21.11.2017 11.10.2018 ალექსანდრე ფირცევი
« რომელი წყალი იყინება უფრო სწრაფად, ცივი თუ ცხელი?„- შეეცადეთ დაუსვათ შეკითხვა თქვენს მეგობრებს, დიდი ალბათობით, მათი უმეტესობა გიპასუხებთ, რომ ცივი წყალი უფრო სწრაფად იყინება - და ისინი შეცდომას დაუშვებენ.
სინამდვილეში, თუ საყინულეში ერთდროულად მოათავსებთ ერთნაირი ფორმის და მოცულობის ორ ჭურჭელს, რომელთაგან ერთი შეიცავს ცივ წყალს, მეორე კი ცხელს, მაშინ ეს არის ცხელი წყალი, რომელიც უფრო სწრაფად გაიყინება.
ასეთი განცხადება შეიძლება აბსურდული და არაგონივრული ჩანდეს. თუ ლოგიკას მიჰყვებით, მაშინ ცხელი წყალი ჯერ ცივი წყლის ტემპერატურამდე უნდა გაცივდეს და ცივი წყალი ამ დროს უკვე ყინულად უნდა იქცეს.
მაშ, რატომ სცემს ცხელი წყალი ცივ წყალს გაყინვისკენ მიმავალ გზაზე? შევეცადოთ გავერკვეთ.
დაკვირვებისა და კვლევის ისტორია
ხალხი უძველესი დროიდან აკვირდებოდა ამ პარადოქსულ ეფექტს, მაგრამ დიდ მნიშვნელობას არავინ ანიჭებდა. ამრიგად, არესტოტელემ, ისევე როგორც რენე დეკარტმა და ფრენსის ბეკონმა, თავიანთ ჩანაწერებში აღნიშნეს შეუსაბამობა ცივი და ცხელი წყლის გაყინვის სიჩქარის შესახებ. უჩვეულო ფენომენი ხშირად ჩნდებოდა ყოველდღიურ ცხოვრებაში.
დიდი ხნის განმავლობაში, ფენომენი არანაირად არ იყო შესწავლილი და მეცნიერთა დიდი ინტერესი არ გამოიწვია.
ამ უჩვეულო ეფექტის შესწავლა დაიწყო 1963 წელს, როდესაც ცნობისმოყვარე მოსწავლემ ტანზანიიდან, ერასტო მპემბამ შენიშნა, რომ ნაყინისთვის ცხელი რძე უფრო სწრაფად იყინებოდა, ვიდრე ცივი რძე. უჩვეულო ეფექტის მიზეზების ახსნა-განმარტების მიღების იმედით, ახალგაზრდამ სკოლაში ფიზიკის მასწავლებელს ჰკითხა. თუმცა მასწავლებელმა მას მხოლოდ იცინოდა.
მოგვიანებით მპემბამ გაიმეორა ექსპერიმენტი, მაგრამ თავის ექსპერიმენტში ის აღარ იყენებდა რძეს, არამედ წყალს და პარადოქსული ეფექტი კვლავ განმეორდა.
6 წლის შემდეგ, 1969 წელს, მპემბამ ეს კითხვა დაუსვა ფიზიკის პროფესორ დენის ოსბორნს, რომელიც მის სკოლაში მოვიდა. პროფესორი დაინტერესდა ახალგაზრდა მამაკაცის დაკვირვებით და შედეგად, ჩატარდა ექსპერიმენტი, რომელმაც დაადასტურა ეფექტის არსებობა, მაგრამ ამ ფენომენის მიზეზები დადგენილი არ იყო.
მას შემდეგ ფენომენი ეწოდა მპემბას ეფექტი.
მეცნიერული დაკვირვებების ისტორიის მანძილზე მრავალი ჰიპოთეზა იყო წამოჭრილი ფენომენის გამომწვევი მიზეზების შესახებ.
ასე რომ, 2012 წელს, ბრიტანეთის სამეფო ქიმიის საზოგადოებამ გამოაცხადა ჰიპოთეზების კონკურსი, რომელიც ხსნის მპემბას ეფექტს. კონკურსში მონაწილეობდნენ მეცნიერები მთელი მსოფლიოდან, სულ დარეგისტრირდა 22000 სამეცნიერო ნაშრომი. სტატიების ასეთი შთამბეჭდავი რაოდენობის მიუხედავად, არცერთ მათგანს არ მოუტანია სიცხადე მპემბას პარადოქსში.
ყველაზე გავრცელებული ვერსია იყო, რომლის მიხედვითაც ცხელი წყალი უფრო სწრაფად იყინება, რადგან ის უბრალოდ უფრო სწრაფად აორთქლდება, მისი მოცულობა მცირდება და მოცულობის კლებასთან ერთად იზრდება მისი გაგრილების სიჩქარე. ყველაზე გავრცელებული ვერსია საბოლოოდ უარყვეს, რადგან ჩატარდა ექსპერიმენტი, რომელშიც აორთქლება გამოირიცხა, მაგრამ ეფექტი მაინც დადასტურდა.
სხვა მეცნიერებს მიაჩნდათ, რომ მპემბას ეფექტის მიზეზი იყო წყალში გახსნილი აირების აორთქლება. მათი აზრით, გაცხელების პროცესში წყალში გახსნილი აირები აორთქლდება, რის გამოც ის ცივ წყალზე მეტ სიმკვრივეს იძენს. როგორც ცნობილია, სიმკვრივის მატება იწვევს წყლის ფიზიკური თვისებების ცვლილებას (თბოგამტარობის მატებას) და, შესაბამისად, გაგრილების სიჩქარის ზრდას.
გარდა ამისა, წამოაყენეს რამდენიმე ჰიპოთეზა, რომლებიც აღწერს წყლის ცირკულაციის სიჩქარეს ტემპერატურის მიხედვით. მრავალი კვლევა ცდილობდა დაედგინა კავშირი იმ კონტეინერების მასალას შორის, რომელშიც მდებარეობდა სითხე. ბევრი თეორია ძალიან დამაჯერებლად ჩანდა, მაგრამ მათი მეცნიერულად დადასტურება ვერ მოხერხდა საწყისი მონაცემების ნაკლებობის, სხვა ექსპერიმენტებში წინააღმდეგობების გამო, ან იმის გამო, რომ გამოვლენილი ფაქტორები უბრალოდ არ იყო შედარებული წყლის გაგრილების სიჩქარესთან. ზოგიერთმა მეცნიერმა თავის ნაშრომებში ეჭვქვეშ დააყენა ეფექტის არსებობა.
2013 წელს სინგაპურის ნანიანგის ტექნოლოგიური უნივერსიტეტის მკვლევარებმა განაცხადეს, რომ ამოხსნეს მპემბას ეფექტის საიდუმლო. მათი კვლევის მიხედვით, ფენომენის მიზეზი მდგომარეობს იმაში, რომ წყალბადის ობლიგაციებში შენახული ენერგიის რაოდენობა ცივი და ცხელი წყლის მოლეკულებს შორის მნიშვნელოვნად განსხვავდება.
კომპიუტერული მოდელირების მეთოდებმა აჩვენა შემდეგი შედეგები: რაც უფრო მაღალია წყლის ტემპერატურა, მით უფრო დიდია მანძილი მოლეკულებს შორის იმის გამო, რომ იზრდება საგრებელი ძალები. შესაბამისად, მოლეკულების წყალბადის ბმები იჭიმება, რაც მეტ ენერგიას ინახავს. როდესაც გაცივდება, მოლეკულები იწყებენ ერთმანეთთან მიახლოებას, ათავისუფლებენ ენერგიას წყალბადის ბმებიდან. ამ შემთხვევაში ენერგიის გამოყოფას თან ახლავს ტემპერატურის შემცირება.
2017 წლის ოქტომბერში ესპანელმა ფიზიკოსებმა კიდევ ერთი კვლევის დროს დაადგინეს, რომ ეფექტის ფორმირებაში ძირითად როლს თამაშობს ნივთიერების წონასწორობიდან ამოღება (ძლიერი გაცხელება ძლიერ გაგრილებამდე). მათ განსაზღვრეს პირობები, რომლებშიც ეფექტის გაჩენის ალბათობა მაქსიმალურია. გარდა ამისა, ესპანელმა მეცნიერებმა დაადასტურეს საპირისპირო Mpemba ეფექტის არსებობა. მათ აღმოაჩინეს, რომ როდესაც გაცხელდება, ცივი ნიმუში უფრო სწრაფად აღწევს მაღალ ტემპერატურას, ვიდრე თბილი.
ყოვლისმომცველი ინფორმაციისა და მრავალი ექსპერიმენტის მიუხედავად, მეცნიერები აპირებენ გააგრძელონ ეფექტის შესწავლა.
Mpemba ეფექტი რეალურ ცხოვრებაში
ოდესმე დაფიქრებულხართ, რატომ ივსება ზამთარში სასრიალო მოედანი ცხელი წყლით და არა ცივი? როგორც უკვე გესმით, ისინი ამას იმიტომ აკეთებენ, რომ ცხელი წყლით სავსე სასრიალო მოედანი უფრო სწრაფად გაიყინება, ვიდრე ცივი წყლით სავსე. ამავე მიზეზით, ზამთრის ყინულის ქალაქებში სლაიდებში ცხელ წყალს ასხამენ.
ამრიგად, ფენომენის არსებობის ცოდნა საშუალებას აძლევს ადამიანებს დაზოგონ დრო ზამთრის სპორტისთვის ადგილების მომზადებისას.
გარდა ამისა, Mpemba ეფექტი ზოგჯერ გამოიყენება ინდუსტრიაში წყლის შემცველი პროდუქტების, ნივთიერებებისა და მასალების გაყინვის დროის შესამცირებლად.
ეს ამბავი ნახევარ საუკუნეზე მეტი ხნის წინ დაიწყო, მაგრამ გადაწყვეტა დღემდე არ მიუღია. და ეს იმიტომ, რომ, რამდენიც არ უნდა ეცადოს ათასობით ცნობისმოყვარე გონება მთელი პლანეტიდან, ისინი ვერ პოულობენ მპემბას ერთადერთ სწორ გადაწყვეტილებას.
1963 წელს შეუმჩნეველმა აფრიკელმა სტუდენტმა, სახელად ერასტო მპემბამ შენიშნა უცნაურობა: თბილი ნაყინის ნარევი უფრო სწრაფად გაიყინა, ვიდრე გაცივებული.
დაკვირვება იმდენად დაუჯერებელი ჩანდა, რომ ფიზიკის მასწავლებელს მხოლოდ სიცილი შეეძლო უბედური ექსპერიმენტატორის აღმოჩენაზე. თუმცა, ერასტო დარწმუნებული იყო, რომ ის მართალი იყო და არ ეშინოდა, რომ კვლავ დამცინავი გახდეს: ცოტა მოგვიანებით მან დაუსვა მოლიპულ კითხვა დენის ოსბორნს, დარ-ეს-სალამის უნივერსიტეტის პროფესორს, ტანზანია. მეცნიერს ნაჩქარევი დასკვნები არ გამოუვიდა და პრობლემის შესწავლა გადაწყვიტა. შემდეგ, 1969 წელს, ჟურნალმა Physics Education გამოაქვეყნა მასალა, რომელიც აღწერს მპემბას პარადოქსს.
სამეცნიერო წრეებში მათ მაშინვე გაახსენდათ, რომ მსგავსი რამ უკვე თქვა წარსულის უდიდესმა გონებამ. მაგალითად, მე ვახსენე ძველი ბერძნული პონტოს მცხოვრებლებიც, რომლებიც ზამთრის თევზაობისას აცხელებდნენ წყალს და ასველებდნენ ლერწამს, რომ უფრო სწრაფად გამაგრებულიყო. მრავალი საუკუნის შემდეგ, ფრენსის ბეკონმა დაწერა: „ოდნავ გრილი წყალი ბევრად უფრო ადვილად იყინება, ვიდრე სრულიად ცივი წყალი“.
ზოგადად, კითხვა ისეთივე ძველია, როგორც სამყარო, მაგრამ ეს მხოლოდ ამოხსნის ინტერესს იწვევს. ბოლო რამდენიმე ათწლეულის განმავლობაში, მრავალი თეორია იქნა წამოყენებული მპემბას ეფექტის ასახსნელად. მათგან ყველაზე სავარაუდო 2013 წელს დიდი ბრიტანეთის სამეფო ქიმიის საზოგადოების მიერ გამართულ გალა ღონისძიებაზე გამოცხადდა. პროფესიულმა ასოციაციამ შეისწავლა 22000 (!) მოსაზრება და მათ შორის მხოლოდ ერთი გამოავლინა, რომელიც ნიკოლა ბრეგოვიჩს ეკუთვნოდა.
ხორვატმა ქიმიკოსმა მიუთითა სითხის გაყინვისას კონვექციისა და სუპერგაცივების პროცესების მნიშვნელობაზე.
აი, როგორ არის აღწერილი ეს ფენომენი ვიკიპედიაში:
- ცივი წყალი იწყებს გაყინვას ზემოდან, რითაც ანელებს თერმული გამოსხივების და კონვექციის პროცესებს და, შესაბამისად, სითბოს დაკარგვას, ხოლო ცხელი წყალი იწყებს გაყინვას ქვემოდან.
- სუპერგაციებული სითხე არის სითხე, რომელსაც აქვს ტემპერატურა კრისტალიზაციის ტემპერატურაზე დაბალი მოცემულ წნევაზე. სუპერგაციებული სითხე მიიღება ნორმალური სითხიდან გაციებით კრისტალიზაციის ცენტრების არარსებობის შემთხვევაში.
მსოფლიო მასშტაბით და 1000 ფუნტის ჩეკი კარგი ჯილდო იყო. სხვათა შორის, გამარჯვებულს ერასტო მპემბა და დენის ოსბორნი მიესალმნენ.
Scienceblogs.comროგორი უნდა იყოს წყლის ტემპერატურა გაყინვამდე?
ამ კითხვაზე ჯერ კიდევ არ არის ნათელი პასუხი. მიუხედავად იმისა, რომ ქიმიის სამეფო საზოგადოებამ გადაწყვიტეს, მას დებატები ბოლომდე არ შეუწყვეტია. ახალი ჰიპოთეზები ჯერ კიდევ წამოიჭრება და ხდება უარყოფა.
თუმცა არსებობს მცირე მინიშნება: პოპულარულმა სამეცნიერო ჟურნალმა New Scientist-მა ჩაატარა კვლევა და მივიდა დასკვნამდე, რომ მპემბას ეფექტის გამეორებისთვის საუკეთესო პირობაა წყლის ორი კონტეინერი 35 და 5 °C ტემპერატურით.
ამრიგად, თუ წვეულებამდე ძალიან ცოტა დრო რჩება, ჩაასხით წყალში, რომლის ტემპერატურაც ცხელ ზაფხულში ოთახის ტემპერატურას შეედრება. უმჯობესია არ გამოიყენოთ კარგად ან მაგარი ონკანის წყალი.
გამარჯობა, ძვირფასო საინტერესო ფაქტების მოყვარულებო. დღეს ჩვენ გესაუბრებით. მაგრამ მე ვფიქრობ, რომ სათაურში დასმული კითხვა შეიძლება უბრალოდ აბსურდულად მოგეჩვენოთ - მაგრამ ყოველთვის განუყოფლად უნდა ენდოთ ყბადაღებულ „საღი აზრის“ და არა მკაცრად დადგენილ სატესტო ექსპერიმენტს. შევეცადოთ გაერკვნენ, რატომ იყინება ცხელი წყალი უფრო სწრაფად, ვიდრე ცივი წყალი?
ისტორიული ცნობა
რომ ცივი და ცხელი წყლის გაყინვის საკითხში არისტოტელეს ნაშრომებში იყო ნახსენები „ყველაფერი სუფთა“, შემდეგ მსგავსი ჩანაწერები გააკეთეს ფ.ბეკონმა, რ. დეკარტმა და ჯ.ბლექმა. უახლეს ისტორიაში ამ ეფექტს მიენიჭა სახელი "მპემბას პარადოქსი" - დაერქვა სკოლის მოსწავლე ტანგანიკადან, ერასტო მპემბა, რომელმაც იგივე კითხვა დაუსვა მოწვეულ ფიზიკის პროფესორს.
ბიჭის კითხვა არ გაჩნდა არსად, არამედ სამზარეულოში ნაყინის ნარევების გაგრილების პროცესის წმინდა პირადი დაკვირვებით. რა თქმა უნდა, იქ მყოფმა თანაკლასელებმა, სკოლის მასწავლებელთან ერთად, მპემბას გააცინეს - თუმცა, პირადად პროფესორ დ. ოსბორნის ექსპერიმენტული ტესტის შემდეგ, მათგან „აორთქლდა“ ერასტოს დაცინვის სურვილი. უფრო მეტიც, მპემბამ პროფესორთან ერთად 1969 წელს გამოაქვეყნა ამ ეფექტის დეტალური აღწერა ფიზიკურ განათლებაში - და მას შემდეგ ზემოხსენებული სახელი დაფიქსირდა სამეცნიერო ლიტერატურაში.
რა არის ფენომენის არსი?
ექსპერიმენტის დაყენება საკმაოდ მარტივია: ყველა სხვა თანაბარი მდგომარეობით, შემოწმებულია იდენტური თხელკედლიანი ჭურჭელი, რომელიც შეიცავს მკაცრად თანაბარი რაოდენობით წყალს, რომელიც განსხვავდება მხოლოდ ტემპერატურის მიხედვით. გემები იტვირთება მაცივარში, რის შემდეგაც აღირიცხება დრო თითოეულ მათგანში ყინულის წარმოქმნამდე. პარადოქსი ის არის, რომ ჭურჭელში, სადაც თავდაპირველად უფრო ცხელი სითხეა, ეს უფრო სწრაფად ხდება.
როგორ ხსნის ამას თანამედროვე ფიზიკა?
პარადოქსს არ აქვს უნივერსალური ახსნა, რადგან რამდენიმე პარალელური პროცესი ხდება ერთად, რომელთა წვლილი შეიძლება განსხვავდებოდეს კონკრეტული საწყისი პირობების მიხედვით - მაგრამ ერთიანი შედეგით:
- სითხის სუპერგაციების უნარი - თავდაპირველად ცივი წყალი უფრო მიდრეკილია ზეგაციებისკენ, ე.ი. რჩება თხევადი, როდესაც მისი ტემპერატურა უკვე გაყინვის წერტილზე დაბალია
- დაჩქარებული გაგრილება - ცხელი წყლიდან ორთქლი გარდაიქმნება ყინულის მიკროკრისტალებში, რომლებიც უკან დაბრუნებისას აჩქარებენ პროცესს, მუშაობენ როგორც დამატებითი "გარე სითბოს გადამცვლელი".
- საიზოლაციო ეფექტი - ცხელი წყლისგან განსხვავებით, ცივი წყალი ზემოდან იყინება, რაც იწვევს სითბოს გადაცემის შემცირებას კონვექციისა და გამოსხივების გზით.
არსებობს მრავალი სხვა ახსნა (ბოლო დროს, როდესაც ბრიტანეთის სამეფო ქიმიის საზოგადოებამ ჩაატარა კონკურსი საუკეთესო ჰიპოთეზისთვის, იყო ახლახან, 2012 წელს) - მაგრამ ჯერ კიდევ არ არსებობს ცალსახა თეორია შეყვანის პირობების კომბინაციის ყველა შემთხვევისთვის...
1963 წელს ტანზანიის სკოლის მოსწავლემ, სახელად ერასტო მპემბამ შენიშნა, რომ თუ აიღებთ ორ კონტეინერს იმავე რაოდენობის რძით, რომელშიც რძე ოთახის ტემპერატურაზეა, მეორე კი ცხელი, საყინულეში ცხელი რძე გაცილებით სწრაფად გამკვრივდება. ვიდრე ცივი. შემდეგ მან ჩაატარა იგივე ექსპერიმენტი წყლით და ზუსტად იგივე შედეგი მიიღო. ფიზიკის მასწავლებელმა, რომელსაც მპემბა დაზუსტებისთვის მიმართა, პასუხად მხოლოდ გაეცინა.
მაგრამ მპემბას ცნობისმოყვარე გონება ასვენებდა მას და მან ეს კითხვა დაუსვა პროფესორ დენის ოსბორნს, მიწვეულს დარ ეს სალამის უნივერსიტეტის კოლეჯიდან ფიზიკის შესახებ ლექციის წასაკითხად. ოსბორნს ეს კითხვა საინტერესო აღმოჩნდა და 1969 წელს მან და მისმა სტუდენტმა გამოაქვეყნეს სტატია მათი ექსპერიმენტების შედეგების შესახებ ჟურნალში Physics Education. გამოქვეყნების დღიდან ამ ეფექტს მპემბას ეფექტი ეწოდა.
სინამდვილეში ეს ეფექტი უძველესი დროიდან იყო ცნობილი: არისტოტელე, ფ.ბეკონი, რ. დეკარტი დაინტერესდნენ.
მპემბას ეფექტის პარადოქსი არის ის, რომ დრო, რომლის დროსაც სხეული გაცივდება გარემოს ტემპერატურამდე, უნდა იყოს პროპორციული ტემპერატურის სხვაობისა ამ სხეულსა და გარემოს შორის. ეს კანონი ჩამოაყალიბა ი.ნიუტონმა და მას შემდეგ პრაქტიკაში არაერთხელ დადასტურდა. და ამ შემთხვევაში, მდუღარე წყალი თბება 100 გრადუსამდე. C ცივდება 0 გრადუსამდე C უფრო სწრაფად, ვიდრე იგივე რაოდენობის წყალი, ტემპერატურით, მაგალითად, 35 გრადუსი. C, თუმცა გაგრილების დროს მდუღარე წყალმა უნდა გაიაროს 35 გრადუსი C „ზღურბლი“.
აქ მოცემულია რამდენიმე ვარაუდი, რომელიც მეცნიერებმა წამოაყენეს:
- გაციების დროს ცხელი წყალი აქტიურად აორთქლდება და მისი მოცულობა მცირდება, შესაბამისად, უფრო მცირე მოცულობის წყალი უფრო სწრაფად კლებულობს. გარდა ამისა, აორთქლების გამო, წყლის ტემპერატურა უფრო სწრაფად იკლებს.
- ცხელ წყალსა და ჰაერს შორის ტემპერატურის სხვაობა უფრო დიდია, რაც იმას ნიშნავს, რომ სითბოს გაცვლა უფრო დიდი ინტენსივობით ხდება, რაც იწვევს ცხელი წყლის უფრო სწრაფად გაყინვას.
- ცივი წყლის ზედაპირზე წარმოიქმნება ყინულის ფენა, რომელიც არა მხოლოდ ხელს უშლის წყლის აორთქლებას, არამედ მოქმედებს როგორც ერთგვარი „ბალიშის“ ფუნქცია, რომელიც იცავს წყლის ძირითად ნაწილს გაგრილებისგან. ხოლო ცხელ წყალს ზედაპირზე ყინული არ აქვს, ამიტომ აორთქლების და გაგრილების პროცესი უფრო მეტხანს გრძელდება, სითბოს დაკარგვა უფრო სწრაფად ხდება და შედეგად ცხელი წყალი უფრო ადრე იქცევა ყინულად.
- ცხელ წყალში წყალბადის ბმები უფრო ძლიერია, ვიდრე ცივ წყალში. ვინაიდან ცხელი წყალი ინახავს მეტ ენერგიას წყალბადის ობლიგაციებში, ეს ნიშნავს, რომ მეტი ენერგია გამოიყოფა, როდესაც ის გაცივდება ნულამდე ტემპერატურამდე. ეს განმარტავს, თუ რატომ იყინება ცხელი წყალი უფრო სწრაფად.
O:H-O წყალბადის ბმები ყინულის კრისტალში
როგორც ჩანს, არ არსებობს საიდუმლოებები ძველ კარგ H2O ფორმულაში. მაგრამ სინამდვილეში წყალი - სიცოცხლის წყარო და მსოფლიოში ყველაზე ცნობილი სითხე - სავსეა მრავალი საიდუმლოებით, რომელთა გაგებაც მეცნიერებსაც კი არ შეუძლიათ. წყლის ხუთი ყველაზე ცნობილი „უცნაურობა“ თქვენს წინაშეა.
1. ცხელი წყალი უფრო სწრაფად იყინება, ვიდრე ცივი წყალი
ავიღოთ ორი კონტეინერი წყლით: ერთში დავასხათ ცხელი წყალი, მეორეში კი ცივი. შევდგათ საყინულეში. ცხელი წყლით კონტეინერი უფრო სწრაფად გაიყინება, ვიდრე ცივი წყლით, თუმცა, ლოგიკურად, ცივი წყლით კონტეინერი ჯერ ყინულად უნდა გადაქცეულიყო: ბოლოს და ბოლოს, ცხელი წყალი ჯერ ცივ ტემპერატურამდე უნდა გაცივდეს, შემდეგ კი ყინულად გადაიქცეს. ცივ წყალს არ სჭირდება გაგრილება. Რატომ ხდება ეს?
1963 წელს, საშუალო სკოლის სტუდენტმა ერასტო ბ. მპემბამ შენიშნა, რომ ცხელი ნარევი უფრო სწრაფად მყარდება საყინულეში, ვიდრე ცივი ნარევი. ფიზიკის მასწავლებელმა, რომელსაც ახალგაზრდამ თავისი აღმოჩენა გაუზიარა, მასზე გაეცინა. საბედნიეროდ, მოსწავლე აღმოჩნდა დაჟინებული და დაარწმუნა მასწავლებელი ჩაეტარებინა ექსპერიმენტი, რამაც დაადასტურა, რომ ის მართალი იყო. ახლა ცხელი წყლის გაყინვის ფენომენს უფრო სწრაფად, ვიდრე ცივი წყალი ეწოდება "მპემბას ეფექტს". მეცნიერებს ჯერ კიდევ ბოლომდე არ ესმით ამ ფენომენის ბუნება და ხსნიან მას სუპერგაგრილების, აორთქლების, ყინულის წარმოქმნის და ა.შ.
2. „სუპერ გაგრილება“ ხელს უშლის ყინულის წარმოქმნას
ყველამ იცის, რომ წყალი ყოველთვის იქცევა ყინულად, როცა გაცივდება ნულოვან გრადუსამდე... გარდა იმ შემთხვევისა, როცა ასე არ ხდება! "სუპერგაციება" არის წყლის ტენდენცია, რომ რჩება თხევადი მაშინაც კი, როდესაც გაცივდება ყინვამდე. ეს ფენომენი შესაძლებელი გახდა იმის გამო, რომ გარემო არ შეიცავს კრისტალიზაციის ცენტრებს ან ბირთვებს, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ყინულის კრისტალების წარმოქმნა. ამიტომაც წყალი რჩება თხევადი სახით მაშინაც კი, როცა გაცივდება ნულოვან გრადუს ცელსიუსამდე. როდესაც კრისტალიზაციის პროცესი იწყება, თქვენ ხედავთ, თუ როგორ იქცევა "სუპერ-გაციებული" წყალი მყისიერად ყინულად. ნახეთ თქვენთვის - ნახეთ ვიდეო ჩვენს საიტზე.
3. "მინის მსგავსი" წყალი
ჩქარა, დაუფიქრებლად მითხარი რამდენი განსხვავებული მდგომარეობა აქვს წყალს? სამი თქვი? მყარი, თხევადი, აირისებრი? Მაგრამ არა. მეცნიერები იდენტიფიცირებენ „თხევადი“ წყლის მინიმუმ 5 მდგომარეობას და ყინულის 14 მდგომარეობას. გახსოვთ საუბარი სუპერ გაცივებულ წყალზე? ასე რომ, რაც არ უნდა გააკეთოთ, -38 °C-ზე, ყველაზე სუპერგაციებული წყალი უეცრად ყინულად გადაიქცევა. მაგრამ მოხდება WTO ტემპერატურის შემდგომი შემცირებით? -120 °C-ზე ყინული ხდება ბლანტი, როგორც მელასი, ხოლო -135 °C და ქვემოთ გადაიქცევა „მინისებრ“ ან „მინისებრ“ წყალში - მყარ ნივთიერებად კრისტალების გარეშე.
4. წყლის კვანტური რაოდენობა
მოლეკულურ დონეზე წყალს მეცნიერთა გასაოცარი რამ აქვს. 1995 წელს მეცნიერთა მიერ ჩატარებულმა ნეიტრონების გაფანტვის ექსპერიმენტმა გამოიღო მოულოდნელი შედეგი: აღმოაჩინეს, რომ წყლის მოლეკულებისკენ მიმართული ნეიტრონები წყალბადის პროტონებზე 25%-ით ნაკლებს „ხედავენ“. აღმოჩნდა, რომ ერთი ატოწამის სიჩქარით (წამის 10-დან მინუს მე-18 ხარისხამდე) ხდება უჩვეულო კვანტური ეფექტი და წყლის ქიმიური ფორმულა ჩვეულებრივი H2O-დან გადადის H1.5O-ში!
რა არის ერთი ატოწამი, გეკითხებით? ეს არის დრო, რომლის დროსაც სინათლე გადის მანძილს, რომელიც შედარებულია წყლის მოლეკულის ზომასთან.
5. აქვს თუ არა წყალს მეხსიერება?
ოფიციალური მედიცინის ალტერნატივა ჰომეოპათია აცხადებს, რომ სამკურნალო პროდუქტის სუსტ ხსნარს შეუძლია მოახდინოს სამკურნალო ეფექტი სხეულზე და შეინარჩუნოს ორიგინალური კონცენტრაციის ხსნარის თვისებები, მაშინაც კი, თუ განზავების ფაქტორი იმდენად მაღალია, რომ არაფერი დარჩეს ხსნარში. წყლის მოლეკულების გარდა. ჰომეოპათიის, როგორც მკურნალობის მეთოდის მომხრეები ამ პარადოქსს ხსნიან კონცეფციით, რომელსაც ეწოდება "წყლის მეხსიერება". 2002 წელს, მეცნიერთა საერთაშორისო ჯგუფმა, პროფესორ მადლინ ენისის ხელმძღვანელობით, დედოფლის უნივერსიტეტის ბელფასტიდან, რომელიც ადრე აკრიტიკებდა ჰომეოპათიის პრინციპებს, განაცხადა, რომ მათ შეძლეს დაემტკიცებინათ „წყლის მეხსიერების“ ეფექტი. თუმცა, ექსპერიმენტები ჩატარდა დამოუკიდებელი ექსპერტების ზედამხედველობამ შედეგი არ მოიტანა. დისკუსია „წყლის მეხსიერების“ ფენომენზე გრძელდება.
