See on tõsi, kuigi see kõlab uskumatult, sest külmumisprotsessi ajal peab eelkuumutatud vesi läbima külma vee temperatuuri. Vahepeal kasutatakse seda efekti laialdaselt Näiteks uisuväljad ja liumäed täidetakse talvel pigem kuuma veega külm vesi. Eksperdid soovitavad autojuhtidel valada talvel pesuri reservuaari külma, mitte kuuma vett. Paradoks on maailmas tuntud kui Mpemba efekt.

Seda nähtust mainisid omal ajal Aristoteles, Francis Bacon ja Rene Descartes, kuid alles 1963. aastal pöörasid füüsikaprofessorid sellele tähelepanu ja püüdsid seda uurida. Kõik sai alguse sellest, et Tansaania koolipoiss Erasto Mpemba märkas, et magustatud piim, mida ta kasutas jäätise valmistamiseks, külmus kiiremini, kui see oli eelsoojendatud, ja püstitas hüpoteesi, et kuum vesi külmub kiiremini kui külm vesi. Ta pöördus selgituste saamiseks füüsikaõpetaja poole, kuid ta ainult naeris õpilase peale, öeldes järgmist: "See pole universaalne füüsika, vaid Mpemba füüsika."

Õnneks külastas ühel päeval kooli Dar es Salaami ülikooli füüsikaprofessor Dennis Osborne. Ja Mpemba pöördus sama küsimusega tema poole. Professor oli vähem skeptiline, ütles, et ei saa hinnata midagi, mida ta pole kunagi näinud, ja koju naastes palus ta oma töötajatel teha vastavad katsed. Need näisid kinnitavat poisi sõnu. Igal juhul rääkis Osborne 1969. aastal ingliskeelses ajakirjas koostööst Mpembaga. FüüsikaHaridus" Samal aastal avaldas George Kell Kanada riiklikust teadusnõukogust artikli, mis kirjeldas seda nähtust inglise keeles. AmeerikaAjakirikohtaFüüsika».

Sellel paradoksil on mitu võimalikku seletust:

• Kuum vesi aurustub kiiremini, vähendades seeläbi selle mahtu ja väiksem kogus sama temperatuuriga vett külmub kiiremini. Suletud konteinerites külm vesi peaks kiiremini külmuma.
• Lumevoodri olemasolu. Konteiner koos kuum vesi sulatab all oleva lume, parandades seeläbi termilist kontakti jahutuspinnaga. Külm vesi ei sulata alt lund. Kui lumevooderdust pole, peaks külma vee anum külmuma kiiremini.
• Külm vesi hakkab külmuma ülalt, halvendades seeläbi soojuskiirguse ja konvektsiooni protsesse ning seega ka soojuskadu, samas kui kuum vesi hakkab külmuma altpoolt. Vee täiendaval mehaanilisel segamisel anumates peaks külm vesi külmuma kiiremini.
• Jahutatud vees kristallisatsioonikeskuste olemasolu - selles lahustunud ained. Kui külmas vees on vähe selliseid keskusi, on vee muutumine jääks raske ja isegi ülejahtumine on võimalik, kui see jääb veekogusse. vedel olek miinuskraadidega.

Hiljuti avaldati veel üks selgitus. Dr Jonathan Katz Washingtoni ülikoolist uuris seda nähtust ja jõudis selleni oluline roll seda mängivad vees lahustunud ained, mis kuumutamisel sadestuvad.
All lahustatud ained dr. Katz viitab kaltsium- ja magneesiumvesinikkarbonaatidele, mida leidub kõvas vees. Vee kuumutamisel need ained sadestuvad ja vesi muutub "pehmeks". Vesi, mida pole kunagi kuumutatud, sisaldab neid lisandeid ja on "kõva". Külmumisel ja jääkristallide moodustumisel suureneb lisandite kontsentratsioon vees 50 korda. Seetõttu väheneb vee külmumistemperatuur.

See selgitus ei tundu mulle veenev, sest... Me ei tohi unustada, et efekt avastati katsetes jäätisega, mitte aga kareda veega. Tõenäoliselt on nähtuse põhjused termofüüsikalised, mitte keemilised.

Seni pole Mpemba paradoksile saadud ühemõttelist seletust. Peab ütlema, et mõned teadlased ei pea seda paradoksi tähelepanu väärivaks. Väga huvitav on aga see, et lihtne koolipoiss saavutas füüsilise efekti tunnustuse ja saavutas populaarsuse tänu oma uudishimule ja visadusele.

Lisatud veebruaris 2014

Märkus on kirjutatud aastal 2011. Sellest ajast peale on ilmunud uued Mpemba efekti uuringud ja uued katsed seda selgitada. Nii kuulutas Suurbritannia kuninglik keemiaühing 2012. aastal välja rahvusvahelise konkursi, mille eesmärk oli lahendada teaduslik müsteerium "Mpemba efekt", mille auhinnafond on 1000 naela. Tähtajaks määrati 30. juuli 2012. a. Võitis Nikola Bregovic Zagrebi ülikooli laborist. Ta avaldas oma töö, milles analüüsis varasemaid katseid seda nähtust selgitada ja jõudis järeldusele, et need ei olnud veenvad. Tema pakutud mudel põhineb vee põhiomadustel. Huvilised leiavad tööd aadressil http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

Uuring sellega ei lõppenud. 2013. aastal tõestasid Singapuri füüsikud teoreetiliselt Mepemba efekti põhjust. Töö on leitav aadressil http://arxiv.org/abs/1310.6514.

Seotud artiklid saidil:

Muud selle jaotise artiklid

Kommentaarid:

Aleksei Mišnev. , 06.10.2012 04:14

Miks kuum vesi kiiremini aurustub? Teadlased on praktiliselt tõestanud, et klaas kuuma vett külmub kiiremini kui külm vesi. Teadlased ei saa seda nähtust seletada põhjusel, et nad ei mõista nähtuste olemust: kuumus ja külm! Kuumus ja külm on füüsiline tunne, mis põhjustab aineosakeste vastastikmõju kosmosest ja Maa keskpunktist liikuvate magnetlainete vastusurumise näol. Seetõttu, mida suurem on potentsiaalide erinevus, see magnetpinge, seda kiiremini toimub energiavahetus ühe laine teise vastutungimise meetodil. Ehk siis difusioonimeetodil! Vastuseks minu artiklile kirjutab üks oponent: 1) "..Kuum vesi aurustub KIIREMINI, mistõttu seda on vähem, seega külmub kiiremini" Küsimus! Mis energia põhjustab vee kiiremat aurustumist? 2) Minu artikkel räägib klaasist, mitte puukünast, mille oponent toob vastuargumendina. Mis pole õige! Vastan küsimusele: "MIKS VESI LOODUSES AURUB?" Magnetlained, mis liiguvad alati Maa keskpunktist kosmosesse, ületades magnetiliste kompressioonilainete vasturõhu (mis liiguvad alati kosmosest maa keskossa), samal ajal pihustavad veeosakesi, alates kosmosesse liikumisest. , nende maht suureneb. See tähendab, et nad laienevad! Magnetkompressioonlainete ületamisel need veeaurud surutakse kokku (kondenseeritakse) ja nende magnetiliste kokkusurumisjõudude mõjul naaseb vesi sademete kujul maapinnale! Lugupidamisega! Aleksei Mišnev. 6. oktoober 2012.

Aleksei Mišnev. , 06.10.2012 04:19

Mis on temperatuur? Temperatuur on kokkusurumis- ja paisumisenergiaga magnetlainete elektromagnetilise pinge aste. Nende energiate tasakaaluseisundi korral on keha või aine temperatuur stabiilses olekus. Kui nende energiate tasakaaluseisund on häiritud, suureneb keha või aine maht paisumisenergia suunas. Kui magnetlainete energia ületab kokkusurumise suunas, väheneb keha või aine ruumi maht. Elektromagnetilise pinge aste määratakse võrdluskeha paisumis- või kokkusurumisastmega. Aleksei Mišnev.

Moiseeva Natalia, 23.10.2012 11:36 | VNIIM

Aleksei, te räägite mõnest artiklist, mis kirjeldab teie mõtteid temperatuuri mõiste kohta. Kuid keegi ei lugenud seda. Palun andke mulle link. Üldiselt on teie vaated füüsikale väga ainulaadsed. Ma pole kunagi kuulnud "võrdluskeha elektromagnetilisest paisumisest".

Juri Kuznetsov, 04.12.2012 12:32

Esitatakse hüpotees, et see on tingitud molekulidevahelisest resonantsist ja selle tekitatud molekulide vahelisest ponderomotoorsest külgetõmbest. Külmas vees liiguvad ja vibreerivad molekulid kaootiliselt, erinevatel sagedustel. Vee kuumutamisel vibratsiooni sageduse suurenemisega nende ulatus kitseneb (sageduste erinevus vedelast kuumast veest kuni aurustumispunktini väheneb), molekulide vibratsioonisagedused lähenevad üksteisele, mille tulemusena resonants toimub molekulide vahel. Jahutamise ajal see resonants osaliselt säilib ja ei kao kohe. Proovige vajutada ühte kahest resonantsis olevast kitarri keelest. Nüüd lase lahti – string hakkab uuesti vibreerima, resonants taastab selle vibratsioonid. Samamoodi püüavad külmunud vees välised jahutatud molekulid kaotada vibratsiooni amplituudi ja sagedust, kuid anuma sees olevad “soojad” molekulid “tõmbavad” vibratsiooni tagasi, toimides vibraatoritena, välised aga resonaatoritena. Vibraatorite ja resonaatorite vahel tekib ponderomotiivne külgetõmme*. Kui ponderomotoorjõud muutub suuremaks kui molekulide kineetilisest energiast põhjustatud jõud (mis mitte ainult ei vibreeri, vaid ka liiguvad lineaarselt), toimub kiirendatud kristalliseerumine - "Mpemba efekt". Ponderomotoorne ühendus on väga ebastabiilne, Mpemba efekt sõltub suuresti kõigist seotud tegurid: külmunud vee maht, selle kuumutamise iseloom, külmumistingimused, temperatuur, konvektsioon, soojusvahetustingimused, gaasiküllastus, külmutusseadme vibratsioon, ventilatsioon, lisandid, aurustumine jne. Võib-olla isegi valgustusest... Seetõttu mõjul on palju selgitusi ja kohati on seda raske taasesitada. Samal "resonantsi" põhjusel keeb keedetud vesi kiiremini kui keetmata vesi - resonants säilitab veemolekulide vibratsiooni intensiivsuse mõnda aega pärast keetmist (energia kadu jahutamisel on peamiselt tingitud lineaarse liikumise kineetilise energia kadumisest molekulidest). Intensiivsel kuumutamisel vahetavad vibraatorimolekulid resonaatormolekulidega võrreldes külmutamisega rolle - vibraatorite sagedus on väiksem kui resonaatorite sagedus, mis tähendab, et molekulide vahel ei toimu mitte külgetõmme, vaid tõukejõud, mis kiirendab üleminekut teise olekusse. liitmise (paar).

Vlad, 11.12.2012 03:42

Lõhkus mu aju...

Anton, 04.02.2013 02:02

1. Kas see ponderomotive atraktsioon on tõesti nii suur, et see mõjutab soojusülekande protsessi? 2. Kas see tähendab, et kui kõik kehad kuumutatakse teatud temperatuurini, satuvad nende struktuuriosakesed resonantsi? 3. Miks see resonants jahutamisel kaob? 4. Kas see on sinu oletus? Kui on allikas, palun märkige. 5. Selle teooria järgi mängib olulist rolli anuma kuju ja kui see on õhuke ja lame, siis ei ole külmumisaja erinevus suur, s.t. saate seda kontrollida.

Gudrat, 11.03.2013 10:12 | METAK

Külmas vees on juba lämmastikuaatomeid ja veemolekulide vahelised kaugused on lähemal kui kuumas vees. See tähendab järeldus: kuum vesi neelab lämmastikuaatomeid kiiremini ja samal ajal külmub kiiresti kui külm vesi - see on võrreldav raua kõvenemisega, kuna kuum vesi muutub jääks ja kuum raud kõvastub kiire jahutamisega!

Vladimir, 13.03.2013 06:50

või võib-olla see: kuuma vee ja jää tihedus on väiksem kui külma vee tihedus ja seetõttu ei pea vesi oma tihedust muutma, kaotades veidi aega ja see külmub.

Aleksei Mišnev, 21.03.2013 11:50

Enne kui räägime osakeste resonantsidest, külgetõmbest ja vibratsioonist, peame mõistma ja vastama küsimusele: millised jõud põhjustavad osakeste vibratsiooni? Kuna ilma kineetilise energiata ei saa olla kokkusurumist. Ilma kokkusurumiseta ei saa olla laienemist. Ilma paisumiseta ei saa olla kineetilist energiat! Kui hakkate rääkima keelpillide resonantsist, siis kõigepealt pingutate, et üks neist keeltest hakkaks vibreerima! Tõmbejõust rääkides tuleb ennekõike märkida jõud, mis neid kehasid tõmbab! Väidan, et kõiki kehasid surub kokku atmosfääri elektromagnetiline energia ja mis surub kokku kõik kehad, ained ja elementaarosakesed jõuga 1,33 kg. mitte cm2, vaid elementaarosakese kohta Kuna atmosfäärirõhk ei saa olla selektiivne!

Dodik, 31.05.2013 02:59

Mulle tundub, et olete unustanud ühe tõe - "Teadus algab sealt, kus algavad mõõtmised." Mis on "kuuma" vee temperatuur? Mis on "külma" vee temperatuur? Artiklis ei räägita sellest sõnagi. Sellest võime järeldada – kogu artikkel on jama!

Grigory, 04.06.2013 12:17

Dodik, enne kui artiklit jaburaks nimetada, tuleb vähemalt natukene õppimisele mõelda. Ja mitte ainult mõõta.

Dmitri, 24.12.2013 10:57

Kuuma vee molekulid liiguvad kiiremini kui külmas vees, tänu sellele on tihedam kontakt keskkonnaga, nad justkui neelavad kogu külma, aeglustades kiiresti.

Ivan, 10.01.2014 05:53

On üllatav, et sellel saidil ilmub selline anonüümne artikkel. Artikkel on täiesti ebateaduslik. Nii autor kui ka kommentaatorid võistlevad omavahel nähtusele seletust otsides, vaevumata uurima, kas nähtust üldse täheldatakse ja kui vaadeldakse, siis mis tingimustel. Pealegi pole isegi kokkulepet selles, mida me tegelikult jälgime! Seega nõuab autor vajadust selgitada kuuma jäätise kiire külmutamise mõju, kuigi kogu tekstist (ja sõnadest "efekt avastati jäätisega tehtud katsetes") järeldub, et ta ise ei teinud seda. katsed. Artiklis loetletud nähtuse “seletamise” variantidest selgub, et need kirjeldavad täiesti erinevaid aastal tehtud katseid. erinevad tingimused erinevatega vesilahused. Nii seletuste olemus kui ka neis esinev subjunktiivne meeleolu viitavad sellele, et väljendatud mõtete elementaarne kontroll jäi tegemata. Keegi kuulis kogemata naljakat lugu ja tegi juhuslikult oma spekulatiivse järelduse. Vabandust, aga see pole füüsiline. Teaduslikud uuringud, ja vestlus käib suitsuruumis.

Ivan, 10.01.2014 06:10

Seoses artiklis toodud kommentaaridega rullikute kuuma veega ja klaasipesuri reservuaaride külma veega täitmise kohta. Elementaarfüüsika seisukohalt on siin kõik lihtne. Uisuväljak täitub kuuma veega just seetõttu, et see külmub aeglasemalt. Liuväli peab olema tasane ja sile. Proovige see külma veega täita - teil tekivad punnid ja "paisud", sest... Vesi külmub _kiiresti_, ilma et oleks aega ühtlase kihina laiali laotada. Ja kuum jõuab ühtlase kihina laiali ning sulatab olemasolevad jää- ja lumemugulad. Ka pesumasin pole keeruline: külma ilmaga pole mõtet puhast vett valada - see jäätub klaasile (isegi kuumalt); ja kuum antifriis võib põhjustada külma klaasi pragunemist, lisaks võib klaas puruneda kõrgendatud temperatuur külmumine alkoholide kiirendatud aurustumise tõttu teel klaasini (kas kuupaiste tööpõhimõte on kõigile tuttav? - alkohol aurustub, vesi jääb alles).

Ivan, 10.01.2014 06:34

Aga nähtuse sisuliselt on rumal küsida, miks kaks erinevat katset erinevates tingimustes kulgevad erinevalt. Kui katse viiakse läbi puhtalt, peate võtma sama kuuma ja külma vett keemiline koostis- võtke samast veekeetjast eeljahutatud keev vesi. Valage identsetesse anumatesse (näiteks õhukeseseinalistesse klaasidesse). Me ei pane seda lumele, vaid sama tasasele kuivale alusele, näiteks puidust lauale. Ja mitte mikrosügavkülmikus, vaid üsna mahukas termostaadis - tegin katse paar aastat tagasi suvilas, kui väljas oli stabiilne ja pakane ilm, umbes -25C. Vesi kristalliseerub teatud temperatuuril pärast kristalliseerumissoojuse vabanemist. Hüpotees taandub väitele, et kuum vesi jahtub kiiremini (see on tõsi, klassikalise füüsika kohaselt on soojusülekande kiirus võrdeline temperatuuride erinevusega), kuid jääb alles suurenenud kiirus jahutamine isegi siis, kui selle temperatuur on võrdne külma vee temperatuuriga. Küsimus on selles, et kuidas erineb väljas +20C temperatuurini jahtunud vesi täpselt samast veest, mis on tund aega varem jahtunud temperatuurini +20C, aga toas? Klassikaline füüsika (muide, mitte suitsuruumis lobisemise, vaid sadade tuhandete ja miljonite katsete põhjal) ütleb: ei midagi, edasine jahutamise dünaamika on sama (ainult keev vesi jõuab +20 punktini hiljem). Ja katse näitab sama: kui klaasis algselt külmas vees oli juba tugev jääkoorik, ei mõelnud kuum vesi isegi külmumisele. P.S. Juri Kuznetsovi kommentaaridele. Teatud efekti olemasolu võib pidada tuvastatuks, kui kirjeldatakse selle ilmnemise tingimusi ja seda järjepidevalt taasesitatakse. Ja kui meil on tundmatuid katseid tundmatute tingimustega, on ennatlik luua teooriaid nende selgitamiseks ja see ei anna midagi teaduslik punkt nägemus. P.P.S. Noh, Aleksei Mišnevi kommentaare on võimatu lugeda ilma helluspisarateta - inimene elab mingis väljamõeldud maailmas, millel pole füüsika ja reaalsete eksperimentidega midagi pistmist.

Grigory, 13.01.2014 10:58

Ivan, ma saan aru, et sa kummutad Mpemba efekti? Seda pole olemas, nagu teie katsed näitavad? Miks on see füüsikas nii kuulus ja miks paljud üritavad seda seletada?

Ivan, 14.02.2014 01:51

Tere pärastlõunast, Gregory! Ebapuhta katse mõju on olemas. Kuid nagu aru saate, pole see põhjus uute füüsikaseaduste otsimiseks, vaid põhjus eksperimenteerija oskuste parandamiseks. Nagu ma juba kommentaarides märkisin, ei suuda teadlased kõigis mainitud "Mpemba efekti" selgitamise katsetes isegi selgelt sõnastada, mida täpselt ja millistel tingimustel nad mõõdavad. Ja sa tahad öelda, et need on eksperimentaalfüüsikud? Ära aja mind naerma. Mõju on teada mitte füüsikas, vaid pseudoteaduslikes aruteludes erinevates foorumites ja blogides, millest praegu on meri. Füüsikakauged inimesed tajuvad seda reaalse füüsikalise efektina (mõnede uute füüsikaseaduste tagajärjena, mitte ebaõige tõlgenduse või lihtsalt müüdi tagajärjena). Seega pole põhjust rääkida täiesti erinevates tingimustes tehtud erinevate katsete tulemustest kui ühest füüsilisest efektist.

Pavel, 18.02.2014 09:59

hmm, poisid... artikkel "Speed ​​​​Info" jaoks... Pole paha... ;) Ivanil on kõiges õigus...

Grigori, 19.02.2014 12:50

Ivan, olen nõus, et praegu on palju pseudoteaduslikke saite, mis avaldavad kontrollimata sensatsioonilist materjali. Mpemba efekti ju alles uuritakse. Pealegi uurivad ülikoolide teadlased. Näiteks 2013. aastal uuris seda mõju Singapuri Tehnikaülikooli rühm. Vaadake linki http://arxiv.org/abs/1310.6514. Nad usuvad, et on leidnud sellele mõjule seletuse. Avastuse olemusest ma täpsemalt ei kirjuta, kuid nende arvates on mõju seotud vesiniksidemetesse salvestatud energiate erinevusega.

Moiseeva N.P. , 19.02.2014 03:04

Kõigile, kes on huvitatud Mpemba efekti uurimisest, täiendasin veidi artiklis sisalduvat materjali ja lisasin lingid, kus saab tutvuda viimaste tulemustega (vt teksti). Täname teie kommentaaride eest.

Ildar, 24.02.2014 04:12 | pole mõtet kõike loetleda

Kui see Mpemba efekt tõesti aset leiab, siis tuleb seletust otsida, ma arvan, vee molekulaarstruktuurist. Vesi (nagu ma populaarteaduslikust kirjandusest teada sain) eksisteerib mitte üksikute H2O molekulidena, vaid mitme molekuli (isegi kümnete) klastritena. Vee temperatuuri tõustes suureneb molekulide liikumiskiirus, klastrid lagunevad üksteise vastu ja molekulide valentssidemetel ei ole aega suuri klastreid kokku panna. Klastrite moodustamine võtab veidi rohkem aega kui molekulide liikumise kiiruse vähenemine. Ja kuna klastrid on väiksemad, tekib kristallvõre kiiremini. Külmas vees takistavad suured, üsna stabiilsed kobarad võre teket, nende hävitamine võtab aega. Ise nägin telekast kurioosset efekti, kui rahulikult purgis seisev külm vesi jäi mitu tundi külmas vedelaks. Kuid niipea, kui purk kätte võeti, st veidi oma kohalt liigutati, kristalliseerus purgis olev vesi koheselt, muutus läbipaistmatuks ja purk lõhkes. Noh, preester, kes seda efekti näitas, selgitas seda asjaoluga, et vesi oli õnnistatud. Muide, selgub, et vesi muudab suuresti oma viskoossust sõltuvalt temperatuurist. See on meile kui suurtele olenditele märkamatu, kuid väikeste (mm või vähem) koorikloomade ja veelgi enam bakterite tasemel on vee viskoossus väga suur. oluline tegur. Selle viskoossuse määrab minu arvates ka veekogude suurus.

HALL, 15.03.2014 05:30

kõik meid ümbritsev, mida me näeme, on pinnapealsed omadused (omadused), nii et me aktsepteerime energiana ainult seda, mida suudame mõõta või mingil viisil tõestada selle olemasolu, vastasel juhul on see ummiktee. Seda nähtust, Mpemba efekti, saab seletada ainult lihtsa mahuteooriaga, mis ühendab kõik füüsilised mudelid ühtne struktuur interaktsioonid. see on tegelikult lihtne

Nikita, 06.06.2014 04:27 | auto

Kuidas aga tagada, et vesi jääks autoga sõites pigem külmaks kui soojaks?

Aleksei, 03.10.2014 01:09

Siin on veel üks "avastus" teel. Vesi sisse plastpudel Avatud korgiga külmub palju kiiremini. Lõbu pärast tegin katset mitu korda tugeva pakasega. Mõju on ilmne. Tere teoreetikud!

Evgeniy, 27.12.2014 08:40

Aurustusjahuti põhimõte. Võtame kaks hermeetiliselt suletud pudelit külma ja kuuma veega. Panime külma. Külm vesi külmub kiiremini. Nüüd võtame samad pudelid külma ja kuuma veega, avame ja paneme külma. Kuum vesi külmub kiiremini kui külm vesi. Kui võtta kaks vaagnat külma ja kuuma veega, külmub kuum vesi palju kiiremini. See on tingitud asjaolust, et me suurendame kontakti atmosfääriga. Mida intensiivsem on aurustumine, seda kiiremini temperatuur langeb. Siin tuleb mainida niiskustegurit. Mida madalam on õhuniiskus, seda tugevam on aurustumine ja tugevam jahutus.

hall TOMSK, 01.03.2015 10:55

HALL, 15.03.2014 05:30 - järg See, mida teate temperatuurist, pole veel kõik. Seal on veel midagi. Kui koostate õigesti füüsikalise temperatuurimudeli, saab sellest võtmeks energiaprotsesside kirjeldamine alates difusioonist, sulamisest ja kristalliseerumisest kuni selliste mastaapideni nagu temperatuuri tõus koos rõhu tõusuga, rõhu tõus koos temperatuuri tõusuga. Eeltoodust selgub isegi Päikese energia füüsiline mudel. Olen talvel. . 20013. aasta varakevadel temperatuurimudeleid vaadates koostasin üldise temperatuurimudeli. Paar kuud hiljem meenus mulle temperatuuriparadoks ja siis sain aru... et minu temperatuurimudel kirjeldab ka Mpemba paradoksi. See oli mais-juunis 2013. Olen aasta hiljaks jäänud, aga see on parim. Minu füüsiline mudel on fikseeritud kaader ja seda saab kerida nii ette kui taha ja see sisaldab motoorset aktiivsust, sama tegevust, milles kõik liigub. Mul on 8 aastat koolis ja 2 aastat kõrgkoolis teema kordamisega. 20 aastat on möödas. Seega ei saa ma omistada kuulsatele teadlastele mingeid füüsilisi mudeleid ega ka valemeid. Väga kahju.

Andrei, 08.11.2015 08:52

Üldiselt on mul arusaam sellest, miks kuum vesi külmub kiiremini kui külm vesi. Ja minu selgitustes on kõik väga lihtne, kui olete huvitatud, kirjutage mulle meili teel: [e-postiga kaitstud]

Andrei, 08.11.2015 08:58

Vabandust, ma andsin vale meiliaadressi, siin on õige meiliaadress: [e-postiga kaitstud]

Victor, 23.12.2015 10:37

Mulle tundub, et kõik on lihtsam, siin sajab lund, see on aurustunud gaas, jahutatud, nii et võib-olla külma ilmaga kuum jahtub kiiremini, kuna see aurustub ja kristalliseerub kohe ilma kaugele tõusmata ja gaasilises olekus vesi jahtub kiiremini kui vedelas olekus)

Bekzhan, 28.01.2016 09:18

Isegi kui keegi oleks paljastanud need maailma seadused, mis nende mõjudega seostuvad, poleks ta siin kirjutanud. ajakirjad ja tõestada seda isiklikult rahva ees Nii et mis siin sellest mõjust kirjutatakse, enamus pole loogiline.)))

Alex, 22.02.2016 12:48

Tere Katsetajad Teil on õigus, kui ütlete, et teadus algab sellest, kus... mitte mõõtmised, vaid arvutused. “Eksperiment” on igavene ja asendamatu argument neile, kellel puudub kujutlusvõime ja lineaarne mõtlemine. See solvas kõiki, nüüd E= mc2 puhul – kas kõik mäletavad? Külmast veest atmosfääri lendavate molekulide kiirus määrab ära energiahulga, mille nad veest ära kannavad (jahtumine on energiakadu). Kuumast veest väljuvate molekulide kiirus on palju suurem ja ärakantav energia ruudus (). järelejäänud veemassi jahutamise kiirus) See on kõik, kui pääsete "katsetest" eemale ja mäletate teaduse põhialuseid

Vladimir, 25.04.2016 10:53 | Meteo

Neil päevil, mil antifriis oli haruldane, lasti kütmata garaažis olevate autode jahutussüsteemist vesi pärast tööpäeva ära, et mitte sulatada silindriplokki või radiaatorit - mõnikord mõlemat koos. Hommikul valati kuuma vett. Tugeva pakasega läksid mootorid probleemideta käima. Kuidagi sai sooja vee puudumise tõttu kraanist vett valatud. Vesi jäätus kohe ära. Eksperiment oli kallis – täpselt nii palju, kui kulub auto ZIL-131 silindriploki ja radiaatori ostmine ja vahetus. Kes ei usu, kontrolligu. ja Mpemba katsetas jäätisega. Jäätises toimub kristalliseerumine teisiti kui vees. Proovige hammustada hammastega jäätist ja jäätükki. Tõenäoliselt see ei külmunud, vaid paksenes jahtumise tagajärjel. Ja mage vesi, olgu see kuum või külm, külmub 0*C juures. Külm vesi on kiire, kuid kuuma vee jahtumine võtab aega.

Rändaja, 06.05.2016 12:54 | Alexile

"c" - valguse kiirus vaakumis E=mc^2 - massi ja energia samaväärsust väljendav valem

Albert, 27.07.2016 08:22

Esiteks analoogia tahkete ainetega (puudub aurustumisprotsess). Hiljuti jootsin vaske veetorud. Protsess toimub gaasipõleti kuumutamisel joote sulamistemperatuurini. Ühe siduriga ühenduskoha kuumutamisaeg on ligikaudu üks minut. Jootsin ühe ühenduskoha siduri külge ja paari minuti pärast sain aru, et olin selle valesti joodis. Ühenduses oli vaja toru veidi pöörata. Hakkasin vuugi uuesti põletiga soojendama ja minu üllatuseks kulus vuugi sulamistemperatuurini soojendamiseks 3-4 minutit. Kuidas nii!? Lõppude lõpuks on toru endiselt kuum ja tundub, et selle soojendamiseks sulamistemperatuurini kulub palju vähem energiat, kuid kõik osutus vastupidiseks. Asi on soojusjuhtivuses, mis on juba köetud torus oluliselt kõrgem ning köetava ja külma toru piir on kahe minutiga jõudnud ühenduskohast kaugele liikuda. Nüüd veest. Töötame kuuma ja poolsoojendusega anuma kontseptsioonidega. Kuumas anumas moodustub kuumade, väga liikuvate osakeste ja aeglaselt liikuvate külmade osakeste vahele kitsas temperatuuripiir, mis liigub suhteliselt kiiresti perifeeriast keskmesse, kuna sellel piiril annavad kiired osakesed kiiresti oma energia ära (jahtudes) teisel pool piiri asuvate osakeste poolt. Kuna väliste külmaosakeste maht on suurem, ei suuda kiired osakesed, loobudes oma soojusenergiast, väliseid külmaosakesi oluliselt soojendada. Seetõttu toimub kuuma vee jahutamise protsess suhteliselt kiiresti. Poolkuumutatud vee soojusjuhtivus on palju väiksem ning poolkuumutatud ja külmade osakeste vahelise piiri laius on palju laiem. Nii laia piiri keskpunkti nihkumine toimub palju aeglasemalt kui kuuma anuma puhul. Selle tulemusena jahtub kuum anum kiiremini kui soe. Arvan, et peame jälgima erineva temperatuuriga vee jahutusprotsessi dünaamikat, asetades mitu temperatuuriandurit anuma keskelt servani.

Max, 19.11.2016 05:07

See on kontrollitud: Jamalis külmub kuuma veega toru ja peate selle soojendama, kuid külm mitte!

Artem, 09.12.2016 01:25

See on keeruline, kuid ma arvan, et külm vesi on tihedam kui kuum vesi, isegi parem kui keedetud vesi, ja siin on jahtumine kiirenenud jne. kuum vesi jõuab külma temperatuurini ja ületab selle ja kui võtta arvesse asjaolu, et kuum vesi külmub alt, mitte ülevalt, nagu ülalpool kirjutatud, kiirendab see protsessi palju!

Aleksander Sergejev, 21.08.2017 10:52

Sellist efekti ei ole. Kahjuks. 2016. aastal ilmus Nature'is selleteemaline üksikasjalik artikkel: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect Sellest selgub, et hoolikate katsetega (kui sooja ja külma vee proovid on kõiges samad välja arvatud temperatuur) efekti ei täheldata .

Zavlab, 22.08.2017 05:31

Victor , 27.10.2017 03:52

"See on tõesti nii." - kui te koolis ei saanud aru, mis on soojusmahtuvus ja energia jäävuse seadus. Seda on lihtne kontrollida - selleks vajate: soovi, pead, käsi, vett, külmkappi ja äratuskella. Ja liuväljad, nagu eksperdid kirjutavad, külmutatakse (täidetakse) külma veega ja lõigatud jää tasandatakse sooja veega. Ja talvel peate pesuri reservuaari valama antifriisi, mitte vett. Vesi külmub igal juhul ja külm vesi külmub kiiremini.

Irina, 23.01.2018 10:58

Teadlased üle kogu maailma on selle paradoksiga maadelnud juba Aristotelese ajast ning kõige targemateks osutusid Victor, Zavlab ja Sergeev.

Denis, 01.02.2018 08:51

Artiklis on kõik õigesti kirjutatud. Kuid põhjus on mõnevõrra erinev. Keemise käigus aurustub selles lahustunud õhk veest, mistõttu keeva vee jahtudes on selle tihedus lõpuks väiksem kui sama temperatuuriga toorveel. Erineval soojusjuhtivusel pole muid põhjuseid peale erineva tiheduse.

Zavlab, 01.03.2018 08:58 | Labori juhataja

Irina:), "teadlased kogu maailmas" ei võitle selle "paradoksiga" tõeliste teadlaste jaoks lihtsalt ei eksisteeri - see on hästi reprodutseeritavates tingimustes kergesti kontrollitav. "Paradoks" ilmnes Aafrika poisi Mpemba kordumatute katsete tõttu ja seda paisutasid sarnased "teadlased" :)

Paljud teadlased on esitanud ja esitavad oma versioonid, miks kuum vesi külmub kiiremini kui külm vesi. Tundub paradoksaalne – külmumiseks peab kuum vesi ju esmalt jahtuma. Kuid fakt jääb faktiks ja teadlased selgitavad seda erineval viisil.

Peamised versioonid

Peal Sel hetkel Seda fakti selgitavad mitu versiooni:

1. Kuna kuum vesi aurustub kiiremini, väheneb selle maht. Ja väiksema koguse vee külmumine samal temperatuuril toimub kiiremini.
2. Külmiku sügavkülmkambris on lumevooder. Kuuma vett sisaldav anum sulatab selle all oleva lume. See parandab termilist kontakti sügavkülmikuga.
3. Külma vee külmumine algab erinevalt kuumast veest ülevalt. Samal ajal süvenevad konvektsioon ja soojuskiirgus ning sellest tulenevalt ka soojuskadu.
4. Külm vesi sisaldab kristallisatsioonikeskusi – selles lahustunud aineid. Kui nende sisaldus vees on väike, on jäätumine keeruline, kuigi samal ajal on võimalik ülejahutus - kui miinustemperatuuril on see vedelas olekus.

Kuigi ausalt öeldes võime öelda, et seda mõju ei täheldata alati. Väga sageli külm vesi külmub kiiremini kui kuum vesi.

Mis temperatuuril vesi külmub

Miks vesi üldse külmub? See sisaldab teatud koguses mineraalseid või orgaanilisi osakesi. Need võivad olla näiteks väga väikesed liiva-, tolmu- või saviosakesed. Õhutemperatuuri langedes on need osakesed keskused, mille ümber tekivad jääkristallid.

Kristallisatsioonituumade rolli võivad täita ka õhumullid ja praod vett sisaldavas anumas. Vee jääks muutumise protsessi kiirust mõjutab suuresti selliste keskuste arv – kui neid on palju, külmub vedelik kiiremini. Kell normaalsetes tingimustes, tavalisega atmosfääri rõhk, vesi läheb sisse tahkes olekus vedelikust temperatuuril 0 kraadi.

Mpemba efekti olemus

Mpemba efekt on paradoks, mille olemus seisneb selles, et teatud asjaoludel külmub kuum vesi kiiremini kui külm vesi. Seda nähtust märkasid Aristoteles ja Descartes. Kuid alles 1963. aastal tegi Tansaania koolipoiss Erasto Mpemba kindlaks, et kuum jäätis külmub lühema ajaga kui külm jäätis. Selle järelduse tegi ta kokandusülesannet täites.

Ta pidi suhkru keedetud piimas lahustama ja pärast selle jahutamist külmkappi külmuma panema. Ilmselt polnud Mpemba eriti hoolas ja hakkas ülesande esimest osa täitma hilja. Seetõttu ei oodanud ta piima jahtumist, vaid pani selle kuumalt külmkappi. Suur oli tema üllatus, kui see külmus isegi kiiremini kui klassikaaslastel, kes tegid tööd etteantud tehnoloogia järgi.

See asjaolu huvitas noormeest väga ja ta alustas katseid tavalise veega. 1969. aastal avaldas ajakiri Physics Education Mpemba ja Dar Es Salaami ülikooli professori Dennis Osborne’i uurimistöö tulemused. Nende kirjeldatud efektile anti nimi Mpemba. Kuid isegi tänapäeval pole nähtusel selget seletust. Kõik teadlased nõustuvad, et peamine roll selles on jahutatud ja kuuma vee omaduste erinevustel, kuid mis täpselt, pole teada.

Singapuri versioon

Ka ühe Singapuri ülikooli füüsikuid huvitas küsimus, kumb vesi külmub kiiremini – kuum või külm? Xi Zhangi juhitud teadlaste meeskond selgitas seda paradoksi täpselt vee omadustega. Kõik teavad vee koostist kooliajast – hapnikuaatom ja kaks vesinikuaatomit. Hapnik tõmbab elektronid mingil määral vesinikust eemale, nii et molekul on teatud tüüpi "magnet".

Selle tulemusena tõmbuvad teatud molekulid vees üksteise poole ja neid ühendab vesinikside. Selle tugevus on mitu korda väiksem kui kovalentsel sidemel. Singapuri teadlased usuvad, et Mpemba paradoksi seletus peitub just vesiniksidemetes. Kui veemolekulid asetada väga tihedalt kokku, siis nii tugev molekulidevaheline interaktsioon võib deformeerida molekuli enda keskel asuva kovalentse sideme.

Kuid kui vett kuumutatakse, liiguvad seotud molekulid üksteisest veidi eemale. Selle tulemusena toimub kovalentsete sidemete lõdvestumine molekulide keskel koos liigse energia vabanemisega ja üleminekuga madalamale. energia tase. See toob kaasa asjaolu, et kuum vesi hakkab kiiresti jahtuma. Kõrval vähemalt, seda näitavad Singapuri teadlaste teostatud teoreetilised arvutused.

Koheselt külmutav vesi – 5 uskumatut trikki: video

21.11.2017 11.10.2018 Aleksander Firtsev

« Milline vesi külmub kiiremini, külm või kuum?"- proovige küsida oma sõpradele küsimus, tõenäoliselt vastab enamik neist, et külm vesi külmub kiiremini - ja nad teevad vea.

Tegelikult, kui panna sügavkülma korraga kaks ühesuguse kuju ja mahuga anumat, millest ühes on külm ja teises kuum vesi, siis külmub kiiremini kuum vesi.

Selline väide võib tunduda absurdne ja ebamõistlik. Kui järgida loogikat, siis kuum vesi peab esmalt jahtuma külma vee temperatuurini ja külm vesi peaks sel ajal juba jääks muutuma.

Miks siis võidab kuum vesi külmumisel külma vett? Proovime selle välja mõelda.

Vaatluste ja uurimistöö ajalugu

Inimesed on seda paradoksaalset mõju jälginud iidsetest aegadest peale, kuid keegi ei omistanud sellele erilist tähtsust. Nii märkisid Arestoteles, aga ka Rene Descartes ja Francis Bacon oma märkmetes külma ja kuuma vee külmumiskiiruse ebakõlasid. Sageli ilmnes igapäevaelus ebatavaline nähtus.

Pikka aega ei uuritud nähtust kuidagi ja see ei tekitanud teadlastes erilist huvi.

Selle ebatavalise efekti uurimine algas 1963. aastal, kui Tansaaniast pärit uudishimulik koolipoiss Erasto Mpemba märkas, et jäätise jaoks mõeldud kuum piim külmus kiiremini kui külm piim. Lootes saada selgitust ebatavalise efekti põhjustele, küsis noormees koolis oma füüsikaõpetajalt. Õpetaja aga ainult naeris tema üle.

Hiljem kordas Mpemba katset, kuid oma katses ei kasutanud ta enam piima, vaid vett ning paradoksaalne efekt kordus uuesti.

6 aastat hiljem, 1969. aastal, esitas Mpemba selle küsimuse füüsikaprofessor Dennis Osbornile, kes tuli tema kooli. Professor tundis huvi noormehe vaatluse vastu ja selle tulemusena viidi läbi eksperiment, mis kinnitas efekti olemasolu, kuid selle nähtuse põhjuseid ei tuvastatud.

Sellest ajast alates on nähtust kutsutud Mpemba efekt.

Kogu teaduslike vaatluste ajaloo jooksul on nähtuse põhjuste kohta püstitatud palju hüpoteese.

Nii kuulutab Briti Kuninglik Keemia Selts 2012. aastal välja Mpemba efekti selgitavate hüpoteeside konkursi. Konkursil osales teadlasi üle maailma, kokku registreeriti 22 000 teadustööd. Vaatamata muljetavaldavale artiklite arvule ei toonud ükski neist Mpemba paradoksi selgust.

Levinum versioon oli, et kuum vesi külmub kiiremini, kuna see lihtsalt aurustub kiiremini, väheneb selle maht ja mahu vähenedes suureneb jahutuskiirus. Kõige levinum versioon lükati lõpuks ümber, kuna viidi läbi katse, milles aurustumine välistati, kuid mõju leidis siiski kinnitust.

Teised teadlased arvasid, et Mpemba efekti põhjuseks oli vees lahustunud gaaside aurustumine. Nende arvates aurustuvad kütteprotsessi käigus vees lahustunud gaasid, mille tõttu see omandab suurema tiheduse kui külm vesi. Nagu teada, toob tiheduse suurenemine kaasa muutuse füüsikalised omadused vesi (suurenenud soojusjuhtivus) ja seega ka jahutuskiiruse suurenemine.

Lisaks on esitatud mitmeid hüpoteese, mis kirjeldavad vee tsirkulatsiooni kiirust sõltuvalt temperatuurist. Paljud uuringud on püüdnud tuvastada seost nende mahutite materjalide vahel, milles vedelik asus. Paljud teooriad tundusid vägagi usutavad, kuid neid ei saanud teaduslikult kinnitada esialgsete andmete puudumise, teiste katsete vastuolude tõttu või seetõttu, et tuvastatud tegurid ei olnud lihtsalt võrreldavad vee jahtumise kiirusega. Mõned teadlased seadsid oma töödes kahtluse alla efekti olemasolu.

2013. aastal väitsid Singapuri Nanyangi tehnikaülikooli teadlased, et on lahendanud Mpemba efekti mõistatuse. Nende uuringute kohaselt peitub nähtuse põhjus selles, et külma ja kuuma vee molekulide vahelistesse vesiniksidemetesse salvestatud energia hulk on oluliselt erinev.

Arvuti modelleerimise meetodid on näidanud järgmised tulemused: Mida kõrgem on vee temperatuur, seda suuremaks muutub molekulide vaheline kaugus, kuna tõukejõud suurenevad. Järelikult venivad molekulide vesiniksidemed, salvestades rohkem energiat. Jahtumisel hakkavad molekulid üksteisele lähemale liikuma, vabastades vesiniksidemetest energiat. Sel juhul kaasneb energia vabanemisega temperatuuri langus.

2017. aasta oktoobris leidsid Hispaania füüsikud ühe teise uuringu käigus, et efekti tekkimisel mängib suurt rolli aine eemaldamine tasakaalust (tugev kuumutamine enne tugevat jahutamist). Nad määrasid kindlaks tingimused, mille korral mõju ilmnemise tõenäosus on maksimaalne. Lisaks kinnitasid Hispaania teadlased vastupidise Mpemba efekti olemasolu. Nad leidsid, et kuumutamisel võib külmem proov saavutada kõrge temperatuuri kiiremini kui soojem.

Vaatamata põhjalikule teabele ja arvukatele katsetele kavatsevad teadlased selle mõju uurimist jätkata.

Mpemba efekt päriselus

Kas olete kunagi mõelnud, miks talvel uisuväljak täitub kuuma veega, mitte külmaga? Nagu te juba aru saate, teevad nad seda seetõttu, et kuuma veega täidetud liuväli külmub kiiremini kui külma veega täidetud liuväli. Samal põhjusel valatakse talvistes jäälinnades liumägedesse kuuma vett.

Seega võimaldab teadmine nähtuse olemasolust inimestel kohtade ettevalmistamisel aega kokku hoida talvised liigid sport.

Lisaks kasutatakse Mpemba efekti mõnikord tööstuses, et vähendada vett sisaldavate toodete, ainete ja materjalide külmumisaega.

Näib, et vana hea valem H 2 O ei sisalda saladusi. Kuid tegelikult on vesi – eluallikas ja maailma kuulsaim vedelik – täis palju mõistatusi, mida isegi teadlased ei suuda mõnikord lahendada.

Siin on 5 kõige enam huvitavaid fakte vee kohta:

1. Kuum vesi külmub kiiremini kui külm vesi

Võtame kaks anumat veega: ühte valage kuum vesi ja teise külm vesi ning asetage need sügavkülma. Kuum vesi külmub kiiremini kui külm vesi, kuigi loogiliselt võttes oleks külm vesi pidanud esmalt jääks muutuma: kuum vesi peab ju esmalt jahtuma külma temperatuurini ja seejärel muutuma jääks, külm vesi aga ei pea jahtuma. Miks see juhtub?

1963. aastal külmutas Tansaanias keskkooliõpilane Erasto B. Mpemba jäätisesegu ja märkas, et kuum segu tahkub sügavkülmas kiiremini kui külm. Kui noormees oma avastust füüsikaõpetajaga jagas, naeris ta tema üle ainult. Õnneks oli õpilane visa ja veenis õpetajat katset tegema, mis kinnitas tema avastust: teatud tingimustel külmub kuum vesi tegelikult kiiremini kui külm vesi.

Nüüd nimetatakse seda nähtust, kus kuum vesi külmub kiiremini kui külm vesi, "Mpemba efektiks". Tõsi, ammu enne seda ainulaadne vara vett märkisid Aristoteles, Francis Bacon ja René Descartes.

Teadlased ei mõista siiani täielikult selle nähtuse olemust, selgitades seda kas erinevusega ülejahutuses, aurustumises, jää moodustumisel, konvektsioonis või veeldatud gaaside mõjuga kuumale ja külmale veele.

X.RU märkus teemal "Kuum vesi külmub kiiremini kui külm vesi."

Kuna jahutuse küsimused on meile, külmutusspetsialistidele, lähemal, siis lubame endal veidi süveneda selle probleemi olemusse ja anname kaks arvamust sellise salapärase nähtuse olemuse kohta.

1. Washingtoni ülikooli teadlane on välja pakkunud seletuse Aristotelese ajast tuntud salapärasele nähtusele: miks kuum vesi külmub kiiremini kui külm vesi.

Nähtust, mida nimetatakse Mpemba efektiks, kasutatakse praktikas laialdaselt. Näiteks soovitavad eksperdid autojuhtidel valada talvel pesuri reservuaari külma, mitte kuuma vett. Aga mis on selle nähtuse taga? pikka aega jäi teadmata.

Dr Jonathan Katz Washingtoni ülikoolist uuris seda nähtust ja jõudis järeldusele, et olulist rolli mängivad vees lahustunud ained, mis kuumutamisel sadestuvad, edastab EurekAlert.

Lahustunud ainete all peab dr Katz silmas kaltsium- ja magneesiumvesinikkarbonaate, mida leidub kõvas vees. Vee kuumutamisel need ained sadestuvad, moodustades veekeetja seintele katlakivi. Vesi, mida pole kunagi kuumutatud, sisaldab neid lisandeid. Külmumisel ja jääkristallide moodustumisel suureneb lisandite kontsentratsioon vees 50 korda. Seetõttu väheneb vee külmumistemperatuur. "Ja nüüd peab vesi külmumiseks veelgi jahtuma," selgitab dr Katz.

On veel üks põhjus, mis takistab soojendamata vee külmumist. Vee külmumistemperatuuri alandamine vähendab tahke ja vedela faasi temperatuuride erinevust. "Kuna sellest temperatuuride erinevusest sõltub vee soojuskao kiirus, jahtub soojendamata vesi halvemini," kommenteerib dr Katz.

Teadlase sõnul saab tema teooriat katseliselt kontrollida, kuna Mpemba efekt muutub kargema vee puhul märgatavamaks.

2. Hapnik pluss vesinik pluss külm tekitab jääd. Esmapilgul tundub see läbipaistev aine väga lihtne. Tegelikkuses on jää täis palju saladusi. Aafriklase Erasto Mpemba loodud jää kuulsusele ei mõelnud. Päevad olid kuumad. Ta tahtis popsi. Ta võttis mahlakarbi ja pani sügavkülma. Ta tegi seda rohkem kui korra ja seetõttu märkas, et mahl külmub eriti kiiresti, kui seda esmalt päikese käes hoida – see tõesti soojendab! See on kummaline, arvas Tansaania koolipoiss, kes käitus maise tarkuse vastaselt. Kas tõesti on vaja vedelikku eelkuumutada, et kiiremini jääks muutuda? Noormees oli nii üllatunud, et jagas oma oletust õpetajaga. Ta teatas sellest uudishimust ajakirjanduses.

See lugu juhtus eelmise sajandi kuuekümnendatel. Nüüd on "Mpemba efekt" teadlastele hästi teada. Kuid see pealtnäha lihtne nähtus jäi pikaks ajaks saladuseks. Miks kuum vesi külmub kiiremini kui külm vesi?

Alles 1996. aastal leidis füüsik David Auerbach lahenduse. Sellele küsimusele vastamiseks viis ta läbi terve aasta kestnud katse: soojendas klaasis vett ja jahutas uuesti. Mida ta siis teada sai? Kuumutamisel vees lahustunud õhumullid aurustuvad. Gaasideta vesi külmub kergemini anuma seintele. "Loomulikult külmub ka kõrge õhusisaldusega vesi," ütleb Auerbach, "kuid mitte null kraadi juures, vaid ainult miinus nelja kuni kuue kraadi juures." Muidugi peate kauem ootama. Niisiis, kuum vesi külmub enne külma vett, see on teaduslik fakt.

Vaevalt on ainet, mis ilmuks meie silme ette sama kergesti kui jää. See koosneb ainult veemolekulidest - see tähendab elementaarmolekulidest, mis sisaldavad kahte vesinikuaatomit ja ühte hapnikuaatomit. Jää on aga võib-olla kõige salapärasem aine universumis. Teadlased ei ole veel suutnud selgitada mõningaid selle omadusi.

2. Ülijahutus ja "hetk" külmutamine

Kõik teavad, et 0°C-ni jahutades muutub vesi alati jääks... välja arvatud mõnel juhul! Selline juhtum on näiteks "ülijahutus", mis on omadus väga puhas vesi jääb vedelaks isegi siis, kui see jahutatakse alla külmumistemperatuuri. See nähtus on võimalik tänu sellele, et keskkond ei sisalda kristallisatsioonikeskusi ega tuumasid, mis võiksid käivitada jääkristallide moodustumise. Ja nii jääb vesi vedelal kujul ka siis, kui see jahutatakse alla null kraadi Celsiuse järgi. Kristalliseerumisprotsessi võivad käivitada näiteks gaasimullid, lisandid (saasteained) või anuma ebaühtlane pind. Ilma nendeta jääb vesi vedelaks. Kui kristalliseerumisprotsess algab, saate vaadata, kuidas ülijahutatud vesi muutub koheselt jääks.

Vaadake Phil Medina (www.mrsciguy.com) videot (2901 KB, 60 sek) ja veenduge ise >>

Kommenteeri.Ülekuumutatud vesi jääb vedelaks ka siis, kui seda kuumutatakse üle keemistemperatuuri.

3. "Klaasist" vesi

Nimetage kiiresti ja mõtlemata, mitu erinevat olekut on vees?

Kui vastasid kolm (tahke, vedel, gaas), siis eksid. Teadlased tuvastavad vähemalt 5 erinevat vedela vee ja 14 jää olekut.

Kas mäletate vestlust ülijahutatud vee kohta? Nii et ükskõik, mida teete, muutub -38 °C juures isegi kõige puhtam ülijahutatud vesi ootamatult jääks. Mis saab edasise langusega?

temperatuur? -120 °C juures hakkab veega juhtuma midagi kummalist: see muutub üliviskoosseks või viskoosseks nagu melass ja temperatuuril alla -135 °C muutub see "klaasjaks" või "klaasjaks" veeks - tahkeks aineks, millel puudub kristalne struktuur. .

4. Vee kvantomadused

Molekulaarsel tasandil on vesi veelgi üllatavam. 1995. aastal andis teadlaste läbiviidud neutronite hajumise katse ootamatu tulemuse: füüsikud avastasid, et veemolekulidele suunatud neutronid "näevad" oodatust 25% vähem vesiniku prootoneid.

Selgus, et kiirusel üks attosekund (10 -18 sekundit) toimub ebatavaline kvantefekt ja keemiline valem vesi tavalise - H 2 O asemel, muutub H 1,5 O!

5. Kas veel on mälu?

Homöopaatia, alternatiiv ametlik meditsiin, märgib, et ravimi lahjendatud lahusel võib olla tervendav toime kehale, isegi kui lahjendustegur on nii kõrge, et lahusesse ei jää midagi peale veemolekulide. Homöopaatia pooldajad selgitavad seda paradoksi kontseptsiooniga, mida nimetatakse "veemäluks", mille kohaselt on vees molekulaarsel tasemel "mälu" ainest, kui see on selles lahustunud ja säilitab lahuse algse kontsentratsiooni omadused pärast mitte ühtki. koostisosa molekul jääb sellesse.

Homöopaatia põhimõtteid kritiseerinud rahvusvaheline teadlaste rühm eesotsas professor Madeleine Ennisega tegi 2002. aastal selle kontseptsiooni lõplikult ümber lükkamiseks suutsid tõestada “veemälu” efekti reaalsust, kuid sõltumatute ekspertide juhendamisel tehtud katsed ei toonud tulemusi.

Veel on palju muid ebatavalisi omadusi, millest me selles artiklis ei rääkinud.

Kirjandus.

1. 5 tõeliselt imelikku asja vee kohta / http://www.neatorama.com.
2. Vee mõistatus: loodi Aristotelese-Mpemba efekti teooria / http://www.o8ode.ru.
3. Nepomnjaštšõ N.N. Elu looduse saladused. Universumi kõige salapärasem aine / http://www.bibliotekar.ru.

Mpemba efekt ehk miks kuum vesi külmub kiiremini kui külm vesi? Mpemba efekt (Mpemba paradoks) on paradoks, mis väidab, et kuum vesi külmub teatud tingimustel kiiremini kui külm vesi, kuigi see peab külmumisprotsessi ajal läbima külma vee temperatuuri. See paradoks on eksperimentaalne tõsiasi, mis on vastuolus tavapäraste ideedega, mille kohaselt kulub samades tingimustes rohkem kuumutatud kehal teatud temperatuurini jahtumiseks rohkem aega kui vähem kuumenenud kehal sama temperatuurini jahtumiseks. Seda nähtust märkasid omal ajal Aristoteles, Francis Bacon ja Rene Descartes, kuid alles 1963. aastal avastas Tansaania koolipoiss Erasto Mpemba, et kuum jäätisesegu külmub kiiremini kui külm. Tansaanias Magambi keskkooli õpilasena tegi Erasto Mpemba praktiline töö toiduvalmistamisel. Tal oli vaja teha omatehtud jäätist - keeta piim, lahustada selles suhkur, jahutada kuni toatemperatuuril ja siis pane külmkappi tarduma. Ilmselt polnud Mpemba eriti usin õpilane ja viivitas ülesande esimese osa täitmisega. Kartes, et tunni lõpuks ei jõua, pani ta veel kuuma piima külmkappi. Tema üllatuseks külmus see isegi varem kui etteantud tehnoloogia järgi valmistatud seltsimeeste piim. Pärast seda katsetas Mpemba mitte ainult piima, vaid ka tavalise veega. Igal juhul küsis ta juba Mkwava keskkooli õpilasena professor Dennis Osborne’ilt Dar Es Salaami ülikooli kolledžist (kooli direktor kutsus õpilastele füüsika loengut pidama) konkreetselt vee kohta: „Kui võtate kaks identset anumat võrdse veekogusega nii, et ühes neist oleks vee temperatuur 35 °C ja teises - 100 °C, ja asetage need sügavkülma, siis teises külmub vesi kiiremini. Miks? Osborne tundis selle probleemi vastu huvi ja peagi, 1969. aastal, avaldas ta koos Mpembaga oma katsete tulemused ajakirjas Physics Education. Sellest ajast alates on nende avastatud efekti nimetatud Mpemba efektiks. Seni ei tea keegi täpselt, kuidas seda kummalist efekti seletada. Teadlastel pole ühest versiooni, kuigi neid on palju. See kõik puudutab kuuma ja külma vee omaduste erinevust, kuid pole veel selge, millised omadused mängivad antud juhul rolli: erinevus ülejahutuses, aurustumises, jää tekkimises, konvektsioonis või veeldatud gaaside mõjul veele erinevad temperatuurid. Mpemba efekti paradoks seisneb selles, et aeg, mille jooksul keha jahtub temperatuurini keskkond , peab olema proportsionaalne selle keha ja keskkonna temperatuuride erinevusega. Selle seaduse kehtestas Newton ja seda on hiljem praktikas korduvalt kinnitatud. Selle mõjul jahtub vesi temperatuuriga 100 °C temperatuurini 0 °C kiiremini kui sama kogus vett temperatuuriga 35 °C. See aga ei tähenda veel paradoksi, kuna Mpemba efekti saab seletada tuntud füüsika raames. Siin on mõned selgitused Mpemba efekti kohta: Aurustumine Kuum vesi aurustub anumast kiiremini, vähendades seeläbi selle mahtu ning väiksem kogus sama temperatuuriga vett külmub kiiremini. 100 C-ni kuumutatud vesi kaotab temperatuurini 0 C jahutamisel 16% oma massist. Aurustumise mõju on kahekordne. Esiteks väheneb jahutamiseks vajaliku vee mass. Ja teiseks, temperatuur langeb tänu sellele, et veefaasist aurufaasi ülemineku aurustumissoojus väheneb. Temperatuuride erinevus Tänu sellele, et sooja vee ja külma õhu temperatuuride vahe on suurem, on soojusvahetus sel juhul intensiivsem ja soe vesi jahtub kiiremini. Hüpotermia Kui vesi jahtub alla 0 C, ei jäätu see alati. Teatud tingimustel võib see ülejahtuda, jäädes külmumistemperatuurist madalamal temperatuuril vedelaks. Mõningatel juhtudel võib vesi jääda vedelaks ka temperatuuril -20 C. Selle efekti põhjuseks on see, et esimeste jääkristallide tekkeks on vaja kristallide tekkekeskusi. Kui neid vedelas vees ei ole, jätkub ülejahutamine seni, kuni temperatuur langeb piisavalt, et kristallid tekiksid spontaanselt. Kui nad hakkavad ülejahutatud vedelikus moodustuma, hakkavad nad kiiremini kasvama, moodustades lörtsijää, mis külmub jääks. Kuum vesi on kõige vastuvõtlikum hüpotermiale, kuna selle kuumutamine eemaldab lahustunud gaasid ja mullid, mis omakorda võivad olla jääkristallide moodustumise keskused. Miks hüpotermia tõttu kuum vesi kiiremini külmub? Külma vee puhul, mis ei ole ülejahutatud, juhtub järgmine. Sel juhul tekib anuma pinnale õhuke jääkiht. See jääkiht toimib isolaatorina vee ja külma õhu vahel ning takistab edasist aurustumist. Jääkristallide moodustumise kiirus on sel juhul väiksem. Ülejahutusega kuuma vee korral ei ole ülejahutatud vees kaitsvat jääkihti. Seetõttu kaotab see avatud ülaosa kaudu soojust palju kiiremini. Kui ülejahutusprotsess lõpeb ja vesi külmub, läheb palju rohkem soojust kaduma ja seetõttu tekib rohkem jääd. Paljud selle efekti uurijad peavad Mpemba efekti puhul peamiseks teguriks hüpotermiat. Konvektsioon Külm vesi hakkab külmuma ülalt, halvendades seeläbi soojuskiirguse ja konvektsiooni protsesse ning sellest tulenevalt soojuskadu, samas kui kuum vesi hakkab külmuma altpoolt. Seda mõju seletatakse vee tiheduse anomaaliaga. Vee maksimaalne tihedus on 4 C. Kui jahutada vesi temperatuurini 4 C ja panna see madalamale temperatuurile, külmub vee pindmine kiht kiiremini. Kuna see vesi on vähem tihe kui vesi temperatuuril 4 C, jääb see pinnale, moodustades õhukese külma kihi. Nendel tingimustel tekib veepinnale lühikese aja jooksul õhuke jääkiht, kuid see jääkiht toimib isolaatorina, kaitstes alumisi veekihte, mille temperatuur püsib 4 C juures. Seetõttu on edasine jahutusprotsess aeglasem. Kuuma vee puhul on olukord hoopis teine. Vee pinnakiht jahtub aurustumise ja suurema temperatuuride erinevuse tõttu kiiremini. Lisaks on külma vee kihid tihedamad kui kuumaveekihid, mistõttu külma vee kiht vajub alla, tõstes kihti kõrgemale. soe vesi pinnale. Selline veeringlus tagab kiire temperatuuri languse. Kuid miks see protsess ei jõua tasakaalupunkti? Mpemba efekti selgitamiseks sellest konvektsiooni vaatenurgast oleks vaja eeldada, et külm ja kuum veekiht eralduvad ning konvektsiooniprotsess ise jätkub pärast keskmise veetemperatuuri langemist alla 4 C. Samas ei ole eksperimentaalsed andmed, mis kinnitaksid seda hüpoteesi, et külm ja kuum veekiht eraldatakse konvektsiooniprotsessiga. Vees lahustunud gaasid Vesi sisaldab alati selles lahustunud gaase - hapnikku ja süsinikdioksiid. Nendel gaasidel on võime alandada vee külmumistemperatuuri. Vee kuumutamisel eralduvad need gaasid veest, kuna nende lahustuvus vees on kõrge temperatuur allpool. Seetõttu sisaldab kuum vesi jahtudes alati vähem lahustunud gaase kui soojendamata külmas vees. Seetõttu on kuumutatud vee külmumistemperatuur kõrgem ja see külmub kiiremini. Seda tegurit peetakse mõnikord Mpemba efekti selgitamisel peamiseks, kuigi seda fakti kinnitavad eksperimentaalsed andmed puuduvad. Soojusjuhtivus Sellel mehhanismil võib olla oluline roll, kui vesi asetatakse külmikuosa sügavkülmikusse väikestes anumates. Nendes tingimustes on täheldatud, et kuuma vee anum sulatab selle all oleva sügavkülmiku jää, parandades seeläbi soojuskontakti sügavkülmiku seinaga ja soojusjuhtivust. Tänu sellele eemaldatakse kuumaveenõust kuumus kiiremini kui külmast. Külma veega anum omakorda ei sulata alt lund. Kõiki neid (nagu ka muid) tingimusi uuriti paljudes katsetes, kuid selget vastust küsimusele – milline neist tagab Mpemba efekti sajaprotsendilise taasesituse – ei saadud kunagi. Näiteks 1995. aastal uuris saksa füüsik David Auerbach ülejahutusvee mõju sellele mõjule. Ta avastas, et kuum vesi, saavutades ülejahutuse, külmub kõrgemal temperatuuril kui külm vesi ja seega kiiremini kui viimane. Kuid külm vesi jõuab ülejahutatud olekusse kiiremini kui kuum vesi, kompenseerides sellega eelmise viivituse. Lisaks olid Auerbachi tulemused vastuolus varasemate andmetega, mille kohaselt suutis kuum vesi saavutada suurema ülejahutuse tänu vähematele kristallisatsioonikeskustele. Vee kuumutamisel eemaldatakse sellest lahustunud gaasid, keetes sadestuvad mõned selles lahustunud soolad. Praegu saab väita vaid üht – selle efekti taastootmine sõltub oluliselt katse läbiviimise tingimustest. Just sellepärast, et seda alati ei reprodutseerita. O. V. Mosin