Britská kráľovská spoločnosť pre chémiu ponúka odmenu 1 000 libier každému, kto vie vedecky vysvetliť, prečo v niektorých prípadoch horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená.

„Moderná veda stále nedokáže odpovedať na túto zdanlivo jednoduchú otázku. Zmrzlinári a barmani využívajú tento efekt pri svojej každodennej práci, no nikto vlastne nevie, prečo to funguje. Tento problém je známy už tisícročia a filozofi ako Aristoteles a Descartes o ňom uvažovali,“ povedal profesor David Philips, prezident Britskej kráľovskej spoločnosti pre chémiu, citovaný v tlačovej správe spoločnosti.

Ako africký šéfkuchár porazil britského profesora fyziky

Toto nie je prvoaprílový žart, ale tvrdá fyzická realita. Dnešná veda, ktorá jednoducho operuje s galaxiami a čiernymi dierami a buduje obrie urýchľovače na hľadanie kvarkov a bozónov, nevie vysvetliť, ako elementárna voda „funguje“. Školská učebnica jednoznačne hovorí, že ochladenie horúceho telesa trvá dlhšie ako ochladenie studeného telesa. Ale pre vodu sa tento zákon nie vždy dodržiava. Na tento paradox upozornil Aristoteles v 4. storočí pred Kristom. e. Tu je to, čo staroveký Grék napísal v knihe „Meteorologica I“: „Skutočnosť, že voda je predhriata, prispieva k jej zamrznutiu. Preto veľa ľudí, keď chcú rýchlo ochladiť horúcu vodu, najprv ju umiestnia na slnko ... “V stredoveku sa Francis Bacon a Rene Descartes pokúsili vysvetliť tento jav. Žiaľ, nepodarilo sa to ani veľkým filozofom, ani početným vedcom, ktorí vyvinuli klasickú tepelnú fyziku, a preto sa na takýto nepríjemný fakt dlho „zabudlo“.

A až v roku 1968 si „spomenuli“ vďaka školákovi Erastovi Mpembovi z Tanzánie, ďaleko od akejkoľvek vedy. Počas štúdia na kuchárskej škole dostal v roku 1963 13-ročný Mpembe za úlohu vyrábať zmrzlinu. Podľa technológie bolo potrebné uvariť mlieko, rozpustiť v ňom cukor, ochladiť na izbovú teplotu a potom vložiť do chladničky zmraziť. Mpemba zrejme nebol usilovným študentom a váhal. Zo strachu, že nestihne do konca hodiny, dal ešte horúce mlieko do chladničky. Na jeho prekvapenie zamrzlo ešte skôr ako mlieko jeho súdruhov, pripravené podľa všetkých pravidiel.

Keď sa Mpemba o svoj objav podelil s učiteľom fyziky, zosmiešnil ho pred celou triedou. Mpemba si spomenul na urážku. O päť rokov neskôr, už ako študent univerzity v Dar es Salaame, bol na prednáške slávneho fyzika Denisa G. Osbornea. Po prednáške položil vedcovi otázku: „Ak vezmete dve rovnaké nádoby s rovnakým množstvom vody, jednu s teplotou 35 °C (95 °F) a druhú s teplotou 100 °C (212 °F) a dáte ich v mrazničke, potom voda v horúcej nádobe rýchlejšie zamrzne. Prečo?" Viete si predstaviť reakciu britského profesora na otázku mladého muža z bohom zabudnutej Tanzánie. Robil si srandu zo študenta. Mpemba bol však na takúto odpoveď pripravený a vyzval vedca na stávku. Ich hádka vyvrcholila experimentálnym testom, ktorý ukázal, že Mpemba má pravdu a Osborne porazil. Takže študent-kuchár zapísal svoje meno do histórie vedy a tento jav sa odteraz nazýva "Mpemba efekt". Zahodiť ho, vyhlásiť ho za „neexistujúci“ nefunguje. Tento jav existuje, a ako napísal básnik, „nie v zube s nohou“.

Môžu za to prachové častice a rozpustené látky?

V priebehu rokov sa mnohí pokúšali odhaliť záhadu mrznúcej vody. Bolo navrhnutých celý rad vysvetlení tohto javu: vyparovanie, konvekcia, vplyv rozpustených látok – ale žiadny z týchto faktorov nemožno považovať za definitívny. Množstvo vedcov zasvätilo Mpembovmu efektu celý svoj život. James Brownridge, člen Katedry radiačnej bezpečnosti na Štátnej univerzite v New Yorku, študuje paradox vo svojom voľnom čase už viac ako desať rokov. Po vykonaní stoviek experimentov vedec tvrdí, že má dôkazy o „vine“ podchladenia. Brownridge vysvetľuje, že pri 0 °C sa voda iba podchladzuje a začína zamŕzať, keď teplota klesne pod. Bod tuhnutia je regulovaný nečistotami vo vode – menia rýchlosť tvorby ľadových kryštálikov. Nečistoty, a to sú prachové častice, baktérie a rozpustené soli, majú svoju charakteristickú nukleačnú teplotu, kedy sa okolo kryštalizačných centier tvoria kryštáliky ľadu. Keď je vo vode prítomných niekoľko prvkov naraz, bod tuhnutia je určený tým, ktorý má najvyššiu nukleačnú teplotu.

Pre experiment odobral Brownridge dve vzorky vody s rovnakou teplotou a umiestnil ich do mrazničky. Zistil, že jeden z exemplárov vždy zamrzne skôr ako druhý - pravdepodobne kvôli inej kombinácii nečistôt.

Brownridge tvrdí, že horúca voda sa ochladzuje rýchlejšie vďaka väčšiemu teplotnému rozdielu medzi vodou a mrazničkou – to jej pomáha dosiahnuť bod mrazu skôr, ako studená voda dosiahne svoj prirodzený bod mrazu, ktorý je minimálne o 5 °C nižší.

Brownridgeova úvaha však vyvoláva veľa otázok. Preto tí, ktorí si dokážu vysvetliť Mpembov efekt po svojom, majú šancu súťažiť o tisíc libier šterlingov od Britskej kráľovskej spoločnosti pre chémiu.

Chémia bola jedným z mojich obľúbených predmetov v škole. Raz nám učiteľ chémie dal veľmi zvláštnu a ťažkú ​​úlohu. Dal nám zoznam otázok, na ktoré sme museli odpovedať z hľadiska chémie. Na túto úlohu sme dostali niekoľko dní a mohli sme využívať knižnice a iné dostupné zdroje informácií. Jedna z týchto otázok sa týkala bodu mrazu vody. Už si presne nepamätám, ako tá otázka znela, ale išlo o to, že ak vezmete dve drevené vedrá rovnakej veľkosti, jedno s horúcou vodou, druhé so studenou vodou (presne zadanej teploty) a umiestnite ich v prostredí s určitou teplotou, ktorý z nich rýchlejšie zamrzne? Samozrejme, odpoveď sa hneď navrhla – vedro studenej vody, no zdalo sa nám to príliš jednoduché. Na úplnú odpoveď to však nestačilo, potrebovali sme to dokázať z chemického hľadiska. Napriek všetkému premýšľaniu a skúmaniu som nedokázal vyvodiť logický záver. V tento deň som sa dokonca rozhodol túto lekciu vynechať, takže som nikdy nenašiel riešenie tejto hádanky.

Roky plynuli a ja som sa naučil veľa každodenných mýtov o bode varu a bode tuhnutia vody a jeden mýtus hovoril: „horúca voda zamrzne rýchlejšie“. Pozrel som si veľa webových stránok, ale informácie boli príliš protichodné. A boli to len názory, z hľadiska vedy nepodložené. A rozhodol som sa uskutočniť svoju vlastnú skúsenosť. Keďže som nenašiel drevené vedrá, použil som mrazničku, varnú dosku, trochu vody a digitálny teplomer. O výsledkoch svojich skúseností budem hovoriť o niečo neskôr. Najprv sa s vami podelím o niekoľko zaujímavých argumentov o vode:

Horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená. Väčšina odborníkov tvrdí, že studená voda zamrzne rýchlejšie ako horúca. Jeden vtipný jav (takzvaný Memba efekt) však z neznámych dôvodov dokazuje opak: Horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená. Jedným z niekoľkých vysvetlení je proces odparovania: ak sa veľmi horúca voda umiestni do studeného prostredia, potom sa voda začne odparovať (zvyšné množstvo vody rýchlejšie zamrzne). A podľa zákonov chémie to vôbec nie je mýtus a s najväčšou pravdepodobnosťou to chcel od nás učiteľ počuť.

Prevarená voda zamrzne rýchlejšie ako voda z vodovodu. Napriek predchádzajúcemu vysvetleniu niektorí odborníci tvrdia, že prevarená voda, ktorá vychladla na izbovú teplotu, by mala zamrznúť rýchlejšie, pretože v dôsledku varu sa znižuje množstvo kyslíka.

Studená voda vrie rýchlejšie ako horúca voda. Ak horúca voda zamrzne rýchlejšie, studená voda môže rýchlejšie vrieť! To je v rozpore so zdravým rozumom a vedci tvrdia, že to jednoducho nemôže byť. Horúca voda z vodovodu by v skutočnosti mala vrieť rýchlejšie ako studená voda. Ale varením horúcej vody nešetríte energiu. Môžete spotrebovať menej plynu alebo elektriny, ale ohrievač vody spotrebuje rovnaké množstvo energie, aké je potrebné na ohrev studenej vody. (Slnečná energia je trochu iná.) V dôsledku ohrevu vody ohrievačom vody sa môžu vytvárať usadeniny, takže ohrev vody bude trvať dlhšie.

Ak do vody pridáte soľ, bude vrieť rýchlejšie. Soľ zvyšuje bod varu (a teda znižuje bod tuhnutia – preto niektoré gazdinky pridávajú do zmrzliny trochu kamennej soli). Ale v tomto prípade nás zaujíma ďalšia otázka: ako dlho bude voda vrieť a či bod varu v tomto prípade môže stúpnuť nad 100 ° C). Napriek tomu, čo hovoria kuchárske knihy, vedci tvrdia, že množstvo soli, ktoré pridávame do vriacej vody, nestačí na ovplyvnenie času alebo teploty varu.

Ale tu je to, čo som dostal:

Studená voda: Použil som tri 100 ml sklenené kadičky čistenej vody: jednu izbovú teplotu (72 °F/22 °C), jednu horúcu vodu (115 °F/46 °C) a jednu prevarenú (212 °F/100 °C C). Všetky tri poháre som dala do mrazničky na -18°C. A keďže som vedel, že voda sa hneď nezmení na ľad, určil som stupeň zamrznutia „dreveným plavákom“. Keď sa tyčinka umiestnená v strede pohára už nedotýkala základne, veril som, že voda zamrzla. Kontroloval som okuliare každých päť minút. A aké sú moje výsledky? Voda v prvom pohári zamrzla po 50 minútach. Horúca voda zamrzla po 80 minútach. Varené - po 95 minútach. Moje závery: Vzhľadom na podmienky v mrazničke a použitú vodu som nebol schopný reprodukovať efekt Memba.

Tento pokus som vyskúšal aj s predtým prevarenou vodou ochladenou na izbovú teplotu. Zamrzol za 60 minút – aj tak to trvalo dlhšie ako zamrznutie studenej vody.

Prevarená voda: Vzal som liter vody izbovej teploty a zapálil. Uvarila za 6 minút. Potom som ho opäť schladila na izbovú teplotu a pridala do horúceho. Pri tom istom ohni sa horúca voda uvarila za 4 hodiny a 30 minút. Záver: podľa očakávania horúca voda vrie oveľa rýchlejšie.

Prevarená voda (so soľou): Do 1 litra vody som pridala 2 veľké polievkové lyžice kuchynskej soli. Uvaril sa za 6 minút 33 sekúnd a ako teplomer ukázal, dosiahol teplotu 102°C. Soľ nepochybne ovplyvňuje bod varu, ale nie veľmi. Záver: soľ vo vode veľmi neovplyvňuje teplotu a čas varu. Úprimne priznávam, že moju kuchyňu je ťažké nazvať laboratóriom a možno sú moje závery v rozpore s realitou. Moja mraznička môže zmraziť potraviny nerovnomerne. Moje sklenené okuliare môžu byť nepravidelné atď. Čo sa však deje v laboratóriu, pri zmrazovaní či varení vody v kuchyni je najdôležitejší zdravý rozum.

prepojenie so zaujímavými faktami o vode, všetko o vode
ako sa uvádza na fóre forum.ixbt.com, tento efekt (efekt zmrazovania horúcej vody rýchlejšie ako studenej vody) sa nazýva „Aristotelov-Mpembov efekt“

Tie. prevarená voda (chladená) zamrzne rýchlejšie ako „surová“

Ktorá voda zamrzne rýchlejšie, horúca alebo studená, je ovplyvnená mnohými faktormi, ale samotná otázka sa zdá byť trochu zvláštna. Rozumie sa a z fyziky je známe, že horúca voda ešte potrebuje čas, aby sa ochladila na teplotu porovnateľnej studenej vody, aby sa zmenila na ľad. Studená voda môže túto fázu preskočiť, a preto vyhráva včas.

Ale odpoveď na otázku, ktorá voda zamrzne rýchlejšie - studená alebo horúca - na ulici v mraze, vie každý obyvateľ severných zemepisných šírok. V skutočnosti sa vedecky ukazuje, že v každom prípade studená voda jednoducho musí rýchlejšie zamrznúť.

Rovnako tak aj učiteľ fyziky, ktorého v roku 1963 oslovil školák Erasto Mpemba s prosbou o vysvetlenie, prečo studená zmes budúcej zmrzliny mrzne dlhšie ako podobná, no horúca.

"Toto nie je svetová fyzika, ale nejaký druh fyziky Mpemba"

V tom čase sa tomu učiteľ iba zasmial, ale Deniss Osborne, profesor fyziky, ktorý kedysi chodil do tej istej školy, kde študoval Erasto, experimentálne potvrdil existenciu takéhoto účinku, hoci vtedy neexistovalo žiadne vysvetlenie. . V roku 1969 publikoval populárny vedecký časopis spoločný článok dvoch mužov, ktorí opísali tento zvláštny efekt.

Odvtedy, mimochodom, otázka, ktorá voda zamrzne rýchlejšie - horúca alebo studená, má svoj vlastný názov - efekt, alebo paradox, Mpemba.

Otázka je tu už dlho

Prirodzene, takýto jav sa už vyskytol a bol spomenutý v prácach iných vedcov. O túto otázku sa zaujímal nielen školák, ale svojho času o nej uvažoval aj René Descartes a dokonca aj Aristoteles.

Tu sú len prístupy k riešeniu tohto paradoxu začali hľadať až na konci dvadsiateho storočia.

Podmienky pre vznik paradoxu

Rovnako ako pri zmrzline, pri experimente nezamrzne len obyčajná voda. Aby sa mohli začať hádať, ktorá voda zamrzne rýchlejšie – studená alebo horúca, musia byť prítomné určité podmienky. Čo ovplyvňuje tento proces?

Teraz, v 21. storočí, bolo predložených niekoľko možností, ktoré môžu vysvetliť tento paradox. Ktorá voda zamrzne rýchlejšie, horúca alebo studená, môže závisieť od skutočnosti, že má vyššiu rýchlosť odparovania ako studená voda. Zmenšuje sa teda jej objem a s úbytkom objemu sa čas tuhnutia skracuje, ako keby sme odobrali podobný počiatočný objem studenej vody.

Mraznička je už dávno odmrazená

Ktorá voda zamrzne rýchlejšie a prečo to tak je, môže byť ovplyvnené snehovou výstelkou, ktorá sa môže nachádzať v mrazničke chladničky použitej na experiment. Ak vezmete dve nádoby, ktoré majú rovnaký objem, ale jedna z nich bude mať horúcu vodu a druhá studenú, nádoba s horúcou vodou roztopí sneh pod ňou, čím sa zlepší kontakt tepelnej hladiny so stenou chladničky. Nádoba na studenú vodu to nedokáže. Ak v chladničke takéto obloženie snehom nie je, studená voda by mala rýchlejšie zamrznúť.

Hore - dole

Tiež jav, ktorého voda zamrzne rýchlejšie - horúca alebo studená, je vysvetlený nasledovne. Pri dodržaní určitých zákonitostí začne studená voda zamŕzať z vrchných vrstiev, kým horúca to urobí naopak – začne mrznúť zdola nahor. Ukazuje sa, že studená voda, ktorá má na vrchu studenú vrstvu s už vytvoreným ľadom na niektorých miestach, tak zhoršuje procesy konvekcie a tepelného žiarenia, čím sa vysvetľuje, ktorá voda zamrzne rýchlejšie - studená alebo horúca. Priložená je fotografia z amatérskych experimentov a tu je dobre viditeľná.

Teplo ide von, smeruje nahor a tam sa stretáva s veľmi chladnou vrstvou. Neexistuje žiadna voľná cesta pre tepelné žiarenie, takže proces chladenia sa stáva ťažkým. Horúca voda nemá na svojej ceste absolútne žiadne takéto bariéry. Ktorá mrzne rýchlejšie - studená alebo horúca, od čoho závisí pravdepodobný výsledok, môžete odpoveď rozšíriť tým, že akákoľvek voda má v sebe rozpustené určité látky.

Nečistoty v zložení vody ako faktor ovplyvňujúci výsledok

Ak nepodvádzate a používate vodu s rovnakým zložením, kde sú koncentrácie určitých látok identické, tak by studená voda mala zamrznúť rýchlejšie. Ak však nastane situácia, keď rozpustené chemické prvky sú prítomné iba v horúcej vode, zatiaľ čo studená voda ich nemá, horúca voda má možnosť skôr zamrznúť. Vysvetľuje sa to tým, že rozpustené látky vo vode vytvárajú centrá kryštalizácie a pri malom počte týchto centier je premena vody do tuhého skupenstva náročná. Dokonca je možné aj podchladenie vody v tom zmysle, že pri mínusových teplotách bude v kvapalnom stave.

Všetky tieto verzie však vedcom zjavne nevyhovovali a pokračovali v práci na tejto otázke. V roku 2013 tím výskumníkov v Singapure povedal, že vyriešili starú záhadu.

Skupina čínskych vedcov tvrdí, že tajomstvo tohto efektu spočíva v množstve energie, ktorá je uložená medzi molekulami vody v jej väzbách, nazývaných vodíkové väzby.

Odpoveď čínskych vedcov

Nasledujú ďalšie informácie, na pochopenie ktorých je potrebné mať určité znalosti z chémie, aby ste zistili, ktorá voda zamrzne rýchlejšie - horúca alebo studená. Ako viete, pozostáva z dvoch atómov H (vodíka) a jedného atómu O (kyslíka), ktoré sú spojené kovalentnými väzbami.

Ale atómy vodíka jednej molekuly sú priťahované aj susednými molekulami, ich kyslíkovou zložkou. Tieto väzby sa nazývajú vodíkové väzby.

Zároveň je potrebné pripomenúť, že molekuly vody na seba súčasne pôsobia odpudivo. Vedci poznamenali, že keď sa voda zahrieva, vzdialenosť medzi jej molekulami sa zväčšuje, čo je uľahčené odpudivými silami. Ukazuje sa, že pri obsadení jednej vzdialenosti medzi molekulami v studenom stave sa dá povedať, že sa naťahujú a majú väčší prísun energie. Práve táto energetická rezerva sa uvoľňuje, keď sa molekuly vody začnú k sebe približovať, to znamená, že dochádza k ochladzovaniu. Ukazuje sa, že väčší prísun energie v horúcej vode a jej väčšie uvoľnenie pri ochladzovaní na mínusové teploty nastáva rýchlejšie ako v studenej vode, ktorá má takú energiu menšiu zásobu. Ktorá voda teda zamrzne rýchlejšie – studená alebo horúca? Na ulici a v laboratóriu by malo dôjsť k Mpembovmu paradoxu a horúca voda by sa mala rýchlejšie zmeniť na ľad.

Ale otázka je stále otvorená

Existuje len teoretické potvrdenie tejto stopy - to všetko je napísané v krásnych vzorcoch a zdá sa byť pravdepodobné. Keď sa však experimentálne údaje, ktoré voda rýchlejšie zamŕza - horúca alebo studená, dostanú do praktického významu a budú prezentované ich výsledky, potom bude možné považovať otázku Mpembovho paradoxu za uzavretú.

Voda je jedna z najúžasnejších kvapalín na svete, ktorá má nezvyčajné vlastnosti. Napríklad ľad – pevné skupenstvo kvapaliny, má špecifickú hmotnosť nižšiu ako samotná voda, čo umožnilo vznik a rozvoj života na Zemi mnohými spôsobmi. Okrem toho sa v takmer vedeckom a skutočne vedeckom svete vedú diskusie o tom, ktorá voda mrzne rýchlejšie – horúca alebo studená. Kto preukáže rýchlejšie zmrazenie horúcej tekutiny za určitých podmienok a svoje rozhodnutie vedecky zdôvodní, dostane od Britskej kráľovskej spoločnosti chemikov odmenu 1000 libier.

Pozadie

Skutočnosť, že za mnohých podmienok je horúca voda v rýchlosti mrazu pred studenou vodou, bola zaznamenaná už v stredoveku. Francis Bacon a René Descartes vynaložili veľa úsilia na vysvetlenie tohto javu. Z pohľadu klasického tepelného inžinierstva sa však tento paradox vysvetliť nedá a snažili sa ho ostýchavo ututlať. Podnetom na pokračovanie sporu bol trochu kuriózny príbeh, ktorý sa stal v roku 1963 tanzánijskému školákovi Erastovi Mpembovi (Erasto Mpemba). Raz, na hodine výroby zákuskov v škole varenia, chlapec, rozptýlený inými vecami, nestihol včas ochladiť zmrzlinovú zmes a dať do mrazničky roztok cukru v horúcom mlieku. Na jeho prekvapenie sa produkt ochladil o niečo rýchlejšie ako jeho kolegovia z praxe, ktorí dodržiavali teplotný režim na výrobu zmrzliny.

V snahe pochopiť podstatu tohto javu sa chlapec obrátil na učiteľa fyziky, ktorý bez toho, aby zachádzal do podrobností, zosmiešňoval svoje kulinárske experimenty. Erasto sa však vyznačoval závideniahodnou vytrvalosťou a pokračoval vo svojich experimentoch už nie na mlieku, ale na vode. Postaral sa o to, aby v niektorých prípadoch horúca voda zamrzla rýchlejšie ako studená.

Erasto Mpembe po vstupe na univerzitu v Dar es Salaame navštívil prednášku profesora Dennisa G. Osbornea. Študent si po promócii lámal hlavu vedcom s problémom rýchlosti zamŕzania vody v závislosti od jej teploty. D.G. Osborne zosmiešnil samotné položenie otázky a s nadhľadom uviedol, že každý porazený vie, že studená voda zamrzne rýchlejšie. Prirodzená húževnatosť mladého muža však dala o sebe vedieť. Stavil sa s profesorom a ponúkol, že tu, v laboratóriu, vykoná experimentálny test. Erasto umiestnil do mrazničky dve nádoby s vodou, jednu s teplotou 95 °F (35 °C) a druhú s teplotou 212 °F (100 °C). Aké bolo prekvapenie profesora a okolitých „fanúšikov“, keď voda v druhej nádobe zamrzla rýchlejšie. Odvtedy sa tomuto javu hovorí „Mpembov paradox“.

Dodnes však neexistuje koherentná teoretická hypotéza vysvetľujúca „Mpembov paradox“. Nie je jasné, aké vonkajšie faktory, chemické zloženie vody, prítomnosť rozpustených plynov a minerálov v nej, ovplyvňujú rýchlosť tuhnutia kvapalín pri rôznych teplotách. Paradoxom „Mpembovho efektu“ je, že odporuje jednému zo zákonov objavených I. Newtonom, ktorý tvrdí, že čas chladenia vody je priamo úmerný teplotnému rozdielu medzi kvapalinou a prostredím. A ak všetky ostatné kvapaliny úplne podliehajú tomuto zákonu, potom je voda v niektorých prípadoch výnimkou.

Prečo horúca voda mrzne rýchlejšie?t

Existuje niekoľko verzií, prečo horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená. Hlavné sú:

• horúca voda sa rýchlejšie odparuje, zatiaľ čo jej objem sa zmenšuje a menší objem kvapaliny sa rýchlejšie ochladzuje - pri ochladzovaní vody z + 100 ° C na 0 ° C dosahujú straty objemu pri atmosférickom tlaku 15 %;
• intenzita výmeny tepla medzi kvapalinou a prostredím je tým vyššia, čím väčší je teplotný rozdiel, takže tepelné straty vriacej vody prechádzajú rýchlejšie;
• keď sa horúca voda ochladí, na jej povrchu sa vytvorí ľadová kôra, ktorá zabraňuje úplnému zamrznutiu a odparovaniu kvapaliny;
• pri vysokej teplote vody dochádza k jej konvekčnému miešaniu, čím sa skracuje čas tuhnutia;
• plyny rozpustené vo vode znižujú bod tuhnutia a berú energiu na tvorbu kryštálov – v horúcej vode nie sú rozpustené plyny.

Všetky tieto podmienky boli podrobené opakovanému experimentálnemu overeniu. Najmä nemecký vedec David Auerbach zistil, že teplota kryštalizácie horúcej vody je o niečo vyššia ako teplota studenej vody, čo umožňuje rýchlejšie zmraziť prvú. Neskôr však boli jeho experimenty kritizované a mnohí vedci sú presvedčení, že „Mpembov efekt“, o ktorom voda rýchlejšie zamŕza – horúca alebo studená, sa dá reprodukovať len za určitých podmienok, ktoré doteraz nikto nehľadal a nekonkretizoval.

To je pravda, aj keď to znie neuveriteľne, pretože v procese zmrazovania musí predhriata voda prejsť teplotou studenej vody. Medzitým je tento efekt široko používaný. Napríklad klziská a šmýkačky sú v zime naplnené horúcou vodou namiesto studenej vody. Odborníci motoristom radia, aby do nádržky ostrekovačov v zime nalievali radšej studenú ako horúcu vodu. Paradox je celosvetovo známy ako „Mpembov efekt“.

Tento jav svojho času spomínali Aristoteles, Francis Bacon a René Descartes, ale až v roku 1963 mu profesori fyziky venovali pozornosť a pokúsili sa ho preskúmať. Všetko to začalo, keď si tanzánsky školák Erasto Mpemba všimol, že sladené mlieko, ktoré používal na výrobu zmrzliny, rýchlejšie stuhlo, ak bolo predhriate, a naznačil, že horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená. Obrátil sa na učiteľa fyziky so žiadosťou o vysvetlenie, ale ten sa študentovi iba vysmial a povedal: "Toto nie je svetová fyzika, ale fyzika Mpemba."

Našťastie jedného dňa školu navštívil Dennis Osborn, profesor fyziky z univerzity v Dar es Salaame. A Mpemba sa naňho obrátil s rovnakou otázkou. Profesor bol menej skeptický, povedal, že nemôže posúdiť, čo nikdy nevidel, a po návrate domov požiadal personál, aby vykonal príslušné experimenty. Vyzerá to tak, že potvrdili chlapcove slová. V každom prípade, v roku 1969 Osborne hovoril o spolupráci s Mpembom v časopise „Eng. fyzikaVzdelávanie". V tom istom roku George Kell z Kanadskej národnej rady pre výskum publikoval článok popisujúci fenomén v angličtine. americkýDenníkzfyzika».

Existuje niekoľko možných vysvetlení tohto paradoxu:

• Horúca voda sa rýchlejšie odparuje, čím sa zmenšuje jej objem a menší objem vody s rovnakou teplotou rýchlejšie zamrzne. Vo vzduchotesných nádobách by mala studená voda zamrznúť rýchlejšie.
• Prítomnosť snehovej podšívky. Nádoba na teplú vodu roztopí sneh pod ňou, čím sa zlepší tepelný kontakt s chladiacou plochou. Studená voda pod ňou neroztopí sneh. Bez snehovej podšívky by nádoba na studenú vodu mala zamrznúť rýchlejšie.
• Studená voda začína zamŕzať zhora, čím sa zhoršujú procesy vyžarovania a prúdenia tepla, a tým aj straty tepla, zatiaľ čo horúca voda začína zamŕzať zdola. Pri dodatočnom mechanickom miešaní vody v nádobách by mala studená voda rýchlejšie zamrznúť.
• Prítomnosť kryštalizačných centier v ochladenej vode – látok v nej rozpustených. Pri malom počte takýchto centier v studenej vode je premena vody na ľad ťažká a dokonca je možné aj jej podchladenie, keď zostáva v kvapalnom stave s teplotou pod nulou.

Nedávno bolo zverejnené ďalšie vysvetlenie. Doktor Jonathan Katz z Washingtonskej univerzity tento jav skúmal a dospel k záveru, že dôležitú úlohu v ňom zohrávajú látky rozpustené vo vode, ktoré sa pri zahrievaní vyzrážajú.
Pod pojmom rozpustené látky Dr. Katz označuje hydrogénuhličitany vápnika a horčíka, ktoré sa nachádzajú v tvrdej vode. Pri ohrievaní vody sa tieto látky vyzrážajú, voda „zmäkne“. Voda, ktorá nebola nikdy ohrievaná, obsahuje tieto nečistoty a je „tvrdá“. Keď mrzne a tvoria sa ľadové kryštály, koncentrácia nečistôt vo vode sa zvyšuje 50-krát. Tým sa zníži bod tuhnutia vody.

Toto vysvetlenie sa mi nezdá presvedčivé, pretože. nesmieme zabúdať, že účinok sa zistil pri pokusoch so zmrzlinou, a nie s tvrdou vodou. Príčiny tohto javu sú s najväčšou pravdepodobnosťou termofyzikálne a nie chemické.

Doteraz nebolo prijaté jednoznačné vysvetlenie Mpembovho paradoxu. Musím povedať, že niektorí vedci nepovažujú tento paradox za hodný pozornosti. Je však veľmi zaujímavé, že jednoduchý školák dosiahol uznanie fyzického účinku a získal popularitu vďaka svojej zvedavosti a vytrvalosti.

Pridané vo februári 2014

Poznámka bola napísaná v roku 2011. Odvtedy sa objavili nové štúdie Mpemba efektu a nové pokusy o jeho vysvetlenie. V roku 2012 Kráľovská spoločnosť pre chémiu Veľkej Británie teda vyhlásila medzinárodnú súťaž na odhalenie vedeckého tajomstva „The Mpemba Effect“ s cenovým fondom 1000 libier. Termín bol stanovený na 30.7.2012. Víťazom sa stal Nikola Bregovik z laboratória Univerzity v Záhrebe. Publikoval svoju prácu, v ktorej rozoberal predchádzajúce pokusy o vysvetlenie tohto javu a dospel k záveru, že neboli presvedčivé. Model, ktorý navrhol, je založený na základných vlastnostiach vody. Záujemcovia si prácu nájdu na http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

Tým sa výskum neskončil. V roku 2013 fyzici zo Singapuru teoreticky dokázali príčinu Mepemba efektu. Dielo možno nájsť na http://arxiv.org/abs/1310.6514.

Súvisiace články na stránke:

Ďalšie články sekcie

Komentáre:

Alexej Mišnev. , 06.10.2012 04:14

Prečo sa horúca voda vyparuje rýchlejšie? Vedci prakticky dokázali, že pohár horúcej vody zamrzne rýchlejšie ako voda studená. Vedci nevedia vysvetliť tento jav z toho dôvodu, že nerozumejú podstate javov: teplo a chlad! Teplo a chlad sú fyzikálne vnemy spôsobené interakciou častíc hmoty vo forme protistlačenia magnetických vĺn, ktoré sa pohybujú zo strany vesmíru a zo stredu Zeme. Preto čím väčší je potenciálny rozdiel tohto magnetického napätia, tým rýchlejšie sa výmena energie uskutočňuje metódou protiprenikania jednej vlny do druhej. Teda difúziou! V reakcii na môj článok jeden oponent píše: 1) “..Horúca voda sa RÝCHLEJŠIE vyparuje, následkom čoho je jej menej, takže rýchlejšie zamŕza” Otázka! Aká energia spôsobuje rýchlejšie odparovanie vody? 2) V mojom článku hovoríme o pohári, a nie o drevenom koryte, čo oponent uvádza ako protiargument. Čo nie je správne! Odpovedám na otázku: „Z AKÉHO DÔVODU V PRÍRODE VYPARUJE VODA? Magnetické vlny, ktoré sa vždy pohybujú zo stredu Zeme do vesmíru, prekonávajú protitlak magnetických kompresných vĺn (ktoré sa vždy pohybujú z vesmíru do stredu Zeme), zároveň rozprašujú častice vody, keďže sa pohybujú do vesmíru , zväčšujú svoj objem. To znamená, expandovať! V prípade prekonania magnetických kompresných vĺn sa tieto vodné pary stláčajú (kondenzujú) a vplyvom týchto magnetických kompresných síl sa voda vracia späť na zem vo forme zrážok! S pozdravom Alexej Mišnev. 6. októbra 2012.

Alexej Mišnev. , 6.10.2012 04:19

Čo je teplota. Teplota je miera elektromagnetického napätia magnetických vĺn s energiou kompresie a expanzie. V prípade rovnovážneho stavu týchto energií je teplota telesa alebo látky v stabilnom stave. Ak je rovnovážny stav týchto energií narušený, smerom k energii rozpínania sa teleso alebo látka zväčšuje v objeme priestoru. V prípade prekročenia energie magnetických vĺn v smere stlačenia teleso alebo látka zmenšuje objem priestoru. Stupeň elektromagnetického namáhania je určený stupňom expanzie alebo kontrakcie referenčného telesa. Alexej Mišnev.

Mojsejová Natália, 23.10.2012 11:36 | VNIIM

Alexey, hovoríte o nejakom článku, ktorý načrtáva vaše myšlienky na pojem teplota. Ale nikto to nečítal. Daj mi prosim link. Vo všeobecnosti sú vaše názory na fyziku veľmi zvláštne. Nikdy som nepočul o "elektromagnetickej expanzii referenčného telesa".

Jurij Kuznecov , 4.12.2012 12:32

Navrhuje sa hypotéza, že ide o prácu intermolekulárnej rezonancie a poneromotorickej príťažlivosti medzi molekulami, ktoré vytvára. V studenej vode sa molekuly pohybujú a vibrujú náhodne, s rôznymi frekvenciami. Keď sa voda ohrieva, so zvyšovaním frekvencie kmitov sa ich rozsah zužuje (zmenšuje sa frekvenčný rozdiel od tekutej horúcej vody po bod odparovania), frekvencie kmitov molekúl sa navzájom približujú, v dôsledku čoho dochádza k rezonancii medzi molekulami. Pri ochladení sa táto rezonancia čiastočne zachová, nevyhasne hneď. Skúste stlačiť jednu z dvoch gitarových strún, ktoré sú v rezonancii. Teraz pustite - struna začne opäť vibrovať, rezonancia obnoví jej vibrácie. Takže v zamrznutej vode sa vonkajšie chladené molekuly snažia stratiť amplitúdu a frekvenciu oscilácií, ale „teplé“ molekuly vo vnútri nádoby „stiahnu“ oscilácie späť, fungujú ako vibrátory a vonkajšie ako rezonátory. Ponderomotorická príťažlivosť* vzniká medzi vibrátormi a rezonátormi. Keď sa ponderomotorická sila stane väčšou ako sila spôsobená kinetickou energiou molekúl (ktoré nielen vibrujú, ale sa aj lineárne pohybujú), nastáva zrýchlená kryštalizácia – „Mpemba efekt“. Ponderomotorické spojenie je veľmi nestabilné, Mpemba efekt silne závisí od všetkých sprievodných faktorov: objem vody, ktorá sa má zmraziť, charakter jej ohrevu, podmienky mrazu, teplota, konvekcia, podmienky výmeny tepla, saturácia plynom, vibrácie chladiacej jednotky , vetranie, nečistoty, vyparovanie atď. Možno aj z osvetlenia... Efekt má preto veľa vysvetlení a niekedy je ťažké ho reprodukovať. Z rovnakého „rezonančného“ dôvodu prevarená voda vrie rýchlejšie ako neprevarená voda – rezonancia určitý čas po uvarení zachováva intenzitu vibrácií molekúl vody (strata energie pri ochladzovaní je spôsobená najmä stratou kinetickej energie lineárneho pohybu molekúl ). Pri intenzívnom zahrievaní molekuly vibrátora menia úlohu s molekulami rezonátora v porovnaní so zmrazením - frekvencia vibrátorov je menšia ako frekvencia rezonátorov, čo znamená, že medzi molekulami nedochádza k príťažlivosti, ale k odpudzovaniu, čo urýchľuje prechod na inú. stav agregácie (pár).

Vlad, 11.12.2012 03:42

Zlomil mi mozog...

Anton , 04.02.2013 02:02

1. Je táto poneromotorická príťažlivosť skutočne taká veľká, že ovplyvňuje proces prenosu tepla? 2. Znamená to, že keď sa všetky telesá zahrejú na určitú teplotu, ich štruktúrne častice vstúpia do rezonancie? 3. Prečo táto rezonancia po ochladení zmizne? 4. Je to váš odhad? Ak existuje zdroj, uveďte. 5. Podľa tejto teórie bude hrať dôležitú úlohu tvar nádoby a ak bude tenká a plochá, tak rozdiel v čase tuhnutia nebude veľký, t.j. môžete to skontrolovať.

Gudrat , 11.03.2013 10:12 | METAK

Studená voda už má atómy dusíka a vzdialenosti medzi molekulami vody sú bližšie ako v horúcej vode. Čiže záver: Horúca voda absorbuje atómy dusíka rýchlejšie a zároveň rýchlo zamrzne ako studená voda - to je porovnateľné s tvrdnutím železa, pretože horúca voda sa mení na ľad a horúce železo pri rýchlom ochladení tvrdne!

Vladimír , 13.03.2013 06:50

alebo možno toto: hustota horúcej vody a ľadu je menšia ako hustota studenej vody, a preto voda nemusí meniť svoju hustotu, stráca na tom nejaký čas a zamrzne.

Alexey Mishnev , 21.03.2013 11:50 hod.

Predtým, ako budeme hovoriť o rezonanciách, príťažlivosti a vibráciách častíc, je potrebné pochopiť a odpovedať na otázku: Aké sily spôsobujú vibrácie častíc? Pretože bez kinetickej energie nemôže dôjsť ku kompresii. Bez kompresie nemôže dôjsť k expanzii. Bez expanzie nemôže existovať žiadna kinetická energia! Keď začnete hovoriť o rezonancii strún, najprv ste sa snažili, aby jedna z týchto strún začala vibrovať! Keď hovoríme o príťažlivosti, musíte predovšetkým uviesť silu, ktorá spôsobuje, že tieto telá priťahujú! Tvrdím, že všetky telesá sú stláčané elektromagnetickou energiou atmosféry, ktorá stláča všetky telesá, látky a elementárne častice silou 1,33 kg. nie na cm2, ale na elementárnu časticu.Keďže tlak atmosféry nemôže byť selektívny!Nemýľte si to s množstvom sily!

Dodik , 31.05.2013 02:59

Zdá sa mi, že ste zabudli na jednu pravdu - "Veda začína tam, kde začínajú merania." Aká je teplota "horúcej" vody? Aká je teplota „studenej“ vody? V článku sa o tom nehovorí ani slovo. Z toho môžeme usúdiť – celý článok je kravina!

Grigorij, 6.4.2013 12:17

Dodik, pred nazvanim clanku nezmyslom sa treba zamysliet, aby sa aspon trosku poucil. A nielen merať.

Dmitry , 24.12.2013 10:57

Molekuly horúcej vody sa pohybujú rýchlejšie ako v studenej vode, kvôli tomu dochádza k užšiemu kontaktu s prostredím, zdá sa, že absorbujú všetok chlad a rýchlo sa spomaľujú.

Ivan, 10.01.2014 05:53

Je prekvapujúce, že sa na tejto stránke objavil takýto anonymný článok. Článok je úplne nevedecký. Autor aj komentátori medzi sebou súperili pri hľadaní vysvetlenia javu, pričom sa neobťažovali zisťovať, či je jav vôbec pozorovaný, a ak je pozorovaný, tak za akých podmienok. Navyše neexistuje ani zhoda v tom, čo vlastne pozorujeme! Autor teda trvá na potrebe vysvetliť vplyv rýchleho zmrazovania horúcej zmrzliny, hoci z celého textu (a slov „účinok bol zistený pri pokusoch so zmrzlinou“) vyplýva, že on sám takúto experimenty. Z variantov "vysvetlenia" javu uvedených v článku je vidieť, že sú popísané úplne iné experimenty, zostavené za iných podmienok s rôznymi vodnými roztokmi. Podstata vysvetlení, ako aj konjunktívna nálada v nich naznačujú, že sa neuskutočnilo ani elementárne overenie vyslovených myšlienok. Niekto náhodou počul kurióznu historku a nenútene vyjadril svoj špekulatívny záver. Prepáčte, ale toto nie je fyzikálna vedecká štúdia, ale rozhovor vo fajčiarskej miestnosti.

Ivan , 1.10.2014 06:10

Pokiaľ ide o komentáre v článku o plnení valcov horúcou vodou a zásobníkov studenej umývačky. Všetko je z pohľadu elementárnej fyziky jednoduché. Klzisko je naplnené horúcou vodou len preto, že pomalšie zamŕza. Klzisko musí byť rovné a hladké. Skúste ho naplniť studenou vodou – vzniknú vám hrče a „prívaly“, pretože. voda _rýchlo_ zamrzne bez toho, aby sa stihla rozliať v jednotnej vrstve. A horúca sa stihne rozptýliť v rovnomernej vrstve a roztopí existujúce ľadové a snehové hrbole. S práčkou to tiež nie je ťažké: nemá zmysel nalievať čistú vodu do mrazu - zamrzne na skle (aj horúce); a horúca nemrznúca kvapalina môže viesť k prasknutiu studeného skla, navyše bude mať zvýšený bod tuhnutia na skle v dôsledku zrýchleného odparovania alkoholov na ceste do skla (každý je oboznámený s princípom fungovania mesačného svitu stále? - alkohol sa odparí, voda zostane).

Ivan , 1.10.2014 6:34

Ale v skutočnosti je tento jav hlúpe pýtať sa, prečo dva rôzne experimenty v rôznych podmienkach prebiehajú odlišne. Ak je experiment nastavený čisto, musíte odobrať horúcu a studenú vodu rovnakého chemického zloženia - berieme predchladenú vriacu vodu z tej istej kanvice. Nalejte do rovnakých nádob (napríklad tenkostenných pohárov). Položili sme nie na sneh, ale na rovnaký rovný, suchý podklad, napríklad drevený stôl. A nie v mikromrazničke, ale v dostatočne objemnom termostate - experiment som uskutočnil pred pár rokmi v krajine, keď bolo vonku stabilné mrazivé počasie, asi -25 ° C. Voda kryštalizuje pri určitej teplote po uvoľnení kryštalizačného tepla. Hypotéza sa scvrkáva na tvrdenie, že horúca voda sa ochladzuje rýchlejšie (to je pravda, podľa klasickej fyziky je rýchlosť prenosu tepla úmerná teplotnému rozdielu), ale udržiava zvýšenú rýchlosť ochladzovania, aj keď sa jej teplota rovná teplote studenej vody. . Otázkou je, ako sa líši voda, ktorá sa vonku ochladila na +20 C, od úplne tej istej vody, ktorá sa ochladila na teplotu +20 C hodinu predtým, ale v miestnosti? Klasická fyzika (mimochodom, založená nie na klebetení vo fajčiarni, ale na státisícoch a miliónoch experimentov) hovorí: áno, nič, ďalšia dynamika ochladzovania bude rovnaká (iba vriaca voda neskôr dosiahne +20 bodu ). A experiment ukazuje to isté: keď už je v pohári pôvodne studenej vody pevná kôra ľadu, horúca voda ani nepomyslela na zamrznutie. P.S. Ku komentárom Jurija Kuznecova. Prítomnosť určitého účinku možno považovať za preukázanú, keď sú opísané podmienky jeho výskytu a je stabilne reprodukovaný. A keď máme nepochopiteľné experimenty s neznámymi podmienkami, je predčasné budovať teórie ich vysvetlenia a to z vedeckého hľadiska nič nedáva. P.P.S. Nie je možné čítať komentáre Alexeja Mišneva bez sĺz emócií - človek žije v nejakom fiktívnom svete, ktorý nemá nič spoločné s fyzikou a skutočnými experimentmi.

Grigory, 13.01.2014 10:58

Ivan, chápem, že vyvraciaš Mpembov efekt? Neexistuje, ako ukazujú vaše experimenty? Prečo je to vo fyzike také známe a prečo sa to mnohí snažia vysvetliť?

Ivan , 14.02.2014 1:51

Dobré popoludnie, Gregory! Efekt nečisto zinscenovaného experimentu existuje. Ale, ako ste pochopili, nie je to dôvod na hľadanie nových vzorcov vo fyzike, ale dôvod na zlepšenie zručností experimentátora. Ako som už poznamenal v komentároch, pri všetkých spomínaných pokusoch vysvetliť „Mpembov efekt“ vedci ani nevedia jasne formulovať, čo presne a za akých podmienok merajú. A chcete povedať, že ide o experimentálnych fyzikov? Nerozosmievaj ma. Účinok je známy nie vo fyzike, ale v pseudovedeckých diskusiách na rôznych fórach a blogoch, ktorých je teraz more. Ako skutočný fyzikálny efekt (v zmysle ako dôsledok nejakých nových fyzikálnych zákonov, a nie ako dôsledok nesprávnej interpretácie alebo len mýtu) ho vnímajú ľudia, ktorí majú k fyzike ďaleko. Nie je teda dôvod hovoriť ako o jednom fyzickom efekte o výsledkoch rôznych experimentov za úplne odlišných podmienok.

Pavel, 18.02.2014 09:59

hmm, chlapi... článok pre "Speed ​​​​Info"... Bez urážky... ;) Ivan má vo všetkom pravdu...

Gregory, 19.02.2014 12:50 hod

Ivan, súhlasím, že teraz existuje veľa pseudovedeckých stránok, ktoré publikujú neoverený senzačný materiál.? Koniec koncov, účinok Mpemby sa stále skúma. Vedci z univerzít navyše skúmajú. Napríklad v roku 2013 tento efekt skúmala skupina z Technickej univerzity v Singapure. Pozrite si odkaz http://arxiv.org/abs/1310.6514. Veria, že našli vysvetlenie tohto efektu. Nebudem podrobne písať o podstate objavu, ale podľa ich názoru je účinok spojený s rozdielom v energiách uložených vo vodíkových väzbách.

Moiseeva N.P. , 19.02.2014 03:04

Pre všetkých, ktorí sa zaujímajú o výskum Mpemba efektu, som mierne doplnil materiál článku a uviedol odkazy, kde sa môžete zoznámiť s najnovšími výsledkami (pozri text). Ďakujem za komentáre.

Ildar , 24.02.2014 4:12 | nemá zmysel vypisovať všetko

Ak k tomuto Mpembovmu efektu naozaj dôjde, potom vysvetlenie treba hľadať, myslím, v molekulárnej štruktúre vody. Voda (ako som sa dozvedel z populárno-náučnej literatúry) existuje nie ako jednotlivé molekuly H2O, ale ako zhluky niekoľkých molekúl (aj desiatok). So zvyšovaním teploty vody sa zvyšuje rýchlosť pohybu molekúl, zhluky sa proti sebe rozpadajú a valenčné väzby molekúl nestihnú poskladať veľké zhluky. Vytvorenie zhlukov trvá o niečo viac času ako spomalenie rýchlosti molekúl. A keďže sú zhluky menšie, tvorba kryštálovej mriežky je rýchlejšia. V studenej vode zrejme veľké, pomerne stabilné zhluky bránia vytvoreniu mriežky, ich zničenie nejaký čas trvá. Sám som videl v televízii kuriózny efekt, keď studená voda pokojne stojaca v tégliku zostala v chlade niekoľko hodín tekutá. Ale len čo sa nádoba zdvihla, teda mierne sa posunula zo svojho miesta, voda v nádobe okamžite skryštalizovala, stala sa nepriehľadnou a nádoba praskla. No kňaz, ktorý ukázal tento efekt, to vysvetlil tým, že voda bola posvätená. Mimochodom, ukázalo sa, že voda výrazne mení svoju viskozitu v závislosti od teploty. My ako veľké tvory si to nevšímame, no na úrovni malých (mm a menej) kôrovcov a ešte viac baktérií je viskozita vody veľmi podstatným faktorom. Táto viskozita je, myslím, daná aj veľkosťou zhlukov vody.

ŠEDÁ , 15.03.2014 05:30

všetko okolo, čo vidíme, sú povrchové charakteristiky (vlastnosti), takže za energiu berieme len to, čo vieme akýmkoľvek spôsobom zmerať alebo dokázať existenciu, inak je to slepá ulička. Tento jav, Mpembov efekt, možno vysvetliť iba jednoduchou objemovou teóriou, ktorá zjednotí všetky fyzikálne modely do jedinej štruktúry interakcie. v skutočnosti je to jednoduché

Nikita, 6.6.2014 4:27 | auto

ale ako dosiahnuť, aby voda zostala studená a nebola teplá, keď idete v aute!

alexey, 03.10.2014 01:09

A tu je ďalší „objav“ na cestách. Voda v plastovej fľaši zamrzne oveľa rýchlejšie s otvorenou zátkou. Pre zábavu som veľakrát experimentoval v silnom mraze. Účinok je zrejmý. Ahojte teoretici!

Eugene , 27.12.2014 08:40

Princíp odparovacieho chladiča. Vezmeme dve hermeticky uzavreté fľaše so studenou a horúcou vodou. Dáme do chladu. Studená voda rýchlejšie zamrzne. Teraz vezmeme tie isté fľaše so studenou a horúcou vodou, otvoríme a vložíme do chladu. Horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená. Ak vezmeme dve umývadlá so studenou a horúcou vodou, horúca voda zamrzne oveľa rýchlejšie. Je to spôsobené tým, že zvyšujeme kontakt s atmosférou. Čím intenzívnejšie je odparovanie, tým rýchlejší je pokles teploty. Tu je potrebné spomenúť faktor vlhkosti. Čím je vlhkosť nižšia, tým je odparovanie silnejšie a chladenie silnejšie.

šedá TOMSK, 3.1.2015 10:55

ŠEDÁ, 15.03.2014 05:30 - pokračovanie To, čo viete o teplote, nie je všetko. Je tu niečo iné. Ak správne zostavíte fyzikálny model teploty, stane sa kľúčom k popisu energetických procesov od difúzie, topenia a kryštalizácie až po také stupnice, ako je zvýšenie teploty so zvýšením tlaku, zvýšenie tlaku so zvýšením teploty. Z vyššie uvedeného bude zrejmý aj fyzikálny model energie Slnka. som v zime. . začiatkom jari 20013 som po zhliadnutí teplotných modelov zostavil všeobecný teplotný model. Po niekoľkých mesiacoch som si spomenul na teplotný paradox a potom som si uvedomil... že môj teplotný model opisuje aj Mpembov paradox. Bolo to v máji - júni 2013. S ročným oneskorením, ale tak je to najlepšie. Môj fyzikálny model je zmrazený rámček a dá sa posúvať dopredu aj dozadu a má motorické zručnosti aktivity, práve tú aktivitu, pri ktorej sa všetko hýbe. Mám 8 tried školy a 2 roky vysokej školy s opakovaním témy. prešlo 20 rokov. Takže nemôžem pripísať žiadne fyzikálne modely slávnych vedcov, ako aj vzorce. Tak ľúto.

Andrey , 08.11.2015 08:52

Vo všeobecnosti mám predstavu o tom, prečo horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená. A v mojich vysvetleniach je všetko veľmi jednoduché, ak máte záujem, napíšte mi e-mail: [chránený e-mailom]

Andrey , 08.11.2015 08:58

Ospravedlňujem sa, dal som nesprávnu e-mailovú schránku, tu je správny e-mail: [chránený e-mailom]

Viktor , 23.12.2015 10:37

Zdá sa mi, že všetko je jednoduchšie, sneh padá s nami, je to odparený plyn, ochladzuje sa, takže možno v mraze rýchlejšie ochladzuje teplo, pretože sa vyparuje a hneď kryštalizuje ďaleko od stúpania a voda v plynnom stave sa ochladzuje rýchlejšie ako v kvapaline )

Bekzhan , 28.01.2016 09:18

Ak by aj niekto odhalil tieto zákony sveta, ktoré sú s týmto efektom spojené, tak by sem nepísal.Z môjho pohľadu by nebolo logické prezrádzať jeho tajomstvá používateľom internetu, keď to môže publikovať v známych vedeckých časopisoch a dokáž to sám pred ľudom.Takže čo sa tu bude písať o tomto efekte, celá táto väčšina je nelogická.)))

Alex , 22.02.2016 12:48

Ahoj experimentátori Máte pravdu, keď hovoríte, že veda začína tam, kde... nie merania, ale výpočty. "Experiment" - večný a nenahraditeľný argument pre tých, ktorí sú zbavení predstavivosti a lineárneho myslenia Urazil každého, teraz v prípade E \u003d mc2 - pamätá si každý? Rýchlosť molekúl vyletujúcich zo studenej vody do atmosféry určuje množstvo energie, ktorú odnesú z vody (ochladzovanie - strata energie) Rýchlosť molekúl z horúcej vody je oveľa vyššia a odvádzaná energia sa umocňuje na druhú (miera ochladenie zvyšnej masy vody) To je všetko, ak odídete z „experimentovania“ a spomeniete si na Základy vedy

Vladimír , 25.04.2016 10:53 | Meteo

V tých časoch, keď bola nemrznúca zmes raritou, sa voda z chladiaceho systému áut v nevykurovanej garáži vozového parku vypúšťala po pracovnom dni, aby sa nerozmrazil blok valcov alebo chladič - niekedy oboje naraz. Ráno sa naliala horúca voda. V silných mrazoch motory štartovali bez problémov. Nejako sa kvôli nedostatku teplej vody vyliala voda z kohútika. Voda okamžite zamrzla. Experiment bol drahý - presne toľko, koľko stojí nákup a výmena bloku valcov a chladiča automobilu ZIL-131. Kto neverí, nech si preverí. a Mpemba experimentoval so zmrzlinou. V zmrzline prebieha kryštalizácia inak ako vo vode. Skúste si zubami odhryznúť kúsok zmrzliny a kúsok ľadu. S najväčšou pravdepodobnosťou nezamrzol, ale v dôsledku ochladenia zhustol. A čerstvá voda, či už je horúca alebo studená, zamŕza pri 0*C. Studená voda je rýchla, ale horúca potrebuje čas na vychladnutie.

Tulák , 06.05.2016 12:54 | Alexovi

"c" - rýchlosť svetla vo vákuu E=mc^2 - vzorec vyjadrujúci ekvivalenciu hmotnosti a energie

Albert , 27.07.2016 08:22

Po prvé, analógia s pevnými látkami (nedochádza k procesu odparovania). Nedávno spájkované medené vodovodné potrubia. Proces prebieha zahriatím plynového horáka na teplotu topenia spájky. Doba ohrevu jedného spoja so spojkou je približne jedna minúta. Spájkoval som jeden spoj so spojkou a po pár minútach som zistil, že som to zle zaspájkoval. Trochu to trvalo, kým sa potrubie v spojke posúvalo. Spoj som opäť začal nahrievať horákom a na zahriatie spoja na bod topenia napodiv trvalo 3-4 minúty. Ako to!? Koniec koncov, potrubie je stále horúce a zdalo by sa, že na jeho zahriatie na bod topenia je potrebné oveľa menej energie, no všetko sa ukázalo byť naopak. Je to všetko o tepelnej vodivosti, ktorá je oveľa vyššia pre už zahriate potrubie a hranica medzi vyhrievaným a studeným potrubím sa podarilo posunúť ďaleko od spoja za dve minúty. Teraz o vode. Budeme pracovať s konceptmi horúcej a polovyhrievanej nádoby. V horúcej nádobe vzniká úzka teplotná hranica medzi horúcimi, vysoko pohyblivými časticami a pomaly sa pohybujúcimi, studenými, ktorá sa pomerne rýchlo presúva z periférie do stredu, pretože na tejto hranici rýchle častice rýchlo odovzdávajú svoju energiu (chladné ) časticami na druhej strane hranice. Pretože objem vonkajších studených častíc je väčší, rýchle častice, ktoré odovzdávajú svoju tepelnú energiu, nemôžu výrazne zahriať vonkajšie studené častice. Preto proces chladenia horúcej vody prebieha pomerne rýchlo. Poloohriata voda má na druhej strane oveľa nižšiu tepelnú vodivosť a šírka hranice medzi poloohriatymi a studenými časticami je oveľa širšia. K posunutiu do stredu takejto širokej hranice dochádza oveľa pomalšie ako v prípade horúcej nádoby. V dôsledku toho sa horúca nádoba ochladí rýchlejšie ako teplá. Myslím si, že je potrebné sledovať dynamiku chladiaceho procesu vody rôznych teplôt umiestnením niekoľkých teplotných senzorov od stredu po okraj nádoby.

Max , 19.11.2016 05:07

Overené: v Jamale v mraze zamrzne potrubie s horúcou vodou a treba ho zohriať, ale nie studiť!

Artem, 09.12.2016 01:25

Je to náročné, ale myslím si, že studená voda je hustejšia ako horúca, dokonca lepšia ako prevarená a potom dochádza k zrýchleniu ochladzovania, t.j. horúca voda dosiahne studenú teplotu a predbehne ju a ak vezmete do úvahy skutočnosť, že horúca voda zamŕza zospodu a nie zhora, ako je napísané vyššie, veľmi to urýchli proces!

Alexander Sergejev, 21.08.2017 10:52

Neexistuje žiadny takýto účinok. žiaľ. V roku 2016 vyšiel podrobný článok na túto tému v Nature: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect Z toho je zrejmé, že ak sa experimenty vykonávajú opatrne (ak sú vzorky teplej a studenej vody rovnaký vo všetkom okrem teploty), účinok sa nepozoruje .

Headlab, 22.08.2017 05:31

Viktor , 27.10.2017 03:52

"To naozaj je." - ak škola nepochopila, čo je tepelná kapacita a zákon zachovania energie. Je ľahké to skontrolovať - ​​na to potrebujete: túžbu, hlavu, ruky, vodu, chladničku a budík. A klziská, ako píšu odborníci, sú zamrznuté (napustené) studenou vodou a teplou vodou vyrovnávajú narezaný ľad. A v zime musíte do nádržky ostrekovačov naliať nemrznúcu kvapalinu, nie vodu. Voda aj tak zamrzne a studená voda zamrzne rýchlejšie.

Irina , 23.01.2018 10:58

S týmto paradoxom zápasia vedci na celom svete už od čias Aristotela a Viktor, Zavlab a Sergeev sa ukázali ako najmúdrejší.

Denis , 2.1.2018 8:51

V článku je všetko správne. Ale dôvod je trochu iný. V procese varu sa v ňom rozpustený vzduch odparuje z vody, takže keď sa vriaca voda ochladzuje, jej hustota bude menšia ako hustota surovej vody s rovnakou teplotou. Neexistujú žiadne iné dôvody pre rozdielnu tepelnú vodivosť okrem rozdielnej hustoty.

Headlab, 3.1.2018 8:58 | hlavné laboratórium

Irina :), "vedci celého sveta" s týmto "paradoxom" nebojujú, pre skutočných vedcov tento "paradox" jednoducho neexistuje - to sa ľahko overí v dobre reprodukovateľných podmienkach. "Paradox" sa objavil kvôli nereprodukovateľným pokusom afrického chlapca Mpemba a bol nafúknutý podobnými "vedcami" :)