produkter og materialer, som inneholder vann.

. Takket være ham reduseres frysetiden til noen produkter og materialer, som inneholder vann.

. Takket være ham reduseres frysetiden til noen produkter og materialer, som inneholder vann.

. Takket være ham reduseres frysetiden til noen produkter og materialer, som inneholder vann.
. Takket være ham reduseres frysetiden til noen produkter og materialer, som inneholder vann.
. Takket være ham reduseres frysetiden til noen produkter og materialer, som inneholder vann.

. Takket være ham reduseres frysetiden til noen produkter og materialer, som inneholder vann.
. Takket være ham reduseres frysetiden til noen produkter og materialer, som inneholder vann.
. Takket være ham reduseres frysetiden til noen produkter og materialer, som inneholder vann.
. Takket være ham reduseres frysetiden til noen produkter og materialer, som inneholder vann.

Det vandige skallet på hydrosfæren er ca. 71% av jordens overflate. I den bundet tilstand er vann både i litosfærenes dødelige skorpe, og det anslås at reserverne av slikt vann (for et sekund!) Er omtrent lik massen av fri vann i hydrosfæren. Det ble funnet at 1 km³ granitt under smelting kan tildeles 26 millioner tonn vann. Kvinners mer "reserver" V., fanger i den grundige ukentlige av jorden - i mantelen. De holder at det er opptil 13 milliarder km³ vann, det vil si mer enn i hydrosfæren. Men bare 1 km³ av et slikt vann utføres på overflaten av vulkanene årlig. Bransjen har spilt og spiller den avgjørende rollen som den geologiske historien til jorden, i dannelsen av dets termiske regime, klima og vær. Det er Langt fra alt er kjent om dette interessante, lenge kjent, men på mange måter mystisk, så rikelig og så mangelfull, om enkelt vann.

. Takket være ham reduseres frysetiden til noen produkter og materialer, som inneholder vann.
. Takket være ham reduseres frysetiden til noen produkter og materialer, som inneholder vann.
. Takket være ham reduseres frysetiden til noen produkter og materialer, som inneholder vann.
Video på emnet

Kaldt vær er karakteristisk for det meste av vårt land. I tillegg til ski på dette tidspunktet kan noen eksperimenter med vann utføres. For eksempel, kast varmt vann i luften, og dermed gjøre snø. Dette spektakulære trikset er basert på et interessant faktum kjent siden Aristoteles tid.

Det er beskrevet bare - varmt vann fryser raskere enn kaldt. Denne egenskapen mottok navnet på effekten av MPEMB. Tanzanian Schoolboy oppdaget dette fenomenet i 1963. Så hvorfor fryser varmt vann raskere enn kaldt?

Eksperimenter med iskrem

Erasto Mpembea og andre barn i skolen gjorde ofte iskrem med et skolefrysende kammer. Prosessen var som følger: De kokte melk og blandet den med sukker. Etter det ble denne blandingen plassert i fryseren. Og når mpemba skyndte seg og satte det resulterende stoffet å avkjøle i den oppvarmede tilstanden.

Video på emnet

Det viste seg at hans iskrem viste seg raskere enn en klassekamerat. Men det har fått få folk til å ha en skolebo, og i 1969 publiserte Mpemba sammen med professor fysikere Artikkel. i denne anledning. Denne effekten er ikke alltid observert, så hvis du prøver å gjenta det hjemme, langt fra det faktum at det vil skje. Sannsynligvis er det noen grunner .

Forklaringsversjoner av denne effekten

Påvisning av effekten av MPemba tillot ikke med absolutt nøyaktighet for å forklare dette fenomenet. For å forstå denne prosessen har ennå ikke lykkes, men vitenskapelige tvister utføres mye. Og det er flere versjoner av å forklare effekten av MPemba.

De hyppigst avanserte hypotesen - varmt vann fordamper på grunn av massetap. Som et resultat fryser væsken, mister mindre varme. Imidlertid var det tilfeller tilfeller når effekten av MPembi ble observert i lukkede beholdere, hvor fordampning ikke var.

En annen antagelse er at vann utvikler konveksjonsstrømmer og temperaturgradienter som det er avkjøling. Et raskt kjøleglass med varmt vann vil ha store temperaturforskjeller og raskere for å fjerne varme fra overflaten. Mens et jevnt avkjølt glass vann har en mindre temperaturforskjell. Også oppnådd mindre konveksjon akselererer prosessen.

Video på emnet

Det er også andre teorier. For eksempel, ifølge en av dem, effekten av oppløst gass i vann på fryseprosessen. I 2013, en gruppe forskere fra Singapore foreslått Din versjon av forklaringen av effekten av MPemba. Ifølge dem ligger løsningen i de unike egenskapene til kjemiske bånd i vann.

Som kjent inneholder standardvannsmolekylet ett oksygenatom og to hydrogenatomer. De er forbundet med kovalente obligasjoner. Men når en forbindelse av flere molekyler oppstår, danner hydrogenatomer også forbindelser med oksygenatomer i andre molekyler. Disse hydrogenbindingene gir vann noen av sine egenskaper, som et relativt høyt kokepunkt og en redusert tetthet under frysing.

Forskere mener at under kokende vannmolekyler sprer seg, utvider hydrogenbindinger. Men på grunn av begrenset volum komprimeres kovalente bindinger i individuelle molekyler, akkumulerende energi. Hvis vannet fryser i denne tilstanden, frigjør linkene energien i form av en "ulåst vår", kjøling mye raskere.

Video på emnet

Men ikke alle eksperter er enige med en slik tolkning av effekten av MPEMB. Noen beskylder eksperter i det faktum at deres teori kunne forutsi en ny eiendom med vann. Det er imidlertid ikke i den vanlige forståelsen. Chemist Richard Dawn fra Stanford University anser i det hele tatt at den raske frysing av varmt vann hovedsakelig avhenger av fordampning.

Mest sannsynlig, nettopp på grunn av dette, oppstår effekten av mpembe. Kanskje i fremtidens forskere vil kunne bevise det eller gi noen endringer i forklaringen.

Mpemba effekt eller hvorfor varmt vann fryser raskere enn kaldt?

MPemba-effekt (Paradoks av MPembi) - et paradoks som sier at varmt vann på noen vilkår fryser raskere enn kaldt, selv om det må gjennomgå temperaturen på det kalde vannet i fryseprosessen. Dette paradokset er et eksperimentelt faktum som motsetter de vanlige ideene, ifølge hvilken, med de samme forholdene, krever den mer oppvarmede kroppen for avkjøling til en viss temperatur mer tid enn den mindre oppvarmede kroppen for avkjøling til samme temperatur.

Dette fenomenet ble lagt merke til på en gang Aristoteles, Francis Bacon og Rene Descart, men bare i 1963 fant Tanzanian Schoolboy Erassto Mpembea at den varme blandingen av iskrem fryser raskere enn kaldt.

Som en student av Magambaba High School i Tanzania, gjorde Erasto Mpembea praktisk arbeid på Cook Case. Han trengte å lage hjemmelaget iskrem - koke melk, oppløses sukker i det, kul det til romtemperatur, og legg den deretter i kjøleskapet for frysing. Tilsynelatende var MPembba ikke særlig en flittig student og priedert med oppfyllelsen av den første delen av oppgaven. Frykt for at han ikke ville ha tid til slutten av leksjonen, satt han i kjøleskapet fortsatt varm melk. Til sin overraskelse frøs det enda tidligere enn melk av hans kamerater tilberedt i henhold til en gitt teknologi.

Etter det eksperimenterte MPEMBA ikke bare med melk, men også med vanlig vann. I alle fall, allerede som student i MKVava High School, spurte han spørsmålet om professor Dennis Osborne fra Universitetshøgskolen i Dar Es Salama (for å lese studentene en forelesning om fysikk i universitetets klasserom: "Hvis du tar to identiske Beholdere med like store mengder vann, så i en av dem har vannet en temperatur på 35 ° C, og i den andre - 100 ° C, og legger dem i fryseren, så i det andre vannet fryser raskere. Hvorfor? " Osborne ble interessert i dette problemet, og snart i 1969, publiserte sammen med MPEMBA resultatene av deres eksperimenter i magasinet "Fysikkutdanning". Siden da blir effekten funnet kalt Effekten av mpemba .

Inntil nå vet ingen hvordan man skal forklare denne merkelige effekten. Forskere har ingen enkeltversjon, selv om det er mange. Det handler om forskjellen i egenskapene til varmt og kaldt vann, men det er ikke klart hvilke egenskaper som spiller en rolle i dette tilfellet: forskjellen i superkjøling, fordampning, isdannelse, konveksjon eller effekten av utslippsgasser på vann på forskjellige temperaturer.

Paradoksikringen av effekten av MPEMBA er at tiden der kroppen avkjøles til omgivelsestemperaturen, skal være i forhold til forskjellen i temperaturen i denne legemet og miljøet. Denne loven ble fortsatt etablert av Newton, og siden så mange ganger bekreftet i praksis. I denne effekten avkjøler vann med en temperatur på 100 ° C til en temperatur på 0 ° C raskere enn den samme mengden vann med en temperatur på 35 ° C.

Likevel betyr det ikke et paradoks, siden effekten av MPemba kan bli funnet en forklaring og innenfor rammen av den berømte fysikken. Her er noen forklaringer av effekten av mpembu:

Fordampning

Varmtvann raskere fordamper fra beholderen, og reduserer dermed volumet, og det mindre volumet av vann med samme temperatur fryser raskere. Oppvarmet til 100 med vann mister 16% av massen under avkjøling til 0 C.

Effekt av fordampning - dobbel effekt. For det første er vannmassen redusert, noe som er nødvendig for avkjøling. Og for det andre er temperaturen redusert på grunn av at fordampningsvarmen av overgangen fra vannfasen til dampfasen reduseres.

Temperaturforskjellen

På grunn av det faktum at temperaturforskjellen mellom varmt vann og kald luft er mer - derfor varme utveksling i dette tilfellet er det mer intens og varmt vann avkjølt raskere.

Superkjøling

Når vannet er avkjølt under 0 C, fryser det ikke alltid. Under noen forhold kan det gjennomgå hypotermi, fortsetter å forbli væske ved temperaturer under temperaturen på frysepunktet. I noen tilfeller kan vann forbli væske selv ved en temperatur på -20 C.

Årsaken til at denne effekten er at for å kunne danne de første iskrystallene trenger krystallformasjonssentre. Hvis de ikke er i flytende vann, vil superkjølingen fortsette til temperaturen minker så mye at krystallene vil begynne å danne spontant. Når de begynner å danne seg i en superkjølt væske, vil de begynne å vokse raskere, danne en lorth Shuhuh, som frysing vil danne is.

Varmt vann er mest utsatt for superkjøling, siden dens oppvarming eliminerer oppløst gasser og bobler, som igjen kan tjene som sentre for dannelsen av iskrystaller.

Hvorfor forårsaker superkjølingen varmt vann for å holde seg raskere? I tilfelle kaldt vann, som ikke er overcooked av følgende. I dette tilfellet vil det tynne islaget bli dannet på overflaten av fartøyet. Dette islaget vil fungere som en isolator mellom vann og kald luft og forhindrer ytterligere fordampning. Frekvensen av dannelse av iskrystaller i dette tilfellet vil være mindre. I tilfelle av varmt vann, som gjennomgår superkjøling, har superkjølt vann ikke et beskyttende overflatelag av is. Derfor mister det varme mye raskere gjennom åpen topp.

Når prosessen med hypotermi slutter og vann fryser, går mye mer varme, og derfor dannes mer is.

Mange forskere av denne effekten vurderer superkjøling til hovedfaktoren i tilfelle MPEMB-effekten.

Konveksjon

Kaldt vann begynner å fryse ovenfra, og forverrer dermed prosessene for varmeutslipp og konveksjon, og dermed varmet tap, mens varmt vann begynner å fryse nedenfor.

Denne effekten av vanntetthet anomali er forklart. Vann har en maksimal tetthet ved 4 C. Hvis kjølevann til 4 s og legger det ved en lavere temperatur, vil overflatelaget vann fryse raskere. Fordi dette vannet er mindre tett enn vann ved en temperatur på 4 s, forblir det på overflaten, og danner et tynt kaldt lag. Under disse forholdene vil det tynne lag av is dannes på overflaten av vannet i kort tid, men dette islaget vil være en isolator som beskytter de nedre lagene av vann, som vil forbli ved en temperatur på 4 C. Derfor vil den videre kjølingsprosessen bli langsommere.

I tilfelle av varmt vann er situasjonen helt annerledes. Vannlaget av vann vil bli avkjølt raskere på grunn av fordampning og større temperaturforskjell. I tillegg er kaldtvannslagere tettere enn varmtvannslag, derfor vil det kalde vannlaget falle ned, løfte et lag med varmt vann til overflaten. Slike vannsirkulasjon gir en rask temperaturfall.

Men hvorfor kommer denne prosessen ikke likestillingspunktet? For å forklare effekten av mpemba fra dette synspunktet for konveksjon, ville det være nødvendig å gjøre at kaldt og varmtvannslag er separert og konveksjonsprosessen i seg selv fortsetter etter at gjennomsnittlig vanntemperatur faller under 4 C.

Det er imidlertid ingen eksperimentelle data som vil bekrefte denne hypotesen at kalde og varmtvannslag er delt under konveksjon.

Oppløste gasser

Vann inneholder alltid gasser oppløst i det - oksygen og karbondioksid. Disse gassene har muligheten til å redusere vannfrysingspunktet. Når vannet er oppvarmet, frigjøres disse gassene fra vann, siden deres oppløselighet i vann ved høye temperaturer nedenfor. Derfor, når varmt vann er avkjølt, er det alltid færre oppløste gasser i det enn i ikke-oppvarmet kaldt vann. Derfor er frysepunktet med oppvarmet vann høyere og det fryser raskere. Denne faktoren er noen ganger betraktet som det viktigste når du forklarer effekten av MPEMB, selv om det ikke er noen eksperimentelle data som bekrefter dette faktum.

Termisk ledningsevne

Denne mekanismen kan spille en betydelig rolle når vannet er plassert i fryseren av kjølekammeret i små beholdere. Under disse forholdene er det bemerket at varmtvannsbeholderen skiftes av en fryseris fra en fryser, og derved forbedrer termisk kontakt med frysemuren og termisk ledningsevne. Som et resultat fjernes varmen fra beholderen med varmt vann raskere enn fra kulde. I sin tur kaster beholderen med kaldt vann ikke under snøen.

Alle disse (så vel som andre) forholdene ble studert i mange eksperimenter, men et entydig svar på spørsmålet - hvilken av dem gir en hundre prosent reproduksjon av MPembe-effekten - og ble ikke mottatt.

For eksempel, i 1995, studerte den tyske fysikeren David Auerbach effekten av vannhypotermi på denne effekten. Han fant det varmtvannet, som nådde en superkjølt tilstand, fryser med en høyere temperatur enn kulde, noe som betyr raskere sistnevnte. Men kaldt vann når en superkjølt tilstand raskere enn varmt, og dermed kompensere for det forrige lag.

I tillegg motsatte resultatene av Auerbakh dataene som ble oppnådd tidligere at varmt vann er i stand til å oppnå større overkjøling på grunn av et mindre antall krystallisasjonssentre. Når vannet er oppvarmet fra det, blir gassene oppløst i det fjernet, og under oppkokingen blir enkelte salter oppløst i det utfelt.

Du kan si så langt bare en ting er mulig - reproduksjonen av denne effekten avhenger betydelig av forholdene der eksperimentet utføres. Det er nettopp fordi det ikke alltid reproduseres.

O. V. Mosin.

Litterær Kilder :

"Varmt vann fryser raskere enn kaldt vann. Hvorfor gjør det det?", Jearl Walker i amatørforskeren, vitenskapelig amerikansk, vol. 237, Nei 3, s. 246-257; September, 1977.

"Frysing av varmt og kaldt vann", g . Kell i American Journal of Physics, Vol. 37, Nei 5, s. 564-565; Mai, 1969.

"Supercooling og MPemba-effekten", David Auerbach, i American Journal of Physics, Vol. 63, Nei. 10, s. 882-885; Okt, 1995.

"MPemba-effekten: de frysende tider med varmt og kaldt vann", Charles A. Knight, i American Journal of Physics, Vol. 64, Nei 5, P 524; Mai, 1996.

"Det endelige ordet", ny forsker, 2. Decept 1995.

Hei, habr! Jeg presenterer for din oppmerksomhet oversettelsen av artikkelen "Hvorfor varmt vann fryser raskere enn kaldfysikere løser Momba-effekten".

Fra oversetteren: Alt hans liv led et spørsmål, og her ble du forklart igjen.

Hvorfor kokende vann fryser det raskeste av kaldt vann, forteller videoen:

Sammendrag: På grunn av tilstedeværelsen av hydrogenbindinger i vannmolekyler, endres en endring i konfigurasjonen av kovalente bindinger av O-H, med forsyninger av ytterligere energi i dem, frigjort under avkjøling og arbeider som en ekstra oppvarming som forstyrrer frysing. I varmt vann er hydrogenbindinger strukket, kovalent ikke spenning, energireserven er lavkjøling og frysing er raskere. Det er noen karakteristisk tid. Tau. Nødvendig å danne hydrogenbindinger Hvis kjølingsprosessen vil gå sakte, vil effekten av mpemb forsvinne. Hvis kjølingsprosessen er relativt rask (opp til titalls minutter), uttrykkes effekten. Det bør nok være noen kritisk temperatur, som begynner med hvilken effekten vises, men dette gjenspeiles ikke i artikkelen.

Et bilde fra den opprinnelige artikkelen, som ser på hvilken leseren skal se med all klarhet at energi er i kovalente bindinger, som deretter kan frigjøres i form av ytterligere varme, forebygging av kaldt vann.

Spørsmålet om spørsmålet

Aristoteles bemerket først at varmt vann fryser raskere enn kaldt, men kjemikere nektet alltid å forklare dette paradokset. Opp til denne dagen.

Vann er et av de vanligste stoffene på jorden, men samtidig en av de mest mystiske. For eksempel, som i de fleste væsker, vokser dens tetthet under avkjøling. Men i motsetning til resten når dens tetthet maksimalt ved en temperatur på 4C, og begynner deretter å senke opp til krystalliseringstemperaturen.

I fast fase har vann en litt mindre tetthet, og derfor er isflåter på overflaten av vannet. Dette er en av årsakene til eksistensen av livet på jorden - hvis isen var tettere av vann, så under fryset, ville han slippe bunnen av innsjøene og havene, noe som ville gjøre det umulig mange typer kjemiske prosesser som gjør livet mulig.

Så det er en merkelig membaby effekt, oppkalt etter tanzanian student, som fant ut at den varme blandingen for iskrem fryser raskere enn kulde i fryseren av skolemat et sted i begynnelsen av 1960-tallet. (Faktisk ble denne effekten notert av mange forskere i historien, som startet med Aristoteles, Francis Bacon og Rene of Descartes).

MPemba-effekt Det er at varmt vann fryser raskere kaldt. Denne effekten ble målt i en rekke tilfeller med ulike forklaringer som er skissert nedenfor. En av ideene er at varme fartøy har den beste termiske kontakten med fryseren og fjerner varmen mer effektivt. Den andre er at varmt vann fordamper raskere, og siden denne prosessen er en endotermisk (leveres med absorpsjon av varme) - så akselererer den frysing.

Ingen av disse forklaringene ser plausible ut, så det var fortsatt ingen reell forklaring.

En ny forklaring på effekten (nå er det sikkert korrekt)

I dag, Chang fra Nangang Technology University of Singapore og flere av hans kollegaer gitt slik. Disse gutta hevder at effekten av MPEMS er et resultat av de unike egenskapene til ulike typer kommunikasjon, holder vannmolekyler sammen.

Så hva er det samme i disse forbindelsene? Hvert vannmolekyl består av et relativt stort oksygenatom forbundet med to lave hydrogenatomer med en konvensjonell kovalent binding. Men hvis du legger noen vannmolekyler, vil hydrogenbindingene også begynne å spille en viktig rolle. Dette skyldes det faktum at hydrogenatomer på ett molekyl er lokalisert nær oksygen av et annet molekyl, og samhandler med det. Hydrogenbindinger er mye svakere enn kovalent (ca. per. ~ 10 ganger), men sterkere enn van der Wales-styrker som bruker en heckon for å holde fast i vertikale vegger.

Kjemikere har lenge vært oppmerksom på betydningen av disse båndene. For eksempel er kokende vannpunktet mye høyere enn for andre væsker med lignende molekyler, på grunn av at hydrogenbindinger holder molekylene sammen.

Men de siste årene er kjemikere stadig mer interessert i andre roller som kan spille hydrogenbindinger. For eksempel danner vannmolekyler i tynne kapillærer lange kjeder holdt av hydrogenbindinger. Dette er svært viktig for planter som har fordampning av vann gjennom bladene membraner effektivt drar kjeden av vannmolekyler fra røtter opp.

Nå, med medforfattere, hevder de at hydrogenbindinger også forklarer effekten av mpembe. Deres viktigste ide er at hydrogenbindinger fører til en mer tett kontakt med vannmolekyler, og når dette skjer, fører det naturlige frastøtelsen mellom molekyler til kompresjonen av kovalente bindinger og akkumulering av energi i dem.

Men når væsken er oppvarmet, øker avstanden mellom molekyler, og hydrogenbindinger strekkes. Det lar deg også øke lengden på kovalente bindinger og dermed trekke tilbake energi akkumulert i dem. Et viktig element i teorien er det faktum at en prosess der kovalente bindinger gir energi akkumulert i dem-ekvivalent med kjøling!

Faktisk forbedrer denne effekten den vanlige kjølingsprosessen. Dermed bør varmt vann bli avkjølt raskere enn kaldt, forfatterne argumenterer. Og dette er akkurat det vi observerer i effekten av svindelen.

Hvorfor er en ny forklaring bedre enn tidligere?

Disse guttene Beregnet mengden ekstra avkjøling, og viste at den nøyaktig tilsvarer den observerte forskjellen i forsøkene På måling av forskjellen i varme og kalde vannkjølingshastigheter. Voila! Dette er et interessant titt på de komplekse og mystiske egenskapene til vann som fortsatt gjør kjemikere ikke sover om natten. Til tross for at ideen om Zi og medforfattere er overbevisende, kan det være en annen feil av teoretikere, hvilke andre fysikere må motbevise. Dette skyldes at teorier mangler prediktiv styrke (i det minste - i den opprinnelige artikkelen).

ZI og medforfattere trenger å dra nytte av deres teori for prediksjon av nye egenskaper av vann, som ikke er avledet fra vanlig begrunnelse. For eksempel, hvis kovalente obligasjoner er forkortet, bør dette føre til noen nye målte egenskaper av vann, noe som ikke måtte manifestere seg ellers. Åpningen og måling av slike egenskaper ville være den siste kirsebær på kaken, som mangler teorien i sin nåværende form.

Så, til tross for at gutta kanskje har forklart effekten av mpemb, vel, trenger de litt podnaping for å overbevise andre.

Vær det som det kan, de har en interessant teori.

P.S. I 2016 publiserte en av medforfatterne - Chang Sun (Chang Q. Sun) sammen med Yi Sun (Yi Sun) en mer fullstendig uttalelse av den foreslåtte teorien, med hensyn til overflateffekter, konveksjon, diffusjon, stråling og andre Faktorer - og tilsynelatende god avtale med eksperiment (Springer).

Litteratur

Litteratur

Ref: ARXIV.ORG/ABS/1310.6514: O: H-O Bond Anomalous Avslapping Løsning MPemba Paradox

Original: https://medium.com/the-farics-arxiv-blog/why-hot-water-freezes-faster-than-Cold-Physicists-Solve-The-Mpemba-effect-d8a2f611E853.

Hvorfor "forklarte igjen" - og fordi det allerede var:

  1. https://doi.org/10.1103/physrevx.9.021060.
  2. Ikke-likevekt Markov-prosesser: Kan følge noen uvanlige baner sterkt raskere enn likevekt, derfor faller raskt kjølende kokende vann på en slik "akselerert" bane, og overtar kaldt vann (som avkjøles i mer likevektsforhold).
  3. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jctc.6b00735.
  4. Klynger (også på grunn av hydrogenbindinger) som forstyrrer krystallisering. Ved kokende vann er det ingen slike klynger, og under frysing har de ikke tid til å danne, og i vann, i lang tid av det tidligere kaldt utenfor fryseren, og de gir ikke det å fryse det normalt.
  5. https://aapt.scitation.org/doi/10/1119/1.18059.
  6. Overkjølingen under frysepunktet, som i opprinnelig varmt vann er svakere, fordi rotet er større, og det er ikke nok å organisere i fryseren i fryseprosessen. (Men her er det tydelig et problem - i eksperimenter, er hele kjølekurven av varmt vann brattere kaldt, og ikke bare fryseprosessen, og denne "lidelsen" på termisk ledningsevne og avkjøling hvis den skal påvirkes av å bremse nedkjøling, og akselerasjon).

https://www.sciensedirect.com/science/article/pii/S0140700716302869.

Vann fordampes fra overflaten, og tar varme. Varmt vann er raskere (bare det er ikke klart hvorfor, etter å ha tilpasset temperaturene, fortsetter vannet som var varmt å fordampe mer aktivt, selv om det allerede er kaldere enn det vannet som var opprinnelig kaldt).

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

Video.

All vinkonveksjon, som forbedrer varmevekslingen (konveksjonsstrømmer spinner over treghet og etter at temperaturen på brillene er nivellert og i lang tid etter det).

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

Alt i alt oppløsningen av urenheter (gasser?). Ved kokende vann urenheter mindre, fryser raskere.

Konklusjon

Fenomenet varmt vann frosset med større hastighet enn kaldt, kjent i vitenskapen som effekten av svindel. Over dette paradoksale fenomenet ble slike store tanker som Aristoteles, Francis Bacon og René Descartes, reflektert ovenfor, men for tusenåret var ingen i stand til å tilby en rimelig forklaring på dette fenomenet.

Bare i 1963 merket en schoolboy fra Republikken Tanganyik, Erasto Mpembe, denne effekten på eksemplet på is, men ingen av voksne ga ham en forklaring. Likevel tenkte fysikere og kjemikere seriøst på så enkelt, men så uforståelig fenomen.

Siden da har forskjellige versjoner uttrykt, hvorav en hørtes som følger: Noen av varmtvannet er først fordampet, og da, når det forblir mindre enn dets mengde, fryser vann raskere. Denne versjonen, i kraft av sin enkelhet, ble den mest populære, men forskerne tilfredsstilte ikke fullt ut. I dag oppgav et team av forskere fra University of Technological University of Nanyang i Singapore (Nanyang Technological University), ledet av Chemist Si Zhanom (Xi Zhang) at de klarte å tillate en århundre gammel gåte om hvorfor varmt vann fryser raskere enn kaldt. Som kinesiske spesialister fant ut, ligger hemmeligheten i mengden energi som er lagret i hydrogenbindinger mellom vannmolekyler.

Som kjent består vannmolekyler av ett oksygenatom og to hydrogenatomer holdt sammen med kovalente bindinger, som ser ut som en utveksling av elektroner på partikkelnivået. Et annet kjent faktum er at hydrogenatomer tiltrekkes til oksygenatomer fra nærliggende molekyler - samtidig dannes hydrogenbindinger.

MPemba-effekten er interessant, så det fortsetter å studere. Studier utføres umiddelbart i flere retninger. Forskere vil definitivt finne ut årsaken til det uforklarlige paradokset og la folk utvide mulighetene for å bruke den.

Samtidig er vannmolekylene generelt avstøt fra hverandre. Forskere fra Singapore la merke til: det varmere vannet, jo større avstanden mellom fluidmolekylene på grunn av økningen i avstøtende krefter. Som et resultat blir hydrogenbindinger strukket, og forbeholder seg derfor større energi. Denne energien frigjøres når vannet avkjøles - molekylene kommer nærmere hverandre. Og retur av energi, som du vet, og betyr kjøling.

Som kjemikere skriver i sin artikkel, som finnes på nettstedet for preprints of arxiv.org, i varmt vann, spenner hydrogenbindinger sterkere enn i kulde. Således viser det seg at i hydrogenbindinger av varmtvann lagres mer energi, noe som betyr at det frigjøres mer under avkjøling til minus temperaturer. Av denne grunn er den frosne raskere.

Til dags dato har forskere løst dette mysteriet bare teoretisk. Når de presenterer overbevisende bevis på deres versjon, er spørsmålet om hvorfor varmt vann fryses raskere enn kaldt, det vil være mulig å være lukket. Også på emnet: Forskere på 100 år kunne ikke forstå hvorfor tekapotsamerikanske fysikerne løst paradokset av Cat Schrödinger Physics Løsne en langsiktig gåte for oppførselen til elektronfysikk, viste at magnetfeltet endrer varmeoverføringen av materialet i diamant så kvanteffekten av Zenon. Hvorfor fryser varmt vann raskere enn kaldt? Dette er sant, selv om det høres utrolig ut, fordi i ferd med frysing, må det varme vannet passere temperaturen på det kalde vannet. I mellomtiden brukes denne effekten. For eksempel, ruller og lysbilder i vinteren helles varmt, ikke kaldt vann. Spesialister anbefaler at bilister skal fylle om vinteren i vaskemaskinen, og ikke varmt vann. Paradox er kjent i verden som "MPEMB-effekten". Dette fenomenet nevnte Aristoteles, Francis Bacon og René Descartes, men bare i 1963 ble professorer av fysikk betalt til ham og prøvde å utforske. Det hele startet med det faktum at Tanzanian Schoolboy Erasto Mpembba bemerket at søtet melk, som han pleide å lage iskrem, fryser raskere hvis den var forvarmet og fremsatt antagelsen om at varmt vann fryser raskere enn kaldt. Han appellerte for avklaring til fysikklæreren, men han lo bare på studenten og sa følgende: "Dette er ikke en verdens fysikk, men en lege av mpems." Heldigvis var Dennis Osborne en gang i skolen, professor i fysikk fra Universitetet i Dar Es Salama. Og mpemba appellerte til ham med det samme spørsmålet. Professoren ble satt opp mindre skeptisk, sa at han ikke kunne dømme hva han aldri hadde sett, og ved retur hjemme spurte ansatte om å gjennomføre relevante eksperimenter. Ser ut som de bekreftet guttens ord. I alle fall, i 1969, snakket Osborne om å jobbe med Mpembo i magasinet "Eng. Fysikk. Utdanning.

" I samme år publiserte George Kell fra det kanadiske nasjonale forskningsrådet en artikkel med en beskrivelse av fenomenet i "Eng.

  • Amerikansk.
  • Tidsskrift
  • Av.
  • Fysikk.

"

Det er flere alternativer for å forklare dette paradokset:

Varmtvann fordamper raskere, og reduserer dermed volumet, og et mindre volum vann med samme temperatur fryser raskere. I hermetiske beholdere skal kaldt vann fryse raskere.

Tilstedeværelsen av snøforing. Varmtvannsbeholderen skyller seg under seg selv, det er derfor termisk kontakt med en kjøleflate. Kaldt vann skinner ikke under det. I fravær av snøforing må den kalde vannbeholderen fryse raskere.

Kaldt vann begynner å fryse ovenfra, og forverrer dermed prosessene for varmeutslipp og konveksjon, og dermed varmet tap, mens varmt vann begynner å fryse nedenfor. Med ytterligere mekanisk omrøring av vann i beholdere, bør kaldt vann fryse raskere.

Tilstedeværelsen av krystallisasjonssentre i avkjølt vann - stoffer oppløst i den. Med et lite antall slike sentre i kaldt vann er transformasjonen av vann inn i isen vanskelig og muligens sin superkjøling når den forblir i en flytende tilstand, med en minus temperatur.

Nylig ble en annen forklaring publisert. Dr. Jonathan Katz (Jonathan Katz) fra Washington University undersøkte dette fenomenet og kom til den konklusjon at en viktig rolle i den spilles av oppløst stoff i vann, som er deponert ved oppvarming. Under de oppløste stoffene innebærer Dr. Katz også kalsium- og magnesiumbikarbonater, som er inneholdt i stivt vann. Når vannet er oppvarmet, blir disse stoffene deponert, vann blir mykt. Vann som aldri har oppvarmet, inneholder disse urenheter, det er "tøft". Når det fryser og dannelsen av iskrystaller, øker konsentrasjonen av urenheter i vann 50 ganger. På grunn av dette reduseres vannfrysingspunktet.

Denne forklaringen virker ikke overbevisende, fordi Du trenger ikke å glemme at effekten ble funnet i eksperimenter med iskrem, og ikke med stivt vann. Mest sannsynlig årsaken til fenomenet termofysisk, og ikke kjemisk.

Mens den utvetydige forklaringen av paradoksen til MPEMB ikke er mottatt. Jeg må si at noen forskere ikke anser dette paradokset verdig oppmerksomhet. Det er imidlertid veldig interessant at en enkel schoolboy har oppnådd anerkjennelse av den fysiske effekten og oppnådd popularitet på grunn av sin nysgjerrighet og utholdenhet.

Lagt til i februar 2014

Notatet ble skrevet i 2011. Siden da har nye studier av effekten av mpembi og nye forsøk på å forklare det dukket opp. Så, i 2012, kunngjorde det kongelige kjemiske samfunn i Storbritannia en internasjonal konkurranse om løsningen av vitenskapelige hemmeligheter "MPembi-effekt" med et premiefond på 1000 pounds. Frist ble installert 30. juli 2012. Nikola Beregovik fra laboratoriet til Universitetet i Zagreb ble vinneren. Han publiserte sitt arbeid der han analyserte tidligere forsøk på å forklare dette fenomenet og konkluderte med at de ikke var overbevisende. Modellen foreslått av dem er basert på vannets grunnleggende egenskaper. De som ønsker å finne en jobb på linken http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

Forskning på dette ble ikke fullført. I 2013 viste fysikk fra Singapore teoretisk årsaken til Empube-effekten. Arbeidet kan bli funnet med referanse http://arxiv.org/abs/1310.6514.

Ligger på gjenstand for artikler på nettstedet:

451 grader Fahrenheit, papirbrann temperatur?

Medisinsk infrarød termometer - myter og virkelighet Hvorfor er stjerneklar himmelen svart? (fotometrisk paradoks)

Mysterium av rødt blad

  FOTO14818-3.Hvorfor tirker glidelås og torden?

Hvorfor himmelen er blå? Kan det fryse? .

Svaret er enkelt - ja, kanskje

. Dessuten vil kokende vann fryse raskere enn kaldt. Hva raskere: kokende eller kaldt H2O?

Forskere har mange eksperimenter og viste at det først krystalliserer kokende vann.

Hvis i fryseren samtidig legger to kapasiteter av samme volum og form med kokende vann og enkelt vann, så

Den første vil bli til is nøyaktig kokende vann

Selv om du følger logikken, må den først kjøle seg ned, og krystalliserer deretter. Men det er det ikke.

Det er verdt å merke seg at en slik effekt ble observert av mennesker i lang tid.

  1. foto14818-3. Aristotelet pekte på dette i hans poster, var interessert i fenomenet R. Detr. Men en nøye studerer dette problemet på den tiden, få mennesker gjorde det, det var ikke spesielt interessert i forskere.
  2. En nysgjerrig Tanzanskaya Schoolboy ga en solid studier av emnet, som fant i hverdagen at oppvarmingsvæsken, om melk eller vann krystalliserer raskere.
  3. I 1969 ble et eksperiment utført av professor D.sboron, som viste seg den unge manns godkjennelse. Fra det øyeblikket mottok fenomenet navnet på sin "åpner", og ble kjent som effekten av mpemb.

Hvorfor?

Det var ikke helt fullstendig forklart og å forstå fenomenet ennå, men tvister blant forskere under dette emnet er tilstrekkelig. Imidlertid finner noen hypoteser fremdeles: .

Ved koking er det fordampning og en nedgang i vannvolum, noe som betyr at krystalliseringsprosessen er aktivert, dvs. akselererer.

Gassene oppløst i vann blir fordampet, derfor er vannets tetthet i en kokende tilstand høyere enn vanntemperaturen. Det er kjent at den høye prosentandelen av tetthet bidrar til kjølehastigheten.

Frysingen av varmt vann begynner å gå nedenfor, og det øvre overflatelaget forblir fri. Dette gjør at prosessene for konveksjon og stråling av varme ikke for å stoppe og ikke sakte. I den normale tilstanden blir den øvre overflaten bevart ved vanlig tilstand, som senker varmeutbyttet.

Det finnes andre versjoner som forklarer det paradoksale fenomenet. En av dem ble fremsatt av forskere fra Washington av D. Katts. Etter hans mening, i kokende prosess, blir vann fra den "tøffe" til en "myk". En del av stoffer, som magnesium og kalsiumbikarbonat, blir sediert og forstyrrer ikke krystallisering. derfor

Frysingsprosessen med kokende vann går til tider raskere enn vanlig

Hvordan brukes dette paradokset i virkeligheten?

Eksistensen av et paradoksalt fenomen sparer tid til å forberede spillsteder og sport i vintersesongen.

Brukt uforståelig fenomen og industriproduksjon

Добавить комментарий