To je tačno, iako zvuči nevjerovatno, jer tokom procesa zamrzavanja prethodno zagrijana voda mora proći temperaturu hladne vode. U međuvremenu, ovaj efekat se široko koristi, na primjer, klizališta i tobogani se zimi pune toplom vodom hladnom vodom. Stručnjaci savjetuju vozačima da zimi sipaju hladnu, a ne toplu vodu u rezervoar za pranje. Paradoks je u svijetu poznat kao “Mpemba efekat”.

Ovu pojavu su svojevremeno pominjali Aristotel, Francis Bacon i Rene Descartes, ali tek 1963. godine profesori fizike su joj obratili pažnju i pokušali da je prouče. Sve je počelo kada je tanzanijski školarac Erasto Mpemba primijetio da se zaslađeno mlijeko koje je koristio za pravljenje sladoleda brže smrzavalo ako je prethodno zagrijano i pretpostavio da se topla voda smrzava brže od hladne vode. Okrenuo se nastavniku fizike za pojašnjenje, ali se učeniku samo nasmijao, rekavši sljedeće: „Ovo nije univerzalna fizika, već Mpemba fizika.”

Srećom, Dennis Osborne, profesor fizike sa Univerziteta Dar es Salaam, jednog dana je posjetio školu. I Mpemba mu se obrati sa istim pitanjem. Profesor je bio manje skeptičan, rekao je da ne može suditi o nečemu što nikada nije vidio, a po povratku kući zamolio je svoje osoblje da sprovedu odgovarajuće eksperimente. Činilo se da su potvrdile dječakove riječi. U svakom slučaju, 1969. godine Osborne je u engleskom časopisu govorio o radu sa Mpembom. fizikaObrazovanje" Iste godine, George Kell iz kanadskog Nacionalnog istraživačkog vijeća objavio je članak koji opisuje ovaj fenomen na engleskom jeziku. američkoJournaloffizika».

Postoji nekoliko mogućih objašnjenja za ovaj paradoks:

• Vruća voda brže isparava, čime se smanjuje njen volumen, a manji volumen vode na istoj temperaturi brže se smrzava. U zatvorenim kontejnerima hladnom vodom trebalo bi brže da se smrzne.
• Dostupnost snježne obloge. Kontejner sa vruća voda topi snijeg ispod, čime se poboljšava toplinski kontakt sa rashladnom površinom. Hladna voda ne topi snijeg ispod. Ako nema obloge za snijeg, posuda za hladnu vodu trebala bi se brže smrznuti.
• Hladna voda počinje da se smrzava odozgo, čime se pogoršavaju procesi toplotnog zračenja i konvekcije, a samim tim i gubitak toplote, dok topla voda počinje da se smrzava odozdo. Uz dodatno mehaničko miješanje vode u posudama, hladna voda bi se trebala brže smrzavati.
• Prisutnost centara kristalizacije u ohlađenoj vodi - tvari otopljenih u njoj. Sa malim brojem takvih centara u hladnoj vodi, transformacija vode u led je otežana, a moguće je čak i prehlađenje kada ostane u tečno stanje sa temperaturama ispod nule.

Nedavno je objavljeno još jedno objašnjenje. Dr Jonathan Katz sa Univerziteta Washington proučavao je ovaj fenomen i zaključio da važnu ulogu igraju ga tvari otopljene u vodi, koje se talože pri zagrijavanju.
Pod rastvoreno supstance dr. Katz se odnosi na kalcijum i magnezijum bikarbonate, koji se nalaze u tvrdoj vodi. Kada se voda zagrije, ove tvari se talože i voda postaje “meka”. Voda koja nikada nije zagrijana sadrži ove nečistoće i "tvrda je". Kako se smrzava i formiraju kristali leda, koncentracija nečistoća u vodi se povećava 50 puta. Zbog toga se smanjuje tačka smrzavanja vode.

Ovo objašnjenje mi ne deluje ubedljivo, jer... Ne smijemo zaboraviti da je efekat otkriven u eksperimentima sa sladoledom, a ne sa tvrdom vodom. Najvjerovatnije su uzroci fenomena termofizički, a ne hemijski.

Do sada nije dobijeno jednoznačno objašnjenje za Mpembin paradoks. Mora se reći da neki naučnici ne smatraju ovaj paradoks vrijednim pažnje. Međutim, vrlo je zanimljivo da je jednostavan školarac postigao prepoznavanje fizičkog efekta i stekao popularnost zahvaljujući svojoj radoznalosti i upornosti.

Dodato februar 2014

Bilješka je napisana 2011. Od tada su se pojavile nove studije o Mpemba efektu i novi pokušaji da se on objasni. Tako je 2012. godine Kraljevsko hemijsko društvo Velike Britanije raspisalo međunarodni konkurs za rješavanje naučne misterije “Mpemba efekat” sa nagradnim fondom od 1000 funti. Rok je određen 30. jula 2012. godine. Pobjednik je Nikola Bregović iz laboratorija Sveučilišta u Zagrebu. Objavio je svoj rad u kojem je analizirao dosadašnje pokušaje da se objasni ovaj fenomen i došao do zaključka da nisu bili uvjerljivi. Model koji je predložio zasniva se na osnovnim svojstvima vode. Zainteresovani mogu naći posao na http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

Istraživanje se tu nije završilo. 2013. godine fizičari iz Singapura su teoretski dokazali uzrok Mepemba efekta. Rad se može naći na http://arxiv.org/abs/1310.6514.

Povezani članci na stranici:

Ostali članci u ovom dijelu

Komentari:

Alexey Mishnev. , 06.10.2012 04:14

Zašto topla voda brže isparava? Naučnici su praktično dokazali da se čaša tople vode smrzava brže od hladne vode. Naučnici ne mogu da objasne ovaj fenomen iz razloga što ne razumeju suštinu fenomena: toplotu i hladnoću! Toplina i hladnoća su fizički osjećaj koji uzrokuje interakciju čestica Materije, u obliku kontra kompresije magnetnih valova koji se kreću iz svemira i iz centra Zemlje. Dakle, što je veća razlika potencijala, ovog magnetnog napona, to se brže odvija razmjena energije metodom kontraprodiranja jednog vala u drugi. Odnosno, metodom difuzije! U odgovoru na moj članak, jedan protivnik piše: 1) “..Vruća voda BRŽE isparava, što rezultira manje, pa se brže smrzava” Pitanje! Koja energija uzrokuje brže isparavanje vode? 2) Moj članak govori o čaši, a ne o drvenom koritu, što protivnik navodi kao kontraargument. Što nije tačno! Odgovaram na pitanje: "ZAŠTO VODA ISPARA U PRIRODI?" Magnetni talasi, koji se uvek kreću iz centra zemlje u svemir, savladavajući protivpritisak magnetnih kompresijskih talasa (koji se uvek kreću od svemira do centra zemlje), istovremeno raspršuju čestice vode, budući da se kreću u svemir. , povećavaju se u volumenu. To jest, oni se šire! Ako se savladaju valovi magnetske kompresije, ove vodene pare se sabijaju (kondenziraju) i pod utjecajem tih sila magnetske kompresije voda se vraća u zemlju u obliku padavina! S poštovanjem! Alexey Mishnev. 6. oktobar 2012.

Alexey Mishnev. , 06.10.2012 04:19

Šta je temperatura? Temperatura je stepen elektromagnetne napetosti magnetnih talasa sa energijom kompresije i ekspanzije. U slučaju ravnotežnog stanja ovih energija, temperatura tijela ili tvari je u stabilnom stanju. Kada se poremeti stanje ravnoteže ovih energija, prema energiji širenja, tijelo ili supstanca povećavaju volumen prostora. Ako energija magnetnih valova prelazi u smjeru kompresije, tijelo ili supstanca se smanjuju u volumenu prostora. Stepen elektromagnetnog napona određen je stepenom ekspanzije ili kompresije referentnog tijela. Alexey Mishnev.

Moiseeva Natalia, 23.10.2012 11:36 | VNIIM

Alexey, govorite o nekom članku koji iznosi vaša razmišljanja o pojmu temperature. Ali niko ga nije pročitao. Molim te daj mi link. Generalno, vaši pogledi na fiziku su veoma jedinstveni. Nikada nisam čuo za "elektromagnetno širenje referentnog tijela."

Jurij Kuznjecov, 04.12.2012 12:32

Predlaže se hipoteza da je to zbog intermolekularne rezonancije i ponderomotivne privlačnosti između molekula koje ona stvara. U hladnoj vodi, molekuli se kreću i vibriraju haotično, na različitim frekvencijama. Kada se voda zagrije, s povećanjem frekvencije vibracija, njihov raspon se sužava (smanjuje se razlika u frekvencijama od tekuće tople vode do tačke isparavanja), frekvencije vibracija molekula se približavaju jedna drugoj, zbog čega rezonancija nastaje između molekula. Tokom hlađenja, ova rezonancija je djelimično očuvana i ne nestaje odmah. Pokušajte pritisnuti jednu od dvije gitarske žice koje su u rezonanciji. Sada pustite - struna će ponovo početi da vibrira, rezonancija će vratiti svoje vibracije. Isto tako, u smrznutoj vodi, vanjski hlađeni molekuli pokušavaju izgubiti amplitudu i frekvenciju vibracija, ali “topli” molekuli unutar posude “povlače” vibracije unazad, djelujući kao vibratori, a vanjski kao rezonatori. Ponderomotivna privlačnost* nastaje između vibratora i rezonatora. Kada ponderomotorna sila postane veća od sile uzrokovane kinetičkom energijom molekula (koji ne samo da vibriraju, već se i kreću linearno), dolazi do ubrzane kristalizacije - "Mpemba efekta". Ponderomotorna veza je vrlo nestabilna, Mpemba efekat je jako zavisan od svih povezani faktori: zapremina smrznute vode, priroda njenog zagrevanja, uslovi smrzavanja, temperatura, konvekcija, uslovi razmene toplote, zasićenost gasom, vibracije rashladne jedinice, ventilacija, nečistoće, isparavanje, itd. Možda čak i od osvetljenja... Stoga, efekat ima mnogo objašnjenja i ponekad ga je teško reproducirati. Iz istog razloga "rezonancije", prokuvana voda ključa brže od neprokuvane - rezonancija zadržava intenzitet vibracija molekula vode neko vreme nakon ključanja (gubitak energije tokom hlađenja uglavnom je posledica gubitka kinetičke energije linearnog kretanja molekula). Prilikom intenzivnog zagrijavanja, molekule vibratora mijenjaju uloge sa molekulima rezonatora u poređenju sa smrzavanjem - frekvencija vibratora je manja od frekvencije rezonatora, što znači da se između molekula ne dešava privlačenje, već odbijanje, što ubrzava prelazak u drugo stanje. agregacije (par).

Vlad, 12.11.2012 03:42

slomio mi mozak...

Anton, 2.4.2013 02:02

1. Da li je ova ponderomotivna privlačnost zaista toliko velika da utiče na proces prijenosa topline? 2. Da li to znači da kada se sva tijela zagriju na određenu temperaturu, njihove strukturne čestice ulaze u rezonanciju? 3. Zašto ova rezonancija nestaje kada se ohladi? 4. Je li ovo vaša pretpostavka? Ako postoji izvor, navedite. 5. Prema ovoj teoriji, oblik posude će igrati važnu ulogu, a ako je tanka i ravna, onda razlika u vremenu smrzavanja neće biti velika, tj. možete provjeriti ovo.

Gudrat, 11.03.2013 10:12 | METAK

U hladnoj vodi već postoje atomi dušika i udaljenosti između molekula vode su veće nego u vrućoj vodi. Odnosno, zaključak: Vruća voda brže apsorbira atome dušika, a pritom se brže smrzava od hladne vode - to je uporedivo sa otvrdnjavanjem željeza, jer se topla voda pretvara u led, a vruće željezo stvrdnjava brzim hlađenjem!

Vladimir, 13.03.2013 06:50

ili možda ovo: gustina tople vode i leda je manja od gustine hladne vode, pa stoga voda ne treba da menja svoju gustinu, gubi neko vreme i smrzava se.

Alexey Mishnev, 21.03.2013 11:50

Prije nego što govorimo o rezonancijama, privlačenju i vibracijama čestica, moramo razumjeti i odgovoriti na pitanje: Koje sile uzrokuju vibracije čestica? Budući da bez kinetičke energije ne može biti kompresije. Bez kompresije ne može biti ekspanzije. Bez ekspanzije ne može biti kinetičke energije! Kada počnete da pričate o rezonanciji žica, prvo se potrudite da jedna od ovih žica počne da vibrira! Kada govorimo o privlačenju, morate prije svega naznačiti silu koja čini da se ova tijela privlače! Tvrdim da su sva tijela sabijena elektromagnetnom energijom atmosfere i koja sabija sva tijela, tvari i elementarne čestice silom od 1,33 kg. ne po cm2, nego po elementarnoj čestici, jer atmosferski pritisak ne može biti selektivan!

Dodik, 31.05.2013 02:59

Čini mi se da ste zaboravili jednu istinu - "Nauka počinje tamo gdje počinju mjerenja." Kolika je temperatura "vruće" vode? Kolika je temperatura "hladne" vode? Članak ne kaže ni riječi o tome. Iz ovoga možemo zaključiti - cijeli članak je sranje!

Grigorije, 6.4.2013 12:17

Dodik, prije nego što članak nazoveš glupošću, treba bar malo razmisliti o učenju. I ne samo mjeriti.

Dmitrij, 24.12.2013 10:57

Molekuli tople vode se kreću brže nego u hladnoj vodi, zbog toga je bliži kontakt sa okolinom, čini se da apsorbuju svu hladnoću, brzo usporavajući.

Ivan, 01.10.2014 05:53

Iznenađujuće je da se na ovoj stranici pojavljuje tako anonimni članak. Članak je potpuno nenaučan. I autor i komentatori se nadmeću u potrazi za objašnjenjem fenomena, ne trudeći se da saznaju da li se fenomen uopšte posmatra i, ako se posmatra, pod kojim uslovima. Štaviše, nema čak ni saglasnosti o tome šta mi zapravo posmatramo! Dakle, autor inzistira na potrebi da se objasni učinak brzog zamrzavanja vrućeg sladoleda, iako iz cijelog teksta (i riječi “efekat je otkriven u eksperimentima sa sladoledom”) proizlazi da on sam nije provodio takve eksperimenti. Iz opcija za „objašnjenje“ fenomena navedenih u članku, jasno je da opisuju potpuno različite eksperimente izvedene u različitim uslovima sa različitim vodeni rastvori. I suština objašnjenja i subjunktivno raspoloženje u njima sugeriraju da čak ni osnovna provjera izraženih ideja nije izvršena. Neko je slučajno čuo smiješnu priču i opušteno iznio svoj spekulativni zaključak. Žao mi je, ali nije fizički. Naučno istraživanje, a razgovor se vodi u pušačkoj sobi.

Ivan, 01.10.2014 06:10

Što se tiče komentara u članku o punjenju valjaka toplom vodom i rezervoara za pranje vjetrobrana hladnom vodom. Ovdje je sve jednostavno sa stanovišta elementarne fizike. Klizalište se puni toplom vodom upravo zato što se sporije smrzava. Klizalište mora biti ravno i glatko. Pokušajte da ga napunite hladnom vodom - dobićete izbočine i "otekline", jer... Voda će se brzo smrznuti bez vremena da se raširi u ravnomjeran sloj. A vrući će imati vremena da se raširi u ravnomjernom sloju i otopit će postojeće led i snijeg. Perilica također nije teška: nema smisla sipati čistu vodu po hladnom vremenu - smrzava se na staklu (čak i vruća); i vruća tečnost antifriza može dovesti do pucanja hladnog stakla, plus staklo će imati povišena temperatura smrzavanje zbog ubrzanog isparavanja alkohola na putu do čaše (je li svima poznat princip rada aparata za mjesečni aparat? - alkohol isparava, voda ostaje).

Ivan, 01.10.2014 06:34

Ali u suštini fenomena, glupo je pitati se zašto se dva različita eksperimenta pod različitim uslovima odvijaju različito. Ako se eksperiment provodi isključivo, onda je potrebno uzeti toplu i hladnu vodu iste hemijski sastav- uzeti prethodno ohlađenu kipuću vodu iz istog čajnika. Sipati u identične posude (na primjer čaše tankih stijenki). Ne postavljamo ga na snijeg, već na jednako ravnu, suhu podlogu, na primjer, drveni sto. I to ne u mikro zamrzivaču, već u prilično obimnom termostatu - proveo sam eksperiment prije nekoliko godina na dachi, kada je vrijeme vani bilo stabilno i mraz, oko -25C. Voda kristalizira na određenoj temperaturi nakon što otpusti toplinu kristalizacije. Hipoteza se svodi na tvrdnju da se topla voda brže hladi (to je tačno, u skladu s klasičnom fizikom, brzina prijenosa topline je proporcionalna temperaturnoj razlici), ali zadržava povećana brzina hlađenje čak i kada njegova temperatura postane jednaka temperaturi hladne vode. Postavlja se pitanje po čemu se voda koja se ohladila na temperaturu od +20C napolju razlikuje od potpuno iste vode koja se sat ranije ohladila na temperaturu od +20C, ali u prostoriji? Klasična fizika (uzgred, zasnovana ne na brbljanju u pušionici, već na stotinama hiljada i milionima eksperimenata) kaže: ništa, dalja dinamika hlađenja će biti ista (samo će kipuća voda dostići +20 poena kasnije). I eksperiment pokazuje isto: kada je čaša prvobitno hladne vode već imala jaku koru leda, topla voda nije ni pomišljala da se smrzne. P.S. Na komentare Jurija Kuznjecova. Prisustvo određenog efekta može se smatrati utvrđenim kada su opisani uslovi za njegov nastanak i on se dosljedno reprodukuje. A kada imamo nepoznate eksperimente sa nepoznatim uslovima, prerano je graditi teorije da ih objasnimo, a to ne daje ništa naučna tačka viziju. P.P.S. Pa, nemoguće je čitati komentare Alekseja Mišnjeva bez suza nježnosti - čovjek živi u nekakvom izmišljenom svijetu koji nema nikakve veze s fizikom i stvarnim eksperimentima.

Grgur, 13.01.2014 10:58

Ivane, razumem da pobijaš efekat Mpemba? Ne postoji, kao što pokazuju vaši eksperimenti? Zašto je tako poznat u fizici i zašto mnogi pokušavaju da ga objasne?

Ivan, 14.02.2014 01:51

Dobar dan, Gregory! Efekat nečistog eksperimenta postoji. Ali, kao što razumijete, ovo nije razlog za traženje novih zakona u fizici, već razlog za poboljšanje vještine eksperimentatora. Kao što sam već napomenuo u komentarima, u svim pomenutim pokušajima da se objasni „Mpemba efekat“, istraživači ne mogu ni jasno formulisati šta tačno i pod kojim uslovima mere. I hoćete da kažete da su to eksperimentalni fizičari? Nemoj me nasmijavati. Efekat je poznat ne u fizici, već u pseudonaučnim raspravama na raznim forumima i blogovima kojih danas ima more. Ljudi daleko od fizike doživljavaju ga kao pravi fizički efekat (u smislu kao posljedicu nekih novih fizičkih zakona, a ne kao posljedicu pogrešne interpretacije ili samo mita). Dakle, nema razloga govoriti o rezultatima različitih eksperimenata provedenih u potpuno različitim uvjetima kao o jednom fizičkom efektu.

Pavel, 18.02.2014 09:59

hm, ljudi... članak za "Speed ​​Info"... Bez uvrede... ;) Ivan je u pravu za sve...

Grigorije, 19.02.2014 12:50

Ivane, slažem se da sada ima dosta pseudonaučnih sajtova koji objavljuju neprovjereni senzacionalistički materijal.? Uostalom, efekat Mpemba se još uvijek proučava. Štaviše, naučnici sa univerziteta istražuju. Na primjer, 2013. godine ovaj efekat je proučavala grupa sa Tehnološkog univerziteta u Singapuru. Pogledajte vezu http://arxiv.org/abs/1310.6514. Vjeruju da su pronašli objašnjenje za ovaj efekat. Neću pisati detaljno o suštini otkrića, ali po njihovom mišljenju, efekat je povezan s razlikom u energijama pohranjenim u vodikovim vezama.

Moiseeva N.P. , 19.02.2014 03:04

Za sve zainteresovane za istraživanje Mpemba efekta, malo sam dopunio materijal u članku i dao linkove na kojima se možete upoznati sa najnovijim rezultatima (pogledajte tekst). Hvala na komentarima.

Ildar, 24.02.2014 04:12 | nema smisla sve nabrajati

Ako se ovaj Mpemba efekat zaista dogodi, onda se objašnjenje mora tražiti, mislim, u molekularnoj strukturi vode. Voda (kao što sam naučio iz popularno-naučne literature) ne postoji kao pojedinačni H2O molekuli, već kao klasteri od nekoliko molekula (čak i desetina). Kako temperatura vode raste, brzina kretanja molekula se povećava, klasteri se raspadaju jedni protiv drugih i valentne veze molekula nemaju vremena za sastavljanje velikih klastera. Formiranje klastera traje malo više vremena od smanjenja brzine kretanja molekula. A budući da su klasteri manji, formiranje kristalne rešetke se događa brže. U hladnoj vodi, naizgled, veliki, prilično stabilni grozdovi sprječavaju stvaranje rešetke, potrebno je neko vrijeme da se unište. I sam sam vidio na TV-u čudan efekat kada je hladna voda koja je mirno stajala u tegli nekoliko sati ostala tečna na hladnom. Ali čim je tegla podignuta, odnosno lagano pomaknuta sa svog mjesta, voda u tegli je odmah kristalizirala, postala neprozirna i tegla je pukla. Pa, sveštenik koji je pokazao ovaj efekat objasnio je to činjenicom da je voda blagoslovljena. Usput, ispostavilo se da voda uvelike mijenja svoj viskozitet ovisno o temperaturi. To je neprimjetno za nas, kao velika stvorenja, ali na nivou malih (mm ili manje) rakova, a još više bakterija, viskoznost vode je vrlo značajan faktor. Mislim da je i ovaj viskozitet određen veličinom klastera vode.

SIVO, 15.03.2014 05:30

sve oko nas što vidimo su površne karakteristike (svojstva) pa kao energiju prihvatamo samo ono što možemo izmjeriti ili dokazati na bilo koji način, inače je ćorsokak. Ovaj fenomen, Mpemba efekat, može se objasniti samo jednostavnom volumetrijskom teorijom koja će ujediniti sve fizičke modele u unificiranu strukturu interakcije. to je zapravo jednostavno

Nikita, 06.06.2014 04:27 | auto

Ali kako možete osigurati da voda ostane hladna, a ne topla kada se vozite u autu?

Alexey, 03.10.2014 01:09

Evo još jednog "otkrića" na putu. Voda unutra plastična boca Mnogo brže se smrzava sa otvorenim poklopcem. Iz zabave, eksperiment sam izvodio mnogo puta na jakom mrazu. Efekat je očigledan. Zdravo teoretičari!

Evgeniy, 27.12.2014 08:40

Princip evaporativnog hladnjaka. Uzimamo dvije hermetički zatvorene boce sa hladnom i toplom vodom. Stavili smo ga na hladno. Hladna voda se brže smrzava. Sada uzimamo iste boce sa hladnom i toplom vodom, otvaramo ih i stavljamo na hladno. Topla voda će se smrznuti brže od hladne vode. Ako uzmemo dva bazena sa hladnom i toplom vodom, onda će se topla voda mnogo brže smrzavati. To je zbog činjenice da povećavamo kontakt sa atmosferom. Što je isparavanje intenzivnije, temperatura brže pada. Ovdje moramo spomenuti faktor vlažnosti. Što je niža vlažnost, to je jače isparavanje i jače hlađenje.

siva TOMSK, 03.01.2015 10:55

GREY, 15.03.2014 05:30 - nastavak Ono što znate o temperaturi nije sve. Ima tu još nešto. Ako ispravno konstruirate fizički model temperature, on će postati ključ za opisivanje energetskih procesa od difuzije, topljenja i kristalizacije do takvih razmjera kao što je povećanje temperature s povećanjem tlaka, povećanje tlaka s povećanjem temperature. Čak će i fizički model Sunčeve energije postati jasan iz gore navedenog. Ja sam zimi. . u rano proljeće 20013. godine, gledajući temperaturne modele, sastavio sam opći temperaturni model. Nekoliko mjeseci kasnije, sjetio sam se temperaturnog paradoksa i tada sam shvatio... da moj temperaturni model također opisuje Mpemba paradoks. Bilo je to u maju - junu 2013. Kasnim godinu dana, ali tako je najbolje. Moj fizički model je zamrznuti okvir i može se premotati naprijed i nazad i sadrži motoričku aktivnost, istu aktivnost u kojoj se sve kreće. Imam 8 godina škole i 2 godine fakulteta sa ponavljanjem teme. Prošlo je 20 godina. Tako da ne mogu pripisati bilo kakve fizičke modele poznatim naučnicima, niti formule. Žao mi je.

Andrej, 08.11.2015 08:52

Generalno, imam ideju zašto se topla voda smrzava brže od hladne vode. A u mojim objašnjenjima sve je vrlo jednostavno, ako ste zainteresovani, pišite mi na email: [email protected]

Andrej, 08.11.2015 08:58

Žao mi je, dao sam pogrešnu adresu e-pošte, evo ispravne e-pošte: [email protected]

Viktor, 23.12.2015 10:37

Čini mi se da je sve jednostavnije, ovdje pada snijeg, to je ispareni plin, hlađen, pa se možda po hladnom vremenu topli brže hladi jer ispari i odmah kristalizira ne diže se daleko, a voda u gasovitom stanju se brže hladi nego u tečnom stanju)

Bekzhan, 28.01.2016 09:18

Čak i da je neko otkrio ove zakone sveta koji su povezani sa ovim efektima, ne bi ovde pisao Sa moje tačke gledišta, ne bi bilo logično da otkriva njegove tajne korisnicima interneta kada to može da objavi u poznatim naučnim knjigama. časopise i to lično dokazati pred narodom. Dakle, ono što će se ovdje pisati o ovom efektu, većina nije logična.)))

Alex, 22.02.2016 12:48

Zdravo eksperimentatori. U pravu ste kada kažete da nauka počinje tamo gde... ne merenja, već kalkulacije. “Eksperiment” je vječan i neophodan argument za one koji su lišeni mašte i linearnog mišljenja. Brzina izlijetanja molekula iz hladne vode u atmosferu određuje količinu energije koju nose iz vode (hlađenje je gubitak energije). brzina hlađenja preostale mase vode) To je sve, ako se udaljite od "eksperimentiranja" i sjetite se Osnovnih osnova nauke

Vladimir, 25.04.2016 10:53 | Meteo

U onim danima kada je antifriz bio rijedak, voda iz rashladnog sistema automobila u negrijanoj garaži se ispuštala nakon radnog dana kako se ne bi odmrznuo blok cilindra ili hladnjak - ponekad oboje zajedno. Ujutro je sipana topla voda. Po jakom mrazu motori su startali bez problema. Nekako se zbog nedostatka tople vode točila voda sa česme. Voda se odmah smrzla. Eksperiment je bio skup - tačno onoliko koliko košta kupovina i zamena bloka cilindra i hladnjaka automobila ZIL-131. Ko ne veruje neka proveri. a Mpemba je eksperimentisao sa sladoledom. U sladoledu se kristalizacija odvija drugačije nego u vodi. Pokušajte da odgrizete komadić sladoleda i komadić leda zubima. Najvjerovatnije se nije smrznuo, već se zgusnuo kao rezultat hlađenja. A svježa voda, bilo da je topla ili hladna, smrzava se na 0*C. Hladna voda je brza, ali toploj je potrebno vrijeme da se ohladi.

Lutalica, 06.05.2016 12:54 | Alexu

"c" - brzina svjetlosti u vakuumu E=mc^2 - formula koja izražava ekvivalentnost mase i energije

Albert, 27.07.2016 08:22

Prvo, analogija sa čvrstim materijama (nema procesa isparavanja). Nedavno sam lemio bakar vodovodne cijevi. Proces se odvija zagrijavanjem plinskog plamenika do temperature topljenja lema. Vrijeme zagrijavanja za jedan spoj sa spojnicom je otprilike jedan minut. Zalemio sam jedan spoj na spojnicu i nakon par minuta sam shvatio da sam ga krivo zalemio. Bilo je potrebno malo zarotirati cijev u spojnici. Ponovo sam počeo grijati fugu plamenikom i, na moje iznenađenje, trebalo je 3-4 minute da se spoj zagrije na temperaturu topljenja. Kako to!? Uostalom, cijev je još vruća i čini se da je potrebno mnogo manje energije za zagrijavanje do temperature topljenja, ali sve se pokazalo suprotno. Sve je u toplotnoj provodljivosti, koja je znatno veća u već zagrejanoj cevi, a granica između zagrejane i hladne cevi uspela je da se udalji od spoja za dva minuta. Sada o vodi. Radit ćemo s konceptima vruće i polugrijane posude. U vrućoj posudi formira se uska temperaturna granica između vrućih, visoko pokretnih čestica i sporo pokretnih, hladnih čestica, koja se relativno brzo kreće od periferije ka centru, jer na ovoj granici brze čestice brzo odustaju od svoje energije (hlađene) česticama s druge strane granice. Pošto je zapremina spoljašnjih hladnih čestica veća, brze čestice, odustajući od svoje toplotne energije, ne mogu značajno da zagreju spoljašnje hladne čestice. Stoga se proces hlađenja tople vode odvija relativno brzo. Poluzagrijana voda ima mnogo nižu toplinsku provodljivost, a širina granice između poluzagrijanih i hladnih čestica je mnogo šira. Pomak u središte tako široke granice događa se mnogo sporije nego u slučaju vruće posude. Kao rezultat toga, vruća posuda se hladi brže od tople. Mislim da treba da pratimo dinamiku procesa hlađenja vode različitih temperatura postavljanjem nekoliko temperaturnih senzora od sredine do ivice posude.

Maks, 19.11.2016 05:07

Provjereno je: na Jamalu, kada je hladno, cijev sa toplom vodom se smrzava i morate je zagrijati, a hladna ne!

Artem, 09.12.2016 01:25

Teško je, ali mislim da je hladna voda gušća od tople vode, čak i bolja od prokuvane vode, a ovde dolazi do ubrzanja hlađenja itd. topla voda dostiže hladnu temperaturu i prestiže je, a ako se uzme u obzir da se topla voda smrzava odozdo, a ne odozgo, kao što je gore napisano, to dosta ubrzava proces!

Alexander Sergeev, 21.08.2017 10:52

Nema takvog efekta. Avaj. 2016. godine u Nature je objavljen detaljan članak na tu temu: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect Iz njega je jasno da uz pažljive eksperimente (ako su uzorci tople i hladne vode u svemu isti osim temperature) efekat nije primećen.

Zavlab, 22.08.2017 05:31

Viktor , 27.10.2017 03:52

"Zaista jeste." - ako u školi niste razumjeli šta su toplotni kapacitet i zakon održanja energije. Lako je provjeriti - za to su vam potrebni: želja, glava, ruke, voda, frižider i budilica. A klizališta su, kako pišu stručnjaci, zamrznuta (punjena) hladnom vodom, a izrezani led se izravnava toplom vodom. A zimi u rezervoar za pranje treba sipati tečnost protiv smrzavanja, a ne vodu. Voda će se u svakom slučaju smrznuti, a hladna voda će se smrznuti brže.

Irina, 23.01.2018 10:58

Naučnici širom svijeta bore se s ovim paradoksom još od vremena Aristotela, a Viktor, Zavlab i Sergejev su se pokazali kao najpametniji.

Denis, 01.02.2018 08:51

Sve je tačno napisano u članku. Ali razlog je nešto drugačiji. Tokom procesa ključanja, vazduh rastvoren u njoj isparava iz vode, stoga, kako se ključala voda hladi, njena gustina će na kraju biti manja od gustine sirove vode na istoj temperaturi. Ne postoje drugi razlozi za različitu toplotnu provodljivost osim različite gustine.

Zavlab, 01.03.2018 08:58 | Šef laboratorije

Irina:), “naučnici širom svijeta” se ne bore sa ovim “paradoksom” za prave naučnike ovaj “paradoks” jednostavno ne postoji – lako se provjerava pod dobro ponovljivim uvjetima. "Paradoks" se pojavio zbog neponovljivih eksperimenata afričkog dječaka Mpembe i naduvali su ga slični "naučnici" :)

Mnogi istraživači su iznijeli i iznose vlastite verzije o tome zašto se topla voda smrzava brže od hladne vode. Činilo bi se kao paradoks - na kraju krajeva, da bi se smrznula, vruća voda se prvo mora ohladiti. Međutim, činjenica ostaje činjenica, a naučnici to objašnjavaju na različite načine.

Glavne verzije

On ovog trenutka Postoji nekoliko verzija koje objašnjavaju ovu činjenicu:

1. Budući da topla voda brže isparava, njen volumen se smanjuje. A smrzavanje manje količine vode na istoj temperaturi dolazi brže.
2. Odeljak zamrzivača frižidera ima oblogu za sneg. Kontejner sa toplom vodom topi snijeg ispod. Ovo poboljšava termički kontakt sa zamrzivačem.
3. Zamrzavanje hladne vode, za razliku od tople vode, počinje na vrhu. Istovremeno se pogoršavaju konvekcija i toplinsko zračenje, a samim tim i gubitak topline.
4. Hladna voda sadrži centre kristalizacije - tvari otopljene u njoj. Ako je njihov sadržaj u vodi mali, zaleđivanje je teško, iako je u isto vrijeme moguće prehlađenje - kada na temperaturama ispod nule ima tečno stanje.

Iako pošteno možemo reći da se ovaj efekat ne opaža uvijek. Vrlo često se hladna voda smrzava brže od tople vode.

Na kojoj temperaturi se voda smrzava

Zašto se voda uopšte smrzava? Sadrži određenu količinu mineralnih ili organskih čestica. To mogu biti, na primjer, vrlo male čestice pijeska, prašine ili gline. Kako temperatura zraka opada, ove čestice su centri oko kojih se formiraju kristali leda.

Ulogu jezgri kristalizacije mogu imati i mjehurići zraka i pukotine u posudi u kojoj se nalazi voda. Na brzinu procesa pretvaranja vode u led u velikoj mjeri utječe broj takvih centara - ako ih ima mnogo, tekućina se brže smrzava. At normalnim uslovima, sa normalnim atmosferski pritisak, voda ulazi u čvrsto stanje iz tečnosti na temperaturi od 0 stepeni.

Suština Mpemba efekta

Efekat Mpemba je paradoks, čija je suština da se pod određenim okolnostima topla voda smrzava brže od hladne vode. Ovu pojavu su primijetili Aristotel i Descartes. Međutim, tek 1963. godine tanzanijski školarac Erasto Mpemba utvrdio je da se vrući sladoled smrzava za kraće vrijeme od hladnog. Ovaj zaključak je napravio dok je ispunjavao zadatak kuhanja.

Šećer je morao otopiti u prokuvanom mlijeku i nakon što ga je ohladio staviti u frižider da se zamrzne. Očigledno, Mpemba nije bio posebno marljiv i kasno je počeo da izvršava prvi deo zadatka. Stoga nije čekao da se mlijeko ohladi, već je vruće stavio u frižider. Bio je veoma iznenađen kada se smrzla čak i brže nego kod njegovih kolega iz razreda koji su radili po zadatoj tehnologiji.

Ova činjenica je veoma zainteresovala mladića i počeo je eksperimente sa običnom vodom. Godine 1969. časopis Physics Education objavio je rezultate istraživanja Mpembe i profesora Dennisa Osbornea sa Univerziteta Dar Es Salaam. Efekat koji su opisali dobio je naziv Mpemba. Međutim, ni danas nema jasnog objašnjenja za ovaj fenomen. Svi naučnici se slažu da glavnu ulogu u tome imaju razlike u svojstvima rashlađene i tople vode, ali šta tačno nije poznato.

Singapurska verzija

Fizičare sa jednog od singapurskih univerziteta zanimalo je i pitanje koja voda se brže smrzava - topla ili hladna? Tim istraživača na čelu sa Xi Zhangom objasnio je ovaj paradoks upravo svojstvima vode. Svi znaju sastav vode iz škole - atom kiseonika i dva atoma vodika. Kiseonik u određenoj meri odvlači elektrone od vodonika, tako da je molekula određena vrsta „magneta“.

Kao rezultat toga, određeni molekuli u vodi se malo privlače jedni prema drugima i ujedinjuju ih vodikovom vezom. Njegova snaga je mnogo puta manja od kovalentne veze. Singapurski istraživači vjeruju da objašnjenje za Mpembin paradoks leži upravo u vodoničnim vezama. Ako su molekuli vode postavljeni vrlo čvrsto zajedno, onda tako snažna interakcija između molekula može deformirati kovalentnu vezu u sredini samog molekula.

Ali kada se voda zagrije, vezani molekuli se malo udaljavaju jedan od drugog. Kao rezultat, dolazi do relaksacije kovalentnih veza u sredini molekula uz oslobađanje viška energije i prijelaz na niže nivo energije. To dovodi do činjenice da se topla voda počinje brzo hladiti. By najmanje, to pokazuju teorijski proračuni koje su izvršili singapurski naučnici.

Trenutačno zamrzavanje vode - 5 nevjerovatnih trikova: Video

21.11.2017 11.10.2018 Alexander Firtsev

« Koja voda se brže smrzava, hladna ili topla?“- pokušajte da postavite pitanje prijateljima, najvjerovatnije će većina njih odgovoriti da se hladna voda brže smrzava – i pogriješit će.

Zapravo, ako u zamrzivač istovremeno stavite dvije posude istog oblika i zapremine, od kojih jedna sadrži hladnu vodu, a druga vruća, tada će se topla voda brže smrzavati.

Takva izjava može izgledati apsurdna i nerazumna. Ako slijedite logiku, onda se topla voda prvo mora ohladiti na temperaturu hladne vode, a hladna bi se već u tom trenutku trebala pretvoriti u led.

Pa zašto topla voda pobjeđuje hladnu na svom putu do smrzavanja? Pokušajmo to shvatiti.

Istorija posmatranja i istraživanja

Ljudi su od davnina posmatrali ovaj paradoksalan efekat, ali mu niko nije pridavao veliki značaj. Tako su Arestotel, kao i Rene Descartes i Francis Bacon, u svojim bilješkama zabilježili nedosljednosti u brzini smrzavanja hladne i tople vode. U svakodnevnom životu često se javljao neobičan fenomen.

Dugo vremena ovaj fenomen nije ni na koji način proučavan i nije izazivao veliko interesovanje naučnika.

Proučavanje ovog neobičnog efekta počelo je 1963. godine, kada je radoznali školarac iz Tanzanije, Erasto Mpemba, primijetio da se vruće mlijeko za sladoled smrzava brže od hladnog mlijeka. U nadi da će dobiti objašnjenje za razloge neobičnog efekta, mladić je pitao svog profesora fizike u školi. Međutim, učiteljica mu se samo nasmijala.

Kasnije je Mpemba ponovio eksperiment, ali u svom eksperimentu više nije koristio mlijeko, već vodu, a paradoksalan efekat se ponovo ponovio.

6 godina kasnije, 1969. godine, Mpemba je ovo pitanje postavio profesoru fizike Dennisu Osbornu, koji je došao u njegovu školu. Profesor je bio zainteresovan za mladićevo zapažanje, pa je kao rezultat sproveden eksperiment koji je potvrdio prisustvo efekta, ali razlozi za ovaj fenomen nisu utvrđeni.

Od tada se taj fenomen naziva Mpemba efekat.

Kroz istoriju naučnih posmatranja, postavljane su mnoge hipoteze o uzrocima ovog fenomena.

Tako bi 2012. godine Britansko kraljevsko hemijsko društvo objavilo takmičenje hipoteza koje objašnjavaju efekat Mpemba. Na konkursu su učestvovali naučnici iz cijelog svijeta, ukupno je prijavljeno 22.000 naučnih radova. Uprkos tako impresivnom broju članaka, nijedan od njih nije razjasnio paradoks Mpemba.

Najčešća verzija je bila prema kojoj se topla voda brže smrzava, jer jednostavno brže isparava, njen volumen postaje manji, a kako se volumen smanjuje, brzina hlađenja se povećava. Najčešća verzija je na kraju opovrgnuta jer je proveden eksperiment u kojem je isključeno isparavanje, ali je učinak ipak potvrđen.

Drugi naučnici su vjerovali da je uzrok Mpemba efekta isparavanje plinova otopljenih u vodi. Po njihovom mišljenju, tokom procesa zagrevanja gasovi rastvoreni u vodi isparavaju, zbog čega ona dobija veću gustinu od hladne vode. Kao što je poznato, povećanje gustine dovodi do promjene fizička svojstva vode (povećana toplotna provodljivost), a samim tim i povećanje brzine hlađenja.

Osim toga, postavljeno je nekoliko hipoteza koje opisuju brzinu cirkulacije vode ovisno o temperaturi. Mnoge studije su pokušale da utvrde odnos između materijala posuda u kojima se nalazila tečnost. Mnoge teorije su se činile vrlo uvjerljivim, ali nisu mogle biti naučno potvrđene zbog nedostatka početnih podataka, kontradikcija u drugim eksperimentima ili zato što identificirani faktori jednostavno nisu bili uporedivi sa brzinom hlađenja vode. Neki naučnici su u svojim radovima doveli u pitanje postojanje efekta.

2013. istraživači sa Nanyang tehnološkog univerziteta u Singapuru su tvrdili da su riješili misteriju Mpemba efekta. Prema njihovom istraživanju, razlog za ovaj fenomen leži u činjenici da se količina energije pohranjene u vodikovim vezama između molekula hladne i tople vode značajno razlikuje.

Metode kompjuterskog modeliranja su pokazale sledeći rezultati: Što je temperatura vode viša, to je veća udaljenost između molekula zbog činjenice da se sile odbijanja povećavaju. Posljedično, vodonične veze molekula se rastežu, pohranjujući više energije. Kada se ohlade, molekuli se počinju približavati jedni drugima, oslobađajući energiju iz vodikovih veza. U ovom slučaju, oslobađanje energije je praćeno smanjenjem temperature.

U oktobru 2017. španski fizičari su, u toku jedne druge studije, otkrili da veliku ulogu u formiranju efekta igra uklanjanje supstance iz ravnoteže (snažno zagrijavanje prije jakog hlađenja). Odredili su uslove pod kojima je verovatnoća da će se efekat pojaviti maksimalna. Osim toga, naučnici iz Španije potvrdili su postojanje obrnutog Mpemba efekta. Otkrili su da kada se zagreje, hladniji uzorak može brže dostići visoku temperaturu od toplijeg.

Uprkos sveobuhvatnim informacijama i brojnim eksperimentima, naučnici nameravaju da nastave sa proučavanjem efekta.

Mpemba efekat u stvarnom životu

Da li ste se ikada zapitali zašto je zimi klizalište napunjeno toplom, a ne hladnom vodom? Kao što već razumijete, to rade jer će se klizalište napunjeno toplom vodom smrznuti brže nego da je napunjeno hladnom vodom. Iz istog razloga topla voda se sipa u tobogane u zimskim ledenim gradovima.

Dakle, saznanje o postojanju fenomena omogućava ljudima da uštede vrijeme prilikom pripreme lokacija za zimske vrste sport

Osim toga, Mpemba efekat se ponekad koristi u industriji za smanjenje vremena smrzavanja proizvoda, tvari i materijala koji sadrže vodu.

Čini se da stara dobra formula H 2 O ne sadrži tajne. Ali u stvari, voda - izvor života i najpoznatija tečnost na svijetu - prepuna je mnogih misterija koje čak ni naučnici ponekad ne mogu riješiti.

Evo 5 najvise zanimljivosti o vodi:

1. Topla voda se smrzava brže od hladne vode

Uzmimo dvije posude sa vodom: u jednu sipajte toplu, a u drugu hladnu i stavite u zamrzivač. Topla voda će se smrznuti brže od hladne, iako je logično da je hladna voda prvo trebala da se pretvori u led: na kraju krajeva, topla voda mora prvo da se ohladi na nisku temperaturu, a zatim da se pretvori u led, dok hladna voda ne mora da se hladi. Zašto se ovo dešava?

Godine 1963., Erasto B. Mpemba, srednjoškolac u Tanzaniji, zamrzavao je mješavinu sladoleda i primijetio da se vruća mješavina brže stvrdnula u zamrzivaču od hladne. Kada je mladić podijelio svoje otkriće sa svojim profesorom fizike, samo mu se nasmijao. Na sreću, učenik je bio uporan i uvjerio učitelja da sprovede eksperiment, koji je potvrdio njegovo otkriće: pod određenim uvjetima topla voda se zapravo smrzava brže od hladne vode.

Sada se ovaj fenomen smrzavanja tople vode brže od hladne naziva "Mpemba efekat". Istina, mnogo prije toga jedinstvena nekretnina vodu su zabilježili Aristotel, Francis Bacon i René Descartes.

Naučnici još uvijek ne razumiju u potpunosti prirodu ovog fenomena, objašnjavajući ga ili razlikom u prehlađenju, isparavanju, formiranju leda, konvekciji, ili djelovanjem ukapljenih plinova na toplu i hladnu vodu.

Napomena od X.RU na temu „Topla voda se smrzava brže od hladne vode“.

Budući da su nama, stručnjacima za hlađenje, bliža pitanja hlađenja, dozvolit ćemo sebi da malo dublje prodremo u suštinu ovog problema i damo dva mišljenja o prirodi tako misteriozne pojave.

1. Naučnik sa Univerziteta Washington predložio je objašnjenje za misteriozni fenomen poznat još iz vremena Aristotela: zašto se topla voda smrzava brže od hladne vode.

Fenomen, nazvan Mpemba efekat, široko se koristi u praksi. Na primjer, stručnjaci savjetuju vozačima da zimi sipaju hladnu, a ne toplu vodu u rezervoar za pranje. Ali šta se krije iza ovog fenomena? dugo vremena ostao nepoznat.

Doktor Jonathan Katz sa Univerziteta Washington proučavao je ovaj fenomen i došao do zaključka da važnu ulogu imaju tvari otopljene u vodi, koje se talože pri zagrijavanju, prenosi EurekAlert.

Pod otopljenim tvarima Dr. Katz podrazumijeva kalcijum i magnezijum bikarbonate, koji se nalaze u tvrdoj vodi. Kada se voda zagrije, ove tvari se talože, stvarajući kamenac na zidovima kotla. Voda koja nikada nije zagrijana sadrži ove nečistoće. Kako se smrzava i formiraju kristali leda, koncentracija nečistoća u vodi se povećava 50 puta. Zbog toga se smanjuje tačka smrzavanja vode. „A sada se voda mora dodatno ohladiti da bi se smrzla“, objašnjava dr. Katz.

Postoji drugi razlog koji sprečava zamrzavanje nezagrijane vode. Smanjenje tačke smrzavanja vode smanjuje temperaturnu razliku između čvrste i tečne faze. „Budući da brzina kojom voda gubi toplotu zavisi od ove temperaturne razlike, voda koja nije zagrejana slabije se hladi“, komentariše dr. Katz.

Prema naučniku, njegova teorija se može testirati eksperimentalno, jer Mpemba efekat postaje vidljiviji za tvrđu vodu.

2. Kiseonik plus vodonik plus hladnoća stvara led. Na prvi pogled ova prozirna supstanca djeluje vrlo jednostavno. U stvarnosti, led je prepun mnogih misterija. Led, koji je stvorio Afrikanac Erasto Mpemba, nije razmišljao o slavi. Dani su bili vrući. Hteo je sladoled. Uzeo je kutiju sa sokom i stavio je u zamrzivač. Učinio je to više puta i stoga je primijetio da se sok posebno brzo smrzava ako ga prvo držite na suncu - stvarno ga zagrijava! Ovo je čudno, mislio je tanzanijski školarac, koji je postupio suprotno svjetskoj mudrosti. Da li je zaista tačno da se tečnost, da bi se brže pretvorila u led, prvo mora... zagrejati? Mladić je bio toliko iznenađen da je svoje nagađanje podijelio s učiteljicom. On je ovaj kuriozitet prenio u štampi.

Ova priča se desila šezdesetih godina prošlog veka. Sada je "Mpemba efekat" dobro poznat naučnicima. Ali dugo je ovaj naizgled jednostavan fenomen ostao misterija. Zašto se topla voda smrzava brže od hladne vode?

Tek 1996. godine fizičar David Auerbach je pronašao rješenje. Da bi odgovorio na ovo pitanje, provodio je eksperiment cijelu godinu: zagrijao je vodu u čaši i ponovo je ohladio. Pa šta je otkrio? Kada se zagrije, mjehurići zraka otopljeni u vodi isparavaju. Voda bez gasova se lakše smrzava na stijenkama posude. „Naravno, i voda sa visokim sadržajem vazduha će se smrznuti“, kaže Auerbach, „ali ne na nula stepeni Celzijusa, već samo na minus četiri do šest stepeni.“ Naravno, morat ćete čekati duže. Dakle, topla voda se smrzava prije hladne, to je naučna činjenica.

Jedva da postoji supstanca koja se pojavljuje pred našim očima sa istom lakoćom kao led. Sastoji se samo od molekula vode - odnosno elementarnih molekula koji sadrže dva atoma vodika i jedan atom kisika. Međutim, led je možda najmisterioznija supstanca u svemiru. Naučnici još nisu uspjeli da objasne neka od njegovih svojstava.

2. Superhlađenje i "trenutno" zamrzavanje

Svi znaju da se voda uvijek pretvara u led kada se ohladi na 0°C... osim u nekim slučajevima! Takav slučaj je, na primjer, "superhlađenje", što je svojstvo vrlo čista voda ostaju tečni čak i kada se ohlade ispod nule. Ovaj fenomen je moguć zahvaljujući činjenici da okolina ne sadrži centre ili jezgre kristalizacije koji bi mogli izazvati stvaranje kristala leda. Tako voda ostaje u tečnom obliku čak i kada se ohladi na ispod nula stepeni Celzijusa. Proces kristalizacije mogu pokrenuti, na primjer, mjehurići plina, nečistoće (zagađivači) ili neravna površina posude. Bez njih, voda će ostati u tečnom stanju. Kada proces kristalizacije započne, možete gledati kako se super ohlađena voda trenutno pretvara u led.

Pogledajte video (2,901 KB, 60 sekundi) od Phil Medine (www.mrsciguy.com) i uvjerite se sami >>

Komentar. Pregrijana voda također ostaje tečna čak i kada se zagrije iznad tačke ključanja.

3. "Stakljena" voda

Brzo i bez razmišljanja navedite koliko različitih stanja ima voda?

Ako ste odgovorili na tri (čvrsto, tečno, plinovito), onda ste pogriješili. Naučnici identificiraju najmanje 5 različitih stanja tekuće vode i 14 stanja leda.

Sjećate se razgovora o super ohlađenoj vodi? Dakle, šta god da radite, na -38 °C čak se i najčistija super ohlađena voda odjednom pretvara u led. Šta se dešava sa daljim padom?

temperatura? Na -120 °C vodi se nešto čudno događa: postaje super viskozna ili viskozna, poput melase, a na temperaturama ispod -135 °C pretvara se u "staklastu" ili "staklastu" vodu - čvrstu supstancu koja nema kristalnu strukturu. .

4. Kvantna svojstva vode

Na molekularnom nivou, voda je još više iznenađujuća. 1995. godine, eksperiment raspršivanja neutrona koji su sproveli naučnici dao je neočekivani rezultat: fizičari su otkrili da neutroni usmjereni na molekule vode "vide" 25% manje vodonikovih protona nego što se očekivalo.

Pokazalo se da se pri brzini od jedne atosekunde (10-18 sekundi) dešava neobičan kvantni efekat, a hemijska formula voda umjesto uobičajenog - H 2 O, postaje H 1,5 O!

5. Da li voda ima memoriju?

Homeopatija, alternativa službene medicine, navodi da razrijeđena otopina lijeka može imati lekovito dejstvo na tijelu, čak i ako je faktor razrjeđenja toliko visok da u otopini ne ostaje ništa osim molekula vode. Zagovornici homeopatije objašnjavaju ovaj paradoks konceptom koji se zove “pamćenje vode”, prema kojem voda na molekularnom nivou ima “pamćenje” supstancije jednom otopljene u njoj i zadržava svojstva otopine izvorne koncentracije ni nakon jedne molekul sastojka ostaje u njemu.

Međunarodna grupa naučnika na čelu sa profesoricom Madeleine Ennis sa Univerziteta Queen's u Belfastu, koja je kritizirala principe homeopatije, izvela je eksperiment 2002. godine kako bi jednom zauvijek opovrgla ovaj koncept, a rezultat je bio suprotan bili u mogućnosti da dokažu realnost efekta „pamćenja vode“, međutim, eksperimenti provedeni pod nadzorom nezavisnih stručnjaka nisu donijeli nikakve rezultate.

Voda ima mnoga druga neobična svojstva o kojima nismo govorili u ovom članku.

Književnost.

1. 5 zaista čudnih stvari o vodi / http://www.neatorama.com.
2. Misterija vode: stvorena je teorija Aristotel-Mpemba efekta / http://www.o8ode.ru.
3. Nepomnyashchy N.N. Tajne nežive prirode. Najtajanstvenija supstanca u svemiru / http://www.bibliotekar.ru.

Efekat Mpemba ili zašto se topla voda smrzava brže od hladne vode? Efekat Mpemba (Mpemba Paradox) je paradoks koji kaže da se topla voda pod nekim uslovima smrzava brže od hladne vode, iako mora proći temperaturu hladne vode tokom procesa smrzavanja. Ovaj paradoks je eksperimentalna činjenica koja je u suprotnosti sa uobičajenim idejama, prema kojima, pod istim uslovima, zagrejanom telu je potrebno više vremena da se ohladi na određenu temperaturu nego manje zagrejanom telu da se ohladi na istu temperaturu. Ovu pojavu su svojevremeno primijetili Aristotel, Francis Bacon i Rene Descartes, ali je tek 1963. tanzanijski školarac Erasto Mpemba otkrio da se vruća mješavina sladoleda smrzava brže od hladne. Kao učenik srednje škole Magambi u Tanzaniji, Erasto Mpemba je to učinio praktičan rad u kuvanju. Trebao je napraviti domaći sladoled - prokuvati mlijeko, otopiti šećer u njemu, ohladiti dok sobnoj temperaturi a zatim stavite u frižider da se zamrzne. Očigledno, Mpemba nije bio posebno marljiv učenik i kasnio je sa izvršavanjem prvog dijela zadatka. U strahu da neće stići do kraja časa, stavio je još vruće mlijeko u frižider. Na njegovo iznenađenje, smrzlo se čak i ranije nego mlijeko njegovih drugova, pripremljeno po zadatoj tehnologiji. Nakon toga, Mpemba je eksperimentisao ne samo s mlijekom, već i sa običnom vodom. U svakom slučaju, već kao učenik srednje škole Mkwava, pitao je profesora Dennisa Osbornea sa Univerzitetskog koledža u Dar Es Salamu (pozvanog od direktora škole da učenicima održi predavanje o fizici) konkretno o vodi: „Ako uzmete dvije identične posude sa jednakim količinama vode tako da u jednoj voda ima temperaturu od 35°C, a u drugoj - 100°C i stavite ih u zamrzivač, tada će se u drugoj voda brže smrzavati. Zašto? Osborne se zainteresovao za ovo pitanje i ubrzo, 1969. godine, on i Mpemba su objavili rezultate svojih eksperimenata u časopisu Physics Education. Od tada, efekat koji su otkrili naziva se Mpemba efekat. Do sada niko ne zna tačno kako da objasni ovaj čudan efekat. Naučnici nemaju ni jednu verziju, iako ih ima mnogo. Sve se radi o razlici u svojstvima tople i hladne vode, ali još nije jasno koja svojstva igraju ulogu u ovom slučaju: razlika u prehlađenju, isparavanju, formiranju leda, konvekciji ili uticaju tečnih gasova na vodu na različite temperature. Paradoks Mpemba efekta je to vrijeme tokom kojeg se tijelo hladi na temperaturu okruženje , mora biti proporcionalna temperaturnoj razlici između ovog tijela i okoline. Ovaj zakon je ustanovio Newton i od tada je mnogo puta potvrđen u praksi. U tom efektu, voda temperature 100°C hladi se na temperaturu od 0°C brže od iste količine vode sa temperaturom od 35°C. Međutim, to još ne znači paradoks, jer se Mpemba efekat može objasniti u okviru poznate fizike. Evo nekoliko objašnjenja za efekat Mpemba: isparavanje Vruća voda brže isparava iz posude, čime se smanjuje njen volumen, a manji volumen vode na istoj temperaturi brže se smrzava. Voda zagrijana na 100 C gubi 16% svoje mase kada se ohladi na 0 C. Efekat isparavanja je dvostruki efekat. Prvo, smanjuje se masa vode potrebne za hlađenje. I drugo, temperatura se smanjuje zbog činjenice da se smanjuje toplina isparavanja prijelaza iz vodene faze u fazu pare. Temperaturna razlika Zbog činjenice da je temperaturna razlika između tople vode i hladnog vazduha veća, samim tim je i razmena toplote u ovom slučaju intenzivnija i topla voda se brže hladi. Hipotermija Kada se voda ohladi ispod 0 C, ne smrzava se uvijek. Pod nekim uslovima, može se podvrgnuti superhlađenju, nastavljajući da ostane tečnost na temperaturama ispod nule. U nekim slučajevima voda može ostati tečna čak i na temperaturi od -20 C. Razlog za ovaj efekat je taj što su za stvaranje prvih kristala leda potrebni centri za formiranje kristala. Ako nisu prisutni u tekućoj vodi, onda će se superhlađenje nastaviti sve dok temperatura ne padne dovoljno da se kristali spontano formiraju. Kada počnu da se formiraju u prehlađenoj tečnosti, počet će brže rasti, formirajući bljuzgavi led, koji će se smrznuti i formirati led. Topla voda je najpodložnija hipotermiji jer se zagrijavanjem uklanjaju otopljeni plinovi i mjehurići, koji zauzvrat mogu poslužiti kao centri za formiranje kristala leda. Zašto hipotermija uzrokuje brže zamrzavanje tople vode? U slučaju hladne vode koja nije prehlađena dešava se sljedeće. U tom slučaju će se na površini posude formirati tanak sloj leda. Ovaj sloj leda će delovati kao izolator između vode i hladnog vazduha i sprečiće dalje isparavanje. Brzina formiranja kristala leda u ovom slučaju će biti niža. U slučaju tople vode koja je podvrgnuta superhlađenju, prehlađena voda nema zaštitni površinski sloj leda. Zbog toga mnogo brže gubi toplinu kroz otvoreni vrh. Kada se proces superhlađenja završi i voda se smrzne, gubi se mnogo više topline i stoga se stvara više leda. Mnogi istraživači ovog efekta smatraju hipotermiju glavnim faktorom u slučaju Mpemba efekta. Konvekcija Hladna voda počinje da se smrzava odozgo, čime se pogoršavaju procesi toplotnog zračenja i konvekcije, a samim tim i gubitak toplote, dok topla voda počinje da se smrzava odozdo. Ovaj efekat se objašnjava anomalijom u gustini vode. Voda ima maksimalnu gustinu na 4 C. Ako vodu ohladite na 4 C i stavite je na nižu temperaturu, površinski sloj vode će se brže smrzavati. Pošto je ova voda manje gusta od vode na temperaturi od 4 C, ona će ostati na površini, formirajući tanak hladan sloj. U ovim uslovima na površini vode će se za kratko vreme formirati tanak sloj leda, ali će ovaj sloj leda služiti kao izolator, štiteći donje slojeve vode, koji će ostati na temperaturi od 4 C. Zbog toga će dalji proces hlađenja biti sporiji. U slučaju tople vode situacija je potpuno drugačija. Površinski sloj vode će se brže hladiti zbog isparavanja i veće temperaturne razlike. Osim toga, slojevi hladne vode su gušći od slojeva tople vode, tako da će sloj hladne vode potonuti, podižući sloj toplu vodu na površinu. Ova cirkulacija vode osigurava brz pad temperature. Ali zašto ovaj proces ne dostiže tačku ravnoteže? Da bi se objasnio Mpemba efekat sa ove tačke gledišta konvekcije, bilo bi potrebno pretpostaviti da su hladni i topli slojevi vode razdvojeni i da se sam proces konvekcije nastavlja nakon što prosječna temperatura vode padne ispod 4 C. Međutim, nema eksperimentalni podaci koji bi potvrdili ovu hipotezu da su hladni i topli slojevi vode odvojeni procesom konvekcije. Gasovi rastvoreni u vodi Voda uvek sadrži gasove rastvorene u vodi - kiseonik i ugljen-dioksid. Ovi plinovi imaju sposobnost da smanje tačku smrzavanja vode. Kada se voda zagreje, ovi gasovi se oslobađaju iz vode jer je njihova rastvorljivost u vodi veća visoke temperature ispod. Stoga, kada se topla voda hladi, uvijek sadrži manje otopljenih plinova nego u nezagrijanoj hladnoj vodi. Zbog toga je tačka smrzavanja zagrijane vode viša i ona se brže smrzava. Ovaj faktor se ponekad smatra glavnim u objašnjavanju Mpemba efekta, iako nema eksperimentalnih podataka koji bi potvrdili ovu činjenicu. Toplotna provodljivost Ovaj mehanizam može igrati značajnu ulogu kada se voda stavlja u zamrzivač hladnjaka u malim posudama. U ovim uslovima, primećeno je da posuda sa toplom vodom topi led u zamrzivaču ispod, čime se poboljšava toplotni kontakt sa zidom zamrzivača i toplotna provodljivost. Kao rezultat, toplina se uklanja iz posude za toplu vodu brže nego iz hladne. Zauzvrat, posuda sa hladnom vodom ne topi snijeg ispod. Svi ovi (kao i drugi) uslovi proučavani su u mnogim eksperimentima, ali jasan odgovor na pitanje - koji od njih obezbeđuju stopostotnu reprodukciju Mpemba efekta - nikada nije dobijen. Na primjer, 1995. godine njemački fizičar David Auerbach proučavao je učinak prehlađene vode na ovaj efekat. Otkrio je da se topla voda, dostižući prehlađeno stanje, smrzava na višoj temperaturi od hladne vode, a samim tim i brže od ove druge. Ali hladna voda dostiže prehlađeno stanje brže od tople vode, čime se nadoknađuje prethodno zaostajanje. Osim toga, Auerbachovi rezultati bili su u suprotnosti s prethodnim podacima da je topla voda mogla postići veće prehlađenje zbog manje kristalizacijskih centara. Kada se voda zagrije, iz nje se uklanjaju plinovi otopljeni u njoj, a kada se prokuha, talože se neke soli otopljene u njoj. Za sada se može konstatovati samo jedno - reprodukcija ovog efekta značajno zavisi od uslova pod kojima se eksperiment sprovodi. Upravo zato što se ne reprodukuje uvek. O. V. Mosin