Brytyjskie Królewskie Towarzystwo Chemii oferuje nagrodę w wysokości 1000 funtów każdemu, kto potrafi naukowo wyjaśnić, dlaczego w niektórych przypadkach gorąca woda zamarza szybciej niż zimna.

„Współczesna nauka wciąż nie potrafi odpowiedzieć na to pozornie proste pytanie. Lodziarze i barmani wykorzystują ten efekt w swojej codziennej pracy, ale tak naprawdę nikt nie wie, dlaczego to działa. Problem ten znany jest od tysiącleci i myśleli o nim tacy filozofowie jak Arystoteles czy Kartezjusz” – mówi prof. David Philips, prezes Brytyjskiego Królewskiego Towarzystwa Chemii, cytowany w komunikacie prasowym Towarzystwa.

Jak afrykański szef kuchni pokonał brytyjskiego profesora fizyki

To nie żart primaaprilisowy, ale brutalna fizyczna rzeczywistość. Dzisiejsza nauka, która z łatwością operuje na galaktykach i czarnych dziurach, budując gigantyczne akceleratory do poszukiwania kwarków i bozonów, nie potrafi wyjaśnić, jak „działa” woda elementarna. Podręcznik szkolny jednoznacznie stwierdza, że ​​ochłodzenie ciała gorącego zajmuje więcej czasu niż ochłodzenie ciała zimnego. Ale w przypadku wody to prawo nie zawsze jest przestrzegane. Na ten paradoks zwrócił uwagę Arystoteles w IV wieku pne. mi. Oto, co napisał starożytny Grek w książce „Meteorologica I”: „Fakt, że woda jest podgrzewana, przyczynia się do jej zamarzania. Dlatego wiele osób, chcąc szybko schłodzić ciepłą wodę, najpierw wystawia ją na słońce… ”W średniowieczu Francis Bacon i Rene Descartes próbowali wyjaśnić to zjawisko. Niestety, nie udało się to ani wielkim filozofom, ani licznym naukowcom, którzy rozwinęli klasyczną fizykę cieplną, dlatego tak niewygodny fakt został „zapomniany” na długi czas.

I dopiero w 1968 roku „pamiętali” dzięki uczniowi Erasto Mpemba z Tanzanii, z dala od jakiejkolwiek nauki. Podczas nauki w szkole kucharskiej w 1963 roku 13-letni Mpembe otrzymał zadanie robienia lodów. Zgodnie z technologią konieczne było zagotowanie mleka, rozpuszczenie w nim cukru, schłodzenie do temperatury pokojowej, a następnie włożenie do lodówki do zamrożenia. Najwyraźniej Mpemba nie był pilnym uczniem i wahał się. Obawiając się, że nie zdąży do końca lekcji, włożył jeszcze gorące mleko do lodówki. Ku jego zaskoczeniu zamarzło ono jeszcze wcześniej niż mleko jego towarzyszy, przygotowane według wszelkich zasad.

Kiedy Mpemba podzielił się swoim odkryciem z nauczycielem fizyki, wyśmiał go na oczach całej klasy. Mpemba pamiętał zniewagę. Pięć lat później, będąc już studentem Uniwersytetu w Dar es Salaam, był na wykładzie słynnego fizyka Denisa G. Osborne'a. Po wykładzie zadał naukowcowi pytanie: „Jeśli weźmiesz dwa identyczne pojemniki z taką samą ilością wody, jeden o temperaturze 35 ° C (95 ° F), a drugi o temperaturze 100 ° C (212 ° F) i włożysz je w zamrażarce, wtedy woda w gorącym pojemniku szybciej zamarznie. Dlaczego?" Można sobie wyobrazić reakcję brytyjskiego profesora na pytanie młodego człowieka z zapomnianej przez Boga Tanzanii. Naśmiewał się z ucznia. Jednak Mpemba był gotowy na taką odpowiedź i wyzwał naukowca do zakładu. Ich argument zakończył się eksperymentalnym testem, który dowiódł, że Mpemba miał rację, a Osborne pokonał. Tak więc uczeń-kucharz zapisał się swoim nazwiskiem w historii nauki i odtąd zjawisko to nazywane jest „efektem Mpemby”. Odrzucenie tego, zadeklarowanie, że „nie istnieje” nie działa. Zjawisko istnieje i, jak napisał poeta, „nie w zębie stopą”.

Czy winne są cząsteczki kurzu i rozpuszczone substancje?

Przez lata wielu próbowało rozwikłać tajemnicę zamarzania wody. Zaproponowano całą masę wyjaśnień tego zjawiska: parowanie, konwekcja, wpływ substancji rozpuszczonych - ale żadnego z tych czynników nie można uznać za definitywny. Wielu naukowców poświęciło całe swoje życie efektowi Mpemby. James Brownridge, członek Wydziału Bezpieczeństwa Radiacyjnego na Uniwersytecie Stanowym w Nowym Jorku, od ponad dekady bada ten paradoks w wolnym czasie. Po przeprowadzeniu setek eksperymentów naukowiec twierdzi, że ma dowody na „winę” hipotermii. Brownridge wyjaśnia, że ​​w temperaturze 0°C woda tylko przechładza się i zaczyna zamarzać, gdy temperatura spada poniżej. Temperatura zamarzania jest regulowana przez zanieczyszczenia w wodzie - zmieniają one szybkość tworzenia się kryształków lodu. Zanieczyszczenia, a są to cząsteczki kurzu, bakterie i rozpuszczone sole, mają swoją charakterystyczną temperaturę zarodkowania, gdy wokół centrów krystalizacji tworzą się kryształki lodu. Gdy w wodzie znajduje się jednocześnie kilka pierwiastków, punkt zamarzania określa ten, który ma najwyższą temperaturę zarodkowania.

Do eksperymentu Brownridge wziął dwie próbki wody o tej samej temperaturze i umieścił je w zamrażarce. Odkrył, że jeden z okazów zawsze zamarza przed drugim – prawdopodobnie z powodu innej kombinacji zanieczyszczeń.

Brownridge twierdzi, że gorąca woda stygnie szybciej ze względu na większą różnicę temperatur między wodą a zamrażarką - pomaga to osiągnąć punkt zamarzania, zanim zimna woda osiągnie swój naturalny punkt zamarzania, który jest co najmniej o 5°C niższy.

Jednak rozumowanie Brownridge'a rodzi wiele pytań. Dlatego ci, którzy potrafią wyjaśnić efekt Mpemby na swój sposób, mają szansę powalczyć o tysiąc funtów brytyjskiego Królewskiego Towarzystwa Chemii.

Chemia była jednym z moich ulubionych przedmiotów w szkole. Kiedyś nauczyciel chemii dał nam bardzo dziwne i trudne zadanie. Dał nam listę pytań, na które musieliśmy odpowiedzieć z chemii. Dostaliśmy na to zadanie kilka dni i pozwolono nam korzystać z bibliotek i innych dostępnych źródeł informacji. Jedno z tych pytań dotyczyło punktu zamarzania wody. Nie pamiętam dokładnie, jak brzmiało pytanie, ale chodziło o to, że jeśli weźmiesz dwa drewniane wiadra tej samej wielkości, jedno z gorącą wodą, drugie z zimną wodą (o dokładnie określonej temperaturze) i postawisz je w środowisku o określonej temperaturze, które zamarzną szybciej? Oczywiście odpowiedź od razu sama się nasunęła – kubeł zimnej wody, ale wydawało nam się to zbyt proste. Ale to nie wystarczyło, aby udzielić pełnej odpowiedzi, musieliśmy to udowodnić z chemicznego punktu widzenia. Pomimo całego mojego myślenia i badań, nie mogłem wyciągnąć logicznego wniosku. Tego dnia postanowiłem nawet pominąć tę lekcję, więc nigdy nie odkryłem rozwiązania tej zagadki.

Lata mijały, a ja poznałem wiele codziennych mitów na temat temperatury wrzenia i zamarzania wody, a jeden mit głosił: „gorąca woda szybciej zamarza”. Przeglądałem wiele stron internetowych, ale informacje były zbyt sprzeczne. A były to tylko opinie, nieuzasadnione z punktu widzenia nauki. I postanowiłem przeprowadzić własne doświadczenie. Ponieważ nie mogłem znaleźć drewnianych wiader, użyłem zamrażarki, płyty kuchennej, trochę wody i termometru cyfrowego. O wynikach mojego doświadczenia opowiem nieco później. Najpierw podzielę się z Wami kilkoma ciekawymi argumentami na temat wody:

Gorąca woda zamarza szybciej niż zimna. Większość ekspertów twierdzi, że zimna woda zamarza szybciej niż gorąca. Ale jedno zabawne zjawisko (tzw. efekt Memby), z nieznanych przyczyn, dowodzi czegoś przeciwnego: gorąca woda zamarza szybciej niż zimna. Jednym z kilku wyjaśnień jest proces parowania: jeśli bardzo gorąca woda zostanie umieszczona w zimnym otoczeniu, woda zacznie parować (pozostała ilość wody szybciej zamarznie). A zgodnie z prawami chemii to wcale nie jest mit i najprawdopodobniej właśnie to chciał od nas usłyszeć nauczyciel.

Przegotowana woda zamarza szybciej niż woda z kranu. Pomimo wcześniejszych wyjaśnień, niektórzy eksperci twierdzą, że przegotowana woda, która ostygła do temperatury pokojowej, powinna zamarzać szybciej, ponieważ w wyniku wrzenia zmniejsza się ilość tlenu.

Zimna woda gotuje się szybciej niż gorąca. Jeśli gorąca woda zamarza szybciej, zimna woda może się szybciej zagotować! Jest to sprzeczne ze zdrowym rozsądkiem, a naukowcy twierdzą, że tak po prostu nie może być. Gorąca woda z kranu powinna faktycznie gotować się szybciej niż zimna woda. Ale używając gorącej wody do gotowania, nie oszczędzasz energii. Możesz zużyć mniej gazu lub prądu, ale podgrzewacz wody zużyje taką samą ilość energii, jaka jest potrzebna do podgrzania zimnej wody. (Energia słoneczna jest trochę inna.) W wyniku podgrzewania wody za pomocą podgrzewacza wody może tworzyć się osad, przez co woda będzie się dłużej nagrzewać.

Jeśli dodasz sól do wody, zagotuje się szybciej. Sól podnosi temperaturę wrzenia (a co za tym idzie obniża temperaturę zamarzania - dlatego niektóre gospodynie domowe dodają trochę soli kamiennej do lodów). Ale w tym przypadku interesuje nas inne pytanie: jak długo woda będzie się gotować i czy temperatura wrzenia w tym przypadku może wzrosnąć powyżej 100 ° C). Wbrew temu, co mówią książki kucharskie, naukowcy twierdzą, że ilość soli, którą dodajemy do wrzącej wody, nie jest wystarczająca, aby wpłynąć na czas lub temperaturę wrzenia.

Ale oto co mam:

Zimna woda: Użyłem trzech szklanych zlewek o pojemności 100 ml z oczyszczoną wodą: jedna o temperaturze pokojowej (22°C), jedna gorąca woda (46°C) i jedna przegotowana (100°C). C). Włożyłem wszystkie trzy szklanki do zamrażarki w temperaturze -18°C. A ponieważ wiedziałem, że woda nie zamieni się od razu w lód, stopień zamarznięcia określałem za pomocą „drewnianego pływaka”. Kiedy patyk umieszczony na środku szklanki nie dotykał już dna, sądziłem, że woda zamarzła. Sprawdzałem okulary co pięć minut. A jakie mam wyniki? Woda w pierwszej szklance zamarzła po 50 minutach. Ciepła woda zamarzła po 80 minutach. Gotowane - po 95 minutach. Moje wnioski: Biorąc pod uwagę warunki panujące w zamrażarce i użytą wodę nie udało mi się odtworzyć efektu Memby.

Próbowałem również tego eksperymentu z wcześniej przegotowaną wodą schłodzoną do temperatury pokojowej. Zamarzło w 60 minut - nadal trwało dłużej niż zamarzanie zimnej wody.

Przegotowana woda: Wziąłem litr wody o temperaturze pokojowej i podpaliłem. Gotowała się w 6 minut. Następnie ponownie schłodziłam do temperatury pokojowej i dodałam do gorącego. Przy tym samym ogniu gorąca woda gotowała się w 4 godziny i 30 minut. Wniosek: zgodnie z oczekiwaniami gorąca woda gotuje się znacznie szybciej.

Przegotowana woda (z solą): do 1 litra wody dodałam 2 duże łyżki soli kuchennej. Gotował się w 6 minut 33 sekundy i jak pokazał termometr osiągnął temperaturę 102°C. Niewątpliwie sól wpływa na temperaturę wrzenia, ale niewiele. Wniosek: sól w wodzie nie ma większego wpływu na temperaturę i czas wrzenia. Przyznam szczerze, że moją kuchnię trudno nazwać laboratorium i być może moje wnioski mijają się z rzeczywistością. Moja zamrażarka może zamrażać żywność nierównomiernie. Moje szklane okulary mogą być nieregularne itp. Ale cokolwiek dzieje się w laboratorium, jeśli chodzi o zamrażanie lub gotowanie wody w kuchni, najważniejszy jest zdrowy rozsądek.

link z ciekawostkami o wodziewszystko o wodzie
jak sugerowano na forum forum.ixbt.com, efekt ten (efekt szybszego zamrażania ciepłej wody niż zimnej wody) nazywa się „efektem Arystotelesa-Mpemby”

Tych. woda przegotowana (schłodzona) zamarza szybciej niż „surowa”

To, która woda zamarza szybciej, gorąca czy zimna, zależy od wielu czynników, ale samo pytanie wydaje się trochę dziwne. Rozumie się i wiadomo z fizyki, że gorąca woda potrzebuje jeszcze czasu, aby ostygnąć do temperatury porównywalnej zimnej wody, aby zamienić się w lód. Zimna woda może pominąć ten etap i odpowiednio wygrywa na czas.

Ale odpowiedź na pytanie, która woda zamarza szybciej - zimna czy gorąca - na ulicy w mrozie, zna każdy mieszkaniec północnych szerokości geograficznych. W rzeczywistości okazuje się naukowo, że w każdym razie zimna woda musi po prostu szybciej zamarzać.

Podobnie nauczyciel fizyki, do którego w 1963 roku zwrócił się uczeń Erasto Mpemba z prośbą o wyjaśnienie, dlaczego zimna mieszanka przyszłych lodów zamarza dłużej niż podobna, ale gorąca.

„To nie jest fizyka świata, ale jakaś fizyka Mpemby”

W tym czasie nauczyciel tylko się z tego śmiał, ale Deniss Osborne, profesor fizyki, który kiedyś chodził do tej samej szkoły, w której studiował Erasto, eksperymentalnie potwierdził istnienie takiego efektu, chociaż wtedy nie było na to wyjaśnienia . W 1969 roku w popularnym czasopiśmie naukowym opublikowano wspólny artykuł dwóch mężczyzn, którzy opisali ten osobliwy efekt.

Od tego czasu, nawiasem mówiąc, pytanie, która woda zamarza szybciej - gorąca czy zimna, ma swoją własną nazwę - efekt, czyli paradoks, Mpemba.

Pytanie krąży od dłuższego czasu

Oczywiście takie zjawisko miało miejsce już wcześniej i zostało wspomniane w pracach innych naukowców. Nie tylko uczeń był zainteresowany tym pytaniem, ale także Rene Descartes, a nawet Arystoteles kiedyś o tym myśleli.

Oto tylko podejścia do rozwiązania tego paradoksu zaczęto szukać dopiero pod koniec XX wieku.

Warunki wystąpienia paradoksu

Podobnie jak w przypadku lodów, nie tylko zwykła woda zamarza podczas eksperymentu. Muszą zaistnieć pewne warunki, aby można było spierać się, która woda zamarza szybciej – zimna czy gorąca. Co wpływa na ten proces?

Teraz, w XXI wieku, zaproponowano kilka opcji, które mogą wyjaśnić ten paradoks. Która woda zamarza szybciej, gorąca czy zimna, może zależeć od tego, że ma większą szybkość parowania niż zimna woda. W ten sposób zmniejsza się jego objętość, a wraz ze spadkiem objętości czas zamrażania staje się krótszy, niż gdybyśmy wzięli podobną początkową objętość zimnej wody.

Zamrażarka była dawno rozmrożona

Na to, która woda zamarza szybciej i dlaczego tak się dzieje, może mieć wpływ pokrywa śnieżna, która może znajdować się w zamrażarce lodówki użytej do eksperymentu. Jeśli weźmiesz dwa pojemniki o identycznej objętości, ale jeden z nich będzie miał gorącą wodę, a drugi zimną wodę, pojemnik z gorącą wodą stopi śnieg pod spodem, poprawiając w ten sposób kontakt poziomu termicznego ze ścianą lodówki. Zbiornik zimnej wody nie może tego zrobić. Jeśli w lodówce nie ma takiej wyściółki ze śniegiem, zimna woda powinna zamarzać szybciej.

Góra dół

Również zjawisko, którego woda zamarza szybciej - gorąca lub zimna, jest wyjaśnione w następujący sposób. Zgodnie z pewnymi prawami zimna woda zaczyna zamarzać od górnych warstw, podczas gdy gorąca robi to na odwrót - zaczyna zamarzać od dołu do góry. Okazuje się, że zimna woda, mająca na wierzchu zimną warstwę z już utworzonym w niektórych miejscach lodem, pogarsza w ten sposób procesy konwekcji i promieniowania cieplnego, wyjaśniając w ten sposób, która woda zamarza szybciej - zimna czy gorąca. W załączeniu zdjęcie z amatorskich eksperymentów, a tu wyraźnie widać.

Ciepło wychodzi, kierując się w górę, i tam spotyka bardzo chłodną warstwę. Nie ma swobodnej drogi dla promieniowania cieplnego, więc proces chłodzenia staje się utrudniony. Ciepła woda absolutnie nie ma takich barier na swojej drodze. Która zamarza szybciej - zimna czy gorąca, od czego zależy prawdopodobny wynik, możesz rozszerzyć odpowiedź, mówiąc, że w każdej wodzie rozpuszczone są określone substancje.

Zanieczyszczenia w składzie wody jako czynnik wpływający na wynik

Jeśli nie oszukujesz i używasz wody o tym samym składzie, w której stężenia niektórych substancji są identyczne, to zimna woda powinna szybciej zamarzać. Ale jeśli zdarzy się sytuacja, że ​​rozpuszczone pierwiastki chemiczne występują tylko w gorącej wodzie, podczas gdy zimna woda ich nie posiada, to gorąca woda ma możliwość wcześniejszego zamarznięcia. Wyjaśnia to fakt, że rozpuszczone w wodzie substancje tworzą centra krystalizacji, a przy niewielkiej liczbie tych centrów przemiana wody w stan stały jest trudna. Możliwe jest nawet przechłodzenie wody w tym sensie, że w temperaturach poniżej zera będzie ona w stanie ciekłym.

Ale wszystkie te wersje najwyraźniej nie odpowiadały naukowcom do końca i kontynuowali pracę nad tym problemem. W 2013 roku zespół naukowców z Singapuru powiedział, że rozwiązał odwieczną zagadkę.

Grupa chińskich naukowców twierdzi, że tajemnica tego efektu tkwi w ilości energii magazynowanej między cząsteczkami wody w jej wiązaniach, zwanych wiązaniami wodorowymi.

Odpowiedź chińskich naukowców

Nastąpią dalsze informacje, dla zrozumienia których konieczna jest pewna wiedza chemiczna, aby dowiedzieć się, która woda zamarza szybciej - gorąca lub zimna. Jak wiesz, składa się z dwóch atomów H (wodoru) i jednego atomu O (tlenu), połączonych wiązaniami kowalencyjnymi.

Ale atomy wodoru jednej cząsteczki są również przyciągane do sąsiednich cząsteczek, do ich składnika tlenu. Wiązania te nazywane są wiązaniami wodorowymi.

Jednocześnie warto pamiętać, że jednocześnie cząsteczki wody działają na siebie odpychająco. Naukowcy zauważyli, że gdy woda jest podgrzewana, zwiększa się odległość między jej cząsteczkami, co ułatwiają siły odpychające. Okazuje się, że zajmując jedną odległość między cząsteczkami w stanie zimnym, można powiedzieć, że się rozciągają i mają większy zapas energii. To ta rezerwa energii jest uwalniana, gdy cząsteczki wody zaczynają się do siebie zbliżać, to znaczy następuje ochłodzenie. Okazuje się, że większy zapas energii w wodzie gorącej i większe jej uwalnianie po schłodzeniu do temperatur poniżej zera następuje szybciej niż w wodzie zimnej, która ma mniejszy zapas takiej energii. Więc która woda zamarza szybciej - zimna czy gorąca? Na ulicy iw laboratorium powinien wystąpić paradoks Mpemba, a gorąca woda powinna szybciej zamieniać się w lód.

Ale pytanie jest nadal otwarte

Istnieje tylko teoretyczne potwierdzenie tej wskazówki - wszystko to jest zapisane w pięknych formułach i wydaje się prawdopodobne. Ale kiedy dane eksperymentalne, która woda zamarza szybciej - gorąca czy zimna, zostaną przedstawione w sensie praktycznym, a ich wyniki zostaną przedstawione, wtedy można będzie uznać kwestię paradoksu Mpemby za zamkniętą.

Woda to jedna z najbardziej niesamowitych cieczy na świecie, która ma niezwykłe właściwości. Na przykład lód - stan stały cieczy, ma ciężar właściwy niższy niż sama woda, co umożliwiło powstanie i rozwój życia na Ziemi na wiele sposobów. Ponadto w świecie niemal naukowym, a właściwie naukowym, toczą się dyskusje o tym, która woda szybciej zamarza - gorąca czy zimna. Kto udowodni szybsze zamrażanie gorącej cieczy w określonych warunkach i naukowo uzasadni swoją decyzję, otrzyma nagrodę w wysokości 1000 funtów od Brytyjskiego Królewskiego Towarzystwa Chemicznego.

Tło

Już w średniowieczu zauważono, że pod wieloma warunkami woda gorąca wyprzedza wodę zimną pod względem szybkości zamarzania. Francis Bacon i René Descartes włożyli wiele wysiłku w wyjaśnienie tego zjawiska. Jednak z punktu widzenia klasycznej ciepłownictwa tego paradoksu nie da się wyjaśnić i próbowano go nieśmiało uciszyć. Impulsem do kontynuacji sporu była dość ciekawa historia, która przydarzyła się tanzańskiemu uczniowi Erasto Mpemba (Erasto Mpemba) w 1963 roku. Pewnego razu, podczas lekcji robienia deserów w szkole gotowania, zajęty innymi sprawami chłopiec nie zdążył na czas schłodzić mieszanki lodów i włożył do zamrażarki roztwór cukru w ​​gorącym mleku. Ku jego zaskoczeniu produkt schładzał się nieco szybciej niż jego koledzy praktykujący, którzy obserwowali reżim temperaturowy produkcji lodów.

Próbując zrozumieć istotę zjawiska, chłopiec zwrócił się do nauczyciela fizyki, który nie wdając się w szczegóły, wyśmiewał jego kulinarne eksperymenty. Jednak Erasto wyróżniał się godną pozazdroszczenia wytrwałością i kontynuował swoje eksperymenty już nie na mleku, ale na wodzie. Upewnił się, że w niektórych przypadkach gorąca woda zamarza szybciej niż zimna.

Wchodząc na uniwersytet w Dar es Salaam, Erasto Mpembe uczestniczył w wykładzie profesora Dennisa G. Osborne'a. Po ukończeniu studiów student zaintrygował naukowca problemem szybkości zamarzania wody w zależności od jej temperatury. DG Osborne wyśmiał samo postawienie pytania, stwierdzając z przekonaniem, że każdy przegrany wie, że zimna woda zamarza szybciej. Jednak naturalna wytrwałość młodego człowieka dała o sobie znać. Założył się z profesorem, proponując przeprowadzenie eksperymentu tutaj, w laboratorium. Erasto umieścił w zamrażarce dwa pojemniki z wodą, jeden o temperaturze 95°F (35°C), a drugi o temperaturze 212°F (100°C). Jakie było zdziwienie profesora i otaczających go „kibiców”, gdy woda w drugim pojemniku szybciej zamarzła. Od tego czasu zjawisko to nazywane jest „Paradoksem Mpemby”.

Jednak do tej pory nie ma spójnej hipotezy teoretycznej wyjaśniającej „Paradoks Mpemby”. Nie jest jasne, jakie czynniki zewnętrzne, skład chemiczny wody, obecność w niej rozpuszczonych gazów i minerałów wpływają na szybkość zamarzania cieczy w różnych temperaturach. Paradoks "Efektu Mpemby" polega na tym, że zaprzecza on jednemu z praw odkrytych przez I. Newtona, które stwierdza, że ​​czas stygnięcia wody jest wprost proporcjonalny do różnicy temperatur pomiędzy cieczą a otoczeniem. A jeśli wszystkie inne płyny całkowicie podlegają temu prawu, to woda w niektórych przypadkach jest wyjątkiem.

Dlaczego gorąca woda zamarza szybciej?t

Istnieje kilka wersji, dlaczego gorąca woda zamarza szybciej niż zimna woda. Główne z nich to:

• gorąca woda odparowuje szybciej, podczas gdy jej objętość maleje, a mniejsza objętość cieczy stygnie szybciej - gdy woda jest schładzana z + 100 ° C do 0 ° C, straty objętości pod ciśnieniem atmosferycznym sięgają 15%;
• intensywność wymiany ciepła między cieczą a otoczeniem jest tym większa, im większa różnica temperatur, więc utrata ciepła wrzącej wody przebiega szybciej;
• gdy gorąca woda ochładza się, na jej powierzchni tworzy się skorupa lodowa, która zapobiega całkowitemu zamarznięciu i odparowaniu cieczy;
• przy wysokiej temperaturze wody następuje jej konwekcyjne mieszanie, skracające czas zamrażania;
• gazy rozpuszczone w wodzie obniżają temperaturę zamarzania, pobierając energię do tworzenia kryształów - w gorącej wodzie nie ma rozpuszczonych gazów.

Wszystkie te warunki zostały poddane wielokrotnej weryfikacji eksperymentalnej. W szczególności niemiecki naukowiec David Auerbach odkrył, że temperatura krystalizacji gorącej wody jest nieco wyższa niż zimnej wody, co umożliwia szybsze zamrożenie tej pierwszej. Jednak później jego eksperymenty spotkały się z krytyką i wielu naukowców jest przekonanych, że „Efekt Mpemby”, polegający na tym, że woda zamarza szybciej - gorąca lub zimna, może zostać odtworzony tylko w pewnych warunkach, których do tej pory nikt nie szukał i nie skonkretyzował.

To prawda, choć brzmi to niewiarygodnie, ponieważ w procesie zamrażania podgrzana woda musi przekroczyć temperaturę wody zimnej. Tymczasem efekt ten jest szeroko stosowany, np. lodowiska i zjeżdżalnie są zimą napełniane gorącą wodą zamiast zimnej. Eksperci radzą kierowcom, aby zimą wlewali zimną, a nie gorącą wodę do zbiornika spryskiwacza. Paradoks ten znany jest na całym świecie jako „efekt Mpemby”.

Zjawisko to zostało kiedyś wspomniane przez Arystotelesa, Francisa Bacona i Rene Descartesa, ale dopiero w 1963 roku profesorowie fizyki zwrócili na nie uwagę i podjęli próbę jego zbadania. Wszystko zaczęło się, gdy uczeń z Tanzanii, Erasto Mpemba, zauważył, że słodzone mleko, którego używał do robienia lodów, twardniało szybciej, jeśli zostało wcześniej podgrzane, i zasugerował, że gorąca woda zamarza szybciej niż zimna woda. Zwrócił się do nauczyciela fizyki o wyjaśnienie, ale tylko zaśmiał się z ucznia, mówiąc: „To nie jest fizyka światowa, ale fizyka Mpemby”.

Na szczęście pewnego dnia szkołę odwiedził Dennis Osborn, profesor fizyki z Uniwersytetu w Dar es Salaam. I Mpemba zwrócił się do niego z tym samym pytaniem. Profesor był mniej sceptyczny, powiedział, że nie może oceniać tego, czego nigdy nie widział, a po powrocie do domu poprosił pracowników o przeprowadzenie odpowiednich eksperymentów. Wygląda na to, że potwierdzili słowa chłopca. W każdym razie w 1969 roku Osborne mówił o pracy z Mpembą w czasopiśmie „Eng. FizykaEdukacja". W tym samym roku George Kell z Canadian National Research Council opublikował artykuł opisujący to zjawisko w języku angielskim. amerykańskiDziennikzFizyka».

Istnieje kilka możliwych wyjaśnień tego paradoksu:

• Gorąca woda szybciej odparowuje, zmniejszając tym samym swoją objętość, a mniejsza objętość wody o tej samej temperaturze zamarza szybciej. W hermetycznych pojemnikach zimna woda powinna zamarzać szybciej.
• Obecność podszewki śnieżnej. Zbiornik ciepłej wody topi znajdujący się pod spodem śnieg, poprawiając w ten sposób kontakt termiczny z powierzchnią chłodzącą. Zimna woda nie topi pod nią śniegu. Bez podszewki śnieżnej zbiornik zimnej wody powinien zamarzać szybciej.
• Zimna woda zaczyna zamarzać od góry, pogarszając tym samym procesy promieniowania cieplnego i konwekcji, a co za tym idzie utratę ciepła, podczas gdy gorąca woda zaczyna zamarzać od dołu. Przy dodatkowym mechanicznym poruszeniu wody w pojemnikach zimna woda powinna szybciej zamarzać.
• Obecność centrów krystalizacji w schłodzonej wodzie - rozpuszczonych w niej substancji. Przy niewielkiej liczbie takich ośrodków w zimnej wodzie przemiana wody w lód jest utrudniona, a nawet jej przechłodzenie jest możliwe, gdy pozostaje ona w stanie ciekłym, mającym temperaturę poniżej zera.

Niedawno opublikowano inne wyjaśnienie. Dr Jonathan Katz z University of Washington zbadał to zjawisko i doszedł do wniosku, że ważną rolę odgrywają w nim substancje rozpuszczone w wodzie, które wytrącają się po podgrzaniu.
Przez substancje rozpuszczone dr Katz rozumie wodorowęglany wapnia i magnezu znajdujące się w twardej wodzie. Gdy woda jest podgrzewana, substancje te wytrącają się, woda staje się „miękka”. Woda, która nigdy nie była podgrzewana, zawiera te zanieczyszczenia i jest „twarda”. Gdy zamarza i tworzą się kryształki lodu, stężenie zanieczyszczeń w wodzie wzrasta 50-krotnie. Obniża to temperaturę zamarzania wody.

Wyjaśnienie to nie wydaje mi się przekonujące, ponieważ. nie wolno nam zapominać, że efekt został znaleziony w eksperymentach z lodami, a nie z twardą wodą. Najprawdopodobniej przyczyny tego zjawiska są termofizyczne, a nie chemiczne.

Jak dotąd nie otrzymano jednoznacznego wyjaśnienia paradoksu Mpemby. Muszę powiedzieć, że niektórzy naukowcy nie uważają tego paradoksu za wart uwagi. Jednak bardzo interesujące jest to, że prosty uczeń osiągnął uznanie efektu fizycznego i zyskał popularność dzięki swojej ciekawości i wytrwałości.

Dodano luty 2014 r

Notatka została napisana w 2011 roku. Od tego czasu pojawiły się nowe badania efektu Mpemby i nowe próby jego wyjaśnienia. Tak więc w 2012 roku Królewskie Towarzystwo Chemii Wielkiej Brytanii ogłosiło międzynarodowy konkurs mający na celu odkrycie naukowej tajemnicy „Efektu Mpemby” z pulą nagród w wysokości 1000 funtów. Termin wyznaczono na 30 lipca 2012 roku. Zwycięzcą został Nikola Bregovik z laboratorium Uniwersytetu w Zagrzebiu. Opublikował swoją pracę, w której przeanalizował wcześniejsze próby wyjaśnienia tego zjawiska i doszedł do wniosku, że nie były one przekonujące. Zaproponowany przez niego model opiera się na podstawowych właściwościach wody. Zainteresowani mogą znaleźć pracę na stronie http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

Na tym badania się nie skończyły. W 2013 roku fizycy z Singapuru teoretycznie udowodnili przyczynę efektu Mepemby. Pracę można znaleźć pod adresem http://arxiv.org/abs/1310.6514.

Powiązane artykuły na stronie:

Inne artykuły sekcji

Uwagi:

Aleksiej Miszniew. , 06.10.2012 04:14

Dlaczego gorąca woda paruje szybciej? Naukowcy praktycznie udowodnili, że szklanka gorącej wody zamarza szybciej niż zimna woda. Naukowcy nie potrafią wyjaśnić tego zjawiska, ponieważ nie rozumieją istoty zjawisk: ciepła i zimna! Ciepło i zimno to doznania fizyczne wywołane oddziaływaniem cząstek Materii, w postaci przeciwnej kompresji fal magnetycznych, które przemieszczają się od strony przestrzeni kosmicznej i od środka ziemi. Dlatego im większa różnica potencjałów tego napięcia magnetycznego, tym szybciej odbywa się wymiana energii metodą przeciwprzenikania się jednej fali w drugą. To znaczy przez dyfuzję! W odpowiedzi na mój artykuł jeden z przeciwników pisze: 1) „..Gorąca woda SZYBCIEJ odparowuje, przez co jest jej mniej, więc szybciej zamarza” Pytanie! Jaka energia sprawia, że ​​woda paruje szybciej? 2) W moim artykule mówimy o szkle, a nie o drewnianym korycie, na co przeciwnik powołuje się jako kontrargument. Co jest nie tak! Odpowiadam na pytanie: „Z JAKIEGO POWODU PAROWANIE WODY W PRZYRODZIE?” Fale magnetyczne, które zawsze poruszają się od środka ziemi w kosmos, pokonując przeciwciśnienie magnetycznych fal kompresji (które zawsze przemieszczają się z kosmosu do środka ziemi), jednocześnie rozpylają cząsteczki wody, ponieważ poruszają się w kosmos , zwiększają swoją objętość. To znaczy rozwiń! W przypadku pokonania magnetycznych fal kompresji, te pary wodne są sprężane (kondensowane) i pod wpływem tych magnetycznych sił kompresji woda wraca do gruntu w postaci opadów atmosferycznych! Z poważaniem! Aleksiej Miszniew. 6 października 2012 r.

Aleksiej Miszniew. , 06.10.2012 04:19

Co to jest temperatura. Temperatura to stopień naprężenia elektromagnetycznego fal magnetycznych z energią kompresji i ekspansji. W przypadku stanu równowagi tych energii temperatura ciała lub substancji jest w stanie stabilnym. Jeśli stan równowagi tych energii zostanie zaburzony, w kierunku energii ekspansji ciało lub substancja zwiększa objętość przestrzeni. W przypadku przekroczenia energii fal magnetycznych w kierunku kompresji ciało lub substancja zmniejsza objętość przestrzeni. Stopień naprężenia elektromagnetycznego jest określony przez stopień rozszerzania lub kurczenia się ciała odniesienia. Aleksiej Miszniew.

Moiseeva Natalia, 23.10.2012 11:36 | VNIIM

Alexey, mówisz o jakimś artykule, który przedstawia twoje przemyślenia na temat pojęcia temperatury. Ale nikt tego nie czytał. Proszę dać mi link. Ogólnie rzecz biorąc, twoje poglądy na fizykę są bardzo osobliwe. Nigdy nie słyszałem o „elektromagnetycznej ekspansji ciała odniesienia”.

Jurij Kuzniecow , 04.12.2012 12:32

Postawiono hipotezę, że jest to praca rezonansu międzycząsteczkowego i generowanego przez niego przyciągania ponderomotorycznego między cząsteczkami. W zimnej wodzie cząsteczki poruszają się i wibrują losowo, z różnymi częstotliwościami. Gdy woda jest podgrzewana, wraz ze wzrostem częstotliwości oscylacji ich zakres zawęża się (różnica częstotliwości od ciekłej gorącej wody do punktu parowania maleje), częstotliwości oscylacji cząsteczek zbliżają się do siebie, w wyniku czego dochodzi do rezonansu między cząsteczkami. Po schłodzeniu rezonans ten jest częściowo zachowany, nie zanika natychmiast. Spróbuj nacisnąć jedną z dwóch strun gitary, które są w rezonansie. Teraz puść - struna znów zacznie wibrować, rezonans przywróci jej wibracje. Tak więc w zamarzniętej wodzie zewnętrzne schłodzone cząsteczki próbują stracić amplitudę i częstotliwość oscylacji, ale „ciepłe” cząsteczki wewnątrz naczynia „odciągają” oscylacje, działając jak wibratory, a zewnętrzne działają jak rezonatory. Między wibratorami a rezonatorami powstaje przyciąganie ponderomotoryczne*. Kiedy siła ponderomotoryczna staje się większa niż siła spowodowana energią kinetyczną cząsteczek (które nie tylko wibrują, ale także poruszają się liniowo), następuje przyspieszona krystalizacja - „Efekt Mpemby”. Połączenie ponderomotoryczne jest bardzo niestabilne, efekt Mpemby silnie zależy od wszystkich czynników towarzyszących: objętości wody do zamrożenia, charakteru jej ogrzewania, warunków zamrażania, temperatury, konwekcji, warunków wymiany ciepła, nasycenia gazem, wibracji agregatu chłodniczego , wentylacji, zanieczyszczeń, parowania itp. Być może nawet od oświetlenia... Dlatego efekt ma wiele wyjaśnień i czasami jest trudny do odtworzenia. Z tego samego „rezonansowego” powodu woda przegotowana gotuje się szybciej niż woda niegotowana - rezonans przez pewien czas po zagotowaniu zachowuje intensywność drgań cząsteczek wody (straty energii podczas chłodzenia wynikają głównie z utraty energii kinetycznej liniowego ruchu cząsteczek ). Przy intensywnym ogrzewaniu cząsteczki wibratora zamieniają się rolami z cząsteczkami rezonatora w porównaniu z cząsteczkami zamrażania - częstotliwość wibratorów jest mniejsza niż częstotliwość rezonatorów, co oznacza, że ​​między cząsteczkami nie występuje przyciąganie, ale odpychanie, co przyspiesza przejście do innego stan skupienia (para).

Wład, 11.12.2012 03:42

Złamał mi mózg...

Antoni , 04.02.2013 02:02

1. Czy to przyciąganie ponderomotoryczne jest naprawdę tak duże, że wpływa na proces wymiany ciepła? 2. Czy to oznacza, że ​​gdy wszystkie ciała zostaną ogrzane do określonej temperatury, ich cząsteczki strukturalne wchodzą w rezonans? 3. Dlaczego ten rezonans zanika po ochłodzeniu? 4. Czy to twoje przypuszczenie? Jeśli jest źródło, podaj. 5. Zgodnie z tą teorią kształt naczynia będzie odgrywał ważną rolę, a jeśli będzie cienkie i płaskie, to różnica w czasie zamrażania nie będzie duża, tj. możesz to sprawdzić.

Gudrat , 11.03.2013 10:12 | METAK

Zimna woda ma już atomy azotu, a odległości między cząsteczkami wody są mniejsze niż w wodzie gorącej. Oto wniosek: Gorąca woda szybciej pochłania atomy azotu i jednocześnie szybciej zamarza niż zimna woda - jest to porównywalne z twardnieniem żelaza, ponieważ gorąca woda zamienia się w lód, a gorące żelazo twardnieje po szybkim ochłodzeniu!

Władimir , 13.03.2013 06:50

a może tak: gęstość gorącej wody i lodu jest mniejsza niż gęstość zimnej wody, a zatem woda nie musi zmieniać swojej gęstości, tracąc na tym trochę czasu i zamarza.

Aleksiej Miszniew , 21.03.2013 11:50

Zanim zaczniemy mówić o rezonansach, przyciąganiu i drganiach cząstek, należy zrozumieć i odpowiedzieć na pytanie: Jakie siły powodują drgania cząstek? Ponieważ bez energii kinetycznej nie może być kompresji. Bez kompresji nie może być ekspansji. Bez ekspansji nie może być energii kinetycznej! Kiedy zaczynasz mówić o rezonansie strun, najpierw starałeś się, aby jedna z tych strun zaczęła wibrować! Mówiąc o przyciąganiu, należy przede wszystkim wskazać siłę, która sprawia, że ​​te ciała się przyciągają! Twierdzę, że wszystkie ciała są ściskane przez energię elektromagnetyczną atmosfery, która ściska wszystkie ciała, substancje i cząstki elementarne z siłą 1,33 kg. nie na cm2, ale na cząstkę elementarną.Ponieważ ciśnienie atmosfery nie może być selektywne!Nie myl tego z wielkością siły!

Dodik , 31.05.2013 02:59

Wydaje mi się, że zapomniałeś o jednej prawdzie - „Nauka zaczyna się tam, gdzie zaczynają się pomiary”. Jaka jest temperatura „ciepłej” wody? Jaka jest temperatura „zimnej” wody? Artykuł nie mówi o tym ani słowa. Z tego możemy wywnioskować - cały artykuł to bzdura!

Grigorij, 06.04.2013 12:17

Dodik, zanim nazwiesz artykuł bzdurą, trzeba pomyśleć, żeby się choć trochę dowiedzieć. A nie tylko mierzyć.

Dmitrij , 24.12.2013 10:57

Cząsteczki gorącej wody poruszają się szybciej niż w zimnej wodzie, dzięki czemu mają bliższy kontakt z otoczeniem, wydają się pochłaniać całe zimno, szybko zwalniając.

Iwan, 10.01.2014 05:53

Aż dziw bierze, że taki anonimowy artykuł pojawił się na tej stronie. Artykuł jest całkowicie nienaukowy. Zarówno autor, jak i komentatorzy prześcigali się w poszukiwaniu wyjaśnienia zjawiska, nie troszcząc się o to, czy zjawisko to w ogóle jest obserwowane, a jeśli obserwowane, to w jakich warunkach. Co więcej, nie ma nawet zgody co do tego, co faktycznie obserwujemy! Autor upiera się więc przy konieczności wyjaśnienia efektu szybkiego zamrożenia gorących lodów, chociaż z całego tekstu (i słów "efekt stwierdzono w eksperymentach z lodami") wynika, że ​​on sam nie założył takiego eksperymenty. Z wymienionych w artykule wariantów „wyjaśnienia” zjawiska widać, że opisywane są zupełnie inne eksperymenty, prowadzone w różnych warunkach z różnymi roztworami wodnymi. Zarówno istota wyjaśnień, jak i ich tryb łączący sugerują, że nie przeprowadzono nawet elementarnej weryfikacji wyrażanych idei. Ktoś przypadkowo usłyszał ciekawą historię i od niechcenia przedstawił swój spekulatywny wniosek. Przepraszam, ale to nie jest fizyczne badanie naukowe, ale rozmowa w palarni.

Iwan , 01.10.2014 06:10

Odnośnie komentarzy w artykule o napełnianiu rolek zbiornikami gorącej wody i zimnej spryskiwaczy. Wszystko jest proste z punktu widzenia elementarnej fizyki. Lodowisko jest wypełnione gorącą wodą tylko dlatego, że wolniej zamarza. Boisko musi być równe i gładkie. Spróbuj napełnić go zimną wodą - dostaniesz wstrząsy i „napływy”, ponieważ. woda _szybko_ zamarznie, nie mając czasu na rozprowadzenie jednolitej warstwy. A gorący będzie miał czas na rozłożenie się równą warstwą i stopi istniejące bryły lodowe i śnieżne. Z myjką też nie jest to trudne: nie ma sensu wlewać czystej wody w mróz - zamarza na szkle (nawet na gorąco); a gorący niezamarzający płyn może doprowadzić do pęknięcia zimnego szkła, dodatkowo będzie miał podwyższoną temperaturę zamarzania na szkle ze względu na przyspieszone parowanie alkoholi w drodze do szkła (czy wszyscy znają zasadę działania bimbru nadal? - alkohol odparowuje, zostaje woda).

Iwan , 01.10.2014 06:34

Ale w rzeczywistości zjawisko, głupio jest pytać, dlaczego dwa różne eksperymenty w różnych warunkach przebiegają inaczej. Jeśli eksperyment jest ustawiony czysto, należy wziąć ciepłą i zimną wodę o tym samym składzie chemicznym - bierzemy wstępnie schłodzoną wrzącą wodę z tego samego czajnika. Wlać do identycznych naczyń (na przykład cienkościennych szklanek). Kładziemy nie na śniegu, ale na tym samym równym, suchym podłożu, na przykład drewnianym stole. I to nie w mikrozamrażarce, ale w wystarczająco obszernym termostacie - kilka lat temu przeprowadziłem eksperyment na wsi, kiedy na zewnątrz panowała stabilna mroźna pogoda, około -25 ° C. Woda krystalizuje w określonej temperaturze po uwolnieniu ciepła krystalizacji. Hipoteza sprowadza się do stwierdzenia, że ​​gorąca woda stygnie szybciej (jest to prawda, zgodnie z fizyką klasyczną, szybkość wymiany ciepła jest proporcjonalna do różnicy temperatur), ale utrzymuje zwiększoną szybkość chłodzenia nawet wtedy, gdy jej temperatura jest równa temperaturze zimnej wody . Pytanie brzmi, w jaki sposób woda, która ostygła do temperatury +20C na zewnątrz, różni się od dokładnie tej samej wody, która ochłodziła się do temperatury +20C godzinę wcześniej, ale w pokoju? Fizyka klasyczna (nawiasem mówiąc, oparta nie na paplaninie w palarni, ale na setkach tysięcy i milionach eksperymentów) mówi: tak, nic, dynamika dalszego chłodzenia będzie taka sama (tylko gotująca się woda osiągnie później +20 stopni) ). Eksperyment pokazuje to samo: kiedy w szklance początkowo zimnej wody jest już solidna skorupa lodu, gorąca woda nawet nie pomyślała o zamarznięciu. PS Do komentarzy Jurija Kuzniecowa. Obecność określonego efektu można uznać za ustaloną, gdy opisano warunki jego wystąpienia i jest on stabilnie odtwarzany. A kiedy mamy niezrozumiałe eksperymenty z nieznanymi warunkami, jest przedwczesne na budowanie teorii ich wyjaśnienia, a to nic nie daje z naukowego punktu widzenia. PPS Cóż, nie da się czytać komentarzy Aleksieja Miszniewa bez łez wzruszenia - człowiek żyje w jakimś fikcyjnym świecie, który nie ma nic wspólnego z fizyką i prawdziwymi eksperymentami.

Grigorij, 13.01.2014 10:58

Ivan, rozumiem, że obalasz efekt Mpemby? Nie istnieje, jak pokazują twoje eksperymenty? Dlaczego jest to tak znane w fizyce i dlaczego wielu próbuje to wyjaśnić?

Iwan , 14.02.2014 01:51

Dzień dobry Grzegorzu! Istnieje efekt niewłaściwie zainscenizowanego eksperymentu. Ale, jak rozumiesz, nie jest to powód do poszukiwania nowych wzorców w fizyce, ale powód do doskonalenia umiejętności eksperymentatora. Jak już zaznaczyłem w komentarzach, we wszystkich wspomnianych próbach wyjaśnienia „efektu Mpemby” badacze nie potrafią nawet jasno sprecyzować, co dokładnie iw jakich warunkach mierzą. I chcesz powiedzieć, że to są fizycy eksperymentalni? Nie rozśmieszaj mnie. Efekt jest znany nie w fizyce, ale w pseudonaukowych dyskusjach na różnych forach i blogach, których morze jest teraz. Jako rzeczywisty efekt fizyczny (w sensie jako konsekwencja jakichś nowych praw fizycznych, a nie jako konsekwencja błędnej interpretacji czy tylko mitu) postrzegają to ludzie, którym daleko do fizyki. Nie ma więc powodu, aby mówić jako jeden efekt fizyczny o wynikach różnych eksperymentów przeprowadzonych w zupełnie innych warunkach.

Paweł, 18.02.2014 09:59

hmm chłopaki... artykuł do "Speed ​​​​Info"... Bez urazy... ;) Ivan ma we wszystkim rację...

Grzegorz, 19.02.2014 12:50

Ivan, zgadzam się, że obecnie istnieje wiele pseudonaukowych witryn publikujących niezweryfikowane, sensacyjne materiały. W końcu wpływ Mpemby jest nadal badany. Ponadto badania prowadzą naukowcy z uniwersytetów. Na przykład w 2013 roku efekt ten badała grupa z University of Technology w Singapurze. Spójrz na link http://arxiv.org/abs/1310.6514. Uważają, że znaleźli wyjaśnienie tego efektu. Nie będę rozpisywał się szczegółowo o istocie odkrycia, ale ich zdaniem efekt związany jest z różnicą energii zmagazynowanych w wiązaniach wodorowych.

Moiseeva NP , 19.02.2014 03:04

Dla wszystkich zainteresowanych badaniami nad efektem Mpemby nieco uzupełniłem materiał artykułu i podałem linki, pod którymi można zapoznać się z najnowszymi wynikami (patrz tekst). Dzięki za komentarze.

Ildar , 24.02.2014 04:12 | nie ma sensu wymieniać wszystkiego

Jeśli ten efekt Mpemby rzeczywiście ma miejsce, to moim zdaniem należy szukać wyjaśnienia w molekularnej strukturze wody. Woda (jak dowiedziałem się z literatury popularnonaukowej) istnieje nie jako pojedyncze cząsteczki H2O, ale jako skupiska kilku cząsteczek (nawet kilkudziesięciu). Wraz ze wzrostem temperatury wody wzrasta prędkość ruchu cząsteczek, klastry rozpadają się względem siebie, a wiązania walencyjne cząsteczek nie mają czasu na złożenie dużych skupisk. Tworzenie klastrów zajmuje trochę więcej czasu niż spowolnienie prędkości cząsteczek. A ponieważ klastry są mniejsze, tworzenie sieci krystalicznej jest szybsze. W zimnej wodzie najwyraźniej duże, dość stabilne skupiska uniemożliwiają tworzenie sieci, ich zniszczenie zajmuje trochę czasu. Sam widziałem w telewizji ciekawy efekt, gdy zimna woda stojąca spokojnie w słoiku pozostawała płynna przez kilka godzin na mrozie. Ale gdy tylko słój został podniesiony, to znaczy lekko przesunięty z miejsca, woda w słoju natychmiast się skrystalizowała, zmętniała i słój pękł. Otóż ​​ksiądz, który wykazał ten efekt, tłumaczył to faktem, że woda była konsekrowana. Nawiasem mówiąc, okazuje się, że woda znacznie zmienia swoją lepkość w zależności od temperatury. My, jako duże stworzenia, tego nie zauważamy, ale na poziomie małych (milimetrowych i mniejszych) skorupiaków, a tym bardziej bakterii, lepkość wody jest bardzo istotnym czynnikiem. Myślę, że ta lepkość wynika również z wielkości skupisk wody.

SZARY , 15.03.2014 05:30

wszystko wokół, co widzimy, ma charakter powierzchniowy (właściwości), więc za energię bierzemy tylko to, co możemy w jakikolwiek sposób zmierzyć lub udowodnić istnienie, w przeciwnym razie jest to ślepa uliczka. Zjawisko to, efekt Mpemby, można wyjaśnić jedynie prostą teorią wolumetryczną, która połączy wszystkie modele fizyczne w jedną strukturę interakcji. właściwie to proste

Nikita, 06.06.2014 04:27 | samochód

ale jak sprawić, by woda była zimna, a nie ciepła, kiedy jedziesz samochodem!

aleksiej, 03.10.2014 01:09

A oto kolejne „odkrycie” w drodze. Woda w plastikowej butelce zamarza znacznie szybciej przy otwartym korku. Dla zabawy wielokrotnie eksperymentowałem w silnym mrozie. Efekt jest oczywisty. Witam teoretyków!

Eugeniusz , 27.12.2014 08:40

Zasada chłodnicy wyparnej. Bierzemy dwie hermetycznie zamknięte butelki z zimną i gorącą wodą. Wkładamy na zimno. Zimna woda szybciej zamarza. Teraz bierzemy te same butelki z zimną i gorącą wodą, otwieramy je i kładziemy na zimno. Gorąca woda zamarza szybciej niż zimna. Jeśli weźmiemy dwie umywalki z zimną i ciepłą wodą, to gorąca woda zamarznie znacznie szybciej. Wynika to z faktu, że zwiększamy kontakt z atmosferą. Im intensywniejsze parowanie, tym szybszy spadek temperatury. W tym miejscu należy wspomnieć o współczynniku wilgotności. Im niższa wilgotność, tym silniejsze parowanie i silniejsze chłodzenie.

szary TOMSK, 01.03.2015 10:55

GREY, 15.03.2014 05:30 - ciąg dalszy To, co wiesz o temperaturze, to nie wszystko. Jest coś jeszcze. Jeśli poprawnie skomponujesz fizyczny model temperatury, stanie się on kluczem do opisu procesów energetycznych od dyfuzji, topnienia i krystalizacji do takich skal, jak wzrost temperatury wraz ze wzrostem ciśnienia, wzrost ciśnienia wraz ze wzrostem temperatury. Z powyższego stanie się jasny nawet fizyczny model energii Słońca. jestem w zimie. . wczesną wiosną 20013 r., po zapoznaniu się z modelami temperaturowymi, sporządziłem ogólny model temperaturowy. Po kilku miesiącach przypomniałem sobie paradoks temperatury, a potem zdałem sobie sprawę… że mój model temperatury opisuje również paradoks Mpemby. Było to w maju-czerwcu 2013 roku. Rok spóźnienia, ale tak jest najlepiej. Mój model fizyczny to stop-klatka, którą można przewijać zarówno do przodu, jak i do tyłu, i ma zdolności motoryczne działania, tej samej czynności, w której wszystko się porusza. Mam 8 klas w szkole i 2 lata studiów z powtórką tematu. Minęło 20 lat. Nie mogę więc przypisywać żadnych modeli fizycznych sławnym naukowcom, ani formuł. Przepraszam.

Andrzej , 08.11.2015 08:52

Ogólnie mam pojęcie, dlaczego gorąca woda zamarza szybciej niż zimna. A w moich wyjaśnieniach wszystko jest bardzo proste, jeśli jesteś zainteresowany, napisz do mnie e-mail: [e-mail chroniony]

Andrzej , 08.11.2015 08:58

Przepraszam, podałem złą skrzynkę pocztową, oto poprawny e-mail: [e-mail chroniony]

Wiktor , 23.12.2015 10:37

Wydaje mi się, że wszystko jest prostsze, śnieg u nas pada, to odparowany gaz, schłodzony, więc może w mrozie stygnie szybciej gorący, bo odparowuje i od razu krystalizuje daleko od wzniesienia, a woda w stanie gazowym stygnie szybciej niż w cieczy )

Bekzhan , 28.01.2016 09:18

Nawet gdyby ktoś ujawnił te prawa świata jakie są związane z tym efektem, to by tu nie pisał.Z mojego punktu widzenia nie byłoby logiczne ujawnianie jego tajemnic internautom skoro może je opublikować w znanych czasopismach naukowych i udowodnij to sam przed ludźmi.Więc co tu będzie o tym efekcie pisać, cała ta większość nie jest logiczna.)))

Alex, 22.02.2016 12:48

Witajcie Eksperymentatorzy Masz rację, mówiąc, że nauka zaczyna się tam, gdzie... nie pomiary, ale obliczenia. „Eksperyment” – odwieczny i nieodzowny argument dla osób pozbawionych Wyobraźni i Liniowego myślenia Obraził wszystkich, teraz w przypadku E \u003d mc2 – czy wszyscy pamiętają? Szybkość cząsteczek wylatujących z zimnej wody do atmosfery decyduje o ilości energii, którą niosą one z wody (ochłodzenie – utrata energii). ochłodzenie pozostałej masy wody) To wszystko, jeśli odchodzi się od „eksperymentowania” i pamięta Podstawy Nauki

Władimir , 25.04.2016 10:53 | Meteo

W tamtych czasach, gdy płyny niezamarzające były rzadkością, woda z układu chłodzenia samochodów w nieogrzewanym garażu floty samochodowej była spuszczana po dniu roboczym, aby nie rozmrozić bloku cylindrów lub chłodnicy - czasem obu razem. Rano nalewano ciepłą wodę. Przy silnym mrozie silniki uruchamiały się bez problemów. Jakoś z braku ciepłej wody lano wodę z kranu. Woda natychmiast zamarzła. Eksperyment był kosztowny - dokładnie tyle, ile kosztuje zakup i wymiana bloku cylindrów i chłodnicy samochodu ZIL-131. Kto nie wierzy niech sprawdzi. a Mpemba eksperymentował z lodami. W lodach krystalizacja przebiega inaczej niż w wodzie. Spróbuj odgryźć zębami kawałek lodów i kawałek lodu. Najprawdopodobniej nie zamarzł, ale zgęstniał w wyniku ochłodzenia. A świeża woda, czy to gorąca, czy zimna, zamarza w temperaturze 0*C. Zimna woda jest szybka, ale gorąca woda potrzebuje czasu, aby ostygnąć.

Wędrowiec , 06.05.2016 12:54 | do Alexa

"c" - prędkość światła w próżni E=mc^2 - wzór wyrażający równoważność masy i energii

Alberta, 27.07.2016 08:22

Najpierw analogia z ciałami stałymi (nie ma procesu parowania). Niedawno lutowane miedziane rury wodociągowe. Proces zachodzi poprzez podgrzanie palnika gazowego do temperatury topnienia lutu. Czas nagrzewania jednego złącza ze złączką wynosi około jednej minuty. Przylutowałem jedno złącze ze złączem i po kilku minutach zorientowałem się, że źle je zlutowałem. Trochę zajęło przewinięcie rury w złączce. Zacząłem ponownie podgrzewać spoinę palnikiem i ku mojemu zdziwieniu nagrzanie spoiny do temperatury topnienia zajęło mi 3-4 minuty. Jak to!? W końcu rura jest jeszcze gorąca i wydawałoby się, że potrzeba znacznie mniej energii, aby ogrzać ją do temperatury topnienia, ale wszystko okazało się być na odwrót. Chodzi o przewodność cieplną, która jest znacznie wyższa dla już nagrzanej rury, a granica między rurami nagrzanymi i zimnymi zdołała przesunąć się daleko od złącza w ciągu dwóch minut. Teraz o wodzie. Będziemy operować koncepcjami naczynia gorącego i półogrzewanego. W gorącym naczyniu tworzy się wąska granica temperatury między cząstkami gorącymi, wysoce ruchliwymi a wolno poruszającymi się, zimnymi, która stosunkowo szybko przemieszcza się od obrzeża do środka, ponieważ na tej granicy cząstki szybkie szybko oddają swoją energię (zimne ) przez cząstki po drugiej stronie granicy. Ponieważ objętość zewnętrznych cząstek zimna jest większa, cząstki szybkie, oddając swoją energię cieplną, nie mogą znacząco ogrzać zewnętrznych cząstek zimna. Dlatego proces schładzania ciepłej wody następuje stosunkowo szybko. Z drugiej strony woda częściowo podgrzana ma znacznie niższą przewodność cieplną, a szerokość granicy między cząstkami częściowo nagrzanymi i zimnymi jest znacznie szersza. Przemieszczenie do środka tak szerokiej granicy następuje znacznie wolniej niż w przypadku naczynia gorącego. W rezultacie gorące naczynie stygnie szybciej niż ciepłe. Uważam, że konieczne jest śledzenie dynamiki procesu stygnięcia wody o różnych temperaturach poprzez umieszczenie kilku czujników temperatury od środka do krawędzi naczynia.

Maks , 11.19.2016 05:07

Sprawdzono: w Jamale w czasie mrozu zamarza rura z ciepłą wodą i trzeba ją ogrzać, ale nie zimno!

Artem, 09.12.2016 01:25

Trudno, ale wydaje mi się, że zimna woda jest gęstsza od gorącej, nawet lepsza od przegotowanej, a potem następuje przyspieszenie chłodzenia, tj. gorąca woda osiąga zimną temperaturę i ją wyprzedza, a jeśli weźmiemy pod uwagę fakt, że gorąca woda zamarza od dołu, a nie od góry, jak napisano powyżej, to znacznie przyspiesza ten proces!

Aleksander Siergiejew, 21.08.2017 10:52

Nie ma takiego efektu. Niestety. W 2016 roku w Nature ukazał się obszerny artykuł na ten temat: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect Z niego wynika, że ​​jeśli eksperymenty zostaną przeprowadzone ostrożnie (jeśli próbki ciepłej i zimnej wody zostaną taki sam we wszystkim poza temperaturą), efekt nie jest obserwowany.

Headlab, 22.08.2017 05:31

Wiktor , 27.10.2017 03:52

"Naprawdę jest." - jeśli szkoła nie zrozumiała, czym jest pojemność cieplna i zasada zachowania energii. Łatwo sprawdzić - do tego potrzeba: chęci, głowy, rąk, wody, lodówki i budzika. A lodowiska, jak piszą eksperci, są zamrożone (wypełnione) zimną wodą, a ciepłą wodą wyrównują cięty lód. A zimą do zbiornika spryskiwacza trzeba wlać płyn niezamarzający, a nie wodę. Woda i tak zamarznie, a zimna woda zamarznie szybciej.

Irina , 23.01.2018 10:58

Naukowcy na całym świecie zmagają się z tym paradoksem od czasów Arystotelesa, a najmądrzejsi okazali się Viktor, Zavlab i Sergeev.

Denis , 01.02.2018 08:51

W artykule wszystko się zgadza. Ale powód jest nieco inny. W procesie wrzenia rozpuszczone w nim powietrze jest odparowywane z wody, dlatego w miarę ochładzania wrzącej wody jej gęstość będzie mniejsza niż gęstość wody surowej o tej samej temperaturze. Nie ma innych przyczyn różnej przewodności cieplnej, z wyjątkiem różnej gęstości.

Headlab, 01.03.2018 08:58 | laboratorium szefa

Irina :), "naukowcy całego świata" nie walczą z tym "paradoksem", dla prawdziwych naukowców ten "paradoks" po prostu nie istnieje - łatwo to zweryfikować w dobrze odtwarzalnych warunkach. „Paradoks” pojawił się z powodu nieodtwarzalnych eksperymentów afrykańskiego chłopca Mpemby i został nadmuchany przez podobnych „naukowców” :)