Ինչու՞ է տաք ջուրն ավելի արագ սառչում, քան սառը: Ինչու՞ է տաք ջուրն ավելի արագ սառչում, քան սառը: Mpemba էֆեկտ.

Շատ հետազոտողներ առաջ են քաշել և ներկայացնում են իրենց վարկածները, թե ինչու է տաք ջուրն ավելի արագ սառչում, քան սառը: Դա պարադոքս է թվում. ի վերջո, սառեցնելու համար տաք ջուրը նախ պետք է սառչի: Սակայն փաստը մնում է փաստ, և գիտնականները դա բացատրում են տարբեր ձևերով։

Հիմնական տարբերակները

Այս պահին կան մի քանի վարկածներ, որոնք բացատրում են այս փաստը.

1. Քանի որ տաք ջուրն ավելի արագ է գոլորշիանում, դրա ծավալը նվազում է։ Իսկ ավելի փոքր քանակությամբ ջրի սառեցումը նույն ջերմաստիճանում ավելի արագ է տեղի ունենում։
2. Սառնարանի սառցախցիկն ունի ձյան շերտ։ Տաք ջուր պարունակող տարան հալեցնում է տակի ձյունը։ Սա բարելավում է ջերմային շփումը սառնարանի հետ:
3. Սառը ջրի սառեցումը, ի տարբերություն տաք ջրի, սկսվում է վերեւից: Միաժամանակ վատանում են կոնվեկցիան և ջերմային ճառագայթումը, հետևաբար՝ ջերմության կորուստը։
4. Սառը ջուրը պարունակում է բյուրեղացման կենտրոններ՝ իր մեջ լուծված նյութեր։ Եթե ​​ջրի մեջ դրանց պարունակությունը փոքր է, ապա սառցակալումը դժվար է, թեև միևնույն ժամանակ հնարավոր է գերսառեցում, երբ զրոյից ցածր ջերմաստիճանում այն ​​ունի հեղուկ վիճակ։

Չնայած արդարության համար կարելի է ասել, որ այդ ազդեցությունը միշտ չէ, որ նկատվում է։ Շատ հաճախ սառը ջուրն ավելի արագ է սառչում, քան տաք ջուրը։

Ինչ ջերմաստիճանում է ջուրը սառչում

Ինչու է ընդհանրապես ջուրը սառչում: Այն պարունակում է որոշակի քանակությամբ հանքային կամ օրգանական մասնիկներ։ Դրանք կարող են լինել, օրինակ, ավազի, փոշու կամ կավի շատ փոքր մասնիկներ: Երբ օդի ջերմաստիճանը նվազում է, այս մասնիկները այն կենտրոններն են, որոնց շուրջ ձևավորվում են սառցե բյուրեղներ:

Բյուրեղացման միջուկների դերը կարող են խաղալ նաև օդային փուչիկները և ջուր պարունակող տարայի ճաքերը։ Ջուրը սառույցի վերածելու գործընթացի արագության վրա մեծապես ազդում է նման կենտրոնների թիվը՝ եթե դրանք շատ են, հեղուկն ավելի արագ է սառչում։ Նորմալ պայմաններում նորմալ մթնոլորտային ճնշման դեպքում ջուրը հեղուկից վերածվում է պինդ վիճակի 0 աստիճան ջերմաստիճանում։

Mpemba էֆեկտի էությունը

Mpemba էֆեկտը պարադոքս է, որի էությունն այն է, որ որոշակի հանգամանքներում տաք ջուրն ավելի արագ է սառչում, քան սառը ջուրը։ Այս երեւույթը նկատել են Արիստոտելը և Դեկարտը։ Այնուամենայնիվ, միայն 1963 թվականին Տանզանիայի դպրոցական Էրաստո Մպեմբան որոշեց, որ տաք պաղպաղակը սառչում է ավելի կարճ ժամանակում, քան սառը պաղպաղակը: Այս եզրակացությունը նա արել է խոհարարական առաջադրանք կատարելիս։

Նա պետք է շաքարավազը լուծեր եռացրած կաթի մեջ և սառչելուց հետո դրեց սառնարանը, որ սառչի։ Ըստ երևույթին, Մպեմբան առանձնապես ջանասեր չէր և ուշ սկսեց կատարել առաջադրանքի առաջին մասը։ Ուստի նա չսպասեց, որ կաթը սառչի, տաք վիճակում դրեց սառնարանը։ Նա շատ զարմացավ, երբ այն նույնիսկ ավելի արագ սառեց, քան իր համադասարանցիներինը, որոնք աշխատանքը կատարում էին տվյալ տեխնիկայի համաձայն։

Այս փաստը շատ հետաքրքրեց երիտասարդին, և նա սկսեց փորձեր պարզ ջրով։ 1969 թվականին Physics Education ամսագիրը հրապարակեց Մպեմբայի և Դար Էս Սալաամի համալսարանի պրոֆեսոր Դենիս Օսբորնի հետազոտության արդյունքները։ Նրանց նկարագրած էֆեկտը ստացել է Մպեմբա անունը: Սակայն այսօր էլ երեւույթի հստակ բացատրությունը չկա։ Բոլոր գիտնականները համաձայն են, որ դրանում հիմնական դերը պատկանում է սառեցված և տաք ջրի հատկությունների տարբերություններին, իսկ թե կոնկրետ ինչն է անհայտ:

Սինգապուրյան տարբերակ

Սինգապուրի համալսարաններից մեկի ֆիզիկոսներին նույնպես հետաքրքրում էր այն հարցը, թե ո՞ր ջուրն է ավելի արագ սառչում` տաք թե սառը: Հետազոտողների խումբը Սի Չժանի գլխավորությամբ բացատրել է այս պարադոքսը հենց ջրի հատկություններով։ Ջրի բաղադրությունը բոլորին հայտնի է դպրոցից՝ թթվածնի ատոմ և ջրածնի երկու ատոմ: Թթվածինը որոշ չափով հեռացնում է էլեկտրոնները ջրածնից, ուստի մոլեկուլը որոշակի տեսակի «մագնիս» է:

Արդյունքում ջրի որոշ մոլեկուլներ մի փոքր ձգվում են միմյանց և միավորվում ջրածնային կապով։ Նրա ուժը շատ անգամ ցածր է կովալենտային կապից։ Սինգապուրցի հետազոտողները կարծում են, որ Մպեմբայի պարադոքսի բացատրությունը հենց ջրածնային կապերի մեջ է: Եթե ​​ջրի մոլեկուլները միմյանց հետ շատ ամուր են դրված, ապա մոլեկուլների միջև նման ուժեղ փոխազդեցությունը կարող է դեֆորմացնել կովալենտային կապը հենց մոլեկուլի մեջտեղում:

Բայց երբ ջուրը տաքանում է, կապված մոլեկուլները մի փոքր հեռանում են միմյանցից: Արդյունքում, կովալենտային կապերի թուլացումն առաջանում է մոլեկուլների մեջտեղում՝ ավելորդ էներգիայի արտազատմամբ և էներգիայի ավելի ցածր մակարդակի անցումով։ Սա հանգեցնում է նրան, որ տաք ջուրը սկսում է արագ սառչել: Համենայն դեպս, սա են ցույց տալիս սինգապուրցի գիտնականների կատարած տեսական հաշվարկները։

Ջուրն ակնթարթորեն սառեցնելը՝ 5 անհավանական հնարք՝ Տեսանյութ

Mpemba էֆեկտ(Mpemba's Paradox) պարադոքս է, որը նշում է, որ տաք ջուրը որոշ պայմաններում ավելի արագ է սառչում, քան սառը ջուրը, չնայած այն պետք է անցնի սառը ջրի ջերմաստիճանը սառեցման գործընթացում: Այս պարադոքսը փորձարարական փաստ է, որը հակասում է սովորական գաղափարներին, ըստ որոնց, նույն պայմաններում ավելի տաքացած մարմնին ավելի շատ ժամանակ է պահանջվում որոշակի ջերմաստիճանում սառչելու համար, քան ավելի քիչ տաքացած մարմնին՝ նույն ջերմաստիճանում:

Այս երևույթը ժամանակին նկատել են Արիստոտելը, Ֆրենսիս Բեկոնը և Ռենե Դեկարտը, բայց միայն 1963 թվականին Տանզանիայի դպրոցական Էրաստո Մպեմբան հայտնաբերեց, որ տաք պաղպաղակի խառնուրդն ավելի արագ է սառչում, քան սառը:

Որպես Տանզանիայի Մագամբի ավագ դպրոցի աշակերտ՝ Էրաստո Մպեմբան գործնական աշխատանք է կատարել որպես խոհարար։ Նրան անհրաժեշտ էր տնական պաղպաղակ պատրաստել՝ կաթը եռացնել, մեջը շաքարավազ լուծել, սառեցնել սենյակային ջերմաստիճանի, իսկ հետո դնել սառնարանը, որ սառչի։ Ըստ երևույթին, Մպեմբան առանձնապես ջանասեր ուսանող չէր և հետաձգեց առաջադրանքի առաջին մասի կատարումը։ Վախենալով, որ դասի ավարտին չի հասցնի, դեռ տաք կաթը դրեց սառնարանը։ Ի զարմանս իրեն, այն սառել է նույնիսկ ավելի շուտ, քան իր ընկերների կաթը՝ պատրաստված տվյալ տեխնոլոգիայով։

Սրանից հետո Մպեմբան փորձարկեց ոչ միայն կաթով, այլև սովորական ջրով։ Ամեն դեպքում, արդեն որպես Մկվավայի միջնակարգ դպրոցի աշակերտ, նա Դար Էս Սալաամի Համալսարանական քոլեջի պրոֆեսոր Դենիս Օսբորնին (հրավիրված դպրոցի տնօրենի կողմից ուսանողներին ֆիզիկայի վերաբերյալ դասախոսություն կարդալու) հատուկ հարցրեց ջրի մասին. երկու նույնական տարաներ՝ ջրի հավասար ծավալներով, որպեսզի մեկում ջուրը ունենա 35°C, իսկ մյուսում՝ 100°C, և դրանք դնել սառցախցիկի մեջ, ապա երկրորդում ջուրն ավելի արագ կսառչի։ Ինչո՞ւ»: Օսբորնը սկսեց հետաքրքրվել այս հարցով և շուտով, 1969 թվականին, նա և Մպեմբան հրապարակեցին իրենց փորձերի արդյունքները Physics Education ամսագրում։ Այդ ժամանակից ի վեր նրանց հայտնաբերած էֆեկտը կոչվում է Mpemba էֆեկտ.

Մինչ այժմ ոչ ոք հստակ չգիտի, թե ինչպես բացատրել այս տարօրինակ ազդեցությունը։ Գիտնականները չունեն մեկ վարկած, թեև դրանք շատ են։ Ամեն ինչ տաք և սառը ջրի հատկությունների տարբերության մասին է, բայց դեռ պարզ չէ, թե այս դեպքում որ հատկություններն են դեր խաղում՝ գերսառեցման, գոլորշիացման, սառույցի ձևավորման, կոնվեկցիայի կամ հեղուկ գազերի ազդեցությունը ջրի վրա: տարբեր ջերմաստիճաններ:

Mpemba էֆեկտի պարադոքսն այն է, որ այն ժամանակը, որի ընթացքում մարմինը սառչում է մինչև շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը, պետք է համաչափ լինի այս մարմնի և շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի տարբերությանը: Այս օրենքը հաստատվել է Նյուտոնի կողմից և դրանից հետո բազմիցս հաստատվել է գործնականում: Այս էֆեկտի դեպքում 100°C ջերմաստիճան ունեցող ջուրը սառչում է մինչև 0°C ավելի արագ, քան 35°C ջերմաստիճան ունեցող նույն քանակի ջուրը:

Այնուամենայնիվ, սա դեռ պարադոքս չի ենթադրում, քանի որ Մպեմբայի էֆեկտը կարելի է բացատրել հայտնի ֆիզիկայի շրջանակներում։ Ահա Mpemba էֆեկտի մի քանի բացատրություն.

Գոլորշիացում

Տաք ջուրն ավելի արագ է գոլորշիանում տարայից՝ դրանով իսկ նվազեցնելով դրա ծավալը, իսկ նույն ջերմաստիճանի ավելի փոքր ծավալով ջուրն ավելի արագ է սառչում։ 100 C տաքացվող ջուրը մինչև 0 C սառչելիս կորցնում է իր զանգվածի 16%-ը։

Գոլորշիացման էֆեկտը կրկնակի ազդեցություն է: Նախ, սառեցման համար պահանջվող ջրի զանգվածը նվազում է։ Եվ երկրորդը, ջերմաստիճանը նվազում է այն պատճառով, որ ջրի փուլից գոլորշու փուլ անցման գոլորշիացման ջերմությունը նվազում է:

Ջերմաստիճանի տարբերություն

Շնորհիվ այն բանի, որ տաք ջրի և սառը օդի ջերմաստիճանի տարբերությունն ավելի մեծ է, հետևաբար ջերմափոխանակությունն այս դեպքում ավելի ինտենսիվ է, և տաք ջուրն ավելի արագ է սառչում։

Հիպոթերմիա

Երբ ջուրը սառչում է 0 C-ից ցածր, այն միշտ չէ, որ սառչում է: Որոշ պայմաններում այն ​​կարող է ենթարկվել գերսառեցման՝ շարունակելով հեղուկ մնալ ցրտից ցածր ջերմաստիճանում: Որոշ դեպքերում ջուրը կարող է հեղուկ մնալ նույնիսկ –20 C ջերմաստիճանի դեպքում։

Այս ազդեցության պատճառն այն է, որ առաջին սառցե բյուրեղների առաջացման համար անհրաժեշտ են բյուրեղների առաջացման կենտրոններ։ Եթե ​​դրանք չկան հեղուկ ջրի մեջ, ապա գերսառեցումը կշարունակվի այնքան ժամանակ, մինչև ջերմաստիճանը այնքան իջնի, որ բյուրեղները ինքնաբերաբար ձևավորվեն: Երբ նրանք սկսում են ձևավորվել գերսառեցված հեղուկում, նրանք կսկսեն ավելի արագ աճել՝ ձևավորելով ցեխոտ սառույց, որը կսառչի՝ առաջացնելով սառույց։

Տաք ջուրը առավել ենթակա է հիպոթերմային, քանի որ այն տաքացնելով հեռացնում է լուծված գազերը և փուչիկները, որոնք իրենց հերթին կարող են ծառայել որպես սառցե բյուրեղների ձևավորման կենտրոններ:

Ինչու է հիպոթերմիան առաջացնում տաք ջուր ավելի արագ սառչում: Սառը ջրի դեպքում, որը գերսառեցված չէ, տեղի է ունենում հետեւյալը. Այս դեպքում անոթի մակերեսին կստեղծվի սառույցի բարակ շերտ։ Սառույցի այս շերտը կգործի որպես մեկուսիչ ջրի և սառը օդի միջև և կկանխի հետագա գոլորշիացումը: Սառցե բյուրեղների առաջացման արագությունն այս դեպքում ավելի ցածր կլինի։ Գերհովացման ենթարկվող տաք ջրի դեպքում գերսառեցված ջուրը չունի սառույցի մակերեսային պաշտպանիչ շերտ։ Հետեւաբար, այն շատ ավելի արագ է կորցնում ջերմությունը բաց վերևի միջով:

Երբ գերսառեցման գործընթացն ավարտվում է, և ջուրը սառչում է, շատ ավելի շատ ջերմություն է կորչում և, հետևաբար, ավելի շատ սառույց է ձևավորվում:

Այս էֆեկտի շատ հետազոտողներ հիպոթերմիային համարում են Mpemba էֆեկտի դեպքում հիմնական գործոնը։

Կոնվեկցիա

Սառը ջուրը սկսում է սառչել վերևից, դրանով իսկ վատթարացնելով ջերմային ճառագայթման և կոնվեկցիայի գործընթացները, հետևաբար ջերմության կորուստը, մինչդեռ տաք ջուրը սկսում է սառչել ներքևից:

Այս ազդեցությունը բացատրվում է ջրի խտության անոմալիայով։ Ջուրը առավելագույն խտություն ունի 4 C: Եթե ջուրը սառչեք մինչև 4 C և դրեք ավելի ցածր ջերմաստիճանի, ապա ջրի մակերեսային շերտը ավելի արագ կսառչի: Քանի որ այս ջուրն ավելի քիչ խտություն ունի, քան ջուրը 4 C ջերմաստիճանում, այն կմնա մակերեսի վրա՝ ձևավորելով բարակ սառը շերտ։ Այս պայմաններում կարճ ժամանակում ջրի մակերեսին կձևավորվի սառույցի բարակ շերտ, սակայն սառույցի այս շերտը կծառայի որպես մեկուսիչ՝ պաշտպանելով ջրի ստորին շերտերը, որոնք կմնան 4 C ջերմաստիճանում։ Հետևաբար, հետագա սառեցման գործընթացը ավելի դանդաղ կլինի:

Տաք ջրի դեպքում իրավիճակը բոլորովին այլ է. Ջրի մակերեսային շերտը ավելի արագ կսառչի գոլորշիացման և ջերմաստիճանի ավելի մեծ տարբերության պատճառով: Բացի այդ, սառը ջրի շերտերն ավելի խիտ են, քան տաք ջրի շերտերը, ուստի սառը ջրի շերտը կիջնի ցած՝ բարձրացնելով տաք ջրի շերտը մակերեսին: Ջրի այս շրջանառությունը ապահովում է ջերմաստիճանի արագ անկում:

Բայց ինչու այս գործընթացը չի հասնում հավասարակշռության կետի: Կոնվեկցիայի այս տեսանկյունից Mpemba էֆեկտը բացատրելու համար անհրաժեշտ կլինի ենթադրել, որ ջրի սառը և տաք շերտերը բաժանված են, և կոնվեկցիոն պրոցեսն ինքնին շարունակվում է այն բանից հետո, երբ ջրի միջին ջերմաստիճանը իջնում ​​է 4 C-ից:

Այնուամենայնիվ, չկա որևէ փորձարարական ապացույց, որը հաստատում է այս վարկածը, որ ջրի սառը և տաք շերտերը բաժանվում են կոնվեկցիայի գործընթացով:

Ջրի մեջ լուծված գազեր

Ջուրը միշտ պարունակում է իր մեջ լուծված գազեր՝ թթվածին և ածխաթթու գազ։ Այս գազերն ունեն ջրի սառեցման կետը նվազեցնելու հատկություն։ Երբ ջուրը տաքացվում է, այդ գազերը դուրս են գալիս ջրից, քանի որ բարձր ջերմաստիճանի դեպքում դրանց լուծելիությունը ջրի մեջ ավելի ցածր է: Հետեւաբար, երբ տաք ջուրը սառչում է, այն միշտ պարունակում է ավելի քիչ լուծված գազեր, քան չջեռուցվող սառը ջրում։ Ուստի տաքացվող ջրի սառեցման կետն ավելի բարձր է, և այն ավելի արագ է սառչում։ Այս գործոնը երբեմն համարվում է հիմնականը՝ Mpemba էֆեկտը բացատրելիս, թեև այս փաստը հաստատող փորձարարական տվյալներ չկան։

Ջերմային ջերմահաղորդություն

Այս մեխանիզմը կարող է էական դեր խաղալ, երբ ջուրը տեղադրվում է սառնարանային խցիկում սառցախցիկում փոքր տարաներով: Այս պայմաններում նկատվել է, որ տաք ջրի տարան հալեցնում է տակի սառցախցի սառույցը, դրանով իսկ բարելավելով սառցարանի պատի հետ ջերմային շփումը և ջերմահաղորդականությունը: Արդյունքում տաք ջրի տարայից ջերմությունը հանվում է ավելի արագ, քան սառը: Իր հերթին սառը ջրով տարան տակի ձյունը չի հալեցնում։

Այս բոլոր (ինչպես նաև այլ) պայմաններն ուսումնասիրվել են բազմաթիվ փորձերի ժամանակ, սակայն հստակ պատասխան այն հարցին, թե դրանցից որն է ապահովում Mpemba էֆեկտի հարյուր տոկոսանոց վերարտադրությունը, այդպես էլ չստացվեց:

Օրինակ՝ 1995 թվականին գերմանացի ֆիզիկոս Դեյվիդ Աուերբախն ուսումնասիրել է գերսառեցնող ջրի ազդեցությունն այս էֆեկտի վրա։ Նա հայտնաբերեց, որ տաք ջուրը, հասնելով գերսառեցված վիճակի, սառչում է ավելի բարձր ջերմաստիճանում, քան սառը ջուրը, հետևաբար՝ ավելի արագ, քան վերջինս։ Բայց սառը ջուրը հասնում է գերսառեցված վիճակի ավելի արագ, քան տաք ջուրը, դրանով իսկ փոխհատուցելով նախորդ ուշացումը:

Բացի այդ, Auerbach-ի արդյունքները հակասում էին նախկին տվյալներին, որ տաք ջուրը կարողացել է հասնել ավելի մեծ գերսառեցման ավելի քիչ բյուրեղացման կենտրոնների պատճառով: Ջուրը տաքացնելիս դրանից դուրս են հանվում նրա մեջ լուծված գազերը, իսկ երբ եռում են՝ նստվածք են ստանում մեջ լուծված որոշ աղեր։

Առայժմ կարելի է ասել միայն մեկ բան՝ այս էֆեկտի վերարտադրումը էականորեն կախված է այն պայմաններից, որոնցում իրականացվում է փորձը։ Հենց այն պատճառով, որ այն միշտ չէ, որ վերարտադրվում է։

Mpemba էֆեկտ(Mpemba's Paradox) - պարադոքս, որը նշում է, որ տաք ջուրը որոշ պայմաններում ավելի արագ է սառչում, քան սառը ջուրը, չնայած այն պետք է անցնի սառը ջրի ջերմաստիճանը սառեցման գործընթացում: Այս պարադոքսը փորձարարական փաստ է, որը հակասում է սովորական գաղափարներին, ըստ որոնց, նույն պայմաններում ավելի տաքացած մարմնին ավելի շատ ժամանակ է պահանջվում որոշակի ջերմաստիճանում սառչելու համար, քան ավելի քիչ տաքացած մարմնին՝ նույն ջերմաստիճանում:

Այս երևույթը ժամանակին նկատել են Արիստոտելը, Ֆրենսիս Բեկոնը և Ռենե Դեկարտը, բայց միայն 1963 թվականին Տանզանիայի դպրոցական Էրաստո Մպեմբան հայտնաբերեց, որ տաք պաղպաղակի խառնուրդն ավելի արագ է սառչում, քան սառը:

Որպես Տանզանիայի Մագամբի ավագ դպրոցի աշակերտ՝ Էրաստո Մպեմբան գործնական աշխատանք է կատարել որպես խոհարար։ Նրան անհրաժեշտ էր տնական պաղպաղակ պատրաստել՝ կաթը եռացնել, մեջը շաքարավազ լուծել, սառեցնել սենյակային ջերմաստիճանի, իսկ հետո դնել սառնարանը, որ սառչի։ Ըստ երևույթին, Մպեմբան առանձնապես ջանասեր ուսանող չէր և հետաձգեց առաջադրանքի առաջին մասի կատարումը։ Վախենալով, որ դասի ավարտին չի հասցնի, դեռ տաք կաթը դրեց սառնարանը։ Ի զարմանս իրեն, այն սառել է նույնիսկ ավելի շուտ, քան իր ընկերների կաթը՝ պատրաստված տվյալ տեխնոլոգիայով։

Սրանից հետո Մպեմբան փորձարկեց ոչ միայն կաթով, այլև սովորական ջրով։ Ամեն դեպքում, արդեն որպես Մկվավայի միջնակարգ դպրոցի աշակերտ, նա Դար Էս Սալաամի Համալսարանական քոլեջի պրոֆեսոր Դենիս Օսբորնին (հրավիրված դպրոցի տնօրենի կողմից ուսանողներին ֆիզիկայի վերաբերյալ դասախոսություն կարդալու) հատուկ հարցրեց ջրի մասին. երկու նույնական տարաներ՝ ջրի հավասար ծավալներով, որպեսզի մեկում ջուրը ունենա 35°C, իսկ մյուսում՝ 100°C, և դրանք դնել սառցախցիկի մեջ, ապա երկրորդում ջուրն ավելի արագ կսառչի։ Ինչո՞ւ»: Օսբորնը սկսեց հետաքրքրվել այս հարցով և շուտով, 1969 թվականին, նա և Մպեմբան հրապարակեցին իրենց փորձերի արդյունքները Physics Education ամսագրում։ Այդ ժամանակից ի վեր նրանց հայտնաբերած էֆեկտը կոչվում է Mpemba էֆեկտ.

Մինչ այժմ ոչ ոք հստակ չգիտի, թե ինչպես բացատրել այս տարօրինակ ազդեցությունը։ Գիտնականները չունեն մեկ վարկած, թեև դրանք շատ են։ Ամեն ինչ տաք և սառը ջրի հատկությունների տարբերության մասին է, բայց դեռ պարզ չէ, թե այս դեպքում որ հատկություններն են դեր խաղում՝ գերսառեցման, գոլորշիացման, սառույցի ձևավորման, կոնվեկցիայի կամ հեղուկ գազերի ազդեցությունը ջրի վրա: տարբեր ջերմաստիճաններ:

Mpemba էֆեկտի պարադոքսն այն է, որ այն ժամանակը, որի ընթացքում մարմինը սառչում է մինչև շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը, պետք է համաչափ լինի այս մարմնի և շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի տարբերությանը: Այս օրենքը հաստատվել է Նյուտոնի կողմից և դրանից հետո բազմիցս հաստատվել է գործնականում: Այս էֆեկտի դեպքում 100°C ջերմաստիճան ունեցող ջուրը սառչում է մինչև 0°C ավելի արագ, քան 35°C ջերմաստիճան ունեցող նույն քանակի ջուրը:

Այնուամենայնիվ, սա դեռ պարադոքս չի ենթադրում, քանի որ Մպեմբայի էֆեկտը կարելի է բացատրել հայտնի ֆիզիկայի շրջանակներում։ Ահա Mpemba էֆեկտի մի քանի բացատրություն.

Գոլորշիացում

Տաք ջուրն ավելի արագ է գոլորշիանում տարայից՝ դրանով իսկ նվազեցնելով դրա ծավալը, իսկ նույն ջերմաստիճանի ավելի փոքր ծավալով ջուրն ավելի արագ է սառչում։ 100 C տաքացվող ջուրը մինչև 0 C սառչելիս կորցնում է իր զանգվածի 16%-ը։

Գոլորշիացման էֆեկտը կրկնակի ազդեցություն է: Նախ, սառեցման համար պահանջվող ջրի զանգվածը նվազում է։ Եվ երկրորդը, ջերմաստիճանը նվազում է այն պատճառով, որ ջրի փուլից գոլորշու փուլ անցման գոլորշիացման ջերմությունը նվազում է:

Ջերմաստիճանի տարբերություն

Շնորհիվ այն բանի, որ տաք ջրի և սառը օդի ջերմաստիճանի տարբերությունն ավելի մեծ է, հետևաբար ջերմափոխանակությունն այս դեպքում ավելի ինտենսիվ է, և տաք ջուրն ավելի արագ է սառչում։

Հիպոթերմիա

Երբ ջուրը սառչում է 0 C-ից ցածր, այն միշտ չէ, որ սառչում է: Որոշ պայմաններում այն ​​կարող է ենթարկվել գերսառեցման՝ շարունակելով հեղուկ մնալ ցրտից ցածր ջերմաստիճանում: Որոշ դեպքերում ջուրը կարող է հեղուկ մնալ նույնիսկ –20 C ջերմաստիճանի դեպքում։

Այս ազդեցության պատճառն այն է, որ առաջին սառցե բյուրեղների առաջացման համար անհրաժեշտ են բյուրեղների առաջացման կենտրոններ։ Եթե ​​դրանք չկան հեղուկ ջրի մեջ, ապա գերսառեցումը կշարունակվի այնքան ժամանակ, մինչև ջերմաստիճանը այնքան իջնի, որ բյուրեղները ինքնաբերաբար ձևավորվեն: Երբ նրանք սկսում են ձևավորվել գերսառեցված հեղուկում, նրանք կսկսեն ավելի արագ աճել՝ ձևավորելով ցեխոտ սառույց, որը կսառչի՝ առաջացնելով սառույց։

Տաք ջուրը առավել ենթակա է հիպոթերմային, քանի որ այն տաքացնելով հեռացնում է լուծված գազերը և փուչիկները, որոնք իրենց հերթին կարող են ծառայել որպես սառցե բյուրեղների ձևավորման կենտրոններ:

Ինչու է հիպոթերմիան առաջացնում տաք ջուր ավելի արագ սառչում: Սառը ջրի դեպքում, որը գերսառեցված չէ, տեղի է ունենում հետեւյալը. Այս դեպքում անոթի մակերեսին կստեղծվի սառույցի բարակ շերտ։ Սառույցի այս շերտը կգործի որպես մեկուսիչ ջրի և սառը օդի միջև և կկանխի հետագա գոլորշիացումը: Սառցե բյուրեղների առաջացման արագությունն այս դեպքում ավելի ցածր կլինի։ Գերհովացման ենթարկվող տաք ջրի դեպքում գերսառեցված ջուրը չունի սառույցի մակերեսային պաշտպանիչ շերտ։ Հետեւաբար, այն շատ ավելի արագ է կորցնում ջերմությունը բաց վերևի միջով:

Երբ գերսառեցման գործընթացն ավարտվում է, և ջուրը սառչում է, շատ ավելի շատ ջերմություն է կորչում և, հետևաբար, ավելի շատ սառույց է ձևավորվում:

Այս էֆեկտի շատ հետազոտողներ հիպոթերմիային համարում են Mpemba էֆեկտի դեպքում հիմնական գործոնը։

Կոնվեկցիա

Սառը ջուրը սկսում է սառչել վերևից, դրանով իսկ վատթարացնելով ջերմային ճառագայթման և կոնվեկցիայի գործընթացները, հետևաբար ջերմության կորուստը, մինչդեռ տաք ջուրը սկսում է սառչել ներքևից:

Այս ազդեցությունը բացատրվում է ջրի խտության անոմալիայով։ Ջուրը առավելագույն խտություն ունի 4 C: Եթե ջուրը սառչեք մինչև 4 C և դրեք ավելի ցածր ջերմաստիճանի, ապա ջրի մակերեսային շերտը ավելի արագ կսառչի: Քանի որ այս ջուրն ավելի քիչ խտություն ունի, քան ջուրը 4 C ջերմաստիճանում, այն կմնա մակերեսի վրա՝ ձևավորելով բարակ սառը շերտ։ Այս պայմաններում կարճ ժամանակում ջրի մակերեսին կձևավորվի սառույցի բարակ շերտ, սակայն սառույցի այս շերտը կծառայի որպես մեկուսիչ՝ պաշտպանելով ջրի ստորին շերտերը, որոնք կմնան 4 C ջերմաստիճանում։ Հետևաբար, հետագա սառեցման գործընթացը ավելի դանդաղ կլինի:

Տաք ջրի դեպքում իրավիճակը բոլորովին այլ է. Ջրի մակերեսային շերտը ավելի արագ կսառչի գոլորշիացման և ջերմաստիճանի ավելի մեծ տարբերության պատճառով: Բացի այդ, սառը ջրի շերտերն ավելի խիտ են, քան տաք ջրի շերտերը, ուստի սառը ջրի շերտը կիջնի ցած՝ բարձրացնելով տաք ջրի շերտը մակերեսին: Ջրի այս շրջանառությունը ապահովում է ջերմաստիճանի արագ անկում:

Բայց ինչու այս գործընթացը չի հասնում հավասարակշռության կետի: Կոնվեկցիայի այս տեսանկյունից Mpemba էֆեկտը բացատրելու համար անհրաժեշտ կլինի ենթադրել, որ ջրի սառը և տաք շերտերը բաժանված են, և կոնվեկցիոն պրոցեսն ինքնին շարունակվում է այն բանից հետո, երբ ջրի միջին ջերմաստիճանը իջնում ​​է 4 C-ից:

Այնուամենայնիվ, չկա որևէ փորձարարական ապացույց, որը հաստատում է այս վարկածը, որ ջրի սառը և տաք շերտերը բաժանվում են կոնվեկցիայի գործընթացով:

Ջրի մեջ լուծված գազեր

Ջուրը միշտ պարունակում է իր մեջ լուծված գազեր՝ թթվածին և ածխաթթու գազ։ Այս գազերն ունեն ջրի սառեցման կետը նվազեցնելու հատկություն։ Երբ ջուրը տաքացվում է, այդ գազերը դուրս են գալիս ջրից, քանի որ բարձր ջերմաստիճանի դեպքում դրանց լուծելիությունը ջրի մեջ ավելի ցածր է: Հետեւաբար, երբ տաք ջուրը սառչում է, այն միշտ պարունակում է ավելի քիչ լուծված գազեր, քան չջեռուցվող սառը ջրում։ Ուստի տաքացվող ջրի սառեցման կետն ավելի բարձր է, և այն ավելի արագ է սառչում։ Այս գործոնը երբեմն համարվում է հիմնականը՝ Mpemba էֆեկտը բացատրելիս, թեև այս փաստը հաստատող փորձարարական տվյալներ չկան։

Ջերմային ջերմահաղորդություն

Այս մեխանիզմը կարող է էական դեր խաղալ, երբ ջուրը տեղադրվում է սառնարանային խցիկում սառցախցիկում փոքր տարաներով: Այս պայմաններում նկատվել է, որ տաք ջրի տարան հալեցնում է տակի սառցախցի սառույցը, դրանով իսկ բարելավելով սառցարանի պատի հետ ջերմային շփումը և ջերմահաղորդականությունը: Արդյունքում տաք ջրի տարայից ջերմությունը հանվում է ավելի արագ, քան սառը: Իր հերթին սառը ջրով տարան տակի ձյունը չի հալեցնում։

Այս բոլոր (ինչպես նաև այլ) պայմաններն ուսումնասիրվել են բազմաթիվ փորձերի ժամանակ, սակայն հստակ պատասխան այն հարցին, թե դրանցից որն է ապահովում Mpemba էֆեկտի հարյուր տոկոսանոց վերարտադրությունը, այդպես էլ չստացվեց:

Օրինակ՝ 1995 թվականին գերմանացի ֆիզիկոս Դեյվիդ Աուերբախն ուսումնասիրել է գերսառեցնող ջրի ազդեցությունն այս էֆեկտի վրա։ Նա հայտնաբերեց, որ տաք ջուրը, հասնելով գերսառեցված վիճակի, սառչում է ավելի բարձր ջերմաստիճանում, քան սառը ջուրը, հետևաբար՝ ավելի արագ, քան վերջինս։ Բայց սառը ջուրը հասնում է գերսառեցված վիճակի ավելի արագ, քան տաք ջուրը, դրանով իսկ փոխհատուցելով նախորդ ուշացումը:

Բացի այդ, Auerbach-ի արդյունքները հակասում էին նախկին տվյալներին, որ տաք ջուրը կարողացել է հասնել ավելի մեծ գերսառեցման ավելի քիչ բյուրեղացման կենտրոնների պատճառով: Ջուրը տաքացնելիս դրանից դուրս են հանվում նրա մեջ լուծված գազերը, իսկ երբ եռում են՝ նստվածք են ստանում մեջ լուծված որոշ աղեր։

Առայժմ կարելի է ասել միայն մեկ բան՝ այս էֆեկտի վերարտադրումը էականորեն կախված է այն պայմաններից, որոնցում իրականացվում է փորձը։ Հենց այն պատճառով, որ այն միշտ չէ, որ վերարտադրվում է։

O. V. Mosin

գրականաղբյուրները:

«Տաք ջուրն ավելի արագ է սառչում, քան սառը ջուրը: Ինչո՞ւ է դա անում», Ջերլ Ուոքերը The Amateur Scientist, Scientific American, հատոր. 237, No. 3, էջ 246-257; Սեպտեմբեր, 1977 թ.

«Տաք և սառը ջրի սառցակալումը», Գ.Ս. Քելլը Ամերիկյան ֆիզիկայի ամսագրում, հատ. 37, թիվ 5, էջ 564-565; մայիս, 1969 թ.

«SuperCooling եւ Mpemba էֆեկտ», Դավիթ Աուերբախ, ֆիզիկայի ամերիկյան ամսագրում, Vol. 63, թիվ 10, էջ 882-885; 1995 թվականի հոկտ.

«Մպեմբայի էֆեկտը. տաք և սառը ջրի սառեցման ժամանակները», Չարլզ Ա. Նայթ, Ամերիկյան ֆիզիկայի ամսագրում, հատոր. 64, թիվ 5, էջ 524; մայիս, 1996 թ.

Սա ճիշտ է, թեև անհավատալի է հնչում, քանի որ սառեցման գործընթացում նախապես տաքացված ջուրը պետք է անցնի սառը ջրի ջերմաստիճանը։ Մինչդեռ այս էֆեկտը լայնորեն կիրառվում է, օրինակ՝ սահադաշտերը և սահիկները ձմռանը լցվում են տաք, այլ ոչ թե սառը ջրով։ Մասնագետները վարորդներին խորհուրդ են տալիս ձմռանը լվացքի մեքենայի ջրամբարի մեջ սառը, ոչ տաք ջուր լցնել։ Պարադոքսն աշխարհում հայտնի է որպես «Մպեմբայի էֆեկտ»:

Այս երևույթը ժամանակին հիշատակվել է Արիստոտելի, Ֆրենսիս Բեկոնի և Ռենե Դեկարտի կողմից, սակայն միայն 1963 թվականին ֆիզիկայի դասախոսները ուշադրություն դարձրին դրան և փորձեցին ուսումնասիրել այն։ Ամեն ինչ սկսվեց նրանից, որ Տանզանիայի դպրոցական Էրաստո Մպեմբան նկատեց, որ քաղցր կաթը, որով նա օգտագործում էր պաղպաղակ պատրաստելու համար, ավելի արագ սառչում էր, եթե այն նախապես տաքացվեր, և ենթադրեց, որ տաք ջուրն ավելի արագ է սառչում, քան սառը ջուրը: Նա դիմել է ֆիզիկայի ուսուցչին պարզաբանումների համար, բայց նա միայն ծիծաղել է աշակերտի վրա՝ ասելով հետևյալը. «Սա համընդհանուր ֆիզիկա չէ, այլ Մպեմբա ֆիզիկա»։

Բարեբախտաբար, Դար էս Սալաամի համալսարանի ֆիզիկայի պրոֆեսոր Դենիս Օսբորնը մի օր այցելեց դպրոց: Եվ Մպեմբան նույն հարցով դիմեց նրան. Պրոֆեսորն ավելի քիչ թերահավատ էր, ասաց, որ չի կարող դատել մի բան, որը երբեք չի տեսել, և տուն վերադառնալուն պես իր աշխատակիցներին խնդրեց համապատասխան փորձեր անցկացնել։ Նրանք կարծես հաստատեցին տղայի խոսքերը. Ամեն դեպքում, 1969 թվականին Օսբորնը խոսել է Մպեմբայի հետ աշխատելու մասին անգլիական ամսագրում։ ՖիզիկաԿրթություն« Այդ նույն տարում Կանադայի Ազգային հետազոտական ​​խորհրդի անդամ Ջորջ Քելը հրապարակեց մի հոդված, որտեղ նկարագրում էր երեւույթը անգլերենով: ամերիկյանԱմսագիր-իցՖիզիկա».

Այս պարադոքսի մի քանի հնարավոր բացատրություններ կան.

• Տաք ջուրն ավելի արագ է գոլորշիանում, դրանով իսկ նվազեցնելով դրա ծավալը, իսկ նույն ջերմաստիճանում գտնվող ջրի ավելի փոքր ծավալն ավելի արագ է սառչում: Սառը ջուրը պետք է ավելի արագ սառչի հերմետիկ տարաներում:
• Ձյան ծածկույթի առկայությունը: Տաք ջրով տարան հալեցնում է տակի ձյունը՝ դրանով իսկ բարելավելով ջերմային շփումը սառեցնող մակերեսի հետ։ Սառը ջուրը տակի ձյունը չի հալեցնում։ Եթե ​​չկա ձյան շերտ, ապա սառը ջրի տարան պետք է ավելի արագ սառչի:
• Սառը ջուրը սկսում է սառչել վերևից, դրանով իսկ վատթարացնելով ջերմային ճառագայթման և կոնվեկցիայի գործընթացները, հետևաբար ջերմության կորուստը, մինչդեռ տաք ջուրը սկսում է սառչել ներքևից: Տարաների մեջ ջրի լրացուցիչ մեխանիկական խառնման դեպքում սառը ջուրը պետք է ավելի արագ սառչի:
• Սառեցված ջրում բյուրեղացման կենտրոնների առկայությունը՝ դրանում լուծված նյութեր: Սառը ջրում նման փոքր թվով կենտրոնների դեպքում ջրի վերածումը սառույցի դժվար է և հնարավոր է նույնիսկ գերսառեցում, երբ այն մնում է հեղուկ վիճակում՝ ունենալով զրոյական ջերմաստիճան։

Քիչ առաջ հրապարակվեց ևս մեկ պարզաբանում. Վաշինգտոնի համալսարանից դոկտոր Ջոնաթան Կացը ուսումնասիրել է այս երեւույթը և եզրակացրել, որ դրանում կարևոր դեր են խաղում ջրում լուծված նյութերը, որոնք նստում են տաքանալիս։
Լուծված նյութեր ասելով՝ դոկտոր Կացը նկատի ունի կալցիումի և մագնեզիումի բիկարբոնատները, որոնք առկա են կոշտ ջրում։ Երբ ջուրը տաքացվում է, այդ նյութերը նստում են, և ջուրը դառնում է «փափուկ»։ Ջուրը, որը երբեք չի տաքացվել, պարունակում է այդ կեղտերը և «կոշտ» է։ Քանի որ այն սառչում է և սառույցի բյուրեղներ են ձևավորվում, ջրի մեջ կեղտերի կոնցենտրացիան ավելանում է 50 անգամ: Դրա պատճառով ջրի սառեցման կետը նվազում է։

Այս բացատրությունն ինձ համոզիչ չի թվում, քանի որ... Չպետք է մոռանալ, որ էֆեկտը հայտնաբերվել է պաղպաղակի փորձերի ժամանակ, այլ ոչ թե կոշտ ջրի հետ: Ամենայն հավանականությամբ, երեւույթի պատճառները ջերմաֆիզիկական են, ոչ թե քիմիական։

Մինչ այժմ Մպեմբայի պարադոքսի միանշանակ բացատրություն չի ստացվել։ Պետք է ասել, որ որոշ գիտնականներ այս պարադոքսն ուշադրության արժանի չեն համարում։ Այնուամենայնիվ, շատ հետաքրքիր է, որ պարզ դպրոցականը հասավ ֆիզիկական էֆեկտի ճանաչմանը և ժողովրդականություն ձեռք բերեց իր հետաքրքրասիրության և համառության շնորհիվ:

Ավելացվել է 2014 թվականի փետրվարին

Գրառումը գրվել է 2011 թվականին։ Այդ ժամանակից ի վեր ի հայտ են եկել Mpemba էֆեկտի նոր ուսումնասիրություններ և այն բացատրելու նոր փորձեր։ Այսպիսով, 2012 թվականին Մեծ Բրիտանիայի Քիմիայի թագավորական ընկերությունը հայտարարեց միջազգային մրցույթ՝ «Mpemba Effect» գիտական ​​առեղծվածը լուծելու համար՝ 1000 ֆունտ ստերլինգ մրցանակային ֆոնդով։ Վերջնաժամկետ է սահմանվել 30.07.2012թ. Հաղթող է ճանաչվել Նիկոլա Բրեգովիչը Զագրեբի համալսարանի լաբորատորիայից։ Նա հրապարակել է իր աշխատանքը, որտեղ վերլուծել է այս երեւույթը բացատրելու նախկին փորձերը և եկել այն եզրակացության, որ դրանք համոզիչ չեն։ Նրա առաջարկած մոդելը հիմնված է ջրի հիմնարար հատկությունների վրա: Ցանկացողները կարող են աշխատանք գտնել http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp կայքում

Հետազոտությունն այսքանով չի ավարտվել. 2013 թվականին Սինգապուրի ֆիզիկոսները տեսականորեն ապացուցեցին Mepemba էֆեկտի պատճառը։ Աշխատանքին կարելի է ծանոթանալ http://arxiv.org/abs/1310.6514 կայքում:

Կայքում առնչվող հոդվածներ.

Այս բաժնի այլ հոդվածներ

Մեկնաբանություններ:

Ալեքսեյ Միշնև. , 06.10.2012 04:14

Ինչու՞ է տաք ջուրն ավելի արագ գոլորշիանում: Գիտնականները գործնականում ապացուցել են, որ մեկ բաժակ տաք ջուրն ավելի արագ է սառչում, քան սառը ջուրը։ Գիտնականները չեն կարող բացատրել այս երևույթը այն պատճառով, որ չեն հասկանում երևույթների էությունը՝ շոգ և ցուրտ։ Ջերմությունն ու ցուրտը ֆիզիկական սենսացիա են, որն առաջացնում է նյութի մասնիկների փոխազդեցությունը՝ մագնիսական ալիքների հակասեղմման տեսքով, որոնք շարժվում են տիեզերքից և երկրի կենտրոնից: Հետևաբար, որքան մեծ է պոտենցիալների տարբերությունը, այս մագնիսական լարումը, այնքան ավելի արագ է էներգիայի փոխանակումը տեղի ունենում մեկ ալիքի մյուս ալիքի ներթափանցման մեթոդով: Այսինքն՝ դիֆուզիոն մեթոդով։ Ի պատասխան իմ հոդվածի, հակառակորդներից մեկը գրում է. 1) «..Տաք ջուրը գոլորշիանում է ԱՎԵԼԻ ԱՐԱԳ, ինչի հետևանքով պակասում է, ուստի ավելի արագ է սառչում» Հարց! Ո՞ր էներգիան է առաջացնում ջրի ավելի արագ գոլորշիացում: 2) Իմ հոդվածը բաժակի մասին է, այլ ոչ թե փայտե տաշտակի, որը հակառակորդը բերում է որպես հակափաստարկ։ Ինչը ճիշտ չէ։ «Ինչու՞ է Բնության մեջ Ջուրը Գոլորշիանում» հարցին պատասխանում եմ. Մագնիսական ալիքները, որոնք միշտ շարժվում են երկրի կենտրոնից դեպի տիեզերք՝ հաղթահարելով մագնիսական սեղմման ալիքների հակաճնշումը (որոնք միշտ տիեզերքից շարժվում են դեպի երկրի կենտրոն), միևնույն ժամանակ, տիեզերք տեղափոխվելուց ի վեր ցողում են ջրի մասնիկները։ , դրանք մեծանում են ծավալով։ Այսինքն՝ ընդլայնվում են։ Եթե ​​մագնիսական սեղմման ալիքները հաղթահարվեն, այդ ջրի գոլորշիները սեղմվում են (խտանում) և այդ մագնիսական սեղմման ուժերի ազդեցությամբ ջուրը տեղումների տեսքով վերադառնում է երկիր։ Հարգանքներով: Ալեքսեյ Միշնև. 6 հոկտեմբերի, 2012 թ.

Ալեքսեյ Միշնև. , 06.10.2012 04:19

Ինչ է ջերմաստիճանը: Ջերմաստիճանը սեղմման և ընդարձակման էներգիայով մագնիսական ալիքների էլեկտրամագնիսական լարվածության աստիճանն է։ Այս էներգիաների հավասարակշռության վիճակի դեպքում մարմնի կամ նյութի ջերմաստիճանը կայուն վիճակում է։ Երբ այս էներգիաների հավասարակշռության վիճակը խախտվում է, ընդարձակման էներգիայի նկատմամբ, մարմինը կամ նյութը մեծանում է տարածության ծավալով։ Եթե ​​մագնիսական ալիքների էներգիան գերազանցում է սեղմման ուղղությամբ, մարմինը կամ նյութը նվազում են տարածության ծավալով։ Էլեկտրամագնիսական լարման աստիճանը որոշվում է հղման մարմնի ընդլայնման կամ սեղմման աստիճանով։ Ալեքսեյ Միշնև.

Մոիսեևա Նատալյա, 23.10.2012 11:36 | VNIIM

Ալեքսեյ, դուք խոսում եք մի հոդվածի մասին, որը ներկայացնում է ձեր մտքերը ջերմաստիճանի հայեցակարգի վերաբերյալ: Բայց ոչ ոք չի կարդացել: Խնդրում եմ ինձ հղում տվեք: Ընդհանրապես, ֆիզիկայի վերաբերյալ ձեր տեսակետները շատ յուրահատուկ են։ Ես երբեք չեմ լսել «տեղեկատու մարմնի էլեկտրամագնիսական ընդարձակման» մասին։

Յուրի Կուզնեցով, 04.12.2012 12:32

Առաջարկվում է վարկած, որ դա պայմանավորված է միջմոլեկուլային ռեզոնանսով և դրա առաջացրած մոլեկուլների միջև պոնդերոմոտիվ ձգողականությամբ: Սառը ջրում մոլեկուլները շարժվում և թրթռում են քաոսային՝ տարբեր հաճախականություններով։ Երբ ջուրը տաքացվում է, թրթռումների հաճախականության մեծացմամբ, դրանց միջակայքը նեղանում է (հեղուկ տաք ջրից մինչև գոլորշիացման հաճախականությունների տարբերությունը նվազում է), մոլեկուլների թրթռման հաճախականությունները մոտենում են միմյանց, ինչի արդյունքում ռեզոնանս տեղի է ունենում մոլեկուլների միջև: Սառեցման ժամանակ այս ռեզոնանսը մասամբ պահպանվում է և անմիջապես չի մարում։ Փորձեք սեղմել կիթառի երկու լարերից մեկը, որոնք ռեզոնանսի մեջ են: Հիմա բաց թող - լարը նորից կսկսի թրթռալ, ռեզոնանսը կվերականգնի իր թրթռումները: Նմանապես, սառեցված ջրի մեջ արտաքին սառեցված մոլեկուլները փորձում են կորցնել թրթռումների ամպլիտուդան և հաճախականությունը, բայց նավի ներսում գտնվող «տաք» մոլեկուլները «հետ են քաշում» թրթռումները՝ հանդես գալով որպես թրթռիչներ, իսկ արտաքինները՝ որպես ռեզոնատորներ։ Պոնդերոմոտիվ գրավչությունը* առաջանում է թրթռիչների և ռեզոնատորների միջև։ Երբ պոնդերոմոտիվ ուժը դառնում է ավելի մեծ, քան մոլեկուլների կինետիկ էներգիայի առաջացրած ուժը (որոնք ոչ միայն թրթռում են, այլև շարժվում են գծային), տեղի է ունենում արագացված բյուրեղացում՝ «Մպեմբայի էֆեկտ»: Պոնդերոմոտիվ կապը շատ անկայուն է, Մպեմբայի էֆեկտը մեծապես կախված է բոլոր հարակից գործոններից. , օդափոխություն, կեղտեր, գոլորշիացում և այլն։ Հնարավոր է՝ նույնիսկ լուսավորությունից... Հետևաբար, էֆեկտը շատ բացատրություններ ունի և երբեմն դժվար է վերարտադրվել։ Նույն «ռեզոնանսային» պատճառով եռացրած ջուրն ավելի արագ է եռում, քան չեռացրած ջուրը. ռեզոնանսը եռալուց հետո որոշ ժամանակ պահպանում է ջրի մոլեկուլների թրթռումների ինտենսիվությունը (սառեցման ընթացքում էներգիայի կորուստը հիմնականում պայմանավորված է գծային շարժման կինետիկ էներգիայի կորստով։ մոլեկուլների): Ինտենսիվ տաքացման ժամանակ թրթռիչի մոլեկուլները փոխում են դերերը ռեզոնատորի մոլեկուլների հետ՝ համեմատած սառեցման. ագրեգացիայի (զույգ):

Vlad, 12/11/2012 03:42

Ուղեղս կոտրվեց...

Անտոն, 02/04/2013 02:02

1. Արդյո՞ք այս պոնդերոմոտիվ գրավչությունը իսկապես այնքան մեծ է, որ ազդում է ջերմության փոխանցման գործընթացի վրա: 2. Արդյո՞ք սա նշանակում է, որ երբ բոլոր մարմինները տաքացվում են որոշակի ջերմաստիճանի, դրանց կառուցվածքային մասնիկները մտնում են ռեզոնանսի մեջ: 3. Ինչու՞ է այս ռեզոնանսը անհետանում սառչելիս: 4. Սա ձեր ենթադրությո՞ւնն է: Եթե ​​կա աղբյուր, խնդրում եմ նշել։ 5. Համաձայն այս տեսության՝ անոթի ձեւը կարեւոր դեր կխաղա, իսկ եթե այն բարակ է ու հարթ, ապա սառեցման ժամանակի տարբերությունը մեծ չի լինի, այսինքն. դուք կարող եք ստուգել սա:

Գուդրատ, 03/11/2013 10:12 | ՄԵՏԱԿ

Սառը ջրում արդեն կան ազոտի ատոմներ, և ջրի մոլեկուլների միջև հեռավորությունները ավելի մոտ են, քան տաք ջրում: Տաք ջուրն ավելի արագ է կլանում ազոտի ատոմները և միևնույն ժամանակ այն արագ սառչում է, քան սառը ջուրը, սա համեմատելի է երկաթի կարծրացման հետ, քանի որ տաք ջուրը վերածվում է սառույցի, իսկ տաք երկաթը կարծրանում է արագ սառեցմամբ:

Վլադիմիր, 13.03.2013 06:50

կամ գուցե սա․ տաք ջրի և սառույցի խտությունը ավելի քիչ է, քան սառը ջրի խտությունը, և, հետևաբար, ջուրը կարիք չունի փոխել իր խտությունը՝ կորցնելով որոշ ժամանակ և այն սառչում է։

Ալեքսեյ Միշնև, 21.03.2013 11:50

Նախքան մասնիկների ռեզոնանսների, ձգողականության և թրթռումների մասին խոսելը, մենք պետք է հասկանանք և պատասխանենք հարցին. Ի՞նչ ուժեր են առաջացնում մասնիկների թրթռում: Քանի որ առանց կինետիկ էներգիայի սեղմում չի կարող լինել։ Առանց սեղմման, ընդլայնում չի կարող լինել: Առանց ընդլայնման, չի կարող լինել կինետիկ էներգիա: Երբ սկսում ես խոսել լարերի ռեզոնանսի մասին, նախ ջանում ես, որ այդ լարերից մեկը սկսի թրթռալ։ Գրավչության մասին խոսելիս նախ և առաջ պետք է նշել այն ուժը, որը ստիպում է այս մարմիններին գրավել: Ես պնդում եմ, որ բոլոր մարմինները սեղմվում են մթնոլորտի էլեկտրամագնիսական էներգիայով և որը սեղմում է բոլոր մարմինները, նյութերը և տարրական մասնիկները 1,33 կգ ուժով։ ոչ թե սմ 2-ի համար, այլ տարրական մասնիկի համար: Քանի որ մթնոլորտային ճնշումը չի կարող ընտրովի լինել, չպետք է շփոթել ուժի քանակի հետ:

Դոդիկ, 31.05.2013 02:59

Ինձ թվում է, որ դուք մոռացել եք մեկ ճշմարտություն՝ «Գիտությունը սկսվում է այնտեղից, որտեղ սկսվում են չափումները»։ Որքա՞ն է «տաք» ջրի ջերմաստիճանը: Որքա՞ն է «սառը» ջրի ջերմաստիճանը: Այս մասին հոդվածում ոչ մի խոսք չկա։ Այստեղից մենք կարող ենք եզրակացնել, որ ամբողջ հոդվածը հիմարություն է:

Գրիգորի, 06.04.2013 12:17

Դոդիկ, հոդվածը անհեթեթություն անվանելուց առաջ պետք է գոնե մի փոքր մտածել սովորելու մասին։ Եվ ոչ միայն չափել:

Դմիտրի, 24.12.2013 10:57

Տաք ջրի մոլեկուլներն ավելի արագ են շարժվում, քան սառը ջրում, դրա պատճառով շրջակա միջավայրի հետ ավելի սերտ շփում կա, նրանք կարծես կլանում են ամբողջ ցուրտը, արագ դանդաղում:

Իվան, 01/10/2014 05:53

Զարմանալի է, որ նման անանուն հոդված է հայտնվում այս կայքում։ Հոդվածը լիովին հակագիտական ​​է։ Ե՛վ հեղինակը, և՛ մեկնաբանները մրցում են միմյանց հետ՝ երևույթի բացատրություն որոնելու համար, առանց անհանգստանալու պարզելու, թե արդյոք այդ երևույթն ընդհանրապես նկատվում է և, եթե դիտարկվում է, ինչ պայմաններում: Ավելին, նույնիսկ համաձայնություն չկա այն մասին, թե իրականում ինչ ենք դիտարկում։ Այսպիսով, հեղինակը պնդում է տաք պաղպաղակի արագ սառեցման էֆեկտը բացատրելու անհրաժեշտությունը, թեև ամբողջ տեքստից (և «ազդեցությունը հայտնաբերվել է պաղպաղակի փորձարկումներում» բառերից) հետևում է, որ նա ինքը նման բան չի արել. փորձարկումներ. Հոդվածում թվարկված երևույթի «բացատրության» տարբերակներից պարզ է դառնում, որ նկարագրվում են բոլորովին այլ փորձեր՝ տարբեր պայմաններում տարբեր ջրային լուծույթներով։ Բացատրությունների թե՛ էությունը, թե՛ դրանցում առկա սուբյեկտիվ տրամադրությունը հուշում են, որ արտահայտված մտքերի նույնիսկ տարրական ստուգում չի իրականացվել։ Ինչ-որ մեկը պատահաբար լսել է մի զվարճալի պատմություն և պատահաբար արտահայտել է իր ենթադրական եզրակացությունը. Կներեք, բայց սա ֆիզիկական գիտական ​​ուսումնասիրություն չէ, այլ զրույց ծխելու սենյակում։

Իվան, 01/10/2014 06:10

Անդրադառնալով գլանափաթեթները տաք ջրով լցնելու մասին հոդվածում տեղ գտած մեկնաբանություններին, իսկ դիմապակու լվացման ջրամբարները՝ սառը ջրով. Այստեղ ամեն ինչ պարզ է տարրական ֆիզիկայի տեսանկյունից։ Սահադաշտը լցված է տաք ջրով հենց այն պատճառով, որ այն ավելի դանդաղ է սառչում։ Սահադաշտը պետք է լինի հարթ և հարթ: Փորձեք լցնել այն սառը ջրով, դուք կունենաք բշտիկներ և «ուռած», քանի որ... Ջուրը արագ կսառչի՝ չհասցնելով հարթ շերտով փռվել։ Իսկ տաքը կհասցնի հարթ շերտով տարածվել, և կհալեցնի առկա սառույցն ու ձյան պալարները։ Լվացքի մեքենան նույնպես դժվար չէ. ցուրտ եղանակին մաքուր ջուր լցնելը իմաստ չունի. այն սառչում է ապակու վրա (նույնիսկ տաք); իսկ տաք չսառչող հեղուկը կարող է հանգեցնել սառը ապակու ճեղքման, գումարած, ապակին կունենա սառեցման կետի բարձրացում՝ կապված ապակու ճանապարհին սպիրտների արագացված գոլորշիացման հետ (բոլորը դեռ ծանոթ են լուսնային լույսի գործողության սկզբունքին. - ալկոհոլը գոլորշիանում է, ջուրը մնում է):

Իվան, 01/10/2014 06:34

Բայց, ըստ էության, հիմարություն է հարցնել, թե ինչու տարբեր պայմաններում երկու տարբեր փորձեր տարբեր կերպ են ընթանում: Եթե ​​փորձը կատարվում է զուտ, ապա դուք պետք է վերցնեք նույն քիմիական բաղադրության տաք և սառը ջուր՝ նույն թեյնիկից վերցնում ենք նախապես սառեցված եռացող ջուր։ Լցնել միանման անոթների մեջ (օրինակ՝ բարակ պատերով բաժակներ)։ Մենք այն չենք դնում ձյան վրա, այլ նույնքան հարթ, չոր հիմքի վրա, օրինակ՝ փայտե սեղանի վրա։ Եվ ոչ թե միկրոսառցարանում, այլ բավականին ծավալուն թերմոստատում - ես մի քանի տարի առաջ փորձ արեցի տնակում, երբ դրսում եղանակը կայուն էր և ցրտաշունչ, մոտ -25C: Ջուրը բյուրեղանում է որոշակի ջերմաստիճանում բյուրեղացման ջերմությունն արձակելուց հետո: Հիպոթեզը հանգում է նրան, որ տաք ջուրն ավելի արագ է սառչում (դա ճիշտ է, համաձայն դասական ֆիզիկայի, ջերմության փոխանցման արագությունը համաչափ է ջերմաստիճանի տարբերությանը), բայց պահպանում է հովացման արագությունը նույնիսկ այն դեպքում, երբ նրա ջերմաստիճանը հավասար է սառը ջրի ջերմաստիճանը. Հարցն այն է, թե դրսում +20C ջերմաստիճանի սառեցված ջուրը ինչո՞վ է տարբերվում ճիշտ նույն ջրից, որը մեկ ժամ առաջ սառչել է մինչև +20C ջերմաստիճան, բայց սենյակում: Դասական ֆիզիկան (ի դեպ, հիմնված է ոչ թե ծխելու սենյակում շաղակրատելու, այլ հարյուր հազարավոր ու միլիոնավոր փորձերի վրա) ասում է. ոչինչ, հովացման հետագա դինամիկան նույնը կլինի (միայն եռացող ջուրը կհասնի +20 կետի ավելի ուշ): Եվ փորձը ցույց է տալիս նույն բանը. երբ մի բաժակ ի սկզբանե սառը ջուր արդեն ուներ ամուր սառույցի կեղև, տաք ջուրը նույնիսկ չէր մտածում սառչելու մասին: P.S. Յուրի Կուզնեցովի մեկնաբանություններին. Որոշակի էֆեկտի առկայությունը կարելի է համարել հաստատված, երբ նկարագրված են դրա առաջացման պայմանները և այն հետևողականորեն վերարտադրվում է: Իսկ երբ մենք ունենք անհայտ պայմաններով անհայտ փորձեր, վաղաժամ է դրանք բացատրելու տեսություններ կառուցելը, և դա գիտական ​​տեսանկյունից ոչինչ չի տալիս։ P.P.S. Դե, անհնար է կարդալ Ալեքսեյ Միշնևի մեկնաբանությունները առանց քնքշության արցունքների. մարդն ապրում է ինչ-որ գեղարվեստական ​​աշխարհում, որը ոչ մի կապ չունի ֆիզիկայի և իրական փորձերի հետ:

Գրիգոր, 13.01.2014 10:58

Իվան, ես հասկանում եմ, որ դու հերքում ես Մպեմբայի էֆեկտը: Այն գոյություն չունի, ինչպես ցույց են տալիս ձեր փորձերը: Ինչու է այն այդքան հայտնի ֆիզիկայում, և ինչու են շատերը փորձում բացատրել այն:

Իվան, 02/14/2014 01:51

Բարի օր, Գրիգոր: Անմաքուր փորձի ազդեցությունը գոյություն ունի: Բայց, ինչպես հասկանում եք, սա ոչ թե ֆիզիկայում նոր օրենքներ փնտրելու, այլ փորձարարի հմտությունը բարելավելու պատճառ է։ Ինչպես արդեն նշել եմ մեկնաբանություններում, «Մպեմբայի էֆեկտը» բացատրելու բոլոր նշված փորձերում հետազոտողները չեն կարող նույնիսկ հստակ ձևակերպել, թե կոնկրետ ինչ և ինչ պայմաններում են չափում: Իսկ դուք ուզում եք ասել, որ սրանք փորձարար ֆիզիկոսներ են։ Ինձ մի ծիծաղիր։ Էֆեկտը հայտնի է ոչ թե ֆիզիկայում, այլ տարբեր ֆորումների ու բլոգների կեղծ գիտական ​​քննարկումների ժամանակ, որոնցից այժմ ծով կա։ Ֆիզիկայից հեռու մարդկանց կողմից այն ընկալվում է որպես իրական ֆիզիկական էֆեկտ (այն իմաստով, որ ինչ-որ նոր ֆիզիկական օրենքների հետևանք է, և ոչ թե որպես սխալ մեկնաբանության կամ պարզապես առասպելի հետևանք)։ Այսպիսով, ոչ մի հիմք չկա խոսելու բոլորովին այլ պայմաններում անցկացված տարբեր փորձերի արդյունքների մասին՝ որպես մեկ ֆիզիկական էֆեկտ:

Պավել, 18.02.2014 09:59

հմմ, տղերք... հոդված «Speed ​​Info»-ի համար... Ոչ մի վիրավորանք... ;) Իվանն ամեն ինչում ճիշտ է...

Գրիգորի, 19.02.2014 12:50

Իվան, համաձայն եմ, որ հիմա շատ կեղծ գիտական ​​կայքեր կան, որոնք հրապարակում են չստուգված սենսացիոն նյութեր: Ի վերջո, Մպեմբայի էֆեկտը դեռ ուսումնասիրվում է։ Ավելին, համալսարանների գիտնականները հետազոտում են։ Օրինակ, 2013 թվականին այս էֆեկտն ուսումնասիրվել է Սինգապուրի տեխնոլոգիական համալսարանի մի խմբի կողմից: Նայեք http://arxiv.org/abs/1310.6514 հղմանը։ Նրանք կարծում են, որ գտել են այս ազդեցության բացատրությունը: Բացահայտման էության մասին մանրամասն չեմ գրի, բայց նրանց կարծիքով էֆեկտը կապված է ջրածնային կապերում պահվող էներգիաների տարբերության հետ։

Մոիսեևա Ն.Պ. , 19.02.2014 03:04

Բոլորի համար, ովքեր հետաքրքրված են Mpemba էֆեկտի ուսումնասիրությամբ, ես մի փոքր լրացրել եմ հոդվածի նյութը և տրամադրել հղումներ, որտեղ կարող եք ծանոթանալ վերջին արդյունքներին (տես տեքստը): Շնորհակալություն ձեր մեկնաբանությունների համար:

Իլդար, 24.02.2014 04:12 | իմաստ չկա ամեն ինչ թվարկել

Եթե ​​այս Mpemba էֆեկտը իսկապես տեղի է ունենում, ապա բացատրությունը պետք է փնտրել, կարծում եմ, ջրի մոլեկուլային կառուցվածքում։ Ջուրը (ինչպես ես իմացա գիտահանրամատչելի գրականությունից) գոյություն ունի ոչ թե որպես առանձին H2O մոլեկուլներ, այլ որպես մի քանի մոլեկուլների (նույնիսկ տասնյակ) կլաստերներ։ Քանի որ ջրի ջերմաստիճանը մեծանում է, մոլեկուլների շարժման արագությունը մեծանում է, կլաստերները բաժանվում են միմյանց դեմ, և մոլեկուլների վալենտային կապերը ժամանակ չունեն մեծ կլաստերներ հավաքելու համար: Կլաստերների ձևավորումը մի փոքր ավելի շատ ժամանակ է պահանջում, քան մոլեկուլային շարժման արագության նվազումը։ Եվ քանի որ կլաստերներն ավելի փոքր են, բյուրեղային ցանցի ձևավորումն ավելի արագ է տեղի ունենում: Սառը ջրում, ըստ երևույթին, խոշոր, բավականին կայուն կլաստերները կանխում են ցանցի ձևավորումը, դրանք ոչնչացնելու համար որոշ ժամանակ է պահանջվում: Ես ինքս հեռուստացույցով տեսա հետաքրքիր էֆեկտ, երբ տարայի մեջ հանգիստ կանգնած սառը ջուրը մի քանի ժամ հեղուկ մնաց ցրտին: Բայց հենց որ կճուճը վերցվեց, այսինքն՝ մի փոքր շարժվեց իր տեղից, բանկայի ջուրն անմիջապես բյուրեղացավ, դարձավ անթափանց, և սափորը պայթեց։ Դե, քահանան, ով ցույց տվեց այս ազդեցությունը, դա բացատրեց ջրի օրհնված լինելու փաստով։ Ի դեպ, պարզվում է, որ ջուրը մեծապես փոխում է իր մածուցիկությունը՝ կախված ջերմաստիճանից։ Սա աննկատ է մեզ համար՝ որպես մեծ արարածների, բայց փոքր (մմ կամ ավելի փոքր) խեցգետնակերպերի և առավել եւս բակտերիաների մակարդակում ջրի մածուցիկությունը շատ կարևոր գործոն է: Այս մածուցիկությունը, կարծում եմ, որոշվում է նաև ջրային կլաստերների մեծությամբ։

ԳՈՐՇ, 15.03.2014 05:30

այն ամենը, ինչ մենք տեսնում ենք մեր շուրջը, մակերեսային հատկանիշներ են (հատկություններ), ուստի մենք որպես էներգիա ընդունում ենք միայն այն, ինչ կարող ենք չափել կամ ապացուցել դրա գոյությունը որևէ կերպ, հակառակ դեպքում դա փակուղի է: Այս երեւույթը՝ Mpemba էֆեկտը, կարելի է բացատրել միայն պարզ ծավալային տեսությամբ, որը կմիավորի բոլոր ֆիզիկական մոդելները մեկ փոխազդեցության կառուցվածքի մեջ։ դա իրականում պարզ է

Նիկիտա, 06.06.2014 04:27 | մեքենա

Բայց ինչպե՞ս կարող եք համոզվել, որ մեքենան վարելիս ջուրը մնում է ոչ թե տաք, այլ սառը:

Ալեքսեյ, 03.10.2014 01:09

Ահա ևս մեկ «բացահայտում» ճանապարհին. Պլաստիկ շշի ջուրը շատ ավելի արագ է սառչում, երբ գլխարկը բաց է: Զվարճանքի համար ես փորձը բազմիցս կատարեցի սաստիկ սառնամանիքի պայմաններում: Էֆեկտն ակնհայտ է. Բարև տեսաբաններ։

Եվգենի, 27.12.2014 08:40

Գոլորշիացնող հովացուցիչի սկզբունքը. Վերցնում ենք երկու հերմետիկ փակ շիշ՝ սառը և տաք ջրով։ Մենք դրեցինք այն սառը վիճակում: Սառը ջուրն ավելի արագ է սառչում։ Այժմ նույն շշերը վերցնում ենք սառը և տաք ջրով, բացում և դնում սառը մեջ։ Տաք ջուրն ավելի արագ կսառչի, քան սառը։ Եթե ​​վերցնենք երկու ավազան սառը և տաք ջրով, ապա տաք ջուրը շատ ավելի արագ կսառչի։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ մենք ավելացնում ենք շփումը մթնոլորտի հետ։ Որքան ինտենսիվ է գոլորշիացումը, այնքան ավելի արագ է իջնում ​​ջերմաստիճանը: Այստեղ պետք է նշենք խոնավության գործոնը։ Որքան ցածր է խոնավությունը, այնքան ուժեղ է գոլորշիացումը և ավելի ուժեղ է սառեցումը:

մոխրագույն TOMSK, 03/01/2015 10:55

ՄՈԽՐԵՅ, 15.03.2014 05:30 - շարունակություն Այն, ինչ դուք գիտեք ջերմաստիճանի մասին, ամեն ինչ չէ: Այնտեղ ուրիշ բան կա: Եթե ​​ճիշտ եք կառուցում ջերմաստիճանի ֆիզիկական մոդելը, այն կդառնա էներգիայի գործընթացները դիֆուզիայից, հալումից և բյուրեղացումից մինչև այնպիսի մասշտաբների նկարագրման բանալին, ինչպիսին է ջերմաստիճանի բարձրացումը ճնշման աճով, ճնշման աճը ջերմաստիճանի բարձրացման հետ: Ասվածից պարզ կդառնա նույնիսկ Արեգակի էներգիայի ֆիզիկական մոդելը։ Ես ձմռանն եմ: . 20013 թվականի վաղ գարնանը, նայելով ջերմաստիճանի մոդելներին, ես կազմեցի ընդհանուր ջերմաստիճանի մոդել: Մի երկու ամիս անց ես հիշեցի ջերմաստիճանի պարադոքսը և հետո հասկացա, որ իմ ջերմաստիճանի մոդելը նույնպես նկարագրում է Mpemba պարադոքսը: Սա 2013 թվականի մայիս-հունիս ամիսներին էր: Ես մեկ տարի ուշացել եմ, բայց դա ամենալավն է: Իմ ֆիզիկական մոդելը սառեցված շրջանակ է և այն կարող է պտտվել թե՛ առաջ, թե՛ հետ, և այն պարունակում է շարժիչային ակտիվություն, նույն գործունեությունը, որում ամեն ինչ շարժվում է: Ունեմ 8 տարի դպրոց և 2 տարի քոլեջ՝ թեմայի կրկնությամբ։ Անցել է 20 տարի։ Այսպիսով, ես չեմ կարող որևէ տեսակի ֆիզիկական մոդել վերագրել հայտնի գիտնականներին, ոչ էլ կարող եմ վերագրել բանաձևեր: Շատ ցավում եմ.

Անդրեյ, 08.11.2015 08:52

Ընդհանրապես, ես պատկերացում ունեմ, թե ինչու է տաք ջուրն ավելի արագ սառչում, քան սառը: Իսկ իմ բացատրություններում ամեն ինչ շատ պարզ է, եթե հետաքրքրված եք, գրեք ինձ էլ. [էլփոստը պաշտպանված է]

Անդրեյ, 08.11.2015 08:58

Կներեք, ես սխալ էլփոստի հասցե եմ տվել, ահա ճիշտ էլ. [էլփոստը պաշտպանված է]

Վիկտոր, 23.12.2015 10:37

Ինձ թվում է, որ ամեն ինչ ավելի պարզ է, այստեղ ձյուն է գալիս, գոլորշիացված գազ է, սառչում է, ուստի միգուցե ցուրտ եղանակին տաքը ավելի արագ է սառչում, քանի որ այն գոլորշիանում է և անմիջապես բյուրեղանում է առանց հեռու բարձրանալու, իսկ գազային վիճակում գտնվող ջուրն ավելի արագ է սառչում: քան հեղուկ վիճակում)

Բեկժան, 28.01.2016 09:18

Եթե ​​նույնիսկ ինչ-որ մեկը բացահայտեր այս ազդեցությունների հետ կապված աշխարհի այս օրենքները, նա այստեղ չէր գրի: Իմ տեսանկյունից տրամաբանական չէր լինի դրա գաղտնիքները բացահայտել համացանցի օգտատերերին, երբ նա կարող է այն հրապարակել հայտնի գիտական ​​մեջ: ամսագրերը և անձամբ ապացուցել դա ժողովրդի առջև: Այսպիսով, ինչ կգրվի այստեղ այս էֆեկտի մասին, դրա մեծ մասը տրամաբանական չէ:)))

Ալեքս, 22.02.2016 12:48

Բարև փորձարարներ Դուք իրավացի եք, երբ ասում եք, որ գիտությունը սկսվում է այնտեղից, որտեղ... ոչ թե չափումներ, այլ հաշվարկներ: «Փորձը» հավերժական և անփոխարինելի փաստարկ է երևակայությունից և գծային մտածողությունից զրկվածների համար, վիրավորեց բոլորին, հիմա E= mc2-ի դեպքում՝ բոլորը հիշու՞մ են: Սառը ջրից մթնոլորտ թռչող մոլեկուլների արագությունը որոշում է էներգիայի քանակությունը, որը նրանք տանում են ջրից (սառեցումը էներգիայի կորուստ է): Տաք ջրից մոլեկուլների արագությունը շատ ավելի մեծ է, իսկ տարվող էներգիան քառակուսի է: ջրի մնացած զանգվածի սառեցման արագությունը) Այսքանը, եթե հեռանաք «փորձարկումներից» և հիշեք գիտության հիմնական հիմունքները.

Վլադիմիր, 25.04.2016 10:53 | Մետեո

Այն օրերին, երբ հակասառեցումը հազվադեպ էր, չջեռուցվող ավտոտնակում գտնվող մեքենաների հովացման համակարգից ջուրը ջրահեռացվում էր աշխատանքային օրվանից հետո, որպեսզի չսառեցվի բալոնի բլոկը կամ ռադիատորը, երբեմն երկուսն էլ միասին: Առավոտյան տաք ջուր են լցրել։ Խիստ սառնամանիքին շարժիչներն առանց խնդիրների միացան։ Մի կերպ տաք ջրի բացակայության պատճառով ծորակից ջուր են լցվել։ Ջուրն անմիջապես սառեց։ Փորձը թանկ էր՝ ճիշտ այնքան, որքան արժե գնել և փոխարինել ZIL-131 մեքենայի բալոնների բլոկը և ռադիատորը: Ով չի հավատում, թող ստուգի։ իսկ Մպեմբան փորձարկեց պաղպաղակով: Պաղպաղակի մեջ բյուրեղացումը տեղի է ունենում այլ կերպ, քան ջրի մեջ: Փորձեք ատամներով կծել մի կտոր պաղպաղակ և մի կտոր սառույց: Ամենայն հավանականությամբ այն չի սառել, այլ սառչելու արդյունքում թանձրացել է։ Իսկ քաղցրահամ ջուրը, լինի դա տաք, թե սառը, սառչում է 0*C ջերմաստիճանում։ Սառը ջուրը արագ է, բայց տաք ջուրը սառչելու համար ժամանակ է պահանջում:

Թափառող, 05.06.2016 12:54 | Ալեքսին

«c» - լույսի արագությունը վակուումում E=mc^2 - զանգվածի և էներգիայի համարժեքությունն արտահայտող բանաձև.

Ալբերտ, 27.07.2016 08:22

Նախ, անալոգիա պինդ մարմինների հետ (գոլորշիացման գործընթաց չկա): Վերջերս զոդել եմ պղնձե ջրի խողովակները: Գործընթացը տեղի է ունենում գազի այրիչը տաքացնելով մինչև զոդման հալման ջերմաստիճանը: Կցորդիչով մեկ հոդերի ջեռուցման ժամանակը մոտավորապես մեկ րոպե է: Մի հոդը կցեցի կցորդիչին ու մի երկու րոպե հետո հասկացա, որ սխալ եմ զոդել։ Անհրաժեշտ էր խողովակը մի փոքր պտտել կցորդիչի մեջ։ Ես նորից սկսեցի հոդը այրիչով տաքացնել և, ի զարմանս ինձ, 3-4 րոպե պահանջվեց հոդը մինչև հալման ջերմաստիճանը տաքացնելու համար։ Ինչու այդպես!? Ի վերջո, խողովակը դեռ տաք է, և թվում է, թե շատ ավելի քիչ էներգիա է անհրաժեշտ այն մինչև հալման ջերմաստիճանը տաքացնելու համար, բայց ամեն ինչ հակառակն է ստացվել։ Խոսքը ջերմային հաղորդունակության մասին է, որն արդեն ջեռուցվող խողովակում զգալիորեն ավելի բարձր է, և տաքացվող և սառը խողովակների միջև սահմանը կարողացել է երկու րոպեում հեռանալ միացումից: Հիմա ջրի մասին. Գործելու ենք տաք և կիսատաքացվող անոթ հասկացություններով։ Տաք անոթում տաք, բարձր շարժունակ մասնիկների և դանդաղ շարժվող, սառը մասնիկների միջև ձևավորվում է ջերմաստիճանի նեղ սահման, որը համեմատաբար արագ է շարժվում ծայրամասից դեպի կենտրոն, քանի որ այս սահմանում արագ մասնիկները արագորեն հրաժարվում են իրենց էներգիայից (սառեցվում են) սահմանի մյուս կողմում գտնվող մասնիկներով: Քանի որ արտաքին սառը մասնիկների ծավալն ավելի մեծ է, արագ մասնիկները, հրաժարվելով իրենց ջերմային էներգիայից, չեն կարող զգալիորեն տաքացնել արտաքին սառը մասնիկները։ Հետեւաբար, տաք ջրի սառեցման գործընթացը համեմատաբար արագ է տեղի ունենում: Կիսատաքացվող ջուրը շատ ավելի ցածր ջերմային հաղորդունակություն ունի, և կիսատաքացվող և սառը մասնիկների միջև սահմանի լայնությունը շատ ավելի լայն է: Նման լայն սահմանի կենտրոն տեղաշարժը տեղի է ունենում շատ ավելի դանդաղ, քան տաք անոթի դեպքում։ Արդյունքում տաք անոթն ավելի արագ է սառչում, քան տաքը։ Կարծում եմ, որ մենք պետք է վերահսկենք տարբեր ջերմաստիճանների ջրի հովացման գործընթացի դինամիկան՝ տեղադրելով մի քանի ջերմաստիճանի սենսորներ նավի մեջտեղից մինչև ծայրը:

Max, 19.11.2016 05:07

Ստուգված է. Յամալում, երբ ցուրտ է, տաք ջրով խողովակը սառչում է, և պետք է տաքացնել այն, իսկ ցուրտը` ոչ:

Արտեմ, 09.12.2016 01:25

Դժվար է, բայց ես կարծում եմ, որ սառը ջուրն ավելի խիտ է, քան տաք ջուրը, նույնիսկ ավելի լավ, քան եռացրած ջուրը, և այստեղ կա սառեցման արագացում և այլն: տաք ջուրը հասնում է ցուրտ ջերմաստիճանին և գերազանցում է այն, և եթե հաշվի առնեք այն փաստը, որ տաք ջուրը սառչում է ներքևից և ոչ թե վերևից, ինչպես գրված է վերևում, դա շատ արագացնում է գործընթացը:

Ալեքսանդր Սերգեեւ, 21.08.2017 10:52

Նման ազդեցություն չկա։ Ավաղ. 2016-ին թեմայի վերաբերյալ մանրամասն հոդված է հրապարակվել Nature-ում. բացի ջերմաստիճանից) ազդեցությունը չի նկատվում:

Զավլաբ, 22.08.2017 05:31

Վիկտոր, 27.10.2017 03:52

«Դա իսկապես այդպես է»: - եթե դպրոցում չես հասկացել, թե որն է ջերմային հզորությունը և էներգիայի պահպանման օրենքը: Հեշտ է ստուգել, ​​դրա համար անհրաժեշտ է՝ ցանկություն, գլուխ, ձեռքեր, ջուր, սառնարան և զարթուցիչ: Իսկ սահադաշտերը, ինչպես գրում են մասնագետները, սառչում են (լցվում) սառը ջրով, իսկ կտրված սառույցը հարթեցնում են տաք ջրով։ Իսկ ձմռանը լվացքի ջրամբարի մեջ պետք է լցնել հակասառեցնող հեղուկ, ոչ թե ջուր։ Ջուրն ամեն դեպքում կսառչի, իսկ սառը ջուրն ավելի արագ կսառչի։

Իրինա, 23.01.2018 10:58

Ամբողջ աշխարհի գիտնականները Արիստոտելի ժամանակներից պայքարում էին այս պարադոքսի դեմ, իսկ Վիկտորը, Զավլաբն ու Սերգեևը պարզվեց, որ ամենախելացիներն են։

Դենիս, 01.02.2018 08:51

Հոդվածում ամեն ինչ ճիշտ է գրված։ Բայց պատճառը մի փոքր այլ է. Եռման ընթացքում դրա մեջ լուծված օդը գոլորշիանում է ջրից, հետևաբար, երբ եռացող ջուրը սառչում է, նրա խտությունը ի վերջո կլինի նույն ջերմաստիճանի հում ջրի խտությունից: Տարբեր ջերմային հաղորդակցության այլ պատճառներ չկան, բացի տարբեր խտություններից:

Զավլաբ, 01.03.2018 08:58 | Լաբորատորիայի վարիչ

Իրինա:), «աշխարհի գիտնականները» չեն պայքարում այս «պարադոքսի» հետ, իսկական գիտնականների համար այս «պարադոքսը» պարզապես գոյություն չունի. այն հեշտությամբ ստուգվում է լավ վերարտադրելի պայմաններում: «Պարադոքսն» ի հայտ եկավ աֆրիկացի տղա Մպեմբայի անվերարտադրելի փորձերի պատճառով և ուռճացվեց նմանատիպ «գիտնականների» կողմից :)

Կան բազմաթիվ գործոններ, որոնք ազդում են ջրի ավելի արագ սառչման վրա՝ տաք թե սառը, բայց հարցն ինքնին մի փոքր տարօրինակ է թվում։ Հետևանքը, և դա հայտնի է ֆիզիկայից, այն է, որ տաք ջրին դեռ ժամանակ է պետք սառչի սառույցի վերածվելու համար, որպեսզի սառչի համեմատվող սառը ջրի ջերմաստիճանը: Սառը ջուրը կարող է բաց թողնել այս փուլը, և, համապատասխանաբար, ժամանակ է շահում:

Բայց այն հարցի պատասխանը, թե որ ջուրն է ավելի արագ սառչում` սառը, թե տաք, դրսում ցրտին, հյուսիսային լայնությունների ցանկացած բնակիչ գիտի: Փաստորեն, գիտականորեն պարզվում է, որ ամեն դեպքում սառը ջուրն ուղղակի պարտավոր է ավելի արագ սառչել։

Ֆիզիկայի ուսուցիչը, որին մոտեցել է դպրոցական Էրաստո Մպեմբան 1963 թվականին, նույն բանն է մտածել՝ խնդրելով բացատրել, թե ինչու է ապագա պաղպաղակի սառը խառնուրդը սառչելու համար ավելի երկար ժամանակ պահանջվում, քան նմանատիպ, բայց տաք պաղպաղակը:

«Սա համընդհանուր ֆիզիկա չէ, այլ Մպեմբա ֆիզիկա»

Այդ ժամանակ ուսուցիչը միայն ծիծաղեց դրա վրա, բայց ֆիզիկայի պրոֆեսոր Դենիս Օսբորնը, ով մի ժամանակ այցելեց նույն դպրոցը, որտեղ սովորում էր Էրաստոն, փորձնականորեն հաստատեց նման էֆեկտի առկայությունը, թեև այն ժամանակ դրա բացատրությունը չկար: 1969 թվականին հանրահայտ գիտական ​​ամսագրում հրապարակվել է այս երկու մարդկանց համատեղ հոդվածը, որը նկարագրել է այս յուրահատուկ ազդեցությունը։

Այդ ժամանակից ի վեր, ի դեպ, այն հարցը, թե որ ջուրն է ավելի արագ սառչում` տաք թե սառը, ունի իր անունը` Մպեմբա էֆեկտ, կամ պարադոքս:

Հարցը վաղուց էր

Բնականաբար, նման երեւույթ նախկինում էլ եղել է, եւ դրա մասին հիշատակվել է այլ գիտնականների աշխատություններում։ Այս հարցով հետաքրքրված էր ոչ միայն դպրոցականը, այլև ժամանակին այդ մասին մտածում էին Ռենե Դեկարտը և նույնիսկ Արիստոտելը։

Բայց նրանք սկսեցին մոտեցումներ փնտրել այս պարադոքսի լուծման համար միայն քսաներորդ դարի վերջում։

Պարադոքսի առաջացման պայմանները

Ինչպես պաղպաղակի դեպքում, փորձի ժամանակ միայն պարզ ջուրը չէ, որ սառչում է: Որոշակի պայմաններ պետք է լինեն, որպեսզի սկսենք վիճել, թե որ ջուրն է ավելի արագ սառչում` սառը, թե տաքը: Ի՞նչն է ազդում այս գործընթացի ընթացքի վրա:

Այժմ՝ 21-րդ դարում, մի քանի տարբերակներ են առաջ քաշվել, որոնք կարող են բացատրել այս պարադոքսը։ Որ ջուրն է ավելի արագ սառչում, տաք թե սառը, կարող է կախված լինել այն փաստից, որ այն ունի ավելի բարձր գոլորշիացման արագություն, քան սառը ջուրը: Այսպիսով, նրա ծավալը նվազում է, և ծավալի նվազումով սառեցման ժամանակն ավելի կարճ է դառնում, քան եթե վերցնենք սառը ջրի նույն սկզբնական ծավալը։

Արդեն որոշ ժամանակ է, ինչ դուք սառցակալել եք սառցախցիկը:

Որ ջուրն է ավելի արագ սառչում և ինչու է դա տեղի ունենում, կարող է ազդել ձյան ծածկույթի վրա, որը կարող է առկա լինել փորձի համար օգտագործվող սառնարանի սառնարանում: Եթե ​​վերցնում եք երկու տարա, որոնք ծավալով նույնական են, բայց դրանցից մեկը տաք ջուր է պարունակում, իսկ մյուսը սառը, տաք ջրով տարան կհալչի տակի ձյունը՝ դրանով իսկ բարելավելով ջերմային մակարդակի շփումը սառնարանի պատի հետ։ Սառը ջրի կոնտեյները դա չի կարող անել: Եթե ​​սառնարանի խցիկում ձյան նման երեսպատում չկա, սառը ջուրը պետք է ավելի արագ սառչի:

Վերև - ներքև

Նաև այն երևույթը, որի ջուրն ավելի արագ է սառչում` տաք թե սառը, բացատրվում է հետևյալ կերպ. Հետևելով որոշակի օրենքների՝ սառը ջուրը սկսում է սառչել վերին շերտերից, երբ տաք ջուրն անում է հակառակը՝ այն սկսում է սառչել ներքևից վեր։ Պարզվում է, որ սառը ջուրը, վերևում ունենալով սառը շերտ՝ արդեն տեղ-տեղ գոյացած սառույցով, այդպիսով վատացնում է կոնվեկցիայի և ջերմային ճառագայթման գործընթացները՝ դրանով իսկ բացատրելով, թե որ ջուրն է ավելի արագ սառչում` սառը, թե տաք։ Կցված են լուսանկարներ սիրողական փորձերից, և դա հստակ երևում է այստեղ։

Ջերմությունը դուրս է գալիս՝ շտապելով վերև, և այնտեղ հանդիպում է շատ զով շերտի։ Ջերմային ճառագայթման համար ազատ ճանապարհ չկա, ուստի հովացման գործընթացը դժվարանում է: Տաք ջուրն իր ճանապարհին բացարձակապես նման խոչընդոտներ չունի։ Ո՞րն է ավելի արագ սառչում` սառը, թե տաք, ինչո՞վ է պայմանավորված հավանական արդյունքը: Կարող եք ընդլայնել պատասխանը` ասելով, որ ցանկացած ջրի մեջ լուծված են որոշակի նյութեր:

Ջրի կեղտը որպես արդյունքի վրա ազդող գործոն

Եթե ​​դուք չեք խաբում և օգտագործում եք նույն բաղադրությամբ ջուր, որտեղ որոշ նյութերի կոնցենտրացիաները նույնական են, ապա սառը ջուրը պետք է ավելի արագ սառչի։ Բայց եթե այնպիսի իրավիճակ է ստեղծվում, երբ լուծված քիմիական տարրերը առկա են միայն տաք ջրում, իսկ սառը ջրում դրանք չկան, ապա տաք ջուրը հնարավորություն ունի ավելի վաղ սառչել։ Դա բացատրվում է նրանով, որ ջրում լուծված նյութերը ստեղծում են բյուրեղացման կենտրոններ, և այդ կենտրոնների փոքր քանակի դեպքում ջրի վերածումը պինդ վիճակի դժվար է։ Հնարավոր է նույնիսկ, որ ջուրը գերսառեցվի, այն առումով, որ զրոյից ցածր ջերմաստիճանի դեպքում այն ​​կլինի հեղուկ վիճակում։

Բայց այս բոլոր վարկածները, ըստ երեւույթին, ամբողջությամբ չեն սազում գիտնականներին, և նրանք շարունակել են աշխատել այս հարցի վրա։ 2013-ին Սինգապուրի մի խումբ հետազոտողներ ասացին, որ իրենք լուծել են դարավոր առեղծված:

Չինացի գիտնականների խումբը պնդում է, որ այս ազդեցության գաղտնիքը կայանում է էներգիայի քանակի մեջ, որը պահպանվում է ջրի մոլեկուլների միջև՝ ջրածնային կապերի մեջ:

Չինացի գիտնականների պատասխանը

Հետևյալը տեղեկատվություն է, որը հասկանալու համար պետք է որոշակի գիտելիքներ ունենալ քիմիայից, որպեսզի հասկանաք, թե որ ջուրն է ավելի արագ սառչում` տաք թե սառը: Ինչպես հայտնի է, այն բաղկացած է երկու H (ջրածնի) ատոմներից և մեկ O (թթվածին) ատոմներից, որոնք միասին պահվում են կովալենտային կապերով։

Բայց նաև մեկ մոլեկուլի ջրածնի ատոմները ձգվում են դեպի հարևան մոլեկուլները, նրանց թթվածնի բաղադրիչը: Այս կապերը կոչվում են ջրածնային կապեր:

Հարկ է հիշել, որ միաժամանակ ջրի մոլեկուլները վանող ազդեցություն են ունենում միմյանց վրա։ Գիտնականները նշել են, որ երբ ջուրը տաքացվում է, նրա մոլեկուլների միջև հեռավորությունը մեծանում է, և դրան նպաստում են վանող ուժերը։ Պարզվում է, որ սառը վիճակում մոլեկուլների միջև նույն հեռավորությունը զբաղեցնելով, կարելի է ասել, որ ձգվում են, և ունեն էներգիայի ավելի մեծ պաշար։ Հենց այս էներգիայի պաշարն է ազատվում, երբ ջրի մոլեկուլները սկսում են մոտենալ միմյանց, այսինքն՝ տեղի է ունենում սառեցում։ Պարզվում է, որ տաք ջրում էներգիայի ավելի մեծ պաշարը և զրոյից ցածր ջերմաստիճանի սառեցման ժամանակ դրա ավելի մեծ արտազատումը տեղի է ունենում ավելի արագ, քան սառը ջրում, որն ունի նման էներգիայի ավելի փոքր պաշար: Այսպիսով, ո՞ր ջուրն է ավելի արագ սառչում` սառը, թե տաք: Փողոցում և լաբորատորիայում պետք է տեղի ունենա Մպեմբայի պարադոքսը, և տաք ջուրն ավելի արագ վերածվի սառույցի։

Բայց հարցը դեռ բաց է

Այս լուծման միայն տեսական հաստատում կա՝ այս ամենը գրված է գեղեցիկ բանաձևերով և հավանական է թվում։ Բայց երբ փորձարարական տվյալները, որոնց վերաբերյալ ջուրն ավելի արագ է սառչում` տաք թե սառը, գործնական կիրառության մեջ դրվեն, և դրանց արդյունքները ներկայացվեն, ապա Մպեմբայի պարադոքսի հարցը կարելի է փակված համարել: