Niyə isti su soyuq sudan daha tez donur? Niyə isti su soyuq sudan daha tez donur? Mpemba effekti.

Bir çox tədqiqatçılar niyə isti suyun soyuq sudan daha tez donması ilə bağlı öz versiyalarını irəli sürmüş və irəli sürməkdədirlər. Bu bir paradoks kimi görünür - axı, dondurmaq üçün əvvəlcə isti suyun soyuması lazımdır. Lakin fakt fakt olaraq qalır və alimlər bunu müxtəlif cür izah edirlər.

Əsas versiyalar

Hal-hazırda bu faktı izah edən bir neçə versiya var:

İsti su daha tez buxarlandığı üçün onun həcmi azalır. Eyni temperaturda daha az miqdarda suyun donması daha sürətli baş verir.
Soyuducunun dondurucu bölməsində qar örtüyü var. İçərisində isti su olan qab altındakı qarı əridir. Bu, dondurucu ilə istilik təması yaxşılaşdırır.
Soyuq suyun dondurulması, isti sudan fərqli olaraq, yuxarıdan başlayır. Eyni zamanda, konveksiya və istilik radiasiyası və nəticədə istilik itkisi pisləşir.
Soyuq suda kristallaşma mərkəzləri var - orada həll olunan maddələr. Suda onların tərkibi azdırsa, buzlanma çətindir, baxmayaraq ki, eyni zamanda supersoyutma mümkündür - sıfırdan aşağı temperaturda maye vəziyyətində olduqda.

Ədalət naminə deyə bilərik ki, bu təsir həmişə müşahidə olunmur. Çox vaxt soyuq su isti sudan daha tez donur.

Su hansı temperaturda donur

Niyə su ümumiyyətlə donur? Tərkibində müəyyən miqdarda mineral və ya üzvi hissəciklər var. Bunlar, məsələn, çox kiçik qum, toz və ya gil hissəcikləri ola bilər. Havanın temperaturu azaldıqca, bu hissəciklər ətrafında buz kristallarının əmələ gəldiyi mərkəzlərdir.

Kristallaşma nüvələrinin rolunu tərkibində su olan qabda hava qabarcıqları və çatlar da oynaya bilər. Suyun buza çevrilməsi prosesinin sürəti əsasən belə mərkəzlərin sayından təsirlənir - əgər onların sayı çox olarsa, maye daha tez donur. Normal şəraitdə, normal atmosfer təzyiqi ilə, su 0 dərəcə temperaturda mayedən bərk vəziyyətə çevrilir.

Mpemba effektinin mahiyyəti

Mpemba effekti paradoksdur, onun mahiyyəti müəyyən şərtlərdə isti suyun soyuq sudan daha tez donmasıdır. Bu fenomen Aristotel və Dekart tərəfindən fərq edildi. Ancaq 1963-cü ildə tanzaniyalı məktəbli Erasto Mpemba isti dondurmanın soyuq dondurmadan daha qısa müddətdə donduğunu müəyyən etdi. O, bu qənaətə aşpazlıq tapşırığını yerinə yetirərkən gəlib.

Şəkəri qaynadılmış süddə həll etməli və soyuduqdan sonra dondurmaq üçün soyuducuya qoymalı idi. Göründüyü kimi, Mpemba o qədər də çalışqan deyildi və tapşırığın birinci hissəsini gec yerinə yetirməyə başladı. Ona görə də südün soyumasını gözləmədi, isti soyuducuya qoydu. Verilən texnologiyaya uyğun olaraq işi görən sinif yoldaşlarından da tez donduğunda çox təəccübləndi.

Bu fakt gənci çox maraqlandırdı və o, adi su ilə təcrübələrə başladı. 1969-cu ildə Physics Education jurnalı Mpemba və Dar Es Salaam Universitetinin professoru Dennis Osbornun araşdırmalarının nəticələrini dərc etdi. Təsvir etdikləri təsirə Mpemba adı verildi. Ancaq bu gün də fenomen üçün dəqiq bir izahat yoxdur. Bütün elm adamları bunda əsas rolun soyudulmuş və isti suyun xüsusiyyətlərindəki fərqlərə aid olduğunu qəbul edirlər, lakin dəqiq nə məlum deyil.

Sinqapur versiyası

Sinqapur universitetlərindən birinin fizikləri də sualla maraqlandılar ki, hansı su daha tez donur - isti, yoxsa soyuq? Xi Zhang başda olmaqla tədqiqatçılar qrupu bu paradoksu məhz suyun xüsusiyyətləri ilə izah edib. Hər kəs suyun tərkibini məktəbdən bilir - bir oksigen atomu və iki hidrogen atomu. Oksigen müəyyən dərəcədə elektronları hidrogendən uzaqlaşdırır, buna görə də molekul müəyyən bir “maqnit” növüdür.

Nəticədə suda olan müəyyən molekullar bir-birlərinə azacıq cəlb olunur və hidrogen bağı ilə birləşirlər. Onun gücü kovalent bağdan dəfələrlə aşağıdır. Sinqapurlu tədqiqatçılar Mpemba paradoksunun izahının məhz hidrogen bağlarında olduğuna inanırlar. Su molekulları bir-birinə çox sıx şəkildə yerləşdirilirsə, molekullar arasında belə güclü qarşılıqlı təsir molekulun özünün ortasındakı kovalent bağı deformasiya edə bilər.

Lakin su qızdırıldıqda, bağlanmış molekullar bir-birindən bir qədər uzaqlaşır. Nəticədə, artıq enerjinin sərbəst buraxılması və daha aşağı enerji səviyyəsinə keçid ilə kovalent bağların gevşemesi molekulların ortasında baş verir. Bu, isti suyun tez soyumağa başlamasına gətirib çıxarır. Ən azı, Sinqapur alimlərinin apardıqları nəzəri hesablamalar bunu göstərir.

Dərhal donduran su - 5 inanılmaz fənd: Video

Mpemba effekti(Mpemba Paradoksu) bəzi şərtlərdə isti suyun soyuq sudan daha sürətli donduğunu ifadə edən paradoksdur, baxmayaraq ki, donma prosesi zamanı soyuq suyun temperaturunu keçməlidir. Bu paradoks adi fikirlərlə ziddiyyət təşkil edən eksperimental faktdır, ona görə, eyni şəraitdə daha çox qızdırılan cismin müəyyən bir temperatura qədər soyuması az qızdırılan cismin eyni temperatura qədər soyumasından daha çox vaxt tələb edir.

Bu hadisəni bir vaxtlar Aristotel, Frensis Bekon və Rene Dekart müşahidə etmişdilər, lakin yalnız 1963-cü ildə tanzaniyalı məktəbli Erasto Mpemba isti dondurma qarışığının soyuqdan daha tez donduğunu kəşf etdi.

Tanzaniyadakı Magambi Liseyində tələbə olarkən Erasto Mpemba aşpaz kimi praktiki işlər görürdü. Ona evdə hazırlanmış dondurma hazırlamaq lazım idi - südü qaynadın, şəkəri həll edin, otaq temperaturuna qədər soyudun və sonra dondurmaq üçün soyuducuya qoyun. Göründüyü kimi, Mpemba o qədər də çalışqan tələbə deyildi və tapşırığın birinci hissəsini yerinə yetirməyi gecikdirdi. Dərsin sonuna çatmayacağından qorxaraq hələ də isti südü soyuducuya qoydu. Təəccüblüdür ki, o, yoldaşlarının verilən texnologiyaya uyğun hazırlanmış südündən daha tez dondu.

Bundan sonra Mpemba təkcə südlə deyil, adi su ilə də təcrübə aparıb. Hər halda, o, artıq Mkvava orta məktəbinin tələbəsi olarkən Dar-Əs-Salam Universitet Kollecinin professoru Dennis Osborndan (məktəb direktoru tərəfindən tələbələrə fizikadan mühazirə oxumaq üçün dəvət olunur) xüsusi olaraq su haqqında xahiş etdi: “Əgər siz bərabər həcmdə su olan iki eyni qaba qoyun ki, onlardan birində suyun temperaturu 35°C, digərində isə 100°C olsun və onları dondurucuya qoyun, sonra ikincisində su daha tez donacaq. Niyə? Osborne bu məsələ ilə maraqlandı və tezliklə, 1969-cu ildə o və Mpemba öz təcrübələrinin nəticələrini Physics Education jurnalında dərc etdilər. O vaxtdan bəri kəşf etdikləri effekt adlandırıldı Mpemba effekti.

İndiyə qədər heç kim bu qəribə təsiri necə izah edəcəyini dəqiq bilmir. Alimlərin tək bir versiyası yoxdur, baxmayaraq ki, çoxdur. Söhbət isti və soyuq suyun xassələrindəki fərqdən gedir, lakin bu halda hansı xassələrin rol oynadığı hələ aydın deyil: həddindən artıq soyutma, buxarlanma, buz əmələ gəlməsi, konveksiya və ya mayeləşdirilmiş qazların suya təsiri. müxtəlif temperaturlar.

Mpemba effektinin paradoksu ondan ibarətdir ki, cismin ətraf mühitin temperaturuna qədər soyuduğu vaxt bu bədənlə ətraf mühit arasındakı temperatur fərqi ilə mütənasib olmalıdır. Bu qanun Nyuton tərəfindən qoyulmuş və o vaxtdan bəri dəfələrlə praktikada təsdiq edilmişdir. Bu təsirdə, temperaturu 100 ° C olan su eyni miqdarda temperaturu 35 ° C olan sudan daha tez 0 ° C temperatura qədər soyuyur.

Lakin bu hələ paradoksu nəzərdə tutmur, çünki Mpemba effekti məlum fizika çərçivəsində izah edilə bilər. Mpemba effekti üçün bəzi izahatlar bunlardır:

Buxarlanma

İsti su konteynerdən daha sürətli buxarlanır və bununla da onun həcmi azalır və eyni temperaturda daha kiçik həcmli su daha tez donur. 100 C-yə qədər qızdırılan su 0 C-yə qədər soyuduqda öz kütləsinin 16%-ni itirir.

Buxarlanma effekti ikiqat effektdir. Birincisi, soyutma üçün tələb olunan suyun kütləsi azalır. İkincisi, su fazasından buxar fazasına keçidin buxarlanma istiliyinin azalması səbəbindən temperatur azalır.

Temperatur fərqi

İsti su ilə soyuq hava arasındakı temperatur fərqinin daha böyük olması səbəbindən bu vəziyyətdə istilik mübadiləsi daha sıx olur və isti su daha sürətli soyuyur.

Hipotermiya

Su 0 C-dən aşağı soyuduqda, həmişə donmur. Bəzi şərtlərdə o, donmadan aşağı temperaturda maye qalmağa davam edərək, həddindən artıq soyumağa məruz qala bilər. Bəzi hallarda su hətta -20 C temperaturda da maye qala bilər.

Bu təsirin səbəbi ilk buz kristallarının əmələ gəlməyə başlaması üçün kristal əmələgəlmə mərkəzlərinə ehtiyac olmasıdır. Əgər onlar maye suda yoxdursa, o zaman kristalların özbaşına əmələ gəlməsi üçün temperatur kifayət qədər azalana qədər supersoyutma davam edəcək. Həddindən artıq soyudulmuş mayedə əmələ gəlməyə başlayanda, daha sürətli böyüməyə başlayacaqlar və buz əmələ gətirmək üçün donacaq çamurlu buz əmələ gətirəcəklər.

İsti su hipotermiyaya ən çox həssasdır, çünki onun qızdırılması həll edilmiş qazları və baloncukları çıxarır, bu da öz növbəsində buz kristallarının meydana gəlməsi üçün mərkəz kimi xidmət edə bilər.

Niyə hipotermiya isti suyun daha sürətli donmasına səbəb olur? Aşırı soyudulmayan soyuq su vəziyyətində aşağıdakılar baş verir. Bu vəziyyətdə gəminin səthində nazik bir buz təbəqəsi meydana gələcək. Bu buz təbəqəsi su ilə soyuq hava arasında izolyator rolunu oynayacaq və daha da buxarlanmanın qarşısını alacaq. Bu halda buz kristallarının əmələ gəlmə sürəti daha aşağı olacaq. Aşırı soyumağa məruz qalan isti su vəziyyətində, həddindən artıq soyudulmuş suyun qoruyucu səthi buz təbəqəsi yoxdur. Buna görə də açıq üstü ilə istiliyi daha tez itirir.

Aşırı soyutma prosesi başa çatdıqda və su donduqda, daha çox istilik itirilir və buna görə də daha çox buz əmələ gəlir.

Bu təsirin bir çox tədqiqatçısı hipotermiyanı Mpemba effekti vəziyyətində əsas amil hesab edir.

Konveksiya

Soyuq su yuxarıdan donmağa başlayır, bununla da istilik radiasiyası və konveksiya prosesləri pisləşir və buna görə də istilik itkisi, isti su isə aşağıdan donmağa başlayır.

Bu təsir suyun sıxlığında anomaliya ilə izah olunur. Suyun maksimum sıxlığı 4 C-də olur. Suyu 4 C-ə qədər soyudub daha aşağı temperaturda qoysanız, suyun səth təbəqəsi daha tez donar. Bu su 4 C temperaturda sudan daha az sıx olduğu üçün səthdə qalaraq nazik soyuq təbəqə əmələ gətirir. Bu şəraitdə qısa müddət ərzində suyun səthində nazik buz təbəqəsi əmələ gələcək, lakin bu buz təbəqəsi 4 C temperaturda qalacaq suyun alt qatlarını qoruyaraq izolyator rolunu oynayacaq. Buna görə də, sonrakı soyutma prosesi daha yavaş olacaq.

İsti su vəziyyətində vəziyyət tamamilə fərqlidir. Suyun səth təbəqəsi buxarlanma və daha böyük temperatur fərqi səbəbindən daha tez soyuyacaq. Bundan əlavə, soyuq su təbəqələri isti su təbəqələrindən daha sıxdır, buna görə də soyuq su təbəqəsi aşağı batacaq, isti su qatını səthə qaldıracaqdır. Suyun bu dövriyyəsi temperaturun sürətlə düşməsini təmin edir.

Bəs niyə bu proses tarazlıq nöqtəsinə çatmır? Mpemba effektini bu konveksiya nöqteyi-nəzərindən izah etmək üçün suyun soyuq və isti təbəqələrinin ayrıldığını və suyun orta temperaturu 4 C-dən aşağı düşdükdən sonra konveksiya prosesinin özünün davam etdiyini düşünmək lazımdır.

Bununla belə, suyun soyuq və isti təbəqələrinin konveksiya prosesi ilə ayrıldığına dair bu fərziyyəni təsdiqləyən heç bir eksperimental sübut yoxdur.

Suda həll olunan qazlar

Suda həmişə həll olunan qazlar var - oksigen və karbon qazı. Bu qazlar suyun donma nöqtəsini azaltmaq qabiliyyətinə malikdir. Su qızdırıldıqda bu qazlar sudan ayrılır, çünki onların suda həll olma qabiliyyəti yüksək temperaturda aşağı olur. Buna görə də, isti su soyuduqda, həmişə qızdırılmamış soyuq suya nisbətən daha az həll olunmuş qazları ehtiva edir. Buna görə də qızdırılan suyun donma nöqtəsi daha yüksəkdir və daha tez donur. Bu faktı təsdiqləyən eksperimental məlumatlar olmasa da, bu amil bəzən Mpemba effektinin izahında əsas amil hesab olunur.

İstilikkeçirmə

Bu mexanizm soyuducu kameranın dondurucusuna kiçik qablarda su qoyulduqda əhəmiyyətli rol oynaya bilər. Bu şərtlər altında, isti su qabının altındakı dondurucuda olan buzu əritdiyi və bununla da dondurucunun divarı ilə istilik təmasını və istilik keçiriciliyini yaxşılaşdırdığı müşahidə edilmişdir. Nəticədə, istilik isti su qabından soyuqdan daha sürətli çıxarılır. Öz növbəsində, soyuq su olan bir qab altındakı qarı əritmir.

Bütün bu (eləcə də digər) şərtlər bir çox təcrübələrdə öyrənildi, lakin suala aydın cavab - onlardan hansı Mpemba effektinin yüz faiz reproduksiyasını təmin edir - heç vaxt alınmadı.

Məsələn, 1995-ci ildə alman fiziki David Auerbach supersoyutma suyunun bu təsirə təsirini tədqiq etmişdir. Aşırı soyudulmuş bir vəziyyətə çatan isti suyun soyuq sudan daha yüksək temperaturda donduğunu və buna görə də sonuncudan daha sürətli olduğunu kəşf etdi. Ancaq soyuq su, isti sudan daha sürətli soyudulmuş vəziyyətə çatır və bununla da əvvəlki geriləməni kompensasiya edir.

Bundan əlavə, Auerbach-ın nəticələri əvvəlki məlumatlarla ziddiyyət təşkil edirdi ki, isti su daha az kristallaşma mərkəzləri sayəsində daha çox soyumağa nail ola bildi. Su qızdırıldıqda orada həll olunan qazlar çıxarılır, qaynadılanda isə tərkibində həll olunan bəzi duzlar çökür.

Hələlik yalnız bir şeyi qeyd etmək olar - bu effektin reproduksiyası təcrübənin aparıldığı şərtlərdən əhəmiyyətli dərəcədə asılıdır. Məhz ona görə ki, həmişə təkrar istehsal olunmur.

Mpemba effekti(Mpemba paradoksu) - donma prosesində soyuq suyun temperaturunu keçməli olmasına baxmayaraq, bəzi şərtlərdə isti suyun soyuq sudan daha sürətli donduğunu ifadə edən paradoks. Bu paradoks adi fikirlərlə ziddiyyət təşkil edən eksperimental faktdır, ona görə, eyni şəraitdə daha çox qızdırılan cismin müəyyən bir temperatura qədər soyuması az qızdırılan cismin eyni temperatura qədər soyumasından daha çox vaxt tələb edir.

Lakin bu hələ paradoksu nəzərdə tutmur, çünki Mpemba effekti məlum fizika çərçivəsində izah edilə bilər. Mpemba effekti üçün bəzi izahatlar bunlardır:

Buxarlanma

Temperatur fərqi

İsti su ilə soyuq hava arasındakı temperatur fərqinin daha böyük olması səbəbindən bu vəziyyətdə istilik mübadiləsi daha sıx olur və isti su daha sürətli soyuyur.

Hipotermiya

Aşırı soyutma prosesi başa çatdıqda və su donduqda, daha çox istilik itirilir və buna görə də daha çox buz əmələ gəlir.

Bu təsirin bir çox tədqiqatçısı hipotermiyanı Mpemba effekti vəziyyətində əsas amil hesab edir.

Konveksiya

Soyuq su yuxarıdan donmağa başlayır, bununla da istilik radiasiyası və konveksiya prosesləri pisləşir və buna görə də istilik itkisi, isti su isə aşağıdan donmağa başlayır.

Bununla belə, suyun soyuq və isti təbəqələrinin konveksiya prosesi ilə ayrıldığına dair bu fərziyyəni təsdiqləyən heç bir eksperimental sübut yoxdur.

Suda həll olunan qazlar

İstilikkeçirmə

O. V. Mosin

Ədəbimənbələr:

"İsti su soyuq sudan daha tez donur. Niyə belə edir?", Jearl Walker in The Amatör Alim, Scientific American, Vol. 237, №. 3, səh 246-257; Sentyabr, 1977.

"İsti və soyuq suyun donması", G.S. Kell, American Journal of Physics, Cild. 37, №. 5, səh 564-565; May, 1969.

"Supercooling və Mpemba effekti", David Auerbach, American Journal of Physics, Vol. 63, №. 10, səh 882-885; 1995-ci ilin oktyabrı.

"Mpemba effekti: isti və soyuq suyun donma vaxtları", Charles A. Knight, American Journal of Physics, Vol. 64, №. 5, səh 524; May, 1996.

Bu, inanılmaz səslənsə də, doğrudur, çünki dondurma prosesində əvvəlcədən qızdırılan su soyuq suyun temperaturundan keçməlidir. Bu arada, bu təsir geniş istifadə olunur, məsələn, skating rints və slaydlar qışda soyuq deyil, isti su ilə doldurulur. Mütəxəssislər avtomobil sürücülərinə qışda yuyucu anbarına isti deyil, soyuq su tökməyi tövsiyə edir. Paradoks dünyada “Mpemba effekti” kimi tanınır.

Bu hadisəni bir vaxtlar Aristotel, Frensis Bekon və Rene Dekart qeyd etmişdilər, lakin yalnız 1963-cü ildə fizika professorları buna diqqət yetirdilər və onu öyrənməyə çalışdılar. Hər şey tanzaniyalı məktəbli Erasto Mpembanın dondurma hazırlamaq üçün istifadə etdiyi şirinləşdirilmiş südün əvvəlcədən qızdırıldığı təqdirdə daha tez donduğunu fərq etməsi və isti suyun soyuq sudan daha tez donduğunu fərz etməsi ilə başladı. O, aydınlıq gətirmək üçün fizika müəlliminə müraciət etdi, lakin o, tələbəyə ancaq gülərək dedi: “Bu universal fizika deyil, Mpemba fizikasıdır”.

Xoşbəxtlikdən, Dar es Salaam Universitetinin fizika professoru Dennis Osborne bir gün məktəbi ziyarət etdi. Mpemba da eyni sualla ona üz tutdu. Professor daha az şübhə ilə yanaşdı, heç vaxt görmədiyi bir şeyi mühakimə edə bilməyəcəyini söylədi və evə qayıtdıqdan sonra işçilərindən müvafiq təcrübələr keçirmələrini istədi. Deyəsən, oğlanın sözlərini təsdiqlədilər. Hər halda, 1969-cu ildə Osborne İngilis jurnalında Mpemba ilə işləməkdən danışdı. FizikaTəhsil" Elə həmin il Kanadanın Milli Tədqiqat Şurasının əməkdaşı Corc Kell bu fenomeni ingilis dilində təsvir edən məqalə dərc etdi. amerikanJurnalofFizika».

Bu paradoksun bir neçə mümkün izahı var:

İsti su daha sürətli buxarlanır, bununla da həcmini azaldır və eyni temperaturda daha kiçik həcmli su daha sürətli donur. Soyuq su hava keçirməyən qablarda daha tez donmalıdır.
Qar örtüyünün mövcudluğu. İsti su ilə konteyner altındakı qarı əridir və bununla da soyutma səthi ilə termal əlaqəni yaxşılaşdırır. Soyuq su altındakı qarı əritmir. Qar örtüyü yoxdursa, soyuq su qabı daha sürətli donmalıdır.
Soyuq su yuxarıdan donmağa başlayır, bununla da istilik radiasiyası və konveksiya prosesləri pisləşir və buna görə də istilik itkisi, isti su isə aşağıdan donmağa başlayır. Konteynerlərdə suyun əlavə mexaniki qarışdırılması ilə soyuq su daha sürətli donmalıdır.
Soyudulmuş suda kristallaşma mərkəzlərinin olması - onda həll olunan maddələr. Soyuq suda bu cür mərkəzlərin az olması ilə suyun buza çevrilməsi çətindir və hətta sıfırdan aşağı temperatura malik maye vəziyyətdə qaldıqda həddindən artıq soyutma mümkündür.

Bu yaxınlarda başqa bir izahat dərc edildi. Vaşinqton Universitetindən doktor Conatan Katz bu hadisəni tədqiq edərək belə nəticəyə gəlib ki, suda həll olunan və qızdırıldıqda çökən maddələr bunda mühüm rol oynayır.
Məhlul dedikdə, Dr Katz sərt suda olan kalsium və maqnezium bikarbonatlarını nəzərdə tutur. Su qızdırıldıqda bu maddələr çökür və su "yumşaq" olur. Heç vaxt qızdırılmamış su bu çirkləri ehtiva edir və "sərtdir". Donduqca və buz kristalları əmələ gəldikdə, suda çirklərin konsentrasiyası 50 dəfə artır. Bu səbəbdən suyun donma nöqtəsi azalır.

Bu izahat mənə inandırıcı görünmür, çünki... Unutmamalıyıq ki, effekt sərt su ilə deyil, dondurma ilə aparılan təcrübələrdə aşkar edilmişdir. Çox güman ki, fenomenin səbəbləri kimyəvi deyil, termofizikdir.

Hələlik Mpembanın paradoksu ilə bağlı birmənalı izahat alınmayıb. Demək lazımdır ki, bəzi alimlər bu paradoksu diqqətə layiq hesab etmirlər. Ancaq çox maraqlıdır ki, sadə məktəbli fiziki təsirin tanınmasına nail olub, maraq və əzmkarlığı sayəsində populyarlıq qazanıb.

2014-cü ilin fevralında əlavə edilib

Qeyd 2011-ci ildə yazılmışdır. O vaxtdan bəri Mpemba effekti ilə bağlı yeni tədqiqatlar və onu izah etmək üçün yeni cəhdlər ortaya çıxdı. Belə ki, 2012-ci ildə Böyük Britaniya Kral Kimya Cəmiyyəti 1000 funt-sterlinq mükafat fondu olan “Mpemba effekti” elmi sirrini həll etmək üçün beynəlxalq müsabiqə elan etdi. Son tarix 30 iyul 2012-ci il tarixinə təyin edilib. Qalib Zaqreb Universitetinin laboratoriyasından Nikola Breqoviç olub. O, bu fenomeni izah etmək üçün əvvəlki cəhdləri təhlil etdiyi və inandırıcı olmadığı qənaətinə gəldiyi işini nəşr etdi. Onun təklif etdiyi model suyun fundamental xüsusiyyətlərinə əsaslanır. Maraqlananlar http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp saytından iş tapa bilər.

Araşdırma bununla da bitməyib. 2013-cü ildə Sinqapurdan olan fiziklər Mepemba effektinin səbəbini nəzəri olaraq sübut etdilər. Əsərlə http://arxiv.org/abs/1310.6514 ünvanında tanış olmaq olar.

Saytdakı əlaqəli məqalələr:

Bu bölmədəki digər məqalələr

Şərhlər:

Aleksey Mişnev. , 06.10.2012 04:14

Niyə isti su daha tez buxarlanır? Alimlər praktiki olaraq sübut etdilər ki, bir stəkan isti su soyuq sudan daha tez donur. Elm adamları bu fenomeni izah edə bilmirlər, çünki hadisələrin mahiyyətini başa düşmürlər: istilik və soyuq! İstilik və soyuqluq kosmosdan və yerin mərkəzindən hərəkət edən maqnit dalğalarının əks sıxılması şəklində Maddənin hissəciklərinin qarşılıqlı təsirinə səbəb olan fiziki bir hissdir. Buna görə də, potensial fərq, bu maqnit gərginliyi nə qədər böyükdürsə, bir dalğanın digərinə əks nüfuzetmə üsulu ilə enerji mübadiləsi daha sürətli baş verir. Yəni diffuziya üsulu ilə! Mənim məqaləmə cavab olaraq bir rəqib yazır: 1) “..İsti su DAHA TEZ buxarlanır, nəticədə daha az olur, ona görə də daha tez donur” Sual! Hansı enerji suyun daha sürətli buxarlanmasına səbəb olur? 2) Mənim məqaləm opponentin əks arqument kimi gətirdiyi taxta nov haqqında deyil, şüşə haqqındadır. Hansı düzgün deyil! Sualına cavab verirəm: “SU NİYƏ TƏBİƏTDƏ BUHARLANIR?” Həmişə yerin mərkəzindən kosmosa hərəkət edən, maqnit sıxılma dalğalarının əks təzyiqini aşaraq (həmişə kosmosdan yerin mərkəzinə doğru hərəkət edən) maqnit dalğaları, eyni zamanda, kosmosa hərəkət etdikdən sonra su hissəciklərini püskürür. , onlar həcmi artır. Yəni genişlənirlər! Maqnit sıxılma dalğalarına qalib gələrsə, bu su buxarları sıxılır (kondensasiya olunur) və bu maqnit sıxılma qüvvələrinin təsiri altında su yağış şəklində yerə qayıdır! Hörmətlə! Aleksey Mişnev. 6 oktyabr 2012-ci il.

Aleksey Mişnev. , 06.10.2012 04:19

temperatur nədir? Temperatur sıxılma və genişlənmə enerjisi ilə maqnit dalğalarının elektromaqnit gərginlik dərəcəsidir. Bu enerjilərin tarazlıq vəziyyəti vəziyyətində cismin və ya maddənin temperaturu sabit vəziyyətdə olur. Bu enerjilərin tarazlıq vəziyyəti pozulduqda, genişlənmə enerjisinə doğru cisim və ya maddə məkanın həcmini artırır. Maqnit dalğalarının enerjisi sıxılma istiqamətində artıq olarsa, cisim və ya maddə məkanın həcmində azalır. Elektromaqnit gərginliyinin dərəcəsi istinad orqanının genişlənməsi və ya sıxılma dərəcəsi ilə müəyyən edilir. Aleksey Mişnev.

Moiseeva Natalia, 23.10.2012 11:36 | VNIIM

Aleksey, siz temperatur anlayışı haqqında düşüncələrinizi əks etdirən bir məqalədən danışırsınız. Amma heç kim oxumur. Zəhmət olmasa mənə bir link verin. Ümumiyyətlə, sizin fizikaya baxışlarınız çox unikaldır. Mən heç vaxt "istinad gövdəsinin elektromaqnit genişlənməsi" haqqında eşitməmişəm.

Yuri Kuznetsov, 04.12.2012 12:32

Bunun molekullararası rezonans və onun yaratdığı molekullar arasında ponderomotiv cazibə ilə bağlı olduğu fərziyyəsi irəli sürülür. Soyuq suda molekullar müxtəlif tezliklərdə xaotik şəkildə hərəkət edir və titrəyir. Su qızdırıldıqda, vibrasiya tezliyinin artması ilə onların diapazonu daralır (maye isti sudan buxarlanma nöqtəsinə qədər tezliklərin fərqi azalır), molekulların vibrasiya tezlikləri bir-birinə yaxınlaşır, bunun nəticəsində rezonans yaranır. molekullar arasında baş verir. Soyutma zamanı bu rezonans qismən qorunur və dərhal sönmür. Rezonansda olan iki gitara simindən birinə basmağa çalışın. İndi buraxın - sim yenidən titrəməyə başlayacaq, rezonans titrəmələrini bərpa edəcəkdir. Eyni şəkildə, donmuş suda xarici soyudulmuş molekullar titrəmələrin amplitudasını və tezliyini itirməyə çalışır, lakin damarın içərisindəki "isti" molekullar vibrator, xarici molekullar isə rezonator rolunu oynayaraq titrəmələri "geri çəkir". Ponderomotiv cazibə* vibratorlar və rezonatorlar arasında yaranır. Ponderomotor qüvvə molekulların kinetik enerjisinin yaratdığı qüvvədən (yalnız titrəmir, həm də xətti hərəkət edir) böyük olduqda, sürətlənmiş kristallaşma baş verir - "Mpemba effekti". Ponderomotiv əlaqə çox qeyri-sabitdir, Mpemba effekti bütün əlaqəli amillərdən güclü şəkildə asılıdır: dondurulacaq suyun həcmi, onun qızdırılmasının təbiəti, donma şəraiti, temperatur, konveksiya, istilik mübadiləsi şəraiti, qazla doyma, soyuducu qurğunun vibrasiyası. , ventilyasiya, çirklər, buxarlanma və s. Ola bilsin ki, hətta işıqlandırmadan da... Buna görə də təsirin çoxlu izahatları var və bəzən onu təkrarlamaq çətindir. Eyni "rezonans" səbəbindən qaynadılmış su qaynanmamış sudan daha sürətli qaynar - rezonans qaynadıqdan sonra bir müddət su molekullarının vibrasiya intensivliyini saxlayır (soyutma zamanı enerji itkisi əsasən xətti hərəkətin kinetik enerjisinin itirilməsi ilə əlaqədardır) molekulların). Güclü isitmə zamanı vibrator molekulları donma ilə müqayisədə rezonator molekulları ilə rollarını dəyişir - vibratorların tezliyi rezonatorların tezliyindən azdır, bu o deməkdir ki, molekullar arasında cazibə deyil, itələmə baş verir ki, bu da başqa vəziyyətə keçidi sürətləndirir. aqreqasiya (cüt).

Vlad, 12/11/2012 03:42

Beynimi sındırdım...

Anton, 02.04.2013 02:02

1. Bu ponderomotiv cazibə həqiqətən istilik ötürmə prosesinə təsir edəcək qədər böyükdürmü? 2. Bu o deməkdirmi ki, bütün cisimlər müəyyən temperatura qədər qızdırıldıqda onların struktur hissəcikləri rezonansa girir? 3. Niyə bu rezonans soyuduqda yox olur? 4. Bu sizin təxmininizdir? Mənbə varsa qeyd edin. 5. Bu nəzəriyyəyə görə, qabın forması mühüm rol oynayacaq və əgər o nazik və düzdürsə, onda donma müddətindəki fərq böyük olmayacaq, yəni. bunu yoxlaya bilersiniz.

Qüdrət, 11.03.2013 10:12 | METAK

Soyuq suda artıq azot atomları var və su molekulları arasındakı məsafələr isti suya nisbətən daha yaxındır. Yəni, nəticə: İsti su azot atomlarını daha sürətli udur və eyni zamanda soyuq suya nisbətən tez donur - bu, dəmirin bərkiməsi ilə müqayisə edilə bilər, çünki isti su buza çevrilir və isti dəmir sürətli soyutma ilə sərtləşir!

Vladimir, 13.03.2013 06:50

və ya bəlkə bu: isti suyun və buzun sıxlığı soyuq suyun sıxlığından azdır və buna görə də suyun sıxlığını dəyişməyə ehtiyacı yoxdur, bir az vaxt itirir və donur.

Aleksey Mişnev, 21.03.2013 11:50

Zərrəciklərin rezonansları, cazibələri və vibrasiyaları haqqında danışmazdan əvvəl sualı başa düşmək və cavab vermək lazımdır: hissəciklərin titrəməsinə hansı qüvvələr səbəb olur? Çünki kinetik enerji olmadan sıxılma ola bilməz. Sıxılma olmadan genişlənmə ola bilməz. Genişlənmə olmadan kinetik enerji ola bilməz! Simlərin rezonansından danışmağa başlayanda əvvəlcə elə bir səy göstərirsən ki, bu simlərdən biri titrəməyə başlasın! Cazibədən danışarkən ilk növbədə bu cisimləri cəlb edən qüvvəni göstərməlisiniz! İddia edirəm ki, bütün cisimlər atmosferin elektromaqnit enerjisi ilə sıxılır və bütün cisimləri, maddələri və elementar hissəcikləri 1,33 kq güclə sıxır. sm2-ə deyil, elementar hissəciklərə görə atmosfer təzyiqi seçici ola bilməz!

Dodik, 31.05.2013 02:59

Mənə elə gəlir ki, siz bir həqiqəti unutmusunuz - “Elm ölçmələrin başladığı yerdə başlayır”. "İsti" suyun temperaturu nədir? "Soyuq" suyun temperaturu nədir? Məqalədə bu barədə bir söz deyilmir. Buradan belə nəticəyə gələ bilərik - bütün məqalə axmaqlıqdır!

Qriqori, 06.04.2013 12:17

Dodik, məqaləni cəfəngiyat adlandırmazdan əvvəl, bir az da olsa öyrənmək haqqında düşünmək lazımdır. Və yalnız ölçmək deyil.

Dmitri, 24/12/2013 10:57

İsti su molekulları soyuq suya nisbətən daha sürətli hərəkət edir, buna görə ətraf mühitlə daha sıx təmasda olurlar, sanki bütün soyuqluğu udurlar, tez yavaşlayırlar.

İvan, 10.01.2014 05:53

Bu saytda belə anonim məqalənin görünməsi təəccüblüdür. Məqalə tamamilə qeyri-elmidir. Müəllif də, şərhçilər də hadisənin ümumiyyətlə müşahidə olunub-olunmadığını və müşahidə olunarsa, hansı şəraitdə olub-olmadığını öyrənmək üçün zəhmət çəkmədən hadisənin izahı axtarışında bir-biri ilə yarışırlar. Üstəlik, əslində müşahidə etdiyimiz şeylə bağlı razılaşma belə yoxdur! Beləliklə, müəllif isti dondurmanın sürətli dondurulmasının təsirini izah etmək zərurətində israr edir, baxmayaraq ki, bütün mətndən (və “təsiri dondurma ilə təcrübələrdə aşkar edilmişdir” sözlərindən) belə nəticəyə gəlir ki, o, özü belə bir əməliyyat keçirməyib. təcrübələr. Məqalədə sadalanan fenomenin "izahı" variantlarından aydın olur ki, tamamilə fərqli təcrübələr təsvir olunur, müxtəlif sulu məhlullarla müxtəlif şəraitdə aparılır. İstər izahatların mahiyyəti, istərsə də onlarda olan subjunktiv əhval-ruhiyyə onu deməyə əsas verir ki, hətta ifadə olunan fikirlərin əsas yoxlanışı belə aparılmayıb. Kimsə təsadüfən gülməli bir hekayə eşitdi və təsadüfən spekulyativ qənaətini bildirdi. Bağışlayın, amma bu fiziki elmi araşdırma deyil, siqaret çəkən otaqda söhbətdir.

İvan, 10.01.2014 06:10

Roliklərin isti su ilə doldurulması və şüşə yuyucu su anbarlarının soyuq su ilə doldurulması ilə bağlı məqalədəki şərhlərə gəldikdə. Elementar fizika baxımından burada hər şey sadədir. Konkisürmə meydançası daha yavaş donduğu üçün dəqiq isti su ilə doldurulur. Konkisürmə meydançası düz və hamar olmalıdır. Onu soyuq su ilə doldurmağa çalışın - qabar və "şiş" alacaqsınız, çünki... Su bərabər bir təbəqəyə yayılmağa vaxt tapmadan _tez bir şəkildə donacaq. İsti olan isə bərabər bir təbəqəyə yayılmağa vaxt tapacaq və mövcud buz və qar tüberküllərini əridəcəkdir. Yuyucu da çətin deyil: soyuq havada təmiz su tökməyin mənası yoxdur - şüşə üzərində dondurur (hətta isti); və isti dondurulmayan maye soyuq şüşənin çatlamasına səbəb ola bilər, üstəlik şüşəyə gedən yolda spirtlərin sürətlə buxarlanması səbəbindən şüşə artan donma nöqtəsinə sahib olacaq (hər kəs hələ də moonshine işləmə prinsipi ilə tanışdırmı? ? - spirt buxarlanır, su qalır).

İvan, 10.01.2014 06:34

Ancaq fenomenin mahiyyətində fərqli şəraitdə iki fərqli təcrübənin niyə fərqli şəkildə getdiyini soruşmaq axmaqlıqdır. Təcrübə sırf aparılırsa, o zaman eyni kimyəvi tərkibli isti və soyuq su götürməlisiniz - eyni çaydandan əvvəlcədən soyudulmuş qaynar suyu götürürük. Eyni qablara (məsələn, nazik divarlı şüşələr) tökün. Biz onu qarın üzərinə qoymuruq, eyni dərəcədə düz, quru bir bazaya, məsələn, taxta masaya yerləşdiririk. Mikro-dondurucuda deyil, kifayət qədər həcmli bir termostatda - bir neçə il əvvəl çöldə hava sabit və şaxtalı olanda, təxminən -25C olan bir bağçada bir təcrübə keçirdim. Su kristallaşma istiliyini buraxdıqdan sonra müəyyən bir temperaturda kristallaşır. Fərziyyə, isti suyun daha sürətli soyuması (bu doğrudur, klassik fizikaya uyğun olaraq, istilik ötürmə sürəti temperatur fərqinə mütənasibdir) ifadəsinə qədər qaynayır, lakin onun temperaturu temperatur fərqinə bərabər olduqda belə artan soyutma sürətini saxlayır. soyuq suyun temperaturu. Sual olunur ki, çöldə +20C temperatura qədər soyumuş su bir saat əvvəl +20C temperatura qədər soyumuş, ancaq otaqda olan sudan nə ilə fərqlənir? Klassik fizika (yeri gəlmişkən, siqaret çəkən otaqda söhbətə deyil, yüz minlərlə və milyonlarla təcrübəyə əsaslanaraq) deyir: heç nə, soyutmanın sonrakı dinamikası eyni olmayacaq (yalnız qaynar su +20 nöqtəyə çatacaq. sonra). Təcrübə eyni şeyi göstərir: bir stəkan əvvəlcə soyuq suda artıq güclü buz qabığı olduqda, isti su donmaq barədə düşünmürdü. P.S. Yuri Kuznetsovun şərhlərinə. Müəyyən bir təsirin mövcudluğu, onun baş verməsi üçün şərtlər təsvir edildikdə və ardıcıl olaraq təkrarlandıqda qurulmuş hesab edilə bilər. Və naməlum şərtlərlə naməlum təcrübələrimiz olduqda, onları izah etmək üçün nəzəriyyələr qurmaq tezdir və bu, elmi baxımdan heç bir şey vermir. P.P.S. Yaxşı, Aleksey Mişnevin şərhlərini incəlik göz yaşları olmadan oxumaq mümkün deyil - insan fizika və real təcrübələrlə heç bir əlaqəsi olmayan bir növ uydurma dünyada yaşayır.

Qriqori, 13.01.2014 10:58

İvan, başa düşürəm ki, Mpemba effektini təkzib edirsən? Təcrübələriniz göstərdiyi kimi, mövcud deyil? Niyə fizikada bu qədər məşhurdur və niyə çoxları bunu izah etməyə çalışır?

İvan, 14.02.2014 01:51

Günortanız xeyir, Qreqori! Natəmiz bir təcrübənin təsiri mövcuddur. Ancaq başa düşdüyünüz kimi, bu, fizikada yeni qanunlar axtarmaq üçün bir səbəb deyil, eksperimentatorun bacarıqlarını artırmaq üçün bir səbəbdir. Şərhlərdə artıq qeyd etdiyim kimi, "Mpemba effekti" ni izah etmək üçün göstərilən bütün cəhdlərdə tədqiqatçılar nəyi və hansı şərtlərdə ölçdüklərini dəqiq ifadə edə bilmirlər. Və siz demək istəyirsiniz ki, bunlar eksperimental fiziklərdir? Məni güldürmə. Təsiri fizikada deyil, indi dənizi olan müxtəlif forumlarda və bloqlarda psevdo-elmi müzakirələrdə məlumdur. O, fizikadan uzaq insanlar tərəfindən real fiziki təsir kimi qəbul edilir (bu mənada bəzi yeni fiziki qanunların nəticəsi kimi, nəinki səhv şərhin və ya sadəcə mif kimi deyil). Deməli, tamamilə fərqli şəraitdə aparılan müxtəlif təcrübələrin nəticələrindən vahid fiziki təsir kimi danışmağa heç bir əsas yoxdur.

Pavel, 18.02.2014 09:59

hmm, uşaqlar ... "Sürət məlumatı" üçün məqalə ... Heç bir günah yoxdur ... ;) İvan hər şeydə haqlıdır ...

Qriqori, 19.02.2014 12:50

İvan, mən razıyam ki, indi təsdiqlənməmiş sensasiyalı material dərc edən çoxlu psevdo-elmi saytlar var. Axı Mpemba effekti hələ də öyrənilir. Üstəlik, universitetlərin alimləri də araşdırma aparırlar. Məsələn, 2013-cü ildə bu effekt Sinqapur Texnologiya Universitetindən bir qrup tərəfindən öyrənilmişdir. http://arxiv.org/abs/1310.6514 linkinə baxın. Onlar bu təsirin izahını tapdıqlarına inanırlar. Mən kəşfin mahiyyəti haqqında ətraflı yazmayacağam, lakin onların fikrincə, təsir hidrogen bağlarında yığılan enerjilərin fərqi ilə bağlıdır.

Moiseeva N.P. , 19.02.2014 03:04

Mpemba effekti ilə maraqlanan hər kəs üçün məqalədəki materialı bir az əlavə etdim və ən son nəticələrlə tanış ola biləcəyiniz bağlantılar verdim (mətnə baxın). Şərhləriniz üçün təşəkkür edirik.

İldar, 24.02.2014 04:12 | hər şeyi sadalamağın mənası yoxdur

Əgər bu Mpemba effekti həqiqətən baş verirsə, məncə bunun izahını suyun molekulyar strukturunda axtarmaq lazımdır. Su (populyar elmi ədəbiyyatdan öyrəndiyim kimi) fərdi H2O molekulları kimi deyil, bir neçə molekulun (hətta onlarla) çoxluqları şəklində mövcuddur. Suyun temperaturu artdıqca molekulların hərəkət sürəti artır, klasterlər bir-birinə qarşı parçalanır və molekulların valent bağlarının böyük klasterləri yığmağa vaxtı olmur. Klasterlərin əmələ gəlməsi molekulyar hərəkət sürətinin azalmasından bir qədər çox vaxt aparır. Və çoxluqlar daha kiçik olduğundan, kristal şəbəkənin formalaşması daha sürətli baş verir. Soyuq suda, görünür, böyük, kifayət qədər sabit klasterlər bir qəfəsin meydana gəlməsinə mane olur, onları məhv etmək üçün bir az vaxt lazımdır; Mən özüm televizorda bir bankada sakit dayanan soyuq suyun soyuqda bir neçə saat maye qaldığı zaman maraqlı bir effekt gördüm. Amma banka götürülən kimi, yəni yerindən bir qədər tərpənən kimi qabdakı su dərhal kristallaşdı, qeyri-şəffaf oldu və banka partladı. Yaxşı, bu effekti göstərən keşiş bunu suyun bərəkətli olması ilə izah etdi. Yeri gəlmişkən, suyun temperaturdan asılı olaraq öz viskozitesini çox dəyişdirdiyi ortaya çıxır. Bu, böyük canlılar kimi bizim üçün görünməzdir, lakin kiçik (mm və ya daha kiçik) xərçəngkimilər və hətta daha çox bakteriyalar səviyyəsində suyun özlülüyü çox əhəmiyyətli bir amildir. Bu özlülük, məncə, su klasterlərinin ölçüsü ilə də müəyyən edilir.

GREY, 15.03.2014 05:30

Ətrafımızda gördüyümüz hər şey səthi xüsusiyyətlərdir (xüsusiyyətlər) ona görə də biz yalnız onun mövcudluğunu ölçə və ya sübut edə bildiyimiz şeyi enerji kimi qəbul edirik, əks halda bu, dalana dirənir. Bu fenomen, Mpemba effekti yalnız bütün fiziki modelləri vahid qarşılıqlı təsir strukturunda birləşdirəcək sadə həcmli nəzəriyyə ilə izah edilə bilər. əslində sadədir

Nikita, 06.06.2014 04:27 | avtomobil

Bəs avtomobildə sürərkən suyun isti deyil, soyuq qalmasına necə əmin ola bilərsiniz?

Aleksey, 03.10.2014 01:09

Budur, yolda başqa bir “kəşf”. Plastik şüşədəki su qapağı açıq olduqda daha tez donur. Əyləncə üçün, şiddətli şaxtada təcrübəni dəfələrlə etdim. Təsiri göz qabağındadır. Salam nəzəriyyəçilər!

Evgeni, 27.12.2014 08:40

Buxarlandırıcı soyuducunun prinsipi. Soyuq və isti su ilə iki hermetik şəkildə bağlanmış şüşə götürürük. Soyuqda qoyduq. Soyuq su daha tez donur. İndi soyuq və isti su ilə eyni şüşələri götürürük, onları açıb soyuğa qoyuruq. İsti su soyuq sudan daha tez donur. Soyuq və isti su ilə iki hövzə götürsək, isti su daha sürətli donacaq. Bu, atmosferlə əlaqəmizi artırmağımızla bağlıdır. Buxarlanma nə qədər intensiv olarsa, temperatur bir o qədər tez düşür. Burada rütubət faktorunu qeyd etməliyik. Rütubət nə qədər aşağı olarsa, buxarlanma bir o qədər güclü olar və soyutma da bir o qədər güclü olar.

boz TOMSK, 03/01/2015 10:55

GREY, 15.03.2014 05:30 - davam etdi Temperatur haqqında bildikləriniz hər şey deyil. Orada başqa bir şey var. Temperaturun fiziki modelini düzgün qursanız, o, diffuziya, ərimə və kristallaşmadan təzyiqin artması ilə temperaturun artması, temperaturun artması ilə təzyiqin artması kimi miqyaslara qədər enerji proseslərini təsvir etmək üçün əsas olacaqdır. Hətta Günəş enerjisinin fiziki modeli də yuxarıdakılardan aydın olacaq. Mən qışdayam. . 20013-cü ilin yazında, temperatur modellərinə baxaraq, ümumi temperatur modelini tərtib etdim. Bir neçə aydan sonra mən temperatur paradoksunu xatırladım və sonra başa düşdüm ki, mənim temperatur modelim də Mpemba paradoksunu təsvir edir. Bu, 2013-cü ilin may-iyun ayları idi. Bir il gecikdim, amma ən yaxşısı budur. Mənim fiziki modelim dondurulmuş çərçivədir və o, həm irəli, həm də geriyə dönə bilər və o, hər şeyin hərəkət etdiyi eyni fəaliyyət olan motor fəaliyyətini ehtiva edir. Mövzunun təkrarı ilə 8 illik məktəb və 2 illik kollec təhsilim var. 20 il keçdi. Ona görə də mən məşhur alimlərə heç bir fiziki model aid edə bilmərəm, düsturları da aid edə bilmərəm. Bağışlayın.

Andrey, 08.11.2015 08:52

Ümumiyyətlə, isti suyun niyə soyuq sudan daha tez donması ilə bağlı bir fikrim var. Və izahatlarımda hər şey çox sadədir, əgər maraqlanırsınızsa, mənə e-poçt vasitəsilə yazın: [email protected]

Andrey, 08.11.2015 08:58

Bağışlayın, səhv e-poçt ünvanı verdim, düzgün e-poçt budur: [email protected]

Viktor, 23.12.2015 10:37

Mənə elə gəlir ki, hər şey daha sadədir, bura qar yağır, qaz buxarlanır, soyudulur, ona görə də bəlkə soyuq havada isti daha tez soyuyur, çünki buxarlanır və dərhal kristallaşır, qaz halında olan su isə daha tez soyuyur. maye vəziyyətdə olduğundan)

Bekzhan, 28.01.2016 09:18

Kimsə bu təsirlərlə bağlı olan bu dünyanın qanunlarını açıqlasaydı belə, burada yazmazdı, məncə, məşhur elmi nəşrlərdə onun sirlərini internet istifadəçilərinə açıqlamaq məntiqli olmazdı. jurnallar və bunu şəxsən xalq qarşısında sübut edin, bu təsir haqqında burada nə yazılacaq, çoxu məntiqli deyil.)))

Aleks, 22.02.2016 12:48

Salam Təcrübəçilər Siz haqlı olaraq deyirsiniz ki, Elm haradan başlayır... Ölçmələr deyil, Hesablamalar. "Eksperiment" Təxəyyül və Xətti düşüncədən məhrum olanlar üçün əbədi və əvəzolunmaz bir arqumentdir, indi E= mc2 vəziyyətində - hamı xatırlayır? Soyuq sudan atmosferə uçan molekulların sürəti onların sudan apardıqları enerjinin miqdarını müəyyən edir (soyutma enerji itkisidir, isti sudan molekulların sürəti daha yüksəkdir və daşınan enerji kvadratdır). suyun qalan kütləsinin soyuma sürəti) "təcrübədən" uzaqlaşsanız və Elmin Əsas Əsaslarını xatırlasanız, hamısı budur.

Vladimir, 25.04.2016 10:53 | Meteo

Antifrizin nadir olduğu o günlərdə, isidilməmiş qarajdakı avtomobillərin soyutma sistemindən su silindr blokunu və ya radiatoru əritməmək üçün iş günündən sonra boşaldılırdı - bəzən hər ikisi birlikdə. Səhər qaynar su töküldü. Şiddətli şaxtada mühərriklər problemsiz işə düşdü. Nə isə isti su olmadığından krandan su töküldü. Su dərhal dondu. Təcrübə baha başa gəldi - ZIL-131 avtomobilinin silindr blokunu və radiatorunu almaq və dəyişdirmək nə qədər başa gəldi. Kim inanmırsa, qoy yoxlasın. və Mpemba dondurma ilə təcrübə keçirdi. Dondurmada kristallaşma sudan fərqli olaraq baş verir. Dişlərinizlə bir parça dondurma və bir parça buz dişləməyə çalışın. Çox güman ki, donmadı, amma soyutma nəticəsində qalınlaşdı. Şirin su isə istər isti, istər soyuq, 0*C-də donur. Soyuq su tezdir, amma isti suyun soyuması vaxt alır.

Səyyah, 06.05.2016 12:54 | Alexə

"c" - vakuumda işığın sürəti E=mc^2 - kütlə və enerjinin ekvivalentliyini ifadə edən düstur

Albert, 27.07.2016 08:22

Birincisi, bərk maddələrlə bənzətmə (buxarlanma prosesi yoxdur). Bu yaxınlarda mis su borularını lehimlədim. Proses qaz brülörünü lehimin ərimə temperaturuna qədər qızdırmaqla baş verir. Bir mufta ilə bir birləşmə üçün istilik müddəti təxminən bir dəqiqədir. Bir birləşməni muftaya lehimlədim və bir neçə dəqiqədən sonra onu səhv lehimlədiyimi başa düşdüm. Boru muftada bir az döndərmək lazım idi. Mən yenidən ocaq ilə birləşməni qızdırmağa başladım və təəccübləndim ki, birləşməni ərimə temperaturuna qədər qızdırmaq 3-4 dəqiqə çəkdi. Necə!? Axı, boru hələ də istidir və onu ərimə temperaturuna qədər qızdırmaq üçün daha az enerji tələb olunduğu görünür, amma hər şey əksinə oldu. Bütün bunlar artıq qızdırılan boruda əhəmiyyətli dərəcədə yüksək olan və qızdırılan və soyuq boru arasındakı sərhəd iki dəqiqə ərzində birləşmədən uzaqlaşmağa müvəffəq olan istilik keçiriciliyinə aiddir. İndi su haqqında. İsti və yarı qızdırılan qab anlayışları ilə işləyəcəyik. İsti bir qabda isti, yüksək hərəkətli hissəciklər ilə periferiyadan mərkəzə nisbətən sürətlə hərəkət edən yavaş hərəkət edən soyuq hissəciklər arasında dar temperatur sərhədi əmələ gəlir, çünki bu sərhəddə sürətli hissəciklər tez öz enerjisini verirlər (soyudulmuş) sərhədin digər tərəfindəki hissəciklər tərəfindən. Xarici soyuq hissəciklərin həcmi daha böyük olduğundan, sürətli hissəciklər istilik enerjisindən imtina edərək, xarici soyuq hissəcikləri əhəmiyyətli dərəcədə qızdıra bilməzlər. Buna görə isti suyun soyudulması prosesi nisbətən tez baş verir. Yarım qızdırılan suyun istilik keçiriciliyi çox aşağıdır və yarı qızdırılan və soyuq hissəciklər arasındakı sərhədin eni daha genişdir. Belə bir geniş sərhədin mərkəzinə keçid isti bir gəmi vəziyyətinə nisbətən daha yavaş baş verir. Nəticədə, isti gəmi istidən daha sürətli soyuyur. Düşünürəm ki, gəminin ortasından kənarına bir neçə temperatur sensoru yerləşdirməklə müxtəlif temperaturlu suyun soyutma prosesinin dinamikasını izləməliyik.

Maks, 19.11.2016 05:07

Təsdiqləndi: Yamalda soyuq olanda isti su ilə boru donur və onu qızdırmalısan, amma soyuqda deyil!

Artem, 09.12.2016 01:25

Çətindir, amma düşünürəm ki, soyuq su isti sudan daha sıxdır, hətta qaynadılmış sudan daha yaxşıdır və burada soyutma sürətlənir və s. isti su soyuq temperatura çatır və onu üstələyir və isti suyun yuxarıdan deyil, aşağıdan donduğunu nəzərə alsanız, yuxarıda yazıldığı kimi, bu prosesi xeyli sürətləndirir!

Aleksandr Sergeyev, 21.08.2017 10:52

Belə bir təsir yoxdur. vay. 2016-cı ildə Nature-da mövzu ilə bağlı ətraflı məqalə dərc olundu: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect Buradan aydın olur ki, diqqətli təcrübələrlə (isti və soyuq suyun nümunələri hər şeydə eynidirsə) temperaturdan başqa) təsiri müşahidə olunmur.

Zavlab, 22.08.2017 05:31

Viktor , 27.10.2017 03:52

"Həqiqətən də belədir." - məktəbdə istilik tutumunun və enerjinin saxlanması qanununun nə olduğunu başa düşməmisinizsə. Yoxlamaq asandır - bunun üçün sizə lazımdır: arzu, baş, əllər, su, soyuducu və zəngli saat. Və konkisürmə meydançaları, mütəxəssislərin yazdığı kimi, soyuq su ilə dondurulur (doldurulur), kəsilmiş buz isə isti su ilə düzəldilir. Qışda isə yuyucu anbarına su deyil, antifriz maye tökmək lazımdır. Su istənilən halda donacaq, soyuq su isə daha tez donacaq.

İrina, 23.01.2018 10:58

Bütün dünya alimləri Aristotelin dövründən bəri bu paradoksla mübarizə aparırlar və Viktor, Zavlab və Sergeev ən ağıllısı oldular.

Denis, 01.02.2018 08:51

Məqalədə hər şey düzgün yazılmışdır. Amma səbəb bir qədər fərqlidir. Qaynama zamanı orada həll olunan hava sudan buxarlanır, buna görə də qaynar su soyuduqca onun sıxlığı eyni temperaturda xam suyun sıxlığından daha az olacaqdır. Fərqli sıxlıqlardan başqa fərqli istilik keçiriciliyi üçün başqa səbəblər yoxdur.

Zavlab, 01.03.2018 08:58 | Laboratoriya müdiri

İrina:), "dünyanın alimləri" bu "paradoks"la mübarizə aparmırlar, həqiqi elm adamları üçün bu "paradoks" sadəcə mövcud deyil - yaxşı təkrarlanan şəraitdə asanlıqla təsdiqlənir. "Paradoks" Afrikalı oğlan Mpembanın təkrarolunmaz təcrübələri səbəbindən ortaya çıxdı və oxşar "alimlər" tərəfindən şişirdildi :)

Hansı suyun daha sürətli, isti və ya soyuq donmasına təsir edən bir çox amil var, lakin sualın özü bir az qəribə görünür. Nəticə və bu, fizikadan məlumdur ki, isti suyun buza çevrilməsi üçün müqayisə edilən soyuq suyun istiliyinə qədər soyuması üçün hələ də vaxt lazımdır. Soyuq su bu mərhələni keçə bilər və buna görə də vaxt qazanır.

Ancaq soyuqda hansı suyun daha tez dondurulduğu sualının cavabı - soyuq və ya isti - şimal enliklərinin hər hansı bir sakini bilir. Əslində, elmi olaraq belə çıxır ki, istənilən halda soyuq su sadəcə olaraq daha tez donmağa məcburdur.

1963-cü ildə məktəbli Erasto Mpembanın yanına gələn fizika müəllimi gələcək dondurmanın soyuq qarışığının niyə oxşar, lakin isti dondurmadan daha uzun müddət dondurulduğunu izah etmək istəyi ilə eyni şeyi düşündü.

"Bu universal fizika deyil, bir növ Mpemba fizikasıdır"

O zaman müəllim buna yalnız güldü, lakin bir vaxtlar Erastonun oxuduğu məktəbə gələn fizika professoru Deniss Osborne belə bir təsirin olduğunu eksperimental olaraq təsdiqlədi, baxmayaraq ki, o zaman bunun üçün heç bir izahat yox idi. 1969-cu ildə məşhur elmi jurnalda bu iki şəxsin birgə məqaləsi dərc olundu və bu xüsusi effekti təsvir etdi.

O vaxtdan bəri, yeri gəlmişkən, hansı suyun daha sürətli donması sualının - isti və ya soyuq - öz adı var - Mpemba effekti və ya paradoks.

Sual uzun müddətdir ətrafındadır

Təbii ki, belə bir hadisə əvvəllər də olub və başqa alimlərin əsərlərində də qeyd olunub. Bu məsələ təkcə məktəblini maraqlandırmırdı, Rene Dekart, hətta Aristotel də bir vaxtlar bu haqda düşünürdü.

Lakin onlar bu paradoksu həll etmək üçün yalnız iyirminci əsrin sonunda yanaşmalar axtarmağa başladılar.

Paradoksun baş verməsi üçün şərtlər

Dondurmada olduğu kimi, təcrübə zamanı donan təkcə adi su deyil. Hansı suyun daha sürətli donması - soyuq və ya isti olması ilə bağlı mübahisələrə başlamaq üçün müəyyən şərtlər olmalıdır. Bu prosesin gedişinə nə təsir edir?

İndi, 21-ci əsrdə bu paradoksu izah edə biləcək bir neçə variant irəli sürüldü. Hansı suyun daha tez donması, isti və ya soyuq olması onun soyuq sudan daha yüksək buxarlanma sürətinə malik olmasından asılı ola bilər. Beləliklə, onun həcmi azalır və həcmi azaldıqca, donma müddəti eyni ilkin soyuq suyun həcmini aldığımızdan daha qısa olur.

Dondurucunun buzunu əritdiyiniz vaxtdan bir müddət keçib.

Hansı suyun daha tez donduğuna və bunun niyə baş verdiyinə təcrübə üçün istifadə edilən soyuducunun dondurucusunda ola biləcək qar örtüyü təsir edə bilər. Həcmi eyni olan, lakin birində isti su olan, digərində soyuq olan iki qab götürsəniz, isti su olan qab altındakı qarı əridəcək və bununla da istilik səviyyəsinin soyuducunun divarı ilə təmasını yaxşılaşdıracaqdır. Soyuq su qabı bunu edə bilməz. Soyuducu kamerada qarla belə bir astar yoxdursa, soyuq su daha sürətli donmalıdır.

Üst - alt

Həmçinin suyun daha tez donması fenomeni - isti və ya soyuq - aşağıdakı kimi izah olunur. Müəyyən qanunlara riayət edərək, soyuq su yuxarı təbəqələrdən donmağa başlayır, isti su bunun əksini etdikdə - aşağıdan yuxarı donmağa başlayır. Məlum olub ki, soyuq su, artıq yerlərdə əmələ gələn buzla üst-üstə soyuq təbəqəyə malik olmaqla, konveksiya və termal şüalanma proseslərini pisləşdirir və bununla da hansı suyun daha sürətli donduğunu izah edir - soyuq və ya isti. Həvəskar eksperimentlərdən fotoşəkillər əlavə olunur və bu, burada aydın görünür.

İstilik sönür, yuxarıya doğru tələsir və orada çox sərin bir təbəqə ilə qarşılaşır. İstilik radiasiyası üçün sərbəst yol yoxdur, buna görə də soyutma prosesi çətinləşir. İsti suyun yolunda qətiyyən belə maneələr yoxdur. Hansı daha tez donur - soyuq və ya isti, ehtimal olunan nəticəni nə müəyyənləşdirir? Hər hansı bir suyun tərkibində həll olunan müəyyən maddələrin olduğunu söyləyərək cavabı genişləndirə bilərsiniz.

Nəticəyə təsir edən amil kimi suda olan çirklər

Əgər aldatmasanız və müəyyən maddələrin konsentrasiyası eyni olan eyni tərkibli su istifadə etməsəniz, soyuq su daha tez donmalıdır. Ancaq həll edilmiş kimyəvi elementlərin yalnız isti suda olduğu və soyuq suda olmadığı bir vəziyyət yaranarsa, isti suyun daha əvvəl dondurulması imkanı var. Bu onunla izah olunur ki, suda həll olunan maddələr kristallaşma mərkəzləri yaradır və bu mərkəzlərin az olması ilə suyun bərk vəziyyətə çevrilməsi çətin olur. Hətta suyun həddindən artıq soyuması da mümkündür, yəni sıfırdan aşağı temperaturda maye vəziyyətdə olacaq.

Ancaq bütün bu versiyalar, görünür, alimlərə tam uyğun gəlmədi və onlar bu məsələ üzərində işləməyə davam etdilər. 2013-cü ildə Sinqapurda bir qrup tədqiqatçı çoxillik bir sirri həll etdiklərini söylədi.

Bir qrup çinli alim iddia edir ki, bu təsirin sirri hidrogen bağları adlanan bağlarındakı su molekulları arasında toplanan enerjinin miqdarındadır.

Çinli alimlərin cavabı

Aşağıda hansı suyun daha sürətli donduğunu - isti və ya soyuq olduğunu başa düşmək üçün kimya haqqında bir az biliyə sahib olmağınız lazım olan məlumatdır. Məlum olduğu kimi, kovalent bağlarla bir-birinə bağlanmış iki H (hidrogen) atomu və bir O (oksigen) atomundan ibarətdir.

Həm də bir molekulun hidrogen atomları qonşu molekullara, onların oksigen komponentinə cəlb olunur. Bu bağlara hidrogen bağları deyilir.

Eyni zamanda, su molekullarının bir-birinə itələyici təsir göstərdiyini xatırlamaq lazımdır. Alimlər qeyd ediblər ki, su qızdırılan zaman onun molekulları arasındakı məsafə artır və buna itələyici qüvvələr kömək edir. Belə çıxır ki, soyuq vəziyyətdə molekullar arasında eyni məsafəni tutmaqla onların uzandığını söyləmək olar və onlar daha çox enerji ehtiyatına malikdirlər. Məhz bu enerji ehtiyatı su molekulları bir-birinə yaxınlaşmağa başlayanda ayrılır, yəni soyutma baş verir. Belə çıxır ki, isti suda daha çox enerji ehtiyatı və sıfırdan aşağı temperaturda soyuduqda daha çox sərbəst buraxılması, belə enerjinin daha kiçik ehtiyatı olan soyuq su ilə müqayisədə daha sürətli baş verir. Beləliklə, hansı su daha tez donur - soyuq və ya isti? Küçədə və laboratoriyada Mpemba paradoksu baş verməli və isti su daha tez buza çevrilməlidir.

Ancaq sual hələ də açıqdır

Bu həllin yalnız nəzəri təsdiqi var - bütün bunlar gözəl düsturlarla yazılmışdır və inandırıcı görünür. Lakin suyun daha tez dondurulduğu - isti və ya soyuq - eksperimental məlumatlar praktiki istifadəyə verildikdə və onların nəticələri təqdim edildikdə, Mpemba paradoksu məsələsi qapalı sayıla bilər.