British Royal Society of Chemistry tarjoaa 1 000 punnan palkkion jokaiselle, joka osaa tieteellisesti selittää, miksi kuuma vesi jäätyy joissakin tapauksissa nopeammin kuin kylmä vesi.

"Nykyaikainen tiede ei vieläkään voi vastata tähän näennäisesti yksinkertaiseen kysymykseen. Jäätelöntekijät ja baarimikot käyttävät tätä vaikutusta päivittäisessä työssään, mutta kukaan ei tiedä, miksi se toimii. Tämä ongelma on ollut tiedossa vuosituhansia, ja filosofit, kuten Aristoteles ja Descartes, ovat pohtineet sitä", sanoi professori David Phillips, British Royal Society of Chemistry -yhdistyksen presidentti, kuten Societyn lehdistötiedotteessa lainataan.

Kuinka afrikkalainen kokki voitti brittiläisen fysiikan professorin

Tämä ei ole aprillipila, vaan ankara fyysinen todellisuus. Nykyaikainen tiede, joka toimii helposti galaksien ja mustien aukkojen kanssa ja rakentaa jättimäisiä kiihdyttimiä etsimään kvarkeja ja bosoneja, ei pysty selittämään, kuinka alkeisvesi "toimii". Koulukirjassa sanotaan selvästi, että kuumemman ruumiin jäähdyttämiseen kuluu enemmän aikaa kuin kylmän ruumiin jäähdyttämiseen. Mutta veden osalta tätä lakia ei aina noudateta. Aristoteles kiinnitti huomion tähän paradoksiin 4. vuosisadalla eKr. e. Näin antiikin kreikkalainen kirjoitti kirjassaan Meteorologica I: ”Se, että vesi on esilämmitetty, saa sen jäätymään. Siksi monet ihmiset, kun he haluavat jäähdyttää kuumaa vettä nopeammin, laittavat sen ensin aurinkoon...” Keskiajalla Francis Bacon ja Rene Descartes yrittivät selittää tätä ilmiötä. Valitettavasti eivät suuret filosofit tai lukuisat klassista termofysiikkaa kehittäneet tiedemiehet onnistuneet tässä, ja siksi tällainen epämiellyttävä tosiasia "unohtui" pitkään.

Ja vasta vuonna 1968 he "muistivat" tansanialaisen koulupoika Erasto Mpemben ansiosta, kaukana mistään tieteestä. Opiskellessaan kulinaarisessa taidekoulussa vuonna 1963 13-vuotias Mpembe sai tehtävän tehdä jäätelöä. Tekniikan mukaan oli tarpeen keittää maito, liuottaa siihen sokeri, jäähdyttää se huoneenlämpötilaan ja laittaa sitten jääkaappiin jäätymään. Ilmeisesti Mpemba ei ollut ahkera opiskelija ja epäröi. Hän pelkäsi, ettei hän selviä oppitunnin loppuun mennessä, joten hän laittoi vielä kuumaa maitoa jääkaappiin. Hänen yllätyksekseen se jäätyi jopa aikaisemmin kuin hänen toveriensa maito, joka oli valmistettu kaikkien sääntöjen mukaan.

Kun Mpemba jakoi löytönsä fysiikan opettajalleen, hän nauroi hänelle koko luokan edessä. Mpemba muisti loukkauksen. Viisi vuotta myöhemmin, Dar es Salaamin yliopiston opiskelijana, hän osallistui kuuluisan fyysikon Denis G. Osbornen luennolle. Luennon jälkeen hän kysyi tiedemieheltä kysymyksen: "Jos otat kaksi identtistä astiaa, joissa on yhtä suuri määrä vettä, toinen 35 °C (95 °F) ja toinen 100 °C (212 °F), ja asetat ne pakastimessa, niin kuumassa astiassa oleva vesi jäätyy nopeammin. Miksi?" Voit kuvitella brittiprofessorin reaktion Jumalan hylkäämästä Tansaniasta kotoisin olevan nuoren miehen kysymykseen. Hän pilkkasi opiskelijaa. Mpemba oli kuitenkin valmis tällaiseen vastaukseen ja haastoi tiedemiehen vetoon. Heidän kiistansa päättyi kokeelliseen kokeeseen, joka vahvisti, että Mpemba oli oikeassa ja Osborne voitti. Niinpä kokkioppilas kirjoitti nimensä tieteen historiaan, ja tästä lähtien tätä ilmiötä kutsutaan "Mpemba-ilmiöksi". Sitä on mahdotonta hylätä, julistaa sitä "olemattomaksi". Ilmiö on olemassa, ja kuten runoilija kirjoitti, "se ei satu".

Ovatko pölyhiukkaset ja liuenneet aineet syyllisiä?

Vuosien varrella monet ovat yrittäneet selvittää veden jäätymisen mysteeriä. Tälle ilmiölle on ehdotettu useita selityksiä: haihtuminen, konvektio, liuenneiden aineiden vaikutus - mutta mitään näistä tekijöistä ei voida pitää lopullisena. Useat tiedemiehet ovat omistaneet koko elämänsä Mpemba-ilmiölle. James Brownridge, New Yorkin osavaltion yliopiston säteilyturvallisuuden laitoksen jäsen, on tutkinut paradoksia vapaa-ajallaan vuosikymmenen ajan. Suoritettuaan satoja kokeita tiedemies väittää, että hänellä on todisteita hypotermian "syyllisyydestä". Brownridge selittää, että 0 °C:ssa vesi vain alijäähtyy ja alkaa jäätyä, kun lämpötila laskee alle. Jäätymispistettä säätelevät veden epäpuhtaudet - ne muuttavat jääkiteiden muodostumisnopeutta. Epäpuhtauksilla, kuten pölyhiukkasilla, bakteereilla ja liuenneilla suoloilla, on tyypillinen ydintymislämpötila, kun jääkiteitä muodostuu kiteytyskeskusten ympärille. Kun vedessä on samanaikaisesti useita alkuaineita, jäätymispiste määräytyy sen mukaan, jolla on korkein ydintymislämpötila.

Brownridge otti koetta varten kaksi samanlämpöistä vesinäytettä ja laittoi ne pakastimeen. Hän havaitsi, että yksi näytteistä jäätyi aina ennen toista, oletettavasti erilaisen epäpuhtauksien yhdistelmän vuoksi.

Brownridge sanoo, että kuuma vesi jäähtyy nopeammin, koska veden ja pakastimen lämpötilan välillä on suurempi ero - tämä auttaa sitä saavuttamaan jäätymispisteensä ennen kuin kylmä vesi saavuttaa luonnollisen jäätymispisteensä, joka on vähintään 5 °C alempi.

Brownridgen päättely herättää kuitenkin monia kysymyksiä. Siksi niillä, jotka pystyvät selittämään Mpemba-ilmiön omalla tavallaan, on mahdollisuus kilpailla tuhannesta punnista British Royal Society of Chemistrystä.

Internet-markkinoija, sivuston "Käytettävillä olevalla kielellä" toimittaja
Julkaisupäivä: 21.11.2017

« Kumpi vesi jäätyy nopeammin, kylmä vai kuuma?"- yritä kysyä ystäviltäsi kysymys, todennäköisesti useimmat heistä vastaavat, että kylmä vesi jäätyy nopeammin - ja he tekevät virheen.

Itse asiassa, jos asetat pakastimeen samanaikaisesti kaksi samanmuotoista ja tilavuudeltaan samanlaista astiaa, joista toinen sisältää kylmää vettä ja toinen kuumaa, niin kuuma vesi jäätyy nopeammin.

Tällainen lausunto voi tuntua absurdilta ja kohtuuttomalta. Jos noudatat logiikkaa, kuuman veden tulee ensin jäähtyä kylmän veden lämpötilaan, ja kylmän veden pitäisi jo muuttua jääksi tällä hetkellä.

Joten miksi kuuma vesi voittaa kylmän veden matkalla jäätymään? Yritetään selvittää se.

Havaintojen ja tutkimuksen historia

Ihmiset ovat havainneet tätä paradoksaalista vaikutusta muinaisista ajoista lähtien, mutta kukaan ei kiinnittänyt sille suurta merkitystä. Niinpä Arestoteles sekä Rene Descartes ja Francis Bacon huomauttivat muistiinpanoissaan epäjohdonmukaisuudet kylmän ja kuuman veden jäätymisnopeudessa. Epätavallinen ilmiö esiintyi usein jokapäiväisessä elämässä.

Pitkään aikaan ilmiötä ei tutkittu millään tavalla, eikä se herättänyt suurta kiinnostusta tutkijoiden keskuudessa.

Tämän epätavallisen vaikutuksen tutkiminen aloitettiin vuonna 1963, kun utelias tansanialainen koulupoika Erasto Mpemba huomasi, että kuuma jäätelömaito jäätyi nopeammin kuin kylmä maito. Toivoen saavansa selityksen epätavallisen vaikutuksen syille, nuori mies kysyi fysiikan opettajaltaan koulussa. Opettaja kuitenkin vain nauroi hänelle.

Mpemba toisti myöhemmin kokeen, mutta kokeessaan hän ei enää käyttänyt maitoa, vaan vettä, ja paradoksaalinen vaikutus toistettiin uudelleen.

6 vuotta myöhemmin, vuonna 1969, Mpemba esitti tämän kysymyksen fysiikan professori Dennis Osbornille, joka tuli hänen kouluunsa. Professori oli kiinnostunut nuoren miehen havainnosta, ja sen seurauksena suoritettiin koe, joka vahvisti vaikutuksen olemassaolon, mutta syitä ilmiöön ei voitu selvittää.

Siitä lähtien ilmiötä on kutsuttu ns Mpemba vaikutus.

Tieteellisten havaintojen historian aikana ilmiön syistä on esitetty monia hypoteeseja.

Joten vuonna 2012 British Royal Society of Chemistry julistaisi Mpemba-ilmiön selittävien hypoteesien kilpailun. Kilpailuun osallistui tutkijoita kaikkialta maailmasta, yhteensä 22 000 tieteellistä artikkelia rekisteröitiin. Huolimatta niin vaikuttavasta määrästä artikkeleita, mikään niistä ei selkeyttänyt Mpemba-paradoksia.

Yleisin versio oli, että kuuma vesi jäätyy nopeammin, koska se yksinkertaisesti haihtuu nopeammin, sen tilavuus pienenee ja tilavuuden pienentyessä sen jäähtymisnopeus kasvaa. Yleisin versio lopulta kumottiin, koska tehtiin koe, jossa haihtuminen suljettiin pois, mutta vaikutus kuitenkin vahvistettiin.

Muut tutkijat uskoivat, että Mpemba-ilmiön syynä oli veteen liuenneiden kaasujen haihtuminen. Heidän mielestään lämmitysprosessin aikana veteen liuenneet kaasut haihtuvat, minkä vuoksi se saavuttaa suuremman tiheyden kuin kylmä vesi. Kuten tiedetään, tiheyden kasvu johtaa veden fysikaalisten ominaisuuksien muutokseen (lämmönjohtavuuden kasvuun) ja siten jäähdytysnopeuden kasvuun.

Lisäksi on esitetty useita hypoteeseja, jotka kuvaavat veden kiertonopeutta lämpötilasta riippuen. Monissa tutkimuksissa on yritetty selvittää niiden säiliöiden materiaalien välinen suhde, joissa neste oli. Monet teoriat vaikuttivat hyvin todennäköisiltä, ​​mutta niitä ei voitu vahvistaa tieteellisesti, koska lähtötietojen puute, ristiriidat muissa kokeissa tai koska tunnistetut tekijät eivät yksinkertaisesti olleet verrattavissa veden jäähtymisnopeuteen. Jotkut tutkijat töissään kyseenalaistivat vaikutuksen olemassaolon.

Vuonna 2013 Singaporen Nanyangin teknillisen yliopiston tutkijat väittivät ratkaisseensa Mpemba-ilmiön mysteerin. Heidän tutkimuksensa mukaan ilmiön syynä on se, että kylmän ja kuuman veden molekyylien välisiin vetysidoksiin varastoitunut energiamäärä on merkittävästi erilainen.

Tietokonemallinnusmenetelmät osoittivat seuraavat tulokset: mitä korkeampi veden lämpötila, sitä suurempi on molekyylien välinen etäisyys johtuen siitä, että hylkivät voimat kasvavat. Tämän seurauksena molekyylien vetysidokset venyvät ja varastoivat enemmän energiaa. Jäähtyessään molekyylit alkavat liikkua lähemmäksi toisiaan vapauttaen energiaa vetysidoksista. Tässä tapauksessa energian vapautumiseen liittyy lämpötilan lasku.

Lokakuussa 2017 espanjalaiset fyysikot totesivat toisen tutkimuksen aikana, että vaikutuksen muodostumisessa on suuri rooli aineen poistamisella tasapainotilasta (voimakas kuumennus ennen voimakasta jäähdytystä). He määrittelivät olosuhteet, joissa vaikutuksen esiintymisen todennäköisyys on suurin. Lisäksi espanjalaiset tutkijat vahvistivat käänteisen Mpemba-ilmiön olemassaolon. He havaitsivat, että kuumennettaessa kylmempi näyte voi saavuttaa korkean lämpötilan nopeammin kuin lämpimämpi.

Kattavasta tiedosta ja lukuisista kokeista huolimatta tutkijat aikovat jatkaa vaikutuksen tutkimista.

Mpemba vaikutus tosielämässä

Oletko koskaan miettinyt, miksi talvella luistinrata on täynnä kuumaa vettä eikä kylmää? Kuten jo ymmärrät, he tekevät tämän, koska kuumalla vedellä täytetty luistinrata jäätyy nopeammin kuin jos se olisi täytetty kylmällä vedellä. Samasta syystä kuumaa vettä kaadetaan talvisissa jääkaupungeissa liukumäkiin.

Näin ollen tieto ilmiön olemassaolosta säästää aikaa valmistellessaan paikkoja talviurheiluun.

Lisäksi Mpemba-ilmiötä käytetään joskus teollisuudessa lyhentämään vettä sisältävien tuotteiden, aineiden ja materiaalien jäätymisaikaa.

Tämä on totta, vaikka se kuulostaa uskomattomalta, koska jäätymisen aikana esilämmitetyn veden on läpäistävä kylmän veden lämpötila. Samaan aikaan tätä efektiä käytetään laajalti, esimerkiksi luistinradat ja liukumäet täytetään talvella mieluummin kuumalla kuin kylmällä vedellä. Asiantuntijat neuvovat autoilijoita kaatamaan kylmää, ei kuumaa vettä pesukoneen säiliöön talvella. Paradoksi tunnetaan maailmassa nimellä "Mpemba Effect".

Tämän ilmiön mainitsi aikoinaan Aristoteles, Francis Bacon ja Rene Descartes, mutta vasta vuonna 1963 fysiikan professorit kiinnittivät siihen huomiota ja yrittivät tutkia sitä. Kaikki alkoi, kun tansanialainen koulupoika Erasto Mpemba huomasi, että hänen jäätelön valmistukseen käyttämänsä makeutettu maito jäätyi nopeammin, jos se oli esilämmitetty, ja oletti, että kuuma vesi jäätyi nopeammin kuin kylmä vesi. Hän kääntyi fysiikan opettajan puoleen saadakseen selvennyksen, mutta hän vain nauroi opiskelijalle sanoen seuraavaa: "Tämä ei ole universaalia fysiikkaa, vaan Mpemba-fysiikkaa."

Onneksi Dennis Osborne, fysiikan professori Dar es Salaamin yliopistosta, vieraili koulussa eräänä päivänä. Ja Mpemba kääntyi hänen puoleensa samalla kysymyksellä. Professori oli vähemmän skeptinen, sanoi, ettei hän voinut arvioida jotain, mitä hän ei ollut koskaan nähnyt, ja palattuaan kotiin hän pyysi henkilökuntaansa suorittamaan asianmukaiset kokeet. Ne näyttivät vahvistavan pojan sanat. Joka tapauksessa vuonna 1969 Osborne puhui työskentelystä Mpemban kanssa englanninkielisessä lehdessä. Fysiikkakoulutus" Samana vuonna George Kell Kanadan kansallisesta tutkimusneuvostosta julkaisi artikkelin, jossa kuvattiin ilmiötä englanniksi. amerikkalainenJournal/Fysiikka».

Tälle paradoksille on useita mahdollisia selityksiä:

• Kuuma vesi haihtuu nopeammin, mikä pienentää sen tilavuutta, ja pienempi määrä vettä samassa lämpötilassa jäätyy nopeammin. Kylmän veden tulee jäätyä nopeammin ilmatiiviissä astiassa.
• Lumiverhoilun saatavuus. Kuumavesisäiliö sulattaa alla olevan lumen, mikä parantaa lämpökosketusta jäähdytyspinnan kanssa. Kylmä vesi ei sulata lunta alla. Jos lumipeitettä ei ole, kylmävesisäiliön pitäisi jäätyä nopeammin.
• Kylmä vesi alkaa jäätyä ylhäältä, mikä pahentaa lämpösäteilyn ja konvektion prosesseja ja siten lämpöhäviötä, kun taas kuuma vesi alkaa jäätyä alhaalta. Kun vettä sekoitetaan mekaanisesti astioissa, kylmän veden pitäisi jäätyä nopeammin.
• Kiteytyskeskusten läsnäolo jäähdytetyssä vedessä - siihen liuenneita aineita. Pienellä määrällä tällaisia ​​keskuksia kylmässä vedessä veden muuttuminen jääksi on vaikeaa ja jopa alijäähdytys on mahdollista, kun se pysyy nestemäisessä tilassa, jonka lämpötila on pakkasta.

Toinen selitys julkaistiin hiljattain. Tri Jonathan Katz Washingtonin yliopistosta tutki tätä ilmiötä ja totesi, että veteen liuenneilla aineilla, jotka saostuvat kuumennettaessa, on siinä tärkeä rooli.
Liuenneilla aineilla Dr. Katz tarkoittaa kalsium- ja magnesiumbikarbonaatteja, joita löytyy kovasta vedestä. Kun vettä kuumennetaan, nämä aineet saostuvat ja vedestä tulee "pehmeää". Vesi, jota ei ole koskaan kuumennettu, sisältää näitä epäpuhtauksia ja on "kovaa". Kun se jäätyy ja muodostuu jääkiteitä, epäpuhtauksien pitoisuus vedessä kasvaa 50-kertaiseksi. Tämän seurauksena veden jäätymispiste laskee.

Tämä selitys ei vaikuta minusta vakuuttavalta, koska... Emme saa unohtaa, että vaikutus havaittiin kokeissa jäätelöllä, ei kovalla vedellä. Todennäköisimmin ilmiön syyt ovat lämpöfysikaalisia, eivät kemiallisia.

Toistaiseksi yksiselitteistä selitystä Mpemban paradoksille ei ole saatu. On sanottava, että jotkut tutkijat eivät pidä tätä paradoksia huomion arvoisena. On kuitenkin erittäin mielenkiintoista, että yksinkertainen koulupoika tunnusti fysikaalisen vaikutuksen ja sai suosion uteliaisuutensa ja sinnikkyytensä ansiosta.

Lisätty helmikuussa 2014

Muistio on kirjoitettu vuonna 2011. Sen jälkeen on ilmestynyt uusia tutkimuksia Mpemba-ilmiöstä ja uusia yrityksiä selittää sitä. Joten vuonna 2012 Ison-Britannian Royal Society of Chemistry julkaisi kansainvälisen kilpailun tieteellisen mysteerin "Mpemba Effect" ratkaisemiseksi 1000 punnan palkintorahastolla. Määräajaksi asetettiin 30.7.2012. Voittaja oli Nikola Bregovic Zagrebin yliopiston laboratoriosta. Hän julkaisi työnsä, jossa hän analysoi aiempia yrityksiä selittää tätä ilmiötä ja tuli siihen tulokseen, että ne eivät olleet vakuuttavia. Hänen ehdottamansa malli perustuu veden perusominaisuuksiin. Kiinnostuneet voivat löytää töitä osoitteesta http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

Tutkimus ei päättynyt tähän. Vuonna 2013 singaporelaiset fyysikot osoittivat teoreettisesti Mepemba-ilmiön syyn. Teos löytyy osoitteesta http://arxiv.org/abs/1310.6514.

Aiheeseen liittyviä artikkeleita sivustolla:

Muut artikkelit tässä osiossa

Kommentit:

Aleksei Mishnev. , 06.10.2012 04:14

Miksi kuuma vesi haihtuu nopeammin? Tutkijat ovat käytännössä todistaneet, että lasillinen kuumaa vettä jäätyy nopeammin kuin kylmä vesi. Tiedemiehet eivät voi selittää tätä ilmiötä, koska he eivät ymmärrä ilmiöiden olemusta: lämpöä ja kylmää! Lämpö ja kylmä ovat fyysinen tunne, joka aiheuttaa aineen hiukkasten vuorovaikutuksen avaruudesta ja maan keskustasta liikkuvien magneettisten aaltojen vastapuristumisen muodossa. Siksi mitä suurempi on potentiaaliero, tämä magneettinen jännite, sitä nopeammin energianvaihto tapahtuu menetelmällä, jolla yksi aalto tunkeutuu toiseen. Eli diffuusiomenetelmällä! Vastauksena artikkeliini yksi vastustaja kirjoittaa: 1) "..Kuuma vesi haihtuu NOPEAMPI, jolloin sitä on vähemmän, joten se jäätyy nopeammin" Kysymys! Mikä energia saa veden haihtumaan nopeammin? 2) Artikkelini käsittelee lasia, ei puukaukaloa, jonka vastustaja mainitsee vasta-argumenttina. Mikä ei pidä paikkaansa! Vastaan ​​kysymykseen: "MIKSI VESI HAIRUTTAA LUONNOSSA?" Magneettiset aallot, jotka liikkuvat aina maan keskustasta avaruuteen ylittäen magneettisten puristusaaltojen vastapaineen (jotka liikkuvat aina avaruudesta maan keskipisteeseen), samalla suihkuttavat vesihiukkasia, siirtyessään avaruuteen , niiden määrä kasvaa. Eli ne laajenevat! Jos magneettiset puristusaallot voitetaan, nämä vesihöyryt puristuvat (tiivistyvät) ja näiden magneettisten puristusvoimien vaikutuksesta vesi palaa maan pinnalle sateen muodossa! Ystävällisin terveisin! Aleksei Mishnev. 6. lokakuuta 2012.

Aleksei Mishnev. , 06.10.2012 04:19

Mikä on lämpötila? Lämpötila on magneettiaaltojen sähkömagneettisen jännityksen aste puristus- ja laajenemisenergialla. Näiden energioiden tasapainotilassa kehon tai aineen lämpötila on vakaassa tilassa. Kun näiden energioiden tasapainotila häiriintyy, laajenemisenergiaa kohti, kehon tai aineen tilavuus kasvaa. Jos magneettisten aaltojen energia ylittää puristussuunnan, kappaleen tai aineen tilavuus pienenee. Sähkömagneettisen jännitteen aste määräytyy vertailukappaleen laajenemis- tai puristusasteen mukaan. Aleksei Mishnev.

Moiseeva Natalia, 23.10.2012 11:36 | VNIIM

Aleksei, puhut jostain artikkelista, jossa esitetään ajatuksesi lämpötilan käsitteestä. Mutta kukaan ei lukenut sitä. Anna minulle linkki. Yleisesti ottaen näkemyksesi fysiikasta ovat hyvin ainutlaatuisia. En ole koskaan kuullut "vertailukappaleen sähkömagneettisesta laajenemisesta".

Juri Kuznetsov, 4.12.2012 12:32

Esitetään hypoteesia, että tämä johtuu molekyylien välisestä resonanssista ja sen synnyttämästä molekyylien välisestä ponderomotorisesta vetovoimasta. Kylmässä vedessä molekyylit liikkuvat ja värähtelevät kaoottisesti eri taajuuksilla. Kun vettä lämmitetään, värähtelytaajuuden kasvaessa niiden alue kapenee (taajuuksien ero nestemäisestä kuumasta vedestä höyrystymispisteeseen pienenee), molekyylien värähtelytaajuudet lähestyvät toisiaan, minkä seurauksena resonanssi tapahtuu molekyylien välillä. Jäähtymisen aikana tämä resonanssi säilyy osittain eikä häviä heti. Yritä painaa toista kahdesta resonanssissa olevasta kitaran kielestä. Päästä nyt irti - merkkijono alkaa värähdellä uudelleen, resonanssi palauttaa sen värähtelyt. Samoin jäätyneessä vedessä ulkoiset jäähdytetyt molekyylit yrittävät menettää värähtelyjen amplitudin ja taajuuden, mutta suonen sisällä olevat ”lämpimät” molekyylit ”vetävät” värähtelyt takaisin toimien värähtelijöinä ja ulkoiset resonaattoreina. Ponderomotorinen vetovoima* syntyy vibraattorien ja resonaattorien välillä. Kun ponderomotorisesta voimasta tulee suurempi kuin molekyylien kineettisen energian aiheuttama voima (jotka eivät vain värähtele, vaan myös liikkuvat lineaarisesti), tapahtuu kiihtynyt kiteytyminen - "Mpemba-ilmiö". Ponderomotive-yhteys on erittäin epävakaa, Mpemba-ilmiö riippuu voimakkaasti kaikista asiaan liittyvistä tekijöistä: jäädytettävän veden tilavuudesta, sen lämmityksen luonteesta, jäätymisolosuhteista, lämpötilasta, konvektiosta, lämmönvaihto-olosuhteista, kaasukyllästymisestä, jäähdytysyksikön tärinästä , ilmanvaihto, epäpuhtaudet, haihtuminen jne. Mahdollisesti jopa valaistuksesta... Siksi efektillä on paljon selityksiä ja joskus vaikea toistaa. Samasta "resonanssisyistä" keitetty vesi kiehuu nopeammin kuin keittämätön vesi - resonanssi säilyttää vesimolekyylien värähtelyn voimakkuuden jonkin aikaa keittämisen jälkeen (energian menetys jäähdytyksen aikana johtuu pääasiassa lineaarisen liikkeen liike-energian menetyksestä molekyyleistä). Voimakkaassa kuumennuksessa vibraattorimolekyylit vaihtavat rooleja resonaattorimolekyylien kanssa jäätymiseen verrattuna - värähtelyjen taajuus on pienempi kuin resonaattoreiden taajuus, mikä tarkoittaa, että molekyylien välillä ei tapahdu vetoa, vaan hylkimistä, mikä nopeuttaa siirtymistä toiseen tilaan. yhdistämisen (pari).

Vlad, 11.12.2012 klo 3:42

Rikkoi aivoni...

Anton, 02.04.2013 02:02

1. Onko tämä ponderomotive todella niin suuri, että se vaikuttaa lämmönsiirtoprosessiin? 2. Tarkoittaako tämä sitä, että kun kaikki kappaleet kuumennetaan tiettyyn lämpötilaan, niiden rakenteelliset hiukkaset joutuvat resonanssiin? 3. Miksi tämä resonanssi katoaa jäähtyessään? 4. Onko tämä sinun arvauksesi? Jos on lähde, ilmoita. 5. Tämän teorian mukaan astian muodolla on tärkeä rooli, ja jos se on ohut ja litteä, jäätymisajan ero ei ole suuri, ts. voit tarkistaa tämän.

Gudrat, 3.11.2013 10:12 | METAK

Kylmässä vedessä on jo typpiatomeja ja vesimolekyylien väliset etäisyydet ovat lähempänä kuin kuumassa vedessä. Eli johtopäätös: Kuuma vesi imee typpiatomit nopeammin ja samalla se jäätyy nopeasti kuin kylmä vesi - tämä on verrattavissa raudan kovettumiseen, koska kuuma vesi muuttuu jääksi ja kuuma rauta kovettuu nopealla jäähdytyksellä!

Vladimir, 13.3.2013 klo 6.50

tai ehkä tämä: kuuman veden ja jään tiheys on pienempi kuin kylmän veden tiheys, ja siksi veden ei tarvitse muuttaa tiheyttä, menettää jonkin aikaa ja se jäätyy.

Aleksei Mishnev, 21.3.2013 klo 11.50

Ennen kuin puhumme hiukkasten resonansseista, houkutuksista ja värähtelyistä, meidän on ymmärrettävä ja vastataan kysymykseen: Mitkä voimat saavat hiukkaset värähtelemään? Koska ilman kineettistä energiaa ei voi olla puristusta. Ilman pakkausta ei voi tapahtua laajentumista. Ilman laajenemista ei voi olla liike-energiaa! Kun alat puhua kielten resonanssista, yrität ensin, jotta yksi näistä kieleistä alkaa värähtelemään! Kun puhutaan vetovoimasta, sinun on ensinnäkin ilmoitettava voima, joka saa nämä kehot puoleensa! Väitän, että ilmakehän sähkömagneettinen energia puristaa kaikki kappaleet ja joka puristaa kaikki kappaleet, aineet ja alkuainehiukkaset 1,33 kg:n voimalla. ei per cm2, vaan per hiukkanen.Koska ilmanpaine ei voi olla valikoiva!Ei pidä sekoittaa voiman määrään!

Dodik, 31.5.2013 02:59

Minusta näyttää siltä, ​​että olet unohtanut yhden totuuden - "Tiede alkaa siitä, missä mittaukset alkavat." Mikä on "kuuman" veden lämpötila? Mikä on "kylmän" veden lämpötila? Artikkeli ei kerro sanaakaan tästä. Tästä voimme päätellä - koko artikkeli on paskaa!

Grigory, 6.4.2013 klo 12:17

Dodik, ennen kuin kutsut artikkelia hölynpölyksi, sinun on mietittävä oppimista ainakin vähän. Eikä vain mittaa.

Dmitry, 24.12.2013 10:57

Kuuman veden molekyylit liikkuvat nopeammin kuin kylmässä vedessä, minkä vuoksi ne ovat tiiviimmin kosketuksissa ympäristöön, ne näyttävät imevän kaiken kylmän, hidastuen nopeasti.

Ivan, 10.1.2014 05:53

On yllättävää, että tällä sivustolla on tällainen anonyymi artikkeli. Artikkeli on täysin epätieteellinen. Sekä kirjoittaja että kommentoijat kilpailevat toistensa kanssa etsiessään selitystä ilmiölle vaivautumatta selvittämään, havaitaanko ilmiötä ollenkaan ja jos havaitaan, missä olosuhteissa. Lisäksi ei ole edes yksimielisyyttä siitä, mitä todella tarkkailemme! Siten kirjoittaja vaatii tarvetta selittää kuuman jäätelön nopean jäätymisen vaikutus, vaikka koko tekstistä (ja sanoista "vaikutus havaittiin jäätelökokeissa") seuraa, että hän ei itse tehnyt tällaista kokeiluja. Artikkelissa lueteltujen ilmiön "selitysvaihtoehtojen" perusteella on selvää, että kuvataan täysin erilaisia ​​​​kokeita, jotka suoritetaan eri olosuhteissa erilaisilla vesiliuoksilla. Sekä selitysten olemus että niiden subjunktiivinen tunnelma viittaavat siihen, että esitettyjen ajatusten perustarkistusta ei suoritettu. Joku kuuli vahingossa hauskan tarinan ja ilmaisi satunnaisesti spekulatiivisen johtopäätöksensä. Anteeksi, mutta tämä ei ole fysikaalinen tieteellinen tutkimus, vaan keskustelu tupakointihuoneessa.

Ivan, 10.1.2014 klo 6.10

Mitä tulee artikkelin kommentteihin, jotka koskevat telojen täyttämistä kuumalla vedellä ja tuulilasinpesusäiliöiden täyttämistä kylmällä vedellä. Kaikki on täällä yksinkertaista alkefysiikan näkökulmasta. Luistinrata täyttyy kuumalla vedellä juuri siksi, että se jäätyy hitaammin. Luistinradan tulee olla tasainen ja tasainen. Yritä täyttää se kylmällä vedellä - saat kuoppia ja "turvotusta", koska... Vesi jäätyy _nopeasti_ ilman aikaa levitä tasaiseksi kerrokseksi. Ja kuuma ehtii levitä tasaiseksi kerrokseksi ja sulattaa olemassa olevat jää- ja lumiputket. Pesukone ei myöskään ole vaikea: ei ole mitään järkeä kaataa puhdasta vettä kylmällä säällä - se jäätyy lasiin (jopa kuuma); ja kuuma jäätymätön neste voi johtaa kylmän lasin halkeilemiseen, ja lisäksi lasilla on kohonnut jäätymispiste johtuen alkoholien kiihtyneestä haihtumisesta matkalla lasille (onko kaikille tuttu moonshine still -toimintaperiaate ? - alkoholi haihtuu, vesi jää).

Ivan, 1.10.2014 06:34

Mutta ilmiön pohjimmiltaan on tyhmää kysyä, miksi kaksi erilaista koetta eri olosuhteissa etenevät eri tavalla. Jos koe suoritetaan puhtaasti, sinun on otettava kuuma ja kylmä vesi, jolla on sama kemiallinen koostumus - otamme esijäähdytetyn kiehuvan veden samasta vedenkeittimestä. Kaada identtisiin astioihin (esimerkiksi ohutseinäisiin lasiin). Emme aseta sitä lumelle, vaan tasaiselle, kuivalle alustalle, esimerkiksi puupöydälle. Eikä mikropakastimessa, vaan melko tilavassa termostaatissa - tein kokeen pari vuotta sitten dachassa, kun sää ulkona oli vakaa ja pakkas, noin -25C. Vesi kiteytyy tietyssä lämpötilassa kiteytyslämmön vapauttamisen jälkeen. Hypoteesi tiivistyy väitteeseen, että kuuma vesi jäähtyy nopeammin (tämä on totta, klassisen fysiikan mukaan lämmönsiirtonopeus on verrannollinen lämpötilaeroon), mutta säilyttää lisääntyneen jäähtymisnopeuden, vaikka sen lämpötila on yhtä suuri kuin kylmän veden lämpötila. Kysymys kuuluukin, miten ulkona +20C lämpötilaan jäähtynyt vesi eroaa täsmälleen samasta tuntia aiemmin +20C lämpötilaan jäähtyneestä, mutta huoneessa olevasta vedestä? Klassinen fysiikka (ei muuten perustu tupakkahuoneen pulinaan, vaan satoihin tuhansiin ja miljooniin kokeisiin) sanoo: ei mitään, jäähdytyksen jatkodynamiikka on sama (vain kiehuva vesi saavuttaa +20 pisteen myöhemmin). Ja koe osoittaa saman asian: kun lasissa aluksi kylmää vettä oli jo vahva jääkuori, kuuma vesi ei edes ajatellut jäätymistä. P.S. Juri Kuznetsovin kommentteihin. Tietyn vaikutuksen olemassaolo voidaan katsoa todetuksi, kun sen esiintymisen olosuhteet kuvataan ja se toistetaan johdonmukaisesti. Ja kun meillä on tuntemattomia kokeita tuntemattomissa olosuhteissa, on ennenaikaista rakentaa teorioita niiden selittämiseksi, eikä tämä anna mitään tieteellisestä näkökulmasta. P.P.S. No, Aleksei Mishnevin kommentteja on mahdotonta lukea ilman hellyyden kyyneleitä - ihminen elää jonkinlaisessa kuvitteellisessa maailmassa, jolla ei ole mitään tekemistä fysiikan ja todellisten kokeiden kanssa.

Gregory, 13.1.2014 10:58

Ivan, ymmärrän, että kiistät Mpemba-ilmiön? Sitä ei ole olemassa, kuten kokeilusi osoittavat? Miksi se on niin kuuluisa fysiikassa, ja miksi monet yrittävät selittää sitä?

Ivan, 14.2.2014 klo 1.51

Hyvää iltapäivää, Gregory! Epäpuhtaan kokeen vaikutus on olemassa. Mutta kuten ymmärrät, tämä ei ole syy etsiä uusia fysiikan lakeja, vaan syy parantaa kokeilijan taitoa. Kuten kommenteissa jo totesin, kaikissa mainituissa "Mpemba-ilmiön" selittämisyrityksissä tutkijat eivät pysty edes selkeästi muotoilemaan, mitä tarkalleen ja millä ehdoilla mittaavat. Ja haluatko sanoa, että nämä ovat kokeellisia fyysikoita? Älä naurata minua. Vaikutus ei tunneta fysiikassa, vaan pseudotieteellisissä keskusteluissa eri foorumeilla ja blogeissa, joista nyt on meri. Fysiikasta kaukana olevat ihmiset pitävät sitä todellisena fyysisenä vaikutuksena (tässä mielessä joidenkin uusien fysikaalisten lakien seurauksena, ei virheellisen tulkinnan tai vain myytin seurauksena). Ei siis ole mitään syytä puhua täysin eri olosuhteissa suoritettujen erilaisten kokeiden tuloksista yhtenä fysikaalisena vaikutuksena.

Pavel, 18.2.2014 09:59

hmm, kaverit... artikkeli "Speed ​​​​Infolle"... Ei pahalla... ;) Ivan on oikeassa kaikessa...

Grigory, 19.2.2014 klo 12:50

Ivan, olen samaa mieltä siitä, että nykyään on paljon pseudotieteellisiä sivustoja, jotka julkaisevat vahvistamatonta sensaatiomateriaalia. Loppujen lopuksi Mpemba-ilmiötä tutkitaan edelleen. Lisäksi yliopistojen tutkijat tekevät tutkimusta. Esimerkiksi vuonna 2013 tätä vaikutusta tutki Singaporen teknillisen yliopiston ryhmä. Katso linkki http://arxiv.org/abs/1310.6514. He uskovat löytäneensä selityksen tälle vaikutukselle. En kirjoita yksityiskohtaisesti löydön olemuksesta, mutta heidän mielestään vaikutus liittyy vetysidoksiin varastoituneiden energioiden eroihin.

Moiseeva N.P. , 19.2.2014 03:04

Kaikille Mpemba-ilmiön tutkimuksesta kiinnostuneille olen hieman täydentänyt artikkelin aineistoa ja antanut linkkejä, joissa voi tutustua uusimpiin tuloksiin (katso teksti). Kiitos kommenteistasi.

Ildar, 24.02.2014 04:12 | turha luetella kaikkea

Jos tämä Mpemba-ilmiö todella tapahtuu, niin selitystä täytyy mielestäni etsiä veden molekyylirakenteesta. Vesi (kuten olen oppinut populaaritieteellisestä kirjallisuudesta) ei ole olemassa yksittäisinä H2O-molekyyleina, vaan useiden (jopa kymmenien) molekyylien klustereina. Veden lämpötilan noustessa molekyylien liikenopeus kasvaa, klusterit hajoavat toisiaan vasten ja molekyylien valenssisidokset eivät ehdi koota suuria klustereita. Klusterien muodostuminen vie hieman enemmän aikaa kuin molekyylien liikkeen nopeuden hidastuminen. Ja koska klusterit ovat pienempiä, kidehilan muodostuminen tapahtuu nopeammin. Kylmässä vedessä ilmeisesti suuret, melko vakaat klusterit estävät hilan muodostumisen, niiden tuhoaminen kestää jonkin aikaa. Itse näin televisiosta omituisen vaikutuksen, kun kylmä vesi, joka seisoi rauhallisesti purkissa, pysyi nesteenä useita tunteja kylmässä. Mutta heti kun purkki nostettiin, eli siirrettiin hieman paikaltaan, vesi purkissa välittömästi kiteytyi, muuttui läpinäkymättömäksi ja purkki räjähti. No, pappi, joka osoitti tämän vaikutuksen, selitti sen sillä, että vesi oli siunattu. Muuten käy ilmi, että vesi muuttaa viskositeettiaan suuresti lämpötilasta riippuen. Tämä on meille suurille olennoille huomaamaton, mutta pienten (mm tai pienempien) äyriäisten ja vielä enemmän bakteerien tasolla veden viskositeetti on erittäin merkittävä tekijä. Luulen, että tämä viskositeetti määräytyy myös vesiklustereiden koon mukaan.

HARMAA, 15.3.2014 klo 5.30

kaikki ympärillämme näkemämme on pinnallisia ominaisuuksia (ominaisuuksia), joten hyväksymme energiaksi vain sen, minkä voimme mitata tai todistaa sen olemassaolon millään tavalla, muuten se on umpikuja. Tämä ilmiö, Mpemba-ilmiö, voidaan selittää vain yksinkertaisella volyymiteorialla, joka yhdistää kaikki fyysiset mallit yhdeksi vuorovaikutusrakenteeksi. se on itse asiassa yksinkertaista

Nikita, 6.6.2014 04:27 | auto

Mutta kuinka voit varmistaa, että vesi pysyy kylmänä mieluummin lämpimänä, kun ajat autossa?

Aleksei, 03.10.2014 01:09

Tässä on toinen "löytö" matkalla. Muovipullossa oleva vesi jäätyy paljon nopeammin korkin ollessa auki. Huviksi tein kokeen monta kertaa kovassa pakkasessa. Vaikutus on ilmeinen. Hei teoreetikot!

Evgeniy, 27.12.2014 08:40

Haihdutusjäähdyttimen periaate. Otamme kaksi hermeettisesti suljettua pulloa kylmällä ja kuumalla vedellä. Laitoimme sen kylmään. Kylmä vesi jäätyy nopeammin. Nyt otetaan samat pullot kylmällä ja kuumalla vedellä, avataan ja laitetaan kylmään. Kuuma vesi jäätyy nopeammin kuin kylmä vesi. Jos otamme kaksi allasta kylmällä ja kuumalla vedellä, kuuma vesi jäätyy paljon nopeammin. Tämä johtuu siitä, että olemme yhä enemmän kosketuksissa ilmakehään. Mitä voimakkaammin haihdutus tapahtuu, sitä nopeammin lämpötila laskee. Tässä on mainittava kosteustekijä. Mitä pienempi kosteus, sitä voimakkaampi haihtuminen ja sitä voimakkaampi jäähdytys.

harmaa TOMSK, 1.3.2015 10:55

GREY, 15.3.2014 05:30 - jatkuu Se, mitä tiedät lämpötilasta, ei ole kaikki kaikessa. Siellä on jotain muuta. Jos rakennat oikein fyysisen lämpötilamallin, siitä tulee avain kuvaamaan energiaprosesseja diffuusiosta, sulamisesta ja kiteytymisestä sellaisiin mittakaavaihin kuin lämpötilan nousu paineen noustessa, paineen nousu lämpötilan noustessa. Jopa Auringon energian fyysinen malli tulee selväksi yllä olevasta. Olen talvella. . alkukeväällä 20013 lämpötilamalleja tarkastellessani tein yleisen lämpötilamallin. Pari kuukautta myöhemmin muistin lämpötilaparadoksin ja sitten tajusin... että lämpötilamallini kuvaa myös Mpemba-paradoksia. Tämä oli touko-kesäkuussa 2013. Olen vuoden myöhässä, mutta se on parasta. Fyysinen mallini on pysäytyskehys ja sitä voidaan kelata sekä eteen- että taaksepäin ja se sisältää motorista toimintaa, samaa toimintaa, jossa kaikki liikkuu. Minulla on 8 vuotta koulua ja 2 vuotta yliopistoa aiheen toistolla. 20 vuotta on kulunut. Joten en voi antaa minkäänlaisia ​​fyysisiä malleja kuuluisille tiedemiehille, enkä myöskään kaavoja. Anteeksi.

Andrei, 8.11.2015 08:52

Yleisesti ottaen minulla on käsitys siitä, miksi kuuma vesi jäätyy nopeammin kuin kylmä vesi. Ja selityksissäni kaikki on hyvin yksinkertaista, jos olet kiinnostunut, kirjoita minulle sähköpostitse: [sähköposti suojattu]

Andrei, 8.11.2015 08:58

Anteeksi, annoin väärän sähköpostiosoitteen, tässä on oikea sähköpostiosoite: [sähköposti suojattu]

Victor, 23.12.2015 10:37

Minusta tuntuu, että kaikki on yksinkertaisempaa, täällä sataa lunta, se on haihdutettua kaasua, jäähtynyttä, joten ehkä kylmällä säällä kuuma jäähtyy nopeammin, koska se haihtuu ja kiteytyy välittömästi nousematta kauas, ja kaasumaisessa tilassa oleva vesi jäähtyy nopeammin kuin nestemäisessä tilassa)

Bekzhan, 28.1.2016 klo 9.18

Vaikka joku olisi paljastanut nämä maailman lait, jotka liittyvät näihin vaikutuksiin, hän ei olisi kirjoittanut tänne. Minun näkökulmastani ei olisi loogista paljastaa sen salaisuuksia Internetin käyttäjille, kun hän voi julkaista sen kuuluisassa tieteellisessä lehdessä päiväkirjat ja todistaa sen henkilökohtaisesti ihmisten edessä. Joten mitä täällä kirjoitetaan tästä vaikutuksesta, suurin osa siitä ei ole loogista.)))

Alex, 22.2.2016 12:48

Hei kokeilijat Olet oikeassa sanoessasi, että tiede alkaa siitä, missä... ei mittauksista, vaan laskelmista. "Kokeilu" on ikuinen ja välttämätön argumentti niille, joilla ei ole mielikuvitusta ja lineaarista ajattelua, se loukkasi kaikkia, nyt E= mc2:n tapauksessa - muistavatko kaikki? Kylmästä vedestä ilmakehään lentävien molekyylien nopeus määrää niiden vedestä pois kuljettaman energian määrän (jäähtyminen on energian menetystä). Kuumasta vedestä lähtevien molekyylien nopeus on paljon suurempi ja poistuva energia neliöityy ( jäljellä olevan vesimassan jäähtymisnopeus) Siinä kaikki, jos pääset eroon "kokeilusta" ja muistat tieteen perusteet

Vladimir, 25.4.2016 10:53 | Meteo

Niinä päivinä, jolloin pakkasneste oli harvinaista, lämmittämättömässä autotallissa olevien autojen jäähdytysjärjestelmästä vesi tyhjennettiin työpäivän jälkeen, jotta sylinterilohko tai jäähdytin ei sulaisi - joskus molemmat yhdessä. Aamulla kaadettiin kuumaa vettä. Kovassa pakkasessa moottorit käynnistyivät ilman ongelmia. Jotenkin kuuman veden puutteen vuoksi vettä kaadettiin hanasta. Vesi jäätyi heti. Kokeilu oli kallis - täsmälleen yhtä paljon kuin ZIL-131-auton sylinterilohkon ja jäähdyttimen ostaminen ja vaihtaminen maksaa. Joka ei usko, tarkistakoon. ja Mpemba kokeili jäätelöä. Jäätelössä kiteytyminen tapahtuu eri tavalla kuin vedessä. Yritä purra hampaillasi pala jäätelöä ja jääpalaa. Todennäköisesti se ei jäätynyt, vaan paksuuntui jäähtymisen seurauksena. Ja makea vesi, olipa se kuumaa tai kylmää, jäätyy 0*C:ssa. Kylmä vesi on nopeaa, mutta kuuman veden jäähtyminen vie aikaa.

Vaeltaja, 5.6.2016 12:54 | Alexille

"c" - valon nopeus tyhjiössä E=mc^2 - kaava, joka ilmaisee massan ja energian ekvivalenssia

Albert, 27.07.2016 klo 8.22

Ensinnäkin, analogia kiinteiden aineiden kanssa (haihdutusprosessia ei ole). Juotin hiljattain kuparisia vesiputkia. Prosessi tapahtuu kuumentamalla kaasupoltin juotteen sulamislämpötilaan. Yhden liitoksen lämmitysaika kytkimellä on noin minuutti. Juotin yhden liitoksen kytkimeen ja parin minuutin kuluttua tajusin, että olin juottanut sen väärin. Putkea piti kääntää hieman kytkimessä. Aloitin sauman lämmittämisen uudelleen polttimella ja yllätyksekseni sauman lämpeneminen sulamislämpötilaan kesti 3-4 minuuttia. Kuinka niin!? Loppujen lopuksi putki on edelleen kuuma ja näyttää siltä, ​​​​että sen lämmittämiseen sulamislämpötilaan tarvitaan paljon vähemmän energiaa, mutta kaikki osoittautui päinvastoin. Kyse on lämmönjohtavuudesta, joka on huomattavasti korkeampi jo lämmitetyssä putkessa ja lämmitetyn ja kylmän putken raja on onnistunut siirtymään kauas liitoksesta kahdessa minuutissa. Nyt vedestä. Toimimme kuuman ja puolilämmitetyn astian käsitteillä. Kuumassa astiassa kuumien, erittäin liikkuvien hiukkasten ja hitaasti liikkuvien, kylmien hiukkasten välille muodostuu kapea lämpötilaraja, joka liikkuu suhteellisen nopeasti reunalta keskustaan, koska tällä rajalla nopeat hiukkaset luovuttavat nopeasti energiansa (jäähtyneet) rajan toisella puolella olevien hiukkasten vaikutuksesta. Koska ulkoisten kylmien hiukkasten tilavuus on suurempi, nopeat hiukkaset, jotka luopuvat lämpöenergiastaan, eivät voi merkittävästi lämmittää ulkoisia kylmiä hiukkasia. Siksi kuuman veden jäähdytysprosessi tapahtuu suhteellisen nopeasti. Puolilämmitetyllä vedellä on paljon pienempi lämmönjohtavuus ja puolikuumennetun ja kylmän hiukkasen välisen rajan leveys on paljon leveämpi. Siirtyminen näin leveän rajan keskelle tapahtuu paljon hitaammin kuin kuuman astian tapauksessa. Tämän seurauksena kuuma astia jäähtyy nopeammin kuin lämmin. Mielestäni meidän on seurattava erilämpöisten vesien jäähtymisprosessin dynamiikkaa sijoittamalla useita lämpötila-antureita astian keskeltä reunaan.

Korkeintaan 19.11.2016 klo 5.07

Se on todennettu: Jamalissa kylmällä putki kuumalla vedellä jäätyy ja sitä pitää lämmittää, mutta kylmää ei!

Artem, 09.12.2016 01:25

Se on vaikeaa, mutta mielestäni kylmä vesi on tiheämpää kuin kuuma vesi, jopa parempi kuin keitetty vesi, ja tässä on kiihtyvyys jäähtymisessä jne. kuuma vesi saavuttaa kylmän lämpötilan ja ohittaa sen, ja jos ottaa huomioon sen tosiasian, että kuuma vesi jäätyy alhaalta eikä ylhäältä, kuten yllä kirjoitetaan, tämä nopeuttaa prosessia huomattavasti!

Aleksanteri Sergejev, 21.08.2017 10:52

Sellaista vaikutusta ei ole. Valitettavasti. Vuonna 2016 aiheesta julkaistiin yksityiskohtainen artikkeli Naturessa: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect Siitä on selvää, että huolellisilla kokeilla (jos lämpimän ja kylmän veden näytteet ovat samat kaikessa paitsi lämpötila) vaikutusta ei havaita .

Zavlab, 22.8.2017 klo 5.31

Victor, 27.10.2017 03:52

"Se todella on." - jos et koulussa ymmärtänyt mitä lämpökapasiteetti ja energian säilymisen laki ovat. Se on helppo tarkistaa - tähän tarvitset: halu, pää, kädet, vesi, jääkaappi ja herätyskello. Ja luistinradat, kuten asiantuntijat kirjoittavat, jäädytetään (täytetään) kylmällä vedellä, ja leikattu jää tasoitetaan lämpimällä vedellä. Ja talvella pesukonesäiliöön on kaada pakkasnestettä, ei vettä. Vesi jäätyy joka tapauksessa, ja kylmä vesi jäätyy nopeammin.

Irina, 23.1.2018 10:58

Tiedemiehet kaikkialla maailmassa ovat kamppailleet tämän paradoksin kanssa Aristoteleen ajoista lähtien, ja Victor, Zavlab ja Sergeev osoittautuivat älykkäimmiksi.

Denis, 1.2.2018 8:51

Kaikki on kirjoitettu oikein artikkelissa. Mutta syy on hieman erilainen. Kiehumisprosessin aikana siihen liuennut ilma haihtuu vedestä, joten kiehuvan veden jäähtyessä sen tiheys on lopulta pienempi kuin saman lämpötilan raakaveden. Erilaiselle lämmönjohtavuudelle ei ole muita syitä kuin erilaiset tiheydet.

Zavlab, 3.1.2018 08:58 | Laboratorion johtaja

Irina:), "tutkijat ympäri maailmaa" eivät kamppaile tämän "paradoksin" kanssa; todellisille tiedemiehille tätä "paradoksia" ei yksinkertaisesti ole olemassa - se on helppo tarkistaa hyvin toistettavissa olosuhteissa. "Paradoksi" ilmestyi afrikkalaisen pojan Mpemban toistamattomien kokeiden vuoksi, ja samanlaiset "tieteilijät" paisuivat sitä :)

miroland, 23.3.2019 klo 7:20

Tansanialainen poika, joka asuu aivan Afrikan sydämessä, joka ei todennäköisesti ole koskaan nähnyt lunta... ;-D enkö sekoita mitään???)))

Sergei, 14.4.2019 klo 2.02

Otetaan kaksi kuminauhaa, venytetään molempia, toista enemmän (analogia kylmän ja lämpimän veden sisäisen energian kanssa) ja samanaikaisesti vapautetaan kuminauhan toinen pää. Kumpi kuminauha kutistuu nopeammin?

Artanis, 8.5.2019 klo 3.34

Itse kävin juuri tämän kokemuksen läpi. Laitoin pakastimeen kaksi täysin identtistä kupillista kuumaa ja kylmää vettä. Kylmä jäätyi paljon nopeammin. Kuuma oli vielä hieman lämmin. Mitä vikaa kokemuksessani on?

Zavlab, 5.9.2019 06:21 |

Artanis, Kokemuksesi mukaan "kaikki on niin" :) - "Mpemba-ilmiötä" ei ole oikein suoritetulla kokeella, joka varmistaa identtiset jäähdytysolosuhteet identtisille vesimäärille vain eri alkulämpötiloilla. Onnittelut sinulle - olet siirtynyt valon, järjen ja fyysisten peruslakien voiton puolelle ja alkanut siirtyä pois "Mpemba-lahosta" ja YouTube-videoiden faneista tyyliin "mitä he valehtelivat meille fysiikan tunnit"... :)

Moiseeva N.P. , 16.5.2019 04:30 | Ch. toimittaja

Olet oikeassa, paljon riippuu koeolosuhteista. Mutta jos vaikutusta ei olisi havaittu ollenkaan, ei olisi ollut tutkimusta eikä julkaisuja vakavissa lehdissä. Luitko muistiinpanon loppuun? Täällä ei puhuta YouTube-videoista.

Zavlab, 8.6.2019 05:26 | SlavNeftGas-YuzhNorthZapEast-Sintez Mitä tahansa

Natalya Petrovna, elämme tieteen "toistettavuuskriisin" aikakautta, jolloin nostaakseen viittausindeksiä iskulauseen "julkaise tai tuhoudu" alla "onnelliset tiedemiehet" kilpailevat mielellään hullujen teorioiden keksimisestä ilmeisen epäilyttävän kokeellisen tueksi. tietoja sen sijaan, että käyttäisit vähän aikaa ja resursseja näiden tietojen tarkistamiseen ennen puhtaasti teoreettisen artikkelin käsittelemistä. Esimerkki sellaisista "onnellisista tiedemiehistä" ovat juuri artikkelissa mainitsemasi "singapalalaiset fyysikot" - heidän julkaisunsa ei sisällä heidän omia kokeellisia tietojaan, vaan vain paljaita teoreettisia perusteluja järjettömän ilmiön "O:H-O" mahdollisesta vaikutuksesta. Bond Anomalous Relaxation” veden epänormaalista jäätymisprosessista, jonka havaitsivat Francis Bacon ja Rene Descartes ja jopa Aristoteles jo vuonna 350 eaa. ... Ja henkilökohtaisesti olen erittäin iloinen, että Nikola Bregovic Zagrebin yliopistosta sai 1000 punnan palkintorahansa Iso-Britannian Royal Society of Chemistry -yhdistykseltä, kun hän käytti hyviä laitteita toistettavissa olevissa olosuhteissa, hän itse mittasi melko fyysisesti selitettäviä tuloksia ilman mitään poikkeavuuksia ja kyseenalaisti kuinka kömpelöitä mittaukset olivat Mpemba-poika ja hänen seuraajansa sekä niiden riittävyys, jotka yrittivät tarjota "teoreettisen perustan" näille kömpelöille kokeille.

Mpemba vaikutus(Mpemba's Paradox) on paradoksi, joka sanoo, että kuuma vesi jäätyy joissain olosuhteissa nopeammin kuin kylmä vesi, vaikka sen on läpäistävä kylmän veden lämpötila jäätymisen aikana. Tämä paradoksi on kokeellinen tosiasia, joka on ristiriidassa tavanomaisten käsitysten kanssa, joiden mukaan samoissa olosuhteissa kuumennetulla kappaleella kuluu enemmän aikaa jäähtyä tiettyyn lämpötilaan kuin vähemmän kuumenneella kappaleella jäähtyä samaan lämpötilaan.

Tämän ilmiön huomasivat aikoinaan Aristoteles, Francis Bacon ja Rene Descartes, mutta vasta vuonna 1963 tansanialainen koulupoika Erasto Mpemba huomasi, että kuuma jäätelöseos jäätyy nopeammin kuin kylmä.

Tansaniassa Magambi High Schoolin opiskelijana Erasto Mpemba teki käytännön töitä kokina. Hänen täytyi tehdä kotitekoista jäätelöä - keittää maito, liuottaa siihen sokeri, jäähdyttää se huoneenlämpötilaan ja laittaa se sitten jääkaappiin jäätymään. Ilmeisesti Mpemba ei ollut erityisen ahkera opiskelija ja viivytti tehtävän ensimmäisen osan suorittamista. Hän pelkäsi, ettei hän selviä oppitunnin loppuun mennessä, joten hän laittoi vielä kuumaa maitoa jääkaappiin. Hänen yllätyksensä se jäätyi jopa aikaisemmin kuin hänen toveriensa maito, joka oli valmistettu annetun tekniikan mukaan.

Tämän jälkeen Mpemba kokeili paitsi maitoa, myös tavallista vettä. Joka tapauksessa hän kysyi jo Mkwavan lukion opiskelijana professori Dennis Osbornea Dar Es Salaamin yliopistosta (joka koulun johtaja kutsui pitämään luennon fysiikasta opiskelijoille) nimenomaan vedestä: "Jos otat kaksi identtistä astiaa, joissa on yhtä suuri määrä vettä, niin että toisessa veden lämpötila on 35 °C ja toisessa - 100 °C, ja laita ne pakastimeen, sitten toisessa vesi jäätyy nopeammin. Miksi?" Osborne kiinnostui tästä aiheesta ja pian, vuonna 1969, hän ja Mpemba julkaisivat kokeidensa tulokset Physics Education -lehdessä. Siitä lähtien heidän havaitsemaansa vaikutusta on kutsuttu Mpemba vaikutus.

Toistaiseksi kukaan ei tiedä tarkasti, kuinka selittää tätä outoa vaikutusta. Tieteilijöillä ei ole yhtä versiota, vaikka niitä on monia. Kyse on kuuman ja kylmän veden ominaisuuksien eroista, mutta vielä ei ole selvää, mitkä ominaisuudet vaikuttavat tässä tapauksessa: ero alijäähdytyksessä, haihtumisessa, jään muodostumisessa, konvektiossa vai nesteytettyjen kaasujen vaikutuksesta veteen klo. eri lämpötiloja.

Mpemba-ilmiön paradoksi on, että aika, jonka aikana keho jäähtyy ympäristön lämpötilaan, on verrannollinen tämän kehon ja ympäristön lämpötilaeroon. Tämän lain vahvisti Newton, ja se on sittemmin vahvistettu monta kertaa käytännössä. Tässä vaikutuksessa vesi, jonka lämpötila on 100 °C, jäähtyy 0 °C lämpötilaan nopeammin kuin sama määrä vettä, jonka lämpötila on 35 °C.

Tämä ei kuitenkaan vielä tarkoita paradoksia, koska Mpemba-ilmiö voidaan selittää tunnetun fysiikan puitteissa. Tässä on joitain selityksiä Mpemba-efektille:

Haihtuminen

Kuuma vesi haihtuu nopeammin säiliöstä, mikä pienentää sen tilavuutta, ja pienempi määrä vettä samassa lämpötilassa jäätyy nopeammin. 100 asteeseen kuumennettu vesi menettää 16 % massastaan ​​0 C:een jäähdytettynä.

Haihdutusvaikutus on kaksinkertainen. Ensinnäkin jäähdytykseen tarvittavan veden massa pienenee. Ja toiseksi, lämpötila laskee johtuen siitä, että vesifaasista höyryfaasiin siirtymisen höyrystymislämpö laskee.

Lämpötila ero

Koska kuuman veden ja kylmän ilman välinen lämpötilaero on suurempi, lämmönvaihto on tässä tapauksessa voimakkaampaa ja kuuma vesi jäähtyy nopeammin.

Hypotermia

Kun vesi jäähtyy alle 0 C, se ei aina jäädy. Joissakin olosuhteissa se voi alijäähtyä ja pysyä nesteenä pakkasen alapuolella. Joissakin tapauksissa vesi voi pysyä nesteenä jopa -20 C:n lämpötilassa.

Syynä tähän vaikutukseen on se, että ensimmäisten jääkiteiden muodostumisen alkamiseksi tarvitaan kiteenmuodostuskeskuksia. Jos niitä ei ole nestemäisessä vedessä, alijäähdytys jatkuu, kunnes lämpötila laskee tarpeeksi, jotta kiteet voivat muodostua spontaanisti. Kun ne alkavat muodostua alijäähtyneessä nesteessä, ne alkavat kasvaa nopeammin muodostaen sohjojäätä, joka jäätyy muodostaen jäätä.

Kuuma vesi on alttiimmin hypotermialle, koska sen lämmittäminen poistaa liuenneet kaasut ja kuplat, jotka puolestaan ​​voivat toimia jääkiteiden muodostumiskeskuksina.

Miksi hypotermia saa kuuman veden jäätymään nopeammin? Jos kyseessä on kylmä vesi, jota ei ole alijäähdytetty, tapahtuu seuraavaa. Tällöin aluksen pinnalle muodostuu ohut jääkerros. Tämä jääkerros toimii eristeenä veden ja kylmän ilman välillä ja estää haihtumisen. Jääkiteiden muodostumisnopeus on tässä tapauksessa pienempi. Ylijäähdytetyn kuuman veden tapauksessa alijäähdytetyssä vedessä ei ole suojaavaa pintakerrosta jäätä. Siksi se menettää lämpöä paljon nopeammin avoimen yläosan läpi.

Kun alijäähdytysprosessi päättyy ja vesi jäätyy, lämpöä menetetään paljon enemmän ja siten jäätä muodostuu enemmän.

Monet tämän vaikutuksen tutkijat pitävät hypotermiaa päätekijänä Mpemba-ilmiön tapauksessa.

Konvektio

Kylmä vesi alkaa jäätyä ylhäältä, mikä pahentaa lämpösäteilyn ja konvektion prosesseja ja siten lämpöhäviötä, kun taas kuuma vesi alkaa jäätyä alhaalta.

Tämä vaikutus selittyy veden tiheyden poikkeavalla. Veden maksimitiheys on 4 C. Jos jäähdytät veden 4 C:een ja laitat sen alempaan lämpötilaan, vesipintakerros jäätyy nopeammin. Koska tämä vesi on vähemmän tiheää kuin vesi lämpötilassa 4 C, se jää pinnalle muodostaen ohuen kylmän kerroksen. Näissä olosuhteissa veden pinnalle muodostuu lyhyessä ajassa ohut jääkerros, mutta tämä jääkerros toimii eristeenä, joka suojaa alempia vesikerroksia, joiden lämpötila pysyy 4 C:n lämpötilassa. Siksi jäähdytysprosessi on hitaampi.

Kuuman veden tapauksessa tilanne on täysin erilainen. Veden pintakerros jäähtyy nopeammin haihtumisen ja suuremman lämpötilaeron vuoksi. Lisäksi kylmävesikerrokset ovat tiheämpiä kuin kuumavesikerrokset, joten kylmävesikerros vajoaa alas ja nostaa lämpimän vesikerroksen pintaan. Tämä vedenkierto varmistaa nopean lämpötilan laskun.

Mutta miksi tämä prosessi ei saavuta tasapainopistettä? Mpemba-ilmiön selittämiseksi tästä konvektion näkökulmasta olisi välttämätöntä olettaa, että kylmä ja kuuma vesikerros eroavat toisistaan ​​ja konvektioprosessi itsessään jatkuu, kun veden keskilämpötila laskee alle 4 C.

Kuitenkaan ei ole olemassa kokeellista näyttöä tämän hypoteesin tueksi siitä, että kylmät ja kuumat vesikerrokset erottuvat konvektioprosessista.

Veteen liuenneet kaasut

Vesi sisältää aina siihen liuenneita kaasuja - happea ja hiilidioksidia. Näillä kaasuilla on kyky alentaa veden jäätymispistettä. Vettä lämmitettäessä näitä kaasuja vapautuu vedestä, koska niiden liukoisuus veteen on alhaisempi korkeissa lämpötiloissa. Siksi kuuman veden jäähtyessä se sisältää aina vähemmän liuenneita kaasuja kuin lämmittämättömässä kylmässä vedessä. Siksi lämmitetyn veden jäätymispiste on korkeampi ja se jäätyy nopeammin. Tätä tekijää pidetään joskus päätekijänä Mpemba-ilmiön selittämisessä, vaikkakaan ei ole olemassa kokeellista tietoa, joka vahvistaisi tämän tosiasian.

Lämmönjohtokyky

Tällä mekanismilla voi olla merkittävä rooli, kun vettä laitetaan jääkaappiosaston pakastimeen pienissä astioissa. Näissä olosuhteissa on havaittu, että kuumavesisäiliö sulattaa jään alla olevassa pakastimessa, mikä parantaa lämpökosketusta pakastimen seinämän kanssa ja lämmönjohtavuutta. Tämän seurauksena lämpö poistuu kuumavesisäiliöstä nopeammin kuin kylmästä. Kylmävesisäiliö ei puolestaan ​​sulata alla olevaa lunta.

Kaikkia näitä (sekä muita) olosuhteita tutkittiin monissa kokeissa, mutta selkeää vastausta kysymykseen - mitkä niistä tarjoavat sataprosenttisen Mpemba-ilmiön toiston - ei koskaan saatu.

Esimerkiksi vuonna 1995 saksalainen fyysikko David Auerbach tutki alijäähdytysveden vaikutusta tähän vaikutukseen. Hän havaitsi, että kuuma vesi, joka saavuttaa alijäähtyneen tilan, jäätyy korkeammassa lämpötilassa kuin kylmä vesi ja siksi nopeammin kuin jälkimmäinen. Mutta kylmä vesi saavuttaa alijäähtyneen tilan nopeammin kuin kuuma vesi, mikä kompensoi edellistä viivettä.

Lisäksi Auerbachin tulokset olivat ristiriidassa aiempien tietojen kanssa, joiden mukaan kuuma vesi kykenisi saavuttamaan suuremman alijäähdytyksen, koska kiteytyskeskuksia oli vähemmän. Vettä lämmitettäessä siihen liuenneet kaasut poistuvat siitä, ja keitettäessä osa siihen liuenneista suoloista saostuu.

Toistaiseksi voidaan todeta vain yksi asia - tämän vaikutuksen toisto riippuu merkittävästi olosuhteista, joissa koe suoritetaan. Juuri siksi, että sitä ei aina toisteta.

Hei, rakkaat mielenkiintoisten tosiasioiden ystävät. Tänään puhumme sinulle aiheesta. Mutta mielestäni otsikossa esitetty kysymys saattaa tuntua yksinkertaisesti absurdilta - mutta pitäisikö aina jakamattomasti luottaa pahamaineiseen "maalaan järkeen" eikä tiukasti vahvistettuun testikokeeseen. Yritetään selvittää, miksi kuuma vesi jäätyy nopeammin kuin kylmä vesi?

Historiallinen viittaus

Aristoteleen teoksissa mainittiin kylmän ja kuuman veden jäätymisen yhteydessä "kaikki ei ole puhdasta", sitten samanlaisia ​​huomautuksia tekivät F. Bacon, R. Descartes ja J. Black. Lähihistoriassa tälle efektille on annettu nimi "Mpemba’s Paradox" - joka on nimetty Tanganyikasta kotoisin olevasta koulupojasta Erasto Mpembasta, joka kysyi saman kysymyksen vierailevalle fysiikan professorille.

Pojan kysymys ei syntynyt tyhjästä, vaan puhtaasti henkilökohtaisista havainnoista jäätelöseosten jäähdytysprosessista keittiössä. Tietysti paikalla olleet luokkatoverit yhdessä koulun opettajan kanssa naurattivat Mpembaa - kuitenkin professori D. Osbornen henkilökohtaisen kokeellisen testin jälkeen heistä "haihtui" halu pilata Erastoa. Lisäksi Mpemba julkaisi yhdessä professorin kanssa yksityiskohtaisen kuvauksen tästä vaikutuksesta Physics Educationissa vuonna 1969 - ja siitä lähtien edellä mainittu nimi on pysynyt tieteellisessä kirjallisuudessa.

Mikä on ilmiön ydin?

Kokeen asetelma on melko yksinkertainen: kaikkien muiden asioiden ollessa samat, testataan identtisiä ohutseinäisiä astioita, jotka sisältävät täsmälleen yhtä suuret määrät vettä ja jotka eroavat vain lämpötilaltaan. Astiat ladataan jääkaappiin, jonka jälkeen jokaiseen jään muodostumiseen kuluva aika kirjataan. Paradoksi on, että astiassa, jossa on alun perin kuumempi neste, tämä tapahtuu nopeammin.

Miten moderni fysiikka selittää tämän?

Paradoksille ei ole universaalia selitystä, koska useita rinnakkaisia ​​prosesseja esiintyy yhdessä, joiden osuus voi vaihdella erityisistä alkuolosuhteista riippuen - mutta yhtenäisellä tuloksella:

• nesteen kyky alijäähtyä - aluksi kylmä vesi on alttiimpi alijäähtymiselle, ts. pysyy nestemäisenä, kun sen lämpötila on jo jäätymispisteen alapuolella
• nopeutettu jäähdytys - kuuman veden höyry muuttuu jäämikrokiteiksi, jotka putoaessaan takaisin nopeuttavat prosessia toimien ylimääräisenä "ulkoisena lämmönvaihtimena"
• eristysvaikutus - toisin kuin kuuma vesi, kylmä vesi jäätyy ylhäältä, mikä johtaa lämmönsiirron vähenemiseen konvektion ja säteilyn vaikutuksesta

On olemassa useita muita selityksiä (viimeisen kerran British Royal Society of Chemistry järjesti kilpailun parhaasta hypoteesista äskettäin, vuonna 2012) - mutta silti ei ole olemassa yksiselitteistä teoriaa kaikille syöttöehtojen yhdistelmille...