Pikabu.

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A casca aquosa da terra da hidrosfera é de cerca de 71% da superfície da Terra. No estado ligado, a água é tanto na crosta mortal da litosfera, e estima-se que as reservas de tais água (por um segundo !!) são aproximadamente iguais à massa de água livre na hidrosfera. Verificou-se que 1 km³³ de granito durante a derretimento pode ser atribuído 26 milhões de toneladas de água. Mais "reservas" V., preservado na profundidade semanal da terra - no manto. Eles sustentam que há até 13 bilhões km³ de água, isto é, mais do que na hidrosfera. Mas apenas 1 km³ de tal água é realizada na superfície dos vulcões anualmente. A indústria desempenhou e desempenha o papel decisivo da história geológica da Terra, na formação de seu regime térmico, clima e clima. É Longe de tudo é conhecido sobre este interessante, conhecido, mas em muitos aspectos misteriosos, tão abundantes e tão deficientes, com água simples.

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Vídeo sobre o tópico

O tempo frio é característico da maior parte do nosso país. Além de esquiar neste momento, algumas experiências com água podem ser realizadas. Por exemplo, jogue água quente no ar, fazendo a neve. Este truque espetacular é baseado em um fato interessante conhecido desde o tempo de Aristóteles.

É descrito simplesmente - a água quente congela mais rápido que o frio. Esta propriedade recebeu o nome do efeito do MPEMB. A estudante da Tanzânia descobriu este fenômeno em 1963. Então, por que a água quente congelará mais rápido que o frio?

Experimentos com sorvete

Erasto MpemBea e outras crianças em sua escola costumam fazer sorvete usando uma câmara de congelamento escolar. O processo foi o seguinte: eles cozinham leite e misturá-lo com açúcar. Depois disso, esta mistura foi colocada no congelador. E uma vez que Mpemba se apressou e colocou a substância resultante para esfriar no estado aquecido.

Vídeo sobre o tópico

Acontece que seu sorvete acabou mais rápido que um colega de classe. Mas há poucas pessoas acreditavam em um aluno, e em 1969, Mpemba, juntamente com os físicos do professor publicados Artigo. nesta ocasião. Este efeito nem sempre é observado, por isso, se você tentar repeti-lo em casa, longe do fato de que isso acontecerá. Provavelmente existe Algumas razões .

Explicação Versões deste efeito

A detecção do efeito do MPEMBA não permitiu a precisão absoluta explicar esse fenômeno. Para entender completamente este processo ainda não conseguiu, mas disputas científicas são conduzidas muito. E existem várias versões de explicar o efeito do Mpemba.

A hipótese mais avançada - a água quente evapora devido à perda de massa. Como resultado, o líquido congela, perdendo menos calor. No entanto, houve casos em que o efeito do Mpembi foi observado em recipientes fechados, onde a evaporação não era.

Outra suposição é que a água desenvolve fluxos de convecção e gradientes de temperatura, pois é resfriamento. Um copo de resfriamento rápido com água quente terá grandes diferenças de temperatura e mais rápida para remover o calor da superfície. Enquanto um copo de água uniformemente resfriado tem uma menor diferença de temperatura. Também obtido menos convecção acelerando o processo.

Vídeo sobre o tópico

Há também outras teorias. Por exemplo, de acordo com um deles, o efeito dos gases dissolvidos na água no processo de congelamento. Em 2013, um grupo de pesquisadores de Cingapura sugerido Sua versão da explicação do efeito do Mpemba. Segundo eles, a solução reside nas propriedades únicas dos laços químicos na água.

Como é conhecido, a molécula de água padrão contém um átomo de oxigênio e dois átomos de hidrogênio. Eles estão conectados por títulos covalentes. Mas quando ocorre um composto de várias moléculas, os átomos de hidrogênio também formam conexões com átomos de oxigênio em outras moléculas. Essas ligações de hidrogênio dão água algumas de suas propriedades, como um ponto de ebulição relativamente alto e uma densidade reduzida durante o congelamento.

Os pesquisadores acreditam que durante as moléculas de água fervente se espalham, estendendo títulos de hidrogênio. Mas devido ao volume limitado, as ligações covalentes em moléculas individuais são comprimidas, acumulando energia. Se a água congela nesse estado, os links liberam a energia na forma de uma "Primavera desbloqueada", esfriando muito mais rápido.

Vídeo sobre o tópico

Mas nem todos os especialistas concordam com tal interpretação do efeito do Mpemb. Alguém acusa especialistas no fato de que sua teoria poderia prever uma nova propriedade da água. No entanto, não é no entendimento usual. Químico Richard Dawn da Universidade de Stanford considera que o rápido congelamento de água quente depende principalmente da evaporação.

Muito provavelmente, precisamente por isso, ocorre o efeito da Mpembe. Talvez nos futuros cientistas possam provar totalmente ou trazer algumas alterações à explicação.

Efeito Mpemba ou por que a água quente congelar mais rápido que o frio?

Efeito Mpemba. (Paradoxo de Mpembi) - um paradoxo que diz que a água quente em algumas condições congela mais rápido que o frio, embora seja submetido a temperatura da água fria no processo de congelamento. Este paradoxo é um fato experimental que contradiz as idéias usuais, segundo a qual, com as mesmas condições, o corpo mais aquecido para resfriamento a uma certa temperatura requer mais tempo do que o corpo menos aquecido para resfriamento à mesma temperatura.

Este fenômeno foi notado de uma vez Aristóteles, Francis Bacon e Rene Descart, mas apenas em 1963, a Erassto Tanzanian Erassto Mpembea descobriu que a mistura quente de sorvete congela mais rápido que o frio.

Como estudante de Magambaba High School na Tanzânia, Erasto Mpembea fez trabalho prático no caso do cozinheiro. Ele precisava fazer sorvete caseiro - ferver o leite, dissolver o açúcar, esfrie-o até a temperatura ambiente, e depois colocá-lo na geladeira para congelamento. Aparentemente, o MpemBBA não era particularmente um estudante diligente e reforçado com o cumprimento da primeira parte da tarefa. Temendo que ele não teria tempo para o fim da lição, ele colocou no refrigerador ainda quente leite. Para sua surpresa, congelou ainda mais cedo do que o leite de seus companheiros cozidos de acordo com uma determinada tecnologia.

Depois disso, Mpemba experimentou não apenas com leite, mas também com água comum. Em qualquer caso, já como estudante da MKVava High School, ele fez a pergunta do professor Dennis Osborne do Colégio Universitário em Dar es Salama (para ler os alunos uma palestra sobre física na sala de aula da universidade: "Se você tomar dois idênticos Recipientes com volumes iguais de água, em um deles, a água tem uma temperatura de 35 ° C, e no outro - 100 ° C, e colocá-las no congelador, então na segunda água congela mais rápido. Por quê? " Osborne tornou-se interessado nesta questão e em breve em 1969, juntamente com a Mpemba publicou os resultados de seus experimentos na revista "Educação física". Desde então, o efeito encontrado é chamado O efeito do Mpemba .

Até agora, ninguém sabe explicar esse estranho efeito. Os cientistas não têm versão única, embora existam muitos. É tudo sobre a diferença nas propriedades da água quente e fria, mas ainda não está claro quais propriedades desempenham um papel neste caso: a diferença de super-resíduos, evaporação, formação de gelo, convecção ou os efeitos dos gases descarregados na água em diferentes temperaturas.

A paradoxalidade do efeito do Mpemba é que o tempo durante o qual o corpo esfria até a temperatura ambiente deve ser proporcional à diferença nas temperaturas deste corpo e do meio ambiente. Esta lei ainda foi estabelecida por Newton e desde então muitas vezes confirmada na prática. Nesse sentido, a água com temperatura de 100 ° C esfria a uma temperatura de 0 ° C mais rápida do que a mesma quantidade de água com temperatura de 35 ° C.

No entanto, não implica um paradoxo, uma vez que o efeito da Mpemba pode ser encontrada uma explicação e no âmbito da famosa física. Aqui estão algumas explicações do efeito do Mpembu:

Evaporação

A água quente é rápida evapora-se do recipiente, reduzindo assim seu volume, e o menor volume de água com a mesma temperatura congela mais rápido. Aquecido a 100 com água perde 16% de sua massa durante o resfriamento para 0 C.

Efeito da evaporação - efeito duplo. Primeiro, a massa de água é reduzida, o que é necessário para o resfriamento. E em segundo lugar, a temperatura é reduzida devido ao fato de que o calor da evaporação da transição da fase de água para a fase de vapor é reduzido.

Diferença de temperatura

Devido ao fato de que a diferença de temperatura entre a água quente e o ar frio é mais - portanto a troca de calor neste caso, há uma água mais intensa e quente é resfriada mais rapidamente.

Supercooling.

Quando a água é resfriada abaixo de 0 C, nem sempre congela. Em algumas condições, pode sofrer hipotermia, continuando a permanecer líquido a temperaturas abaixo da temperatura do ponto de congelamento. Em alguns casos, a água pode permanecer líquida mesmo a uma temperatura de -20 C.

A razão para esse efeito é que, para começar a formar os primeiros cristais de gelo, precisam de centros de formação de cristais. Se eles não estão em água líquida, então o supercooling continuará até que a temperatura diminua tanto que os cristais começarão a se formar espontaneamente. Quando eles começam a se formar em um fluido super-resistente, eles começarão a crescer mais rápido, formando uma Lorth Shuhuh, que congelamento formará gelo.

A água quente é mais suscetível ao super-resíduo, uma vez que o aquecimento elimina gases e bolhas dissolvidas, que por sua vez podem servir como centros para a formação de cristais de gelo.

Por que o supercooling causa água quente para ficar mais rápido? No caso de água fria, que não é cozido demais pelo seguinte. Neste caso, a fina camada de gelo será formada na superfície da embarcação. Essa camada de gelo atuará como um isolante entre água e ar frio e evitará mais evaporação. A taxa de formação de cristais de gelo neste caso será menor. No caso de água quente, submetido a super-resíduos, a água super-revestida não tem uma camada de superfície protetora de gelo. Portanto, perde o calor muito mais rápido através do topo aberto.

Quando o processo de hipotermia termina e água congela, muito mais calor é perdido e, portanto, mais gelo é formado.

Muitos pesquisadores desse efeito consideram super-resíduos para o fator principal no caso do efeito MPEMB.

Convecção

A água fria começa a congelar de cima, agravando assim os processos de emissão de calor e convecção, e, portanto, a perda de calor, enquanto a água quente começa a congelar abaixo.

Este efeito da anomalia da densidade da água é explicado. A água tem uma densidade máxima a 4 C. Se refrescar a água para 4 s e colocá-la a uma temperatura mais baixa, a camada superficial de água congelará mais rapidamente. Porque esta água é menos densa do que a água a uma temperatura de 4 s, ela permanecerá na superfície, formando uma camada fria fina. Nestas condições, a fina camada de gelo será formada na superfície da água por um curto período de tempo, mas essa camada de gelo será um isolante que protege as camadas inferiores de água, que permanecerão a uma temperatura de 4 C. Portanto, o processo de resfriamento adicional será mais lento.

No caso de água quente, a situação é completamente diferente. A camada superficial da água será arrefecida mais rapidamente devido à evaporação e maior diferença de temperatura. Além disso, as camadas de água fria são mais densas do que as camadas de água quente, portanto, a camada de água fria cairá, levantando uma camada de água morna para a superfície. Tal circulação de água fornece uma queda rápida de temperatura.

Mas por que esse processo não atinge o ponto de equilíbrio? Para explicar o efeito do Mpemba a partir deste ponto de vista da convecção, seria necessário fazer com que as camadas de água fria e quente estejam separadas e o próprio processo de convecção continue depois que a temperatura média da água cai abaixo de 4 C.

No entanto, não há dados experimentais que confirmariam essa hipótese de que camadas de água fria e quente são divididas durante a convecção.

Gases dissolvidos

A água sempre contém gases dissolvidos nele - oxigênio e dióxido de carbono. Esses gases têm a capacidade de reduzir o ponto de congelamento de água. Quando a água é aquecida, esses gases são liberados da água, desde a sua solubilidade na água a altas temperaturas abaixo. Portanto, quando a água quente é resfriada, há sempre menos gases dissolvidos do que em água fria não aquecida. Portanto, o ponto de congelamento de água aquecido é maior e congela mais rápido. Este fator é às vezes considerado como principal ao explicar o efeito do MPEMB, embora não haja dados experimentais confirmando esse fato.

Condutividade térmica

Esse mecanismo pode desempenhar um papel significativo quando a água é colocada no congelador da câmara de refrigeração em pequenos recipientes. Sob estas condições, observa-se que o recipiente de água quente é deslocado por um gelo congelador de um freezer, melhorando assim o contato térmico com a parede do congelador e a condutividade térmica. Como resultado, o calor é removido do recipiente com água quente mais rápido do que do frio. Por sua vez, o recipiente com água fria não se enrola abaixo da neve.

Todas essas condições (assim como outras) foram estudadas em muitos experimentos, mas uma resposta inequívoca para a questão - qual delas fornece uma reprodução de cem por cento do efeito Mpembe - e não foi recebido.

Por exemplo, em 1995, o físico alemão David Auerbach estudou o efeito da hipotermia de água neste efeito. Ele descobriu aquela água quente, atingindo um estado super-resistente, congela a uma temperatura mais alta que o frio, o que significa mais rápido o último. Mas a água fria atinge um estado supercoolido mais rápido que quente, compensando assim o atraso anterior.

Além disso, os resultados de Auerbakh contradizam os dados obtidos anteriormente que a água quente é capaz de alcançar maior sobretooling devido a um menor número de centros de cristalização. Quando a água é aquecida a partir dela, os gases dissolvidos nela são removidos e, durante sua ebulição, alguns sais dissolvidos nele são precipitados.

Você pode dizer até agora apenas uma coisa é possível - a reprodução desse efeito depende significativamente das condições em que o experimento é realizado. É precisamente porque nem sempre é reproduzido.

O. V. MOSIN.

Literário Origens :

"A água quente congela mais rápido que a água fria. Por que isso faz isso?", Jearl Walker no cientista amador, americano científico, vol. 237, Não. 3, pp 246-257; Setembro de 1977.

"O congelamento de água quente e fria", g . Kell no Journal Americano de Física, vol. 37, Não. 5, pp 564-565; Maio de 1969.

"Supercooling e o efeito Mpemba", David Auerbach, no Jornal Americano de Física, vol. 63, Não. 10, pp 882-885; Oct, 1995.

"O efeito Mpemba: os tempos de congelamento de água quente e fria", Charles A. Knight, no Jornal Americano de Física, vol. 64, Não. 5, p 524; Maio de 1996.

"A palavra final", novo cientista, 2º Decept 1995.

Oi, HABR! Eu apresento a sua atenção a tradução do artigo "Por que a água quente congela mais rápido que os físicos de frio resolvendo o efeito momba".

Do tradutor: Toda a sua vida sofreu uma pergunta, e aqui você foi explicado novamente.

Por que a água fervente congela o mais rápido da água fria, conta o vídeo:

Resumo: Devido à presença de títulos de hidrogênio em moléculas de água, uma mudança na configuração de ligações covalentes de O-H é alterada, com os suprimentos de energia adicional neles, liberados durante o resfriamento e trabalho como aquecimento adicional que interfere no congelamento. Em água quente, as ligações de hidrogênio são esticadas, covalentes não tensas, a reserva de energia é baixo-resfriamento e o congelamento é mais rápido. Há algum tempo característico. Tau. Necessário para formar ligações de hidrogênio se o processo de resfriamento irá devagar, o efeito do MPEMEB desaparecerá. Se o processo de resfriamento for relativamente rápido (até dezenas de minutos), o efeito é expresso. Provavelmente deve ser uma temperatura crítica, começando com a qual o efeito aparece, mas isso não se reflete no artigo.

Uma imagem do artigo original, olhando para o qual o leitor deve ver com toda a clareza que a energia está em títulos covalentes, que podem ser liberados sob a forma de calor adicional, impedindo a água fria.

História da pergunta

Aristóteles notou pela primeira vez que a água quente congela mais rápido que o frio, mas os químicos sempre se recusaram a explicar este paradoxo. Até hoje.

A água é uma das substâncias mais comuns da Terra, mas ao mesmo tempo um dos mais misteriosos. Por exemplo, como na maioria dos líquidos, sua densidade cresce durante o resfriamento. No entanto, em contraste com o resto, sua densidade atinge um máximo a uma temperatura de 4C, e então começa a diminuir a temperatura de cristalização.

Na fase sólida, a água tem uma densidade ligeiramente menor, e é por isso que o gelo flutua na superfície da água. Esta é uma das razões para a existência da vida na terra - se o gelo fosse mais densante de água, então durante o congelamento, ele soltaria o fundo dos lagos e oceanos, o que tornaria impossível muitos tipos de processos químicos que tornam a vida possível.

Assim, há um efeito estranho de membaby, nomeado após o aluno da Tanzânia, que descobriu que a mistura quente de sorvete congela mais rápido do que o frio no congelador da culinária escolar em algum lugar no início dos anos 1960. (Na verdade, esse efeito foi observado por muitos pesquisadores na história, começando com Aristóteles, Francis Bacon e Rene de Descartes).

Efeito Mpemba. É aquela água quente congela mais rápido. Este efeito foi medido em uma variedade de casos com várias explicações descritas abaixo. Uma das idéias é que os navios quentes têm o melhor contato térmico com o freezer e removem o calor com mais eficiência. O outro é que a água quente evapora mais rápido, e uma vez que este processo é um endotérmico (vem com a absorção de calor) - então acelera o congelamento.

Nenhuma dessas explicações parece plausível, então ainda não havia uma explicação real.

Uma nova explicação do efeito (agora está certamente correta)

Hoje, Chang da Nangang Technology University of Singapura e vários de seus colegas forneceram tal. Esses caras argumentam que o efeito dos Mpems é o resultado das propriedades únicas de vários tipos de comunicação, mantendo moléculas de água juntos.

Então, o que é o mesmo nessas conexões? Cada molécula de água consiste em um átomo de oxigênio relativamente grande ligado a dois átomos de baixa hidrogênio com uma ligação covalente convencional. Mas se você colocar algumas moléculas de água, as ligações de hidrogênio também começarão a desempenhar um papel importante. Isto é devido ao fato de que os átomos de hidrogênio de uma molécula estão localizados perto do oxigênio de outra molécula e interagem com ela. As ligações de hidrogênio são muito mais fracas do que covalentes (aprox. Por. ~ 10 vezes), mas mais fortes do que as forças de van der País de Gales que usam um heckon para aderir às paredes verticais.

Químicos há muito estão cientes da importância desses laços. Por exemplo, o ponto de ebulição da água é muito maior do que o de outros líquidos com moléculas semelhantes, devido ao fato de que as ligações de hidrogênio mantêm as moléculas juntas.

Mas nos últimos anos, os químicos estão cada vez mais interessados ​​em outros papéis que podem desempenhar ligações de hidrogênio. Por exemplo, moléculas de água em capilares finos forma longas cadeias realizadas por ligações de hidrogênio. Isso é muito importante para as plantas que têm evaporação de água através das membranas de folhas efetivamente arrasta a cadeia de moléculas de água de raízes para cima.

Agora, com co-autores, argumentam que as ligações de hidrogênio também explicam o efeito do Mpembe. Sua ideia chave é que as ligações de hidrogênio levam a um contato mais denso de moléculas de água, e quando isso ocorre, a repulsa natural entre moléculas leva à compressão de títulos covalentes e ao acúmulo de energia neles.

No entanto, quando o líquido é aquecido, a distância entre as moléculas aumenta e as ligações de hidrogênio são esticadas. Também permite que você aumente o comprimento de títulos covalentes e, assim, recue a energia acumulada neles. Um elemento importante da teoria é o fato de que um processo em que obrigações covalentes dão energia acumulada em eles equivalentes ao resfriamento!

Na verdade, esse efeito aumenta o processo de resfriamento habitual. Assim, a água quente deve ser arrefecida mais rapidamente que o frio, os autores argumentam. E isso é exatamente o que observamos no efeito do golpe.

Por que uma nova explicação é melhor do que antes?

Esses caras calculou a quantidade de resfriamento adicional e mostrou que corresponde à diferença observada nos experimentos Em medir a diferença em taxas de resfriamento de água quente e fria. Voila! Este é um olhar interessante nas propriedades complexas e misteriosas da água que ainda fazem químicos não dormem à noite. Apesar do fato de que a ideia de zi e co-autores é convincente, pode ser outro erro de teóricos, que outros físicos terão que refutar. Isso ocorre porque as teorias não têm força preditiva (pelo menos - no artigo original).

Zi e co-autores precisam aproveitar sua teoria para a previsão de novas propriedades da água, que não são derivados do raciocínio comum. Por exemplo, se as ligações covalentes forem encurtadas, isso deve levar a algumas novas propriedades medidas da água, o que não teria que se manifestar de outra forma. A abertura e a medição de tais propriedades seriam a última cereja no bolo, o que não tem a teoria em sua forma atual.

Então, apesar do fato de que os caras podem ter explicado o efeito do Mpemb, bem, eles precisam de um pouco podnaping para convencer os outros.

Seja como pode, eles têm uma teoria interessante.

P.S. Em 2016, um dos co-autores - Chang Sun (Chang Q. Sun), juntamente com Yi Sun (Yi Sun) publicou uma declaração mais completa da teoria proposta, com a consideração de efeitos de superfície, convecção, difusão, radiação e outros fatores - e parecendo um bom acordo com o experimento (Springer).

Literatura

Literatura

Ref: arxiv.org/abs/1310.6514: O: H-O Bond Relaxamento Anomaloso Resolvendo Mpemba Paradox

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

Por que "explicou novamente" - e porque já era:

  1. https://doi.org/10.1103/physrevx.9.021060.
  2. Processos de Markov não-equilíbrio: podem seguir algumas trajetórias incomuns fortemente mais rápidas que o equilíbrio, portanto, refrescar a água fervente que se enquadra em uma trajetória "acelerada" e ultrapassa água fria (que esfria em mais condições de equilíbrio).
  3. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jctc.6b00735.
  4. Clusters (também devido a ligações de hidrogênio) que interferem na cristalização. Na água fervente, não há tais aglomerados, e durante o congelamento, eles não têm tempo para se formar, e na água, por um longo tempo do antigo frio fora do freezer, e eles não dão para congelar normalmente.
  5. https://aapt.Scitation.org/doi/10/1119/1.18059.
  6. O supercooling abaixo do ponto de congelamento, que na água originalmente quente é mais fraco, porque a bagunça é maior, e não é suficiente para organizar no congelador no processo de congelamento. (Mas aqui é claramente um problema - em experimentos, toda a curva de resfriamento da água quente é mais íngreme, e não apenas o processo de congelamento, e este "desordem" na condutividade térmica e resfriamento se ele deve ser influenciado desacelerando o resfriamento, e aceleração).

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

A água evapora da superfície e leva calor. A água quente é mais rápida (só não está claro por que, depois de alinhar as temperaturas, a água que era quente - continua a evaporar mais ativamente, embora já fosse mais fria do que aquela água que era originalmente fria).

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

Vídeo.

Toda a convecção do vinho, que melhora a troca de calor (os fluxos de convecção estão girando sobre a inércia e após a temperatura dos óculos nivelados e por um longo tempo depois disso).

Jornal Americano de Física 77, 27 (2009); https://doi.org/10/1119/1.2996187.

Ao todo, a dissolução das impurezas (gases?). Em impurezas de água ferventes menos, congelando mais rápido.

Conclusão

O fenômeno da água quente congelada com uma velocidade maior que a frio, conhecida na ciência como o efeito da fraude. Sobre este fenômeno paradoxal, tais grandes mentes como Aristóteles, Francis Bacon e René Descartes, foram refletidos acima, mas para o milênio, ninguém foi capaz de oferecer uma explicação razoável para este fenômeno.

Somente em 1963, um estudante da República de Tanganyik, Erasto Mpembe, notou este efeito sobre o exemplo de sorvete, mas nenhum dos adultos deu-lhe uma explicação. No entanto, físicos e químicos pensaram seriamente sobre fenômeno tão simples, mas tão incompreensível.

Desde então, diferentes versões expressaram, uma das quais soou da seguinte forma: Algumas das águas quentes são primeiro apenas evaporadas, e então, quando permanece menos do que sua quantidade, a água congela mais rápido. Esta versão, em virtude de sua simplicidade, tornou-se o mais popular, mas os cientistas não satisfazem totalmente. Hoje em dia, uma equipe de pesquisadores da Universidade da Universidade da Universidade de Nanyang em Cingapura (Nanyang Universidade Tecnológica), chefiada por químico Si Zhanom (Xi Zhang) afirmou que eles conseguiram permitir um enigma do século sobre por que a água morna congela mais rápido que o frio. Como os especialistas chineses descobriram, o segredo está na quantidade de energia armazenada em ligações de hidrogênio entre moléculas de água.

Como é conhecido, as moléculas de água consistem em um átomo de oxigênio e dois átomos de hidrogênio mantidos em conjunto com títulos covalentes, que se parecem com uma troca de elétrons no nível de partícula. Outro fato famoso é que os átomos de hidrogênio são atraídos por átomos de oxigênio de moléculas vizinhas - ao mesmo tempo as ligações de hidrogênio são formadas.

O efeito Mpemba é interessante, então continua a estudar. Estudos são conduzidos imediatamente em várias direções. Os cientistas definitivamente descobrirão a causa do paradoxo inexplicável e permitirão que as pessoas expandam as possibilidades de usá-lo.

Ao mesmo tempo, as moléculas de água são geralmente repelidas umas das outras. Cientistas de Cingapura notou: a água mais quente, maior a distância entre as moléculas fluidas devido ao aumento das forças repelentes. Como resultado, as ligações de hidrogênio são esticadas e, portanto, reserva-se maior energia. Esta energia é liberada quando a água é resfriada - as moléculas se aproximam umas das outras. E o retorno da energia, como você sabe e significa resfriamento.

Como os químicos escrevem em seu artigo, que podem ser encontrados no site de pré-impressão de Arxiv.org, em água quente, as ligações de hidrogênio são tensionando mais fortes do que no frio. Assim, acontece que em ligações de hidrogênio de água quente é armazenado mais energia, o que significa que é liberado mais durante a resfriamento a menos temperaturas. Por esta razão, o congelado é mais rápido.

Até o momento, os cientistas resolveram esse mistério apenas teoricamente. Quando eles apresentam evidência convincente de sua versão, a questão de por que a água quente é congelada mais rápido que o frio, será possível ser fechado. Também no tópico: Cientistas de 100 anos não conseguiram entender por que o fisioticista americano do Bulots resolveu o paradoxo da física de Cat Schrödinger resolvido um enigma de longo prazo do comportamento da física eletrônica provou que o campo magnético muda a transferência de calor do material em diamante viu o efeito quântico de zenon. Por que a água quente congelará mais rápido que o frio? Isso é verdade, embora pareça incrível, porque no processo de congelamento, a água morna deve passar a temperatura da água fria. Enquanto isso, este tshire é usado. Por exemplo, rolos e slides no inverno derramou água quente, não fria. Especialistas aconselham os motoristas para preencher o inverno no tanque de lavadora, e não água quente. O paradoxo é conhecido no mundo como o "efeito Mpemb". Este fenômeno mencionou Aristóteles, Francis Bacon e René Descartes, mas apenas em 1963, os professores de física foram pagos a ele e tentou explorar. Tudo começou com o fato de que o aluno tanzaniano Erasto Mpembba observou que o leite adocicado, que ele costumava preparar sorvete, congela mais rápido se fosse pré-aquecido e apresentado a suposição de que a água quente congela mais rápido que o frio. Ele apelou para esclarecimentos para o professor de física, mas ele só riu do aluno, dizendo o seguinte: "Esta não é uma física mundial, mas um médico de Mpems". Felizmente, Dennis Osborne já estava na escola, professor de física da Universidade de Dar es Salama. E Mpemba apelou para ele com a mesma pergunta. O professor foi criado menos cético, disse que não podia julgar o que ele nunca tinha visto, e ao retornar para casa pediu aos funcionários que realizassem experimentos relevantes. Parece que eles confirmaram as palavras do menino. Em qualquer caso, em 1969, osborne falou sobre trabalhar com o Mpembo na revista "Eng. Física. Educação.

" No mesmo ano, George Kell do Conselho Nacional de Pesquisa Canadense publicou um artigo com uma descrição do fenômeno em "Eng.

  • Americano.
  • Diário
  • De.
  • Física.

"

Existem várias opções para explicar este paradoxo:

A água quente evapora mais rápido, reduzindo assim seu volume, e um volume menor de água com a mesma temperatura congela mais rápido. Em recipientes herméticos, a água fria deve congelar mais rápido.

A presença de revestimento de neve. O recipiente de água quente é balançando sob si, é, portanto, contato térmico com uma superfície de resfriamento. A água fria não brilha sob ela. Na ausência de revestimento de neve, o recipiente de água fria deve congelar mais rápido.

A água fria começa a congelar de cima, agravando assim os processos de emissão de calor e convecção, e, portanto, a perda de calor, enquanto a água quente começa a congelar abaixo. Com agitação mecânica adicional de água em recipientes, a água fria deve congelar mais rápido.

A presença de centros de cristalização em água resfriada - substâncias dissolvidas nele. Com um pequeno número de tais centros em água fria, a transformação da água no gelo é difícil e, possivelmente, seu super-resumo quando permanece em estado líquido, tendo uma temperatura menor.

Recentemente, outra explicação foi publicada. Dr. Jonathan Katz (Jonathan Katz) da Universidade de Washington investigou este fenômeno e chegou à conclusão de que um importante papel nele é desempenhado por substâncias dissolvidas em água, que são depositadas quando aquecidas. Sob as substâncias dissolvidas, o Dr. Katz também implica bicarbonatos de cálcio e magnésio, que estão contidos em água rígida. Quando a água é aquecida, essas substâncias são depositadas, a água fica suave. A água que nunca aqueceu, contém essas impurezas, é "difícil". À medida que congela e a formação de cristais de gelo, a concentração de impurezas na água aumenta 50 vezes. Por causa disso, o ponto de congelamento da água é reduzido.

Esta explicação não parece convincente, porque Não há necessidade de esquecer que o efeito foi encontrado em experimentos com sorvete, e não com água rígida. Muito provavelmente a causa do fenômeno do termofísico, e não química.

Embora a explicação inequívoca do paradoxo do MPEMB não seja recebida. Devo dizer que alguns cientistas não consideram este paradoxo digna de atenção. No entanto, é muito interessante que um aluno simples tenha conseguido reconhecimento do efeito físico e ganhou popularidade devido à sua curiosidade e perseverança.

Adicionado em fevereiro de 2014

A nota foi escrita em 2011. Desde então, novos estudos sobre o efeito da Mpembi e novas tentativas de explicar que apareceram. Assim, em 2012, a Royal Chemical Society da Grã-Bretanha anunciou uma competição internacional pela solução de segredos científicos "Efeito Mpembi" com um fundo de prêmio de 1000 libras. O prazo final foi instalado em 30 de julho de 2012. Nikola Beregovik do laboratório da Universidade de Zagreb tornou-se o vencedor. Ele publicou seu trabalho no qual analisou tentativas anteriores de explicar esse fenômeno e concluiu que não eram convincentes. O modelo proposto por eles é baseado nas propriedades fundamentais da água. Aqueles que desejam encontrar um emprego no link http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

Pesquisa sobre isso não foi concluída. Em 2013, a física de Cingapura teoricamente provou a causa do efeito do nubo. O trabalho pode ser encontrado por referência http://arxiv.org/abs/1310.6514.

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Por que o céu é azul? Pode congelar? .

A resposta é simples - sim, talvez

. Além disso, a água fervente congelará mais rápido que o frio. O que mais rápido: ferver ou frio h2o?

Os cientistas têm muitas experiências e provaram que o primeiro cristaliza a água fervente.

Se no congelador simultaneamente colocar duas capacidades do mesmo volume e forma com água fervente e água simples,

O primeiro vai se transformar em gelo precisamente fervente

Embora, se você seguir a lógica, deve primeiro esfriar e, em seguida, cristalizar. Mas não é.

Vale a pena notar que tal efeito foi observado por pessoas por um longo tempo.

  1. foto14818-3. O Aristóteles apontou para isso em seus registros, estava interessado no fenômeno de R. Dekart. No entanto, estudando cuidadosamente esta questão na época, poucas pessoas não estavam particularmente interessadas em cientistas.
  2. Uma estudante inquisitiva de Tanzanskaya deu a sólidos estudos sobre o tema, que encontrou na vida cotidiana que o líquido de aquecimento, seja o leite ou a água, cristaliza mais rápido.
  3. Em 1969, um experimento foi conduzido pelo professor D.Sboron, que provou a aprovação do jovem. A partir desse momento, o fenômeno recebeu o nome de seu "abridor", e ficou conhecido como o efeito do Mpemb.

Por quê?

Ainda não foi explicado e entender o fenômeno ainda, mas disputas entre cientistas sob este tema são suficientes. No entanto, algumas hipóteses ainda acontecem: .

Quando a ferver há evaporação e uma diminuição no volume de água, o que significa que o processo de cristalização é ativado, isto é. acelera.

Os gases dissolvidos na água são evaporados, portanto, a densidade de água em um estado de ebulição é maior do que a temperatura da água. Sabe-se que a alta porcentagem de densidade contribui para a taxa de resfriamento.

O congelamento de água quente começa a ficar abaixo, e a camada superficial superior permanece livre. Isso permite aos processos de convecção e radiação do calor para não parar e não desacelerar. No estado normal, a superfície superior é preservada no estado habitual, que diminui o rendimento do calor.

Existem outras versões que explicam o fenômeno paradoxal. Um deles foi apresentado por cientistas de Washington por D. Katts. Em sua opinião, no processo de ebulição, a água do "resistente" se transforma em um "suave". Parte de substâncias, como magnésio e bicarbonato de cálcio, são sedied e não interferem na cristalização. Portanto

O processo de congelamento de água fervente vai às vezes mais rápido que o habitual

Como este paradoxo aplicado na vida real?

A existência de fenômeno paradoxal economiza tempo para preparar locais de jogos e esportes na temporada de inverno.

Usado fenômeno incompreensível e produção industrial

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