Dlaczego gorąca woda zamarza szybciej niż zimna woda? Dlaczego gorąca woda zamarza szybciej niż zimna woda? Efekt Mpemby.

Wielu badaczy przedstawiało i przedstawia własne wersje wyjaśniające, dlaczego gorąca woda zamarza szybciej niż zimna. Wydawałoby się to paradoksem – wszak aby zamarznąć, gorąca woda musi najpierw ostygnąć. Fakt pozostaje jednak faktem i naukowcy tłumaczą to na różne sposoby.

Główne wersje

W tej chwili istnieje kilka wersji wyjaśniających ten fakt:

Ponieważ gorąca woda paruje szybciej, jej objętość maleje. A zamarznięcie mniejszej ilości wody w tej samej temperaturze następuje szybciej.
Komora zamrażarki lodówki ma warstwę przeciwśnieżną. Pojemnik z gorącą wodą topi znajdujący się pod nim śnieg. Poprawia to kontakt termiczny z zamrażarką.
Zamrażanie zimnej wody, w przeciwieństwie do gorącej wody, rozpoczyna się od góry. Jednocześnie nasilają się konwekcja i promieniowanie cieplne, a w konsekwencji utrata ciepła.
Zimna woda zawiera centra krystalizacji – substancje w niej rozpuszczone. Jeśli ich zawartość w wodzie jest niewielka, oblodzenie jest trudne, chociaż jednocześnie możliwe jest przechłodzenie - w ujemnych temperaturach ma stan ciekły.

Chociaż uczciwie możemy powiedzieć, że efekt ten nie zawsze jest obserwowany. Bardzo często zimna woda zamarza szybciej niż gorąca.

W jakiej temperaturze zamarza woda

Dlaczego woda w ogóle zamarza? Zawiera pewną ilość cząstek mineralnych lub organicznych. Mogą to być na przykład bardzo małe cząstki piasku, pyłu lub gliny. Gdy temperatura powietrza spada, cząstki te stanowią centra, wokół których tworzą się kryształki lodu.

Rolę zarodków krystalizacji mogą pełnić także pęcherzyki powietrza i pęknięcia w pojemniku z wodą. Na szybkość procesu zamiany wody w lód duży wpływ ma liczba takich ośrodków – jeśli jest ich dużo, ciecz zamarza szybciej. W normalnych warunkach, przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym, woda przechodzi w stan stały z cieczy o temperaturze 0 stopni.

Istota efektu Mpemby

Efekt Mpemby to paradoks, którego istota polega na tym, że w pewnych okolicznościach gorąca woda zamarza szybciej niż zimna. Zjawisko to zauważyli Arystoteles i Kartezjusz. Jednak dopiero w 1963 roku uczeń z Tanzanii, Erasto Mpemba, ustalił, że gorące lody zamarzają krócej niż zimne. Do tego wniosku doszedł, wykonując zadanie kulinarne.

Musiał rozpuścić cukier w gotowanym mleku i po ochłodzeniu włożyć do lodówki, aby zamrozić. Najwyraźniej Mpemba nie był szczególnie pracowity i z opóźnieniem zaczął wykonywać pierwszą część zadania. Dlatego nie czekał, aż mleko ostygnie i włożył je do lodówki na gorąco. Bardzo się zdziwił, gdy zamarzł jeszcze szybciej niż u jego kolegów z klasy, którzy wykonywali pracę zgodnie z daną technologią.

Fakt ten bardzo zainteresował młodego człowieka i rozpoczął eksperymenty ze zwykłą wodą. W 1969 roku w czasopiśmie Physics Education opublikowano wyniki badań Mpemby i profesora Dennisa Osborne'a z Uniwersytetu Dar Es Salaam. Opisany przez nich efekt otrzymał nazwę Mpemba. Jednak nawet dzisiaj nie ma jasnego wyjaśnienia tego zjawiska. Wszyscy naukowcy są zgodni, że główną rolę w tym odgrywają różnice we właściwościach wody schłodzonej i gorącej, ale co dokładnie nie jest znane.

Wersja singapurska

Fizyków z jednego z singapurskich uniwersytetów interesowało także pytanie, która woda zamarza szybciej – gorąca czy zimna? Zespół badaczy pod przewodnictwem Xi Zhanga dokładnie wyjaśnił ten paradoks właściwościami wody. Skład wody znają ze szkoły – atom tlenu i dwa atomy wodoru. Tlen w pewnym stopniu odciąga elektrony od wodoru, zatem cząsteczka jest swego rodzaju „magnesem”.

W rezultacie niektóre cząsteczki wody lekko się przyciągają i łączą wiązaniem wodorowym. Jego siła jest wielokrotnie mniejsza niż wiązania kowalencyjnego. Singapurscy badacze uważają, że wyjaśnienie paradoksu Mpemby tkwi właśnie w wiązaniach wodorowych. Jeśli cząsteczki wody zostaną umieszczone bardzo blisko siebie, wówczas tak silne oddziaływanie między cząsteczkami może zdeformować wiązanie kowalencyjne w środku samej cząsteczki.

Ale gdy woda jest podgrzewana, związane cząsteczki oddalają się nieco od siebie. W rezultacie w środku cząsteczek następuje rozluźnienie wiązań kowalencyjnych wraz z uwolnieniem nadmiaru energii i przejściem na niższy poziom energetyczny. Prowadzi to do tego, że gorąca woda zaczyna szybko się ochładzać. Tak przynajmniej wynika z obliczeń teoretycznych przeprowadzonych przez singapurskich naukowców.

Natychmiastowe zamrażanie wody - 5 niesamowitych sztuczek: wideo

Efekt Mpemby(Paradoks Mpemby) to paradoks, który stwierdza, że gorąca woda w pewnych warunkach zamarza szybciej niż zimna woda, chociaż w procesie zamrażania musi przekroczyć temperaturę zimnej wody. Paradoks ten jest faktem eksperymentalnym, który zaprzecza utartym poglądom, zgodnie z którymi w tych samych warunkach bardziej ogrzane ciało potrzebuje więcej czasu na ochłodzenie się do określonej temperatury niż mniej ogrzane ciało, aby ochłodzić się do tej samej temperatury.

Zjawisko to zauważyli kiedyś Arystoteles, Francis Bacon i Rene Descartes, ale dopiero w 1963 roku uczeń z Tanzanii Erasto Mpemba odkrył, że gorąca mieszanka lodów zamarza szybciej niż zimna.

Jako uczeń Magambi High School w Tanzanii Erasto Mpemba wykonywał praktyczną pracę jako kucharz. Musiał zrobić domowe lody - zagotować mleko, rozpuścić w nim cukier, ostudzić do temperatury pokojowej, a następnie włożyć do lodówki, aby zamrozić. Najwyraźniej Mpemba nie był uczniem szczególnie pilnym i zwlekał z wykonaniem pierwszej części zadania. W obawie, że nie zdąży do końca lekcji, włożył do lodówki jeszcze gorące mleko. Ku jego zdziwieniu zamarzło ono nawet wcześniej niż mleko jego towarzyszy, przygotowane według podanej technologii.

Następnie Mpemba eksperymentował nie tylko z mlekiem, ale także ze zwykłą wodą. W każdym razie już jako uczeń Liceum Mkwava zapytał profesora Dennisa Osborne'a z University College w Dar Es Salaam (zaproszonego przez dyrektora szkoły, aby wygłosił dla uczniów wykład z fizyki) konkretnie o wodę: „Jeśli weźmiesz dwa identyczne pojemniki z równą objętością wody tak, aby w jednym z nich woda miała temperaturę 35°C, a w drugim 100°C i włóż je do zamrażarki, wtedy w drugim woda zamarznie szybciej. Dlaczego?" Osborne zainteresował się tym zagadnieniem i wkrótce, w 1969 roku, wraz z Mpembą opublikowali wyniki swoich eksperymentów w czasopiśmie Physics Education. Od tego czasu odkryty przez nich efekt został nazwany Efekt Mpemby.

Do tej pory nikt nie wie dokładnie, jak wyjaśnić ten dziwny efekt. Naukowcy nie mają jednej wersji, choć jest ich wiele. Chodzi o różnicę we właściwościach ciepłej i zimnej wody, ale nie jest jeszcze jasne, które właściwości odgrywają w tym przypadku rolę: różnica w przechłodzeniu, parowaniu, tworzeniu się lodu, konwekcji czy wpływie skroplonych gazów na wodę w temperaturze różne temperatury.

Paradoks efektu Mpemby polega na tym, że czas schładzania ciała do temperatury otoczenia powinien być proporcjonalny do różnicy temperatur pomiędzy tym ciałem a otoczeniem. Prawo to zostało ustanowione przez Newtona i od tego czasu zostało wielokrotnie potwierdzone w praktyce. W efekcie woda o temperaturze 100°C ochładza się do temperatury o 0°C szybciej niż taka sama ilość wody o temperaturze 35°C.

Nie oznacza to jednak jeszcze paradoksu, ponieważ efekt Mpemby można wyjaśnić w ramach znanej fizyki. Oto kilka wyjaśnień efektu Mpemby:

Odparowanie

Gorąca woda szybciej odparowuje z pojemnika, zmniejszając tym samym swoją objętość, a mniejsza objętość wody o tej samej temperaturze zamarza szybciej. Woda ogrzana do 100 C traci 16% swojej masy po schłodzeniu do 0 C.

Efekt parowania jest efektem podwójnym. Po pierwsze, zmniejsza się masa wody potrzebnej do chłodzenia. Po drugie, temperatura spada, ponieważ zmniejsza się ciepło parowania przejścia z fazy wodnej do fazy parowej.

Różnica temperatur

Ze względu na to, że różnica temperatur pomiędzy ciepłą wodą a zimnym powietrzem jest większa, dlatego wymiana ciepła w tym przypadku jest bardziej intensywna, a gorąca woda szybciej się wychładza.

Hipotermia

Kiedy woda ochładza się poniżej 0 C, nie zawsze zamarza. W pewnych warunkach może ulec przechłodzeniu, pozostając płynnym w temperaturach poniżej zera. W niektórych przypadkach woda może pozostać w stanie ciekłym nawet w temperaturze –20 C.

Powodem tego efektu jest to, że aby zaczęły tworzyć się pierwsze kryształki lodu, potrzebne są centra ich tworzenia. Jeśli nie są one obecne w wodzie w stanie ciekłym, wówczas przechłodzenie będzie kontynuowane, aż temperatura spadnie na tyle, aby kryształy utworzyły się spontanicznie. Kiedy zaczną się tworzyć w przechłodzonej cieczy, zaczną rosnąć szybciej, tworząc lód pośniegowy, który zamarznie, tworząc lód.

Gorąca woda jest najbardziej podatna na hipotermię, ponieważ jej podgrzanie usuwa rozpuszczone gazy i pęcherzyki, które z kolei mogą służyć jako ośrodki tworzenia się kryształków lodu.

Dlaczego hipotermia powoduje szybsze zamarzanie gorącej wody? W przypadku zimnej wody, która nie jest przechłodzona, dzieje się co następuje. W takim przypadku na powierzchni naczynia utworzy się cienka warstwa lodu. Ta warstwa lodu będzie działać jako izolator między wodą a zimnym powietrzem i zapobiegnie dalszemu parowaniu. Szybkość tworzenia się kryształków lodu w tym przypadku będzie niższa. W przypadku gorącej wody poddanej przechłodzeniu, przechłodzona woda nie posiada ochronnej warstwy powierzchniowej lodu. Dlatego przez otwarty dach traci ciepło znacznie szybciej.

Kiedy proces przechłodzenia kończy się i woda zamarza, traci się znacznie więcej ciepła, w związku z czym tworzy się więcej lodu.

Wielu badaczy tego efektu uważa hipotermię za główny czynnik w przypadku efektu Mpemby.

Konwekcja

Zimna woda zaczyna zamarzać od góry, pogarszając w ten sposób procesy promieniowania cieplnego i konwekcji, a co za tym idzie utratę ciepła, natomiast gorąca woda zaczyna zamarzać od dołu.

Efekt ten tłumaczy się anomalią w gęstości wody. Woda ma maksymalną gęstość w temperaturze 4 C. Jeśli schłodzisz wodę do 4 C i ustawisz ją na niższą temperaturę, powierzchniowa warstwa wody zamarznie szybciej. Ponieważ woda ta ma mniejszą gęstość niż woda o temperaturze 4 C, pozostanie na powierzchni, tworząc cienką, zimną warstwę. W tych warunkach na powierzchni wody w krótkim czasie utworzy się cienka warstwa lodu, która jednak będzie pełnić funkcję izolatora, chroniąc dolne warstwy wody, które utrzymają temperaturę 4°C. Dlatego dalszy proces chłodzenia będzie wolniejszy.

W przypadku ciepłej wody sytuacja jest zupełnie inna. Powierzchniowa warstwa wody schładza się szybciej w wyniku parowania i większej różnicy temperatur. Ponadto warstwy zimnej wody są gęstsze niż warstwy gorącej wody, więc warstwa zimnej wody opadnie, podnosząc warstwę ciepłej wody na powierzchnię. Ta cyrkulacja wody zapewnia szybki spadek temperatury.

Ale dlaczego proces ten nie osiąga punktu równowagi? Aby wyjaśnić efekt Mpemby z tego punktu widzenia konwekcji, należałoby założyć, że zimna i gorąca warstwa wody oddzielają się, a sam proces konwekcji trwa dalej, gdy średnia temperatura wody spadnie poniżej 4 C.

Nie ma jednak dowodów eksperymentalnych potwierdzających tę hipotezę, że zimne i gorące warstwy wody oddzielają się w procesie konwekcji.

Gazy rozpuszczone w wodzie

Woda zawsze zawiera rozpuszczone w niej gazy – tlen i dwutlenek węgla. Gazy te mają zdolność obniżania temperatury zamarzania wody. Podczas podgrzewania wody gazy te są uwalniane z wody, ponieważ ich rozpuszczalność w wodzie jest mniejsza w wysokich temperaturach. Dlatego też, gdy gorąca woda się ochładza, zawsze zawiera mniej rozpuszczonych gazów niż nieogrzewana zimna woda. Dlatego temperatura zamarzania podgrzanej wody jest wyższa i szybciej zamarza. Czynnik ten jest czasami uważany za główny czynnik wyjaśniający efekt Mpemby, chociaż nie ma danych eksperymentalnych potwierdzających ten fakt.

Przewodność cieplna

Mechanizm ten może odegrać znaczącą rolę, gdy woda zostanie umieszczona w komorze chłodziarki i zamrażarce w małych pojemnikach. Zaobserwowano, że w tych warunkach pojemnik z gorącą wodą topi lód w zamrażarce znajdującej się pod nią, poprawiając w ten sposób kontakt termiczny ze ścianami zamrażarki i przewodność cieplną. Dzięki temu ciepło jest usuwane ze zbiornika z gorącą wodą szybciej niż z zimnego. Z kolei pojemnik z zimną wodą nie roztapia znajdującego się pod nim śniegu.

Wszystkie te (i inne) warunki badano w wielu eksperymentach, ale nigdy nie uzyskano jednoznacznej odpowiedzi na pytanie, które z nich zapewniają stuprocentowe odtworzenie efektu Mpemby.

Na przykład w 1995 roku niemiecki fizyk David Auerbach badał wpływ przechłodzenia wody na ten efekt. Odkrył, że gorąca woda, osiągając stan przechłodzony, zamarza w wyższej temperaturze niż zimna woda, a zatem szybciej niż ta druga. Ale zimna woda osiąga stan przechłodzony szybciej niż gorąca woda, kompensując w ten sposób poprzednie opóźnienie.

Ponadto wyniki Auerbacha zaprzeczyły wcześniejszym danym, że gorąca woda była w stanie osiągnąć większe przechłodzenie ze względu na mniejszą liczbę ośrodków krystalizacji. Po podgrzaniu wody usuwa się z niej rozpuszczone w niej gazy, a po zagotowaniu wytrąca się część rozpuszczonych w niej soli.

Na razie można stwierdzić tylko jedno – reprodukcja tego efektu w istotny sposób zależy od warunków, w jakich przeprowadzany jest eksperyment. Właśnie dlatego, że nie zawsze jest powielana.

Efekt Mpemby(Paradoks Mpemby) – paradoks mówiący, że gorąca woda w pewnych warunkach zamarza szybciej niż zimna woda, choć w procesie zamarzania musi przekroczyć temperaturę zimnej wody. Paradoks ten jest faktem eksperymentalnym, który zaprzecza utartym poglądom, zgodnie z którymi w tych samych warunkach bardziej ogrzane ciało potrzebuje więcej czasu na ochłodzenie się do określonej temperatury niż mniej ogrzane ciało, aby ochłodzić się do tej samej temperatury.

Zjawisko to zauważyli kiedyś Arystoteles, Francis Bacon i Rene Descartes, ale dopiero w 1963 roku uczeń z Tanzanii Erasto Mpemba odkrył, że gorąca mieszanka lodów zamarza szybciej niż zimna.

Nie oznacza to jednak jeszcze paradoksu, ponieważ efekt Mpemby można wyjaśnić w ramach znanej fizyki. Oto kilka wyjaśnień efektu Mpemby:

Odparowanie

Różnica temperatur

Hipotermia

Gorąca woda jest najbardziej podatna na hipotermię, ponieważ jej podgrzanie usuwa rozpuszczone gazy i pęcherzyki, które z kolei mogą służyć jako ośrodki tworzenia się kryształków lodu.

Kiedy proces przechłodzenia kończy się i woda zamarza, traci się znacznie więcej ciepła, w związku z czym tworzy się więcej lodu.

Wielu badaczy tego efektu uważa hipotermię za główny czynnik w przypadku efektu Mpemby.

Konwekcja

Zimna woda zaczyna zamarzać od góry, pogarszając w ten sposób procesy promieniowania cieplnego i konwekcji, a co za tym idzie utratę ciepła, natomiast gorąca woda zaczyna zamarzać od dołu.

Nie ma jednak dowodów eksperymentalnych potwierdzających tę hipotezę, że zimne i gorące warstwy wody oddzielają się w procesie konwekcji.

Gazy rozpuszczone w wodzie

Przewodność cieplna

Wszystkie te (i inne) warunki badano w wielu eksperymentach, ale nigdy nie uzyskano jednoznacznej odpowiedzi na pytanie, które z nich zapewniają stuprocentowe odtworzenie efektu Mpemby.

Na razie można stwierdzić tylko jedno – reprodukcja tego efektu w istotny sposób zależy od warunków, w jakich przeprowadzany jest eksperyment. Właśnie dlatego, że nie zawsze jest powielana.

O. V. Mosin

Literackiźródła:

„Gorąca woda zamarza szybciej niż zimna woda. Dlaczego tak się dzieje?”, Jearl Walker w The Amateur Scientist, Scientific American, tom. 237, Nie. 3, s. 246-257; Wrzesień 1977.

„Zamarzanie ciepłej i zimnej wody”, G.S. Kell w American Journal of Physics, tom. 37, Nie. 5, s. 564-565; Maj 1969.

„Przechłodzenie i efekt Mpemby”, David Auerbach, w American Journal of Physics, tom. 63, Nie. 10, s. 882-885; Październik 1995.

„Efekt Mpemby: czasy zamarzania gorącej i zimnej wody”, Charles A. Knight, w American Journal of Physics, tom. 64, Nie. 5, s. 524; Maj 1996.

To prawda, chociaż brzmi to niewiarygodnie, ponieważ podczas procesu zamrażania podgrzana woda musi przekroczyć temperaturę zimnej wody. Tymczasem efekt ten jest szeroko stosowany, np. lodowiska i zjeżdżalnie napełniane są zimą ciepłą, a nie zimną wodą. Eksperci doradzają kierowcom, aby zimą wlewali zimną, a nie gorącą wodę do zbiornika spryskiwacza. Paradoks ten znany jest na świecie jako „efekt Mpemby”.

Zjawisko to wspominali swego czasu Arystoteles, Francis Bacon i Rene Descartes, jednak dopiero w 1963 roku profesorowie fizyki zwrócili na nie uwagę i podjęli próbę jego zbadania. Wszystko zaczęło się, gdy uczeń z Tanzanii, Erasto Mpemba, zauważył, że słodzone mleko, którego używał do robienia lodów, zamarzało szybciej, jeśli zostało podgrzane, i postawił hipotezę, że gorąca woda zamarza szybciej niż zimna woda. Zwrócił się do nauczyciela fizyki o wyjaśnienia, ale on tylko zaśmiał się i powiedział do ucznia, co następuje: „To nie jest fizyka uniwersalna, ale fizyka Mpemby”.

Na szczęście szkołę odwiedził pewnego dnia Dennis Osborne, profesor fizyki z Uniwersytetu w Dar es Salaam. I Mpemba zwrócił się do niego z tym samym pytaniem. Profesor był mniej sceptyczny, stwierdził, że nie może ocenić czegoś, czego nigdy nie widział, a po powrocie do domu poprosił swoich pracowników o przeprowadzenie odpowiednich eksperymentów. Zdawały się potwierdzać słowa chłopca. W każdym razie w 1969 roku Osborne mówił w angielskim magazynie o współpracy z Mpembą. FizykaEdukacja" W tym samym roku George Kell z Kanadyjskiej Krajowej Rady ds. Badań opublikował artykuł opisujący to zjawisko w języku angielskim. amerykańskiDziennikzFizyka».

Istnieje kilka możliwych wyjaśnień tego paradoksu:

Gorąca woda szybciej odparowuje, zmniejszając w ten sposób swoją objętość, a mniejsza objętość wody o tej samej temperaturze zamarza szybciej. W szczelnych pojemnikach zimna woda powinna zamarzać szybciej.
Dostępność wykładziny śnieżnej. Zbiornik z gorącą wodą topi znajdujący się pod spodem śnieg, poprawiając w ten sposób kontakt termiczny z powierzchnią chłodzącą. Zimna woda nie topi śniegu pod spodem. Jeśli nie ma wykładziny śnieżnej, pojemnik z zimną wodą powinien zamarzać szybciej.
Zimna woda zaczyna zamarzać od góry, pogarszając w ten sposób procesy promieniowania cieplnego i konwekcji, a co za tym idzie utratę ciepła, natomiast gorąca woda zaczyna zamarzać od dołu. Przy dodatkowym mechanicznym mieszaniu wody w pojemnikach zimna woda powinna szybciej zamarzać.
Obecność centrów krystalizacji w schłodzonej wodzie - substancji w niej rozpuszczonych. Przy niewielkiej liczbie takich ośrodków w wodzie zimnej przemiana wody w lód jest utrudniona i możliwe jest nawet jej przechłodzenie, gdy pozostaje ona w stanie ciekłym, o ujemnej temperaturze.

Niedawno opublikowano kolejne wyjaśnienie. Doktor Jonathan Katz z Uniwersytetu Waszyngtońskiego badał to zjawisko i doszedł do wniosku, że ważną rolę odgrywają w nim substancje rozpuszczone w wodzie, które wytrącają się po podgrzaniu.
Przez substancje rozpuszczone dr Katz rozumie wodorowęglany wapnia i magnezu, które znajdują się w twardej wodzie. Kiedy woda jest podgrzewana, substancje te wytrącają się i woda staje się „miękka”. Woda, która nigdy nie była podgrzewana, zawiera te zanieczyszczenia i jest „twarda”. Gdy zamarza i tworzą się kryształki lodu, stężenie zanieczyszczeń w wodzie wzrasta 50-krotnie. Z tego powodu temperatura zamarzania wody spada.

To wyjaśnienie nie wydaje mi się przekonujące, ponieważ... Nie zapominajmy, że efekt odkryto w eksperymentach z lodami, a nie z twardą wodą. Najprawdopodobniej przyczyny tego zjawiska są termofizyczne, a nie chemiczne.

Jak dotąd nie uzyskano jednoznacznego wyjaśnienia paradoksu Mpemby. Trzeba powiedzieć, że niektórzy naukowcy nie uważają tego paradoksu za godny uwagi. Jednak bardzo interesujące jest to, że prosty uczeń zyskał uznanie dla efektu fizycznego i zyskał popularność dzięki swojej ciekawości i wytrwałości.

Dodano w lutym 2014 r

Notatka powstała w 2011 roku. Od tego czasu pojawiły się nowe badania efektu Mpemby i nowe próby jego wyjaśnienia. Dlatego w 2012 roku Królewskie Towarzystwo Chemii Wielkiej Brytanii ogłosiło międzynarodowy konkurs na rozwiązanie zagadki naukowej „Efekt Mpemby”, którego pula nagród wynosi 1000 funtów. Termin wyznaczono na 30 lipca 2012 roku. Zwycięzcą został Nikola Bregovic z laboratorium Uniwersytetu w Zagrzebiu. Opublikował swoją pracę, w której przeanalizował wcześniejsze próby wyjaśnienia tego zjawiska i doszedł do wniosku, że nie są one przekonujące. Zaproponowany przez niego model opiera się na podstawowych właściwościach wody. Osoby zainteresowane mogą znaleźć pracę na stronie http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

Na tym badania się nie zakończyły. W 2013 roku fizycy z Singapuru teoretycznie udowodnili przyczynę efektu Mepemby. Pracę można znaleźć pod adresem http://arxiv.org/abs/1310.6514.

Powiązane artykuły na stronie:

Inne artykuły w tym dziale

Uwagi:

Aleksiej Miszniew. , 06.10.2012 04:14

Dlaczego gorąca woda wyparowuje szybciej? Naukowcy praktycznie udowodnili, że szklanka gorącej wody zamarza szybciej niż zimna woda. Naukowcy nie potrafią wyjaśnić tego zjawiska, ponieważ nie rozumieją istoty zjawisk: ciepła i zimna! Ciepło i zimno są wrażeniami fizycznymi, które powodują interakcję cząstek Materii w postaci przeciwkompresji fal magnetycznych, które przemieszczają się z kosmosu i z centrum ziemi. Dlatego im większa jest różnica potencjałów tego napięcia magnetycznego, tym szybsza jest wymiana energii metodą przeciwprzenikania jednej fali w drugą. To znaczy metodą dyfuzyjną! W odpowiedzi na mój artykuł jeden z przeciwników pisze: 1) „..Gorąca woda wyparowuje SZYBCIEJ, przez co jest jej mniej, więc szybciej zamarza” Pytanie! Jaka energia powoduje szybsze parowanie wody? 2) Mój artykuł dotyczy szklanki, a nie drewnianej koryta, co przeciwnik podaje jako kontrargument. Co nie jest poprawne! Odpowiadam na pytanie: „DLACZEGO WODA PARUJE W NATURZE?” Fale magnetyczne, które zawsze przemieszczają się ze środka Ziemi w przestrzeń, pokonując przeciwciśnienie magnetycznych fal kompresji (które zawsze przemieszczają się z przestrzeni do środka Ziemi), jednocześnie rozpryskują cząsteczki wody, przemieszczając się w przestrzeń , zwiększają swoją objętość. Oznacza to, że się rozwijają! Jeśli fale kompresji magnetycznej zostaną pokonane, para wodna zostanie sprężona (skroplona) i pod wpływem tych sił kompresji magnetycznej woda wróci na ziemię w postaci opadów! Z poważaniem! Aleksiej Miszniew. 6 października 2012 r.

Aleksiej Miszniew. , 06.10.2012 04:19

Co to jest temperatura? Temperatura to stopień napięcia elektromagnetycznego fal magnetycznych wraz z energią ściskania i rozszerzania. W przypadku stanu równowagi tych energii temperatura ciała lub substancji jest w stanie stabilnym. Kiedy stan równowagi tych energii zostaje zakłócony, w kierunku energii ekspansji, ciało lub substancja zwiększa objętość przestrzeni. Jeśli energia fal magnetycznych przekracza kierunek kompresji, ciało lub substancja zmniejsza objętość przestrzeni. Stopień napięcia elektromagnetycznego zależy od stopnia rozszerzania lub ściskania ciała odniesienia. Aleksiej Miszniew.

Moiseeva Natalia, 23.10.2012 11:36 | VNIIM

Alexey, mówisz o jakimś artykule, który przedstawia Twoje przemyślenia na temat pojęcia temperatury. Ale nikt tego nie czytał. Proszę o link. Ogólnie rzecz biorąc, Twoje poglądy na fizykę są bardzo wyjątkowe. Nigdy nie słyszałem o „rozszerzaniu elektromagnetycznym ciała odniesienia”.

Jurij Kuzniecow, 04.12.2012 12:32

Proponuje się hipotezę, że jest to spowodowane rezonansem międzycząsteczkowym i generowanym przez niego przyciąganiem refleksyjnym między cząsteczkami. W zimnej wodzie cząsteczki poruszają się i wibrują chaotycznie, z różnymi częstotliwościami. Gdy woda jest podgrzewana, wraz ze wzrostem częstotliwości drgań ich zakres się zawęża (różnica częstotliwości od ciekłej gorącej wody do punktu parowania maleje), częstotliwości drgań cząsteczek zbliżają się do siebie, w wyniku czego rezonans zachodzi pomiędzy cząsteczkami. Podczas chłodzenia rezonans ten jest częściowo zachowany i nie zanika natychmiast. Spróbuj nacisnąć jedną z dwóch strun gitary, które są w rezonansie. Teraz puść – struna znów zacznie wibrować, rezonans przywróci jej wibracje. Podobnie w zamarzniętej wodzie zewnętrzne, schłodzone cząsteczki próbują utracić amplitudę i częstotliwość wibracji, ale „ciepłe” cząsteczki wewnątrz naczynia „wyciągają” wibracje z powrotem, działając jak wibratory, a zewnętrzne jak rezonatory. Pomiędzy wibratorami i rezonatorami powstaje przyciąganie ponderomotoryczne*. Kiedy siła ponderomotoryczna staje się większa od siły wywołanej energią kinetyczną cząsteczek (które nie tylko wibrują, ale także poruszają się liniowo), następuje przyspieszona krystalizacja – „efekt Mpemby”. Połączenie ponderomotoryczne jest bardzo niestabilne, efekt Mpemby silnie zależy od wszystkich powiązanych czynników: objętości zamrażanej wody, charakteru jej ogrzewania, warunków zamarzania, temperatury, konwekcji, warunków wymiany ciepła, nasycenia gazem, wibracji agregatu chłodniczego , wentylacja, zanieczyszczenia, parowanie itp. Być może nawet od oświetlenia... Dlatego efekt ma wiele wyjaśnień i czasami jest trudny do odtworzenia. Z tego samego powodu „rezonansowego” woda przegotowana wrze szybciej niż woda nieprzegotowana - rezonans utrzymuje intensywność drgań cząsteczek wody przez pewien czas po zagotowaniu (utrata energii podczas chłodzenia wynika głównie z utraty energii kinetycznej ruchu liniowego cząsteczek). Podczas intensywnego nagrzewania cząsteczki wibratora zamieniają się rolami z cząsteczkami rezonatora w porównaniu z zamarzaniem - częstotliwość wibratorów jest mniejsza niż częstotliwość rezonatorów, co oznacza, że pomiędzy cząsteczkami nie następuje przyciąganie, ale odpychanie, co przyspiesza przejście do innego stanu agregacji (pary).

Wład, 12.11.2012 03:42

Złamał mi mózg...

Antoni, 02.04.2013 02:02

1. Czy to przyciąganie ponderomotoryczne jest naprawdę tak duże, że wpływa na proces wymiany ciepła? 2. Czy to oznacza, że gdy wszystkie ciała zostaną nagrzane do określonej temperatury, ich cząstki strukturalne wchodzą w rezonans? 3. Dlaczego ten rezonans zanika po ochłodzeniu? 4. Czy to twoje przypuszczenie? Jeśli istnieje źródło, proszę o wskazanie. 5. Zgodnie z tą teorią ważną rolę będzie odgrywał kształt naczynia, a jeśli będzie cienkie i płaskie, to różnica w czasie zamarzania nie będzie duża, tj. możesz to sprawdzić.

Gudrat, 11.03.2013 10:12 | METAK

W zimnej wodzie znajdują się już atomy azotu, a odległości między cząsteczkami wody są mniejsze niż w gorącej wodzie. Oto wniosek: gorąca woda szybciej pochłania atomy azotu, a jednocześnie zamarza szybciej niż zimna woda - jest to porównywalne z hartowaniem żelaza, ponieważ gorąca woda zamienia się w lód, a gorące żelazo twardnieje przy szybkim chłodzeniu!

Włodzimierz, 13.03.2013 06:50

a może tak: gęstość gorącej wody i lodu jest mniejsza niż gęstość zimnej wody, dlatego woda nie musi zmieniać swojej gęstości, traci trochę czasu i zamarza.

Aleksiej Miszniew, 21.03.2013 11:50

Zanim zaczniemy mówić o rezonansach, przyciąganiu i wibracjach cząstek, musimy zrozumieć i odpowiedzieć na pytanie: Jakie siły powodują drgania cząstek? Ponieważ bez energii kinetycznej nie może być kompresji. Bez kompresji nie ma ekspansji. Bez ekspansji nie ma energii kinetycznej! Kiedy zaczynasz mówić o rezonansie strun, najpierw staraj się, aby jedna z tych strun zaczęła wibrować! Mówiąc o przyciąganiu, trzeba przede wszystkim wskazać siłę, która sprawia, że te ciała się przyciągają! Twierdzę, że wszystkie ciała są ściskane przez energię elektromagnetyczną atmosfery, która ściska wszystkie ciała, substancje i cząstki elementarne z siłą 1,33 kg. nie na cm2, ale na cząstkę elementarną. Ponieważ ciśnienie atmosferyczne nie może być selektywne! Nie mylić z wielkością siły!

Dodik, 31.05.2013 02:59

Wydaje mi się, że zapomniałeś o jednej prawdzie – „Nauka zaczyna się tam, gdzie zaczynają się pomiary”. Jaka jest temperatura „gorącej” wody? Jaka jest temperatura „zimnej” wody? Artykuł nie mówi o tym ani słowa. Z tego możemy wyciągnąć wniosek – cały artykuł to bzdury!

Grigorij, 04.06.2013 12:17

Dodik, zanim nazwiesz artykuł bzdurą, musisz chociaż trochę pomyśleć o nauce. A nie tylko mierzyć.

Dmitrij, 24.12.2013 10:57

Cząsteczki gorącej wody poruszają się szybciej niż w zimnej wodzie, przez co jest bliższy kontakt z otoczeniem, zdają się pochłaniać całe zimno, szybko zwalniając.

Iwan, 01.10.2014 05:53

Zaskakujące jest, że na tej stronie pojawił się taki anonimowy artykuł. Artykuł jest całkowicie nienaukowy. Zarówno autor, jak i komentatorzy prześcigają się w poszukiwaniu wyjaśnienia zjawiska, nie zadając sobie trudu dowiedzenia się, czy zjawisko to w ogóle obserwuje się i – jeśli obserwuje się – w jakich warunkach. Co więcej, nie ma nawet zgody co do tego, co faktycznie obserwujemy! Tym samym autor kładzie nacisk na konieczność wyjaśnienia efektu szybkiego zamrażania gorących lodów, choć z całego tekstu (i słów „efekt odkryto w eksperymentach z lodami”) wynika, że on sam takiego nie przeprowadził eksperymenty. Z wymienionych w artykule opcji „wyjaśnienia” zjawiska jasno wynika, że opisywane są zupełnie inne eksperymenty, przeprowadzane w różnych warunkach z różnymi roztworami wodnymi. Zarówno istota wyjaśnień, jak i panujący w nich tryb łączący sugerują, że nie dokonano nawet podstawowego sprawdzenia wyrażanych idei. Ktoś przypadkowo usłyszał zabawną historię i mimochodem wyraził swój spekulacyjny wniosek. Przepraszam, ale to nie jest fizyczne badanie naukowe, ale rozmowa w palarni.

Iwan, 01.10.2014 06:10

Odnośnie komentarzy w artykule na temat napełniania rolek gorącą wodą i zbiorników spryskiwaczy zimną wodą. Wszystko jest tu proste z punktu widzenia elementarnej fizyki. Lodowisko napełnia się gorącą wodą właśnie dlatego, że zamarza wolniej. Lodowisko musi być równe i gładkie. Spróbuj napełnić go zimną wodą - pojawią się nierówności i „puchnięcia”, bo… Woda zamarznie _szybko_, nie mając czasu na rozłożenie się w równej warstwie. A gorący będzie miał czas na rozłożenie się w równej warstwie i stopi istniejące guzki lodu i śniegu. Pralka też nie jest trudna: nie ma sensu polewać czystą wodą w zimne dni - zamarza na szybie (nawet gorącej); a gorąca, niezamarzająca ciecz może doprowadzić do pękania zimnego szkła, dodatkowo szkło będzie miało podwyższoną temperaturę zamarzania na skutek przyspieszonego odparowania alkoholi na drodze do szkła (czy wszyscy znają zasadę działania bimbru nadal ? - alkohol odparowuje, woda pozostaje).

Iwan, 01.10.2014 06:34

Ale w istocie tego zjawiska głupio jest pytać, dlaczego dwa różne eksperymenty w różnych warunkach przebiegają inaczej. Jeśli eksperyment zostanie przeprowadzony wyłącznie, należy wziąć gorącą i zimną wodę o tym samym składzie chemicznym - bierzemy wstępnie schłodzoną wrzącą wodę z tego samego czajnika. Wlać do identycznych naczyń (na przykład cienkościennych szklanek). Nie kładziemy go na śniegu, ale na równie płaskim, suchym podłożu, np. drewnianym stole. I nie w mikrozamrażarce, ale w dość obszernym termostacie - kilka lat temu przeprowadziłem eksperyment na daczy, kiedy pogoda na zewnątrz była stabilna i mroźna, około -25 ° C. Woda krystalizuje w określonej temperaturze po oddaniu ciepła krystalizacji. Hipoteza sprowadza się do stwierdzenia, że gorąca woda wychładza się szybciej (jest to prawdą, zgodnie z fizyką klasyczną szybkość przekazywania ciepła jest proporcjonalna do różnicy temperatur), ale zachowuje zwiększoną szybkość chłodzenia nawet wtedy, gdy jej temperatura zrówna się z temperaturą temperatura zimnej wody. Pytanie brzmi, czym różni się woda schłodzona do temperatury +20C na zewnątrz od dokładnie tej samej wody, która godzinę wcześniej schłodziła się do temperatury +20C, ale w pomieszczeniu? Fizyka klasyczna (swoją drogą, nie oparta na gadaniu w palarni, ale na setkach tysięcy i milionach eksperymentów) mówi: nic, dalsza dynamika chłodzenia będzie taka sama (tylko wrząca woda osiągnie +20 pkt. później). Eksperyment pokazuje to samo: kiedy szklanka początkowo zimnej wody miała już mocną skorupę lodu, gorąca woda nawet nie pomyślała o zamarznięciu. P.S. Do komentarzy Jurija Kuzniecowa. Występowanie określonego efektu można uznać za stwierdzone, gdy zostaną opisane warunki jego wystąpienia i będzie ono konsekwentnie odtwarzane. A kiedy mamy nieznane eksperymenty w nieznanych warunkach, jest przedwczesne budowanie teorii je wyjaśniających, a to nic nie daje z naukowego punktu widzenia. P.P.S. Cóż, nie da się czytać komentarzy Aleksieja Miszniewa bez łez czułości - człowiek żyje w jakimś fikcyjnym świecie, który nie ma nic wspólnego z fizyką i prawdziwymi eksperymentami.

Grzegorz, 13.01.2014 10:58

Ivan, rozumiem, że zaprzeczasz efektowi Mpemby? Nie istnieje, jak pokazują Twoje eksperymenty? Dlaczego jest to tak znane w fizyce i dlaczego wielu próbuje to wyjaśnić?

Iwan, 14.02.2014 01:51

Dzień dobry, Grzegorzu! Istnieje skutek nieczystego eksperymentu. Ale, jak rozumiesz, nie jest to powód do poszukiwania nowych praw w fizyce, ale powód do doskonalenia umiejętności eksperymentatora. Jak już zauważyłem w komentarzach, we wszystkich wspomnianych próbach wyjaśnienia „efektu Mpemby” badacze nie potrafią nawet jednoznacznie sformułować, co dokładnie i w jakich warunkach mierzą. I chcesz powiedzieć, że to fizycy eksperymentalni? Nie rozśmieszaj mnie. Efekt jest znany nie w fizyce, ale w pseudonaukowych dyskusjach na różnych forach i blogach, których jest teraz całe morze. Jest ona postrzegana jako rzeczywisty efekt fizyczny (w sensie jako konsekwencja jakichś nowych praw fizycznych, a nie jako konsekwencja błędnej interpretacji czy po prostu mit) przez ludzi dalekich od fizyki. Nie ma więc powodu mówić o wynikach różnych eksperymentów przeprowadzonych w zupełnie różnych warunkach jako o jednym efekcie fizycznym.

Paweł, 18.02.2014 09:59

hmm, chłopaki... artykuł dla "Speed Info"... Bez obrazy... ;) Ivan ma rację we wszystkim...

Grigorij, 19.02.2014 12:50

Ivan, zgadzam się, że obecnie istnieje wiele stron pseudonaukowych publikujących niezweryfikowane materiały sensacyjne. W końcu efekt Mpemby jest wciąż badany. Badania prowadzą także naukowcy z uniwersytetów. Na przykład w 2013 roku efekt ten badała grupa z Politechniki w Singapurze. Spójrz na link http://arxiv.org/abs/1310.6514. Wierzą, że znaleźli wyjaśnienie tego efektu. Nie będę szczegółowo opisywał istoty odkrycia, ale ich zdaniem efekt jest związany z różnicą energii zgromadzonych w wiązaniach wodorowych.

Moiseeva N.P. , 19.02.2014 03:04

Dla wszystkich zainteresowanych badaniami nad efektem Mpemby nieznacznie uzupełniłem materiał w artykule oraz udostępniłem linki, pod którymi można zapoznać się z najnowszymi wynikami (patrz tekst). Dziękuję za komentarze.

Ildar, 24.02.2014 04:12 | nie ma sensu wymieniać wszystkiego

Jeśli efekt Mpemby rzeczywiście ma miejsce, to moim zdaniem wyjaśnienia należy szukać w molekularnej strukturze wody. Woda (jak dowiedziałem się z literatury popularnonaukowej) istnieje nie jako pojedyncze cząsteczki H2O, ale jako skupiska kilku cząsteczek (nawet kilkudziesięciu). Wraz ze wzrostem temperatury wody wzrasta prędkość ruchu cząsteczek, klastry rozpadają się względem siebie, a wiązania walencyjne cząsteczek nie mają czasu na złożenie dużych klastrów. Tworzenie klastrów zajmuje nieco więcej czasu niż zmniejszenie prędkości ruchu molekularnego. A ponieważ skupiska są mniejsze, tworzenie sieci krystalicznej następuje szybciej. Najwyraźniej w zimnej wodzie duże, dość stabilne skupiska zapobiegają tworzeniu się sieci, ich zniszczenie zajmuje trochę czasu. Sam widziałem w telewizji ciekawy efekt, gdy zimna woda stojąca spokojnie w słoiku pozostawała płynna przez kilka godzin na mrozie. Ale gdy tylko dzban został podniesiony, to znaczy lekko przesunięty z miejsca, woda w słoju natychmiast skrystalizowała się, stała się nieprzezroczysta i słój pękł. Otóż ksiądz, który wykazał ten efekt, tłumaczył to faktem poświęcenia wody. Nawiasem mówiąc, okazuje się, że woda znacznie zmienia swoją lepkość w zależności od temperatury. Jest to dla nas, jako dużych stworzeń, niezauważalne, jednak na poziomie małych (mm lub mniejszych) skorupiaków, a tym bardziej bakterii, lepkość wody jest czynnikiem bardzo istotnym. Myślę, że lepkość ta zależy również od wielkości skupisk wody.

SZARY, 15.03.2014 05:30

wszystko wokół nas, co widzimy, jest powierzchownymi cechami (właściwościami), więc za energię przyjmujemy tylko to, co możemy zmierzyć lub w jakikolwiek sposób udowodnić jej istnienie, w przeciwnym razie jest to ślepy zaułek. Zjawisko to, efekt Mpemby, można wyjaśnić jedynie prostą teorią wolumetryczną, która zjednoczy wszystkie modele fizyczne w jedną strukturę interakcji. to właściwie proste

Nikita, 06.06.2014 04:27 | samochód

Ale jak możesz mieć pewność, że podczas jazdy samochodem woda pozostanie zimna, a nie ciepła?

Aleksiej, 03.10.2014 01:09

Oto kolejne „odkrycie” po drodze. Woda w plastikowej butelce zamarza znacznie szybciej przy otwartej zakrętce. Dla zabawy przeprowadzałem eksperyment wielokrotnie przy silnym mrozie. Efekt jest oczywisty. Witam teoretyków!

Jewgienij, 27.12.2014 08:40

Zasada działania chłodnicy wyparnej. Bierzemy dwie hermetycznie zamknięte butelki z zimną i gorącą wodą. Wkładamy to na zimno. Zimna woda zamarza szybciej. Teraz bierzemy te same butelki z zimną i gorącą wodą, otwieramy je i wkładamy do zimna. Gorąca woda zamarza szybciej niż zimna. Jeśli weźmiemy dwa baseny z zimną i gorącą wodą, to gorąca woda zamarznie znacznie szybciej. Dzieje się tak dlatego, że mamy coraz większy kontakt z atmosferą. Im intensywniejsze parowanie, tym szybciej spada temperatura. Tutaj musimy wspomnieć o współczynniku wilgotności. Im niższa wilgotność, tym silniejsze parowanie i silniejsze chłodzenie.

szary TOMSK, 01.03.2015 10:55

GREY, 15.03.2014 05:30 - ciąg dalszy To, co wiesz o temperaturze, to nie wszystko. Jest tam coś jeszcze. Jeśli poprawnie skonstruujesz fizyczny model temperatury, stanie się on kluczem do opisu procesów energetycznych od dyfuzji, topnienia i krystalizacji do takich skal jak wzrost temperatury ze wzrostem ciśnienia, wzrost ciśnienia ze wzrostem temperatury. Z powyższego stanie się jasny nawet fizyczny model energii Słońca. Jestem zimą. . wczesną wiosną 2013 roku, przeglądając modele temperatur, skompilowałem ogólny model temperatury. Kilka miesięcy później przypomniałem sobie paradoks temperatury i wtedy zdałem sobie sprawę... że mój model temperatury również opisuje paradoks Mpemby. Było to w okresie maj-czerwiec 2013r. Spóźniłem się o rok, ale tak będzie najlepiej. Mój model fizyczny to stop-klatka, którą można przewijać zarówno do przodu, jak i do tyłu, i zawiera aktywność motoryczną, tę samą aktywność, w której wszystko się porusza. Mam 8 lat szkoły i 2 lata studiów z powtarzaniem tematu. Minęło 20 lat. Nie mogę więc przypisywać żadnych modeli fizycznych słynnym naukowcom, ani też nie mogę przypisywać formuł. Przepraszam.

Andriej, 08.11.2015 08:52

Ogólnie mam pomysł, dlaczego gorąca woda zamarza szybciej niż zimna woda. A w moich wyjaśnieniach wszystko jest bardzo proste, jeśli jesteś zainteresowany, napisz do mnie na e-mail: [e-mail chroniony]

Andriej, 08.11.2015 08:58

Przepraszam, podałem zły adres e-mail, oto poprawny e-mail: [e-mail chroniony]

Wiktor, 23.12.2015 10:37

Wydaje mi się, że wszystko jest prostsze, tutaj pada śnieg, to gaz odparowany, schładzany, więc może przy zimnej pogodzie ten gorący ochładza się szybciej, bo paruje i od razu krystalizuje, nie unosząc się daleko, a woda w stanie gazowym ochładza się szybciej niż w stanie ciekłym)

Bekzhan, 28.01.2016 09:18

Nawet gdyby ktoś wyjawił owe prawa świata jakie się z tymi skutkami wiążą, to by tu nie pisał.Z mojego punktu widzenia nielogiczne byłoby wyjawianie internautom jego tajemnic skoro można to opublikować w znanych pismach naukowych czasopismach i osobiście to udowodnić przed ludźmi.Więc to, co tutaj zostanie napisane na temat tego efektu, w większości nie jest logiczne.)))

Alex, 22.02.2016 12:48

Witajcie Eksperymentatorzy. Masz rację, gdy mówisz, że nauka zaczyna się tam, gdzie… nie pomiary, ale obliczenia. „Eksperyment” to odwieczny i nieodzowny argument dla pozbawionych Wyobraźni i Linearnego myślenia. Obrażał wszystkich, teraz w przypadku E=mc2 – czy wszyscy pamiętają? Prędkość cząsteczek wylatujących z zimnej wody do atmosfery określa ilość energii, jaką przenoszą z wody (chłodzenie to strata energii). Prędkość cząsteczek z gorącej wody jest znacznie większa, a przenoszona energia jest kwadratowa ( szybkość chłodzenia pozostałej masy wody) To wszystko, jeśli odejdziesz od „eksperymentów” i przypomnisz sobie Podstawowe podstawy nauki

Włodzimierz, 25.04.2016 10:53 | Meteo

W tamtych czasach, gdy płyn niezamarzający był rzadkością, wodę z układu chłodzenia samochodów w nieogrzewanym garażu spuszczano po dniu pracy, aby nie odmrozić bloku cylindrów lub chłodnicy - czasami jedno i drugie na raz. Rano nalano gorącej wody. Przy silnym mrozie silniki uruchomiły się bez problemów. Jakimś cudem z braku ciepłej wody wylano wodę z kranu. Woda natychmiast zamarzła. Eksperyment był kosztowny - dokładnie tyle, ile kosztuje zakup i wymiana bloku cylindrów i chłodnicy samochodu ZIL-131. Kto nie wierzy, niech sprawdzi. i Mpemba eksperymentowali z lodami. W lodach krystalizacja przebiega inaczej niż w wodzie. Spróbuj odgryźć zębami kawałek lodów i kawałek lodu. Najprawdopodobniej nie zamarzł, ale zgęstniał w wyniku ochłodzenia. A słodka woda, niezależnie od tego, czy jest gorąca, czy zimna, zamarza w temperaturze 0*C. Zimna woda jest szybka, ale gorąca woda potrzebuje czasu, aby ostygnąć.

Wędrowiec, 05.06.2016 12:54 | do Alexa

„c” – prędkość światła w próżni E=mc^2 – wzór wyrażający równoważność masy i energii

Alberta, 27.07.2016 08:22

Najpierw analogia z ciałami stałymi (nie ma procesu parowania). Niedawno lutowałem miedziane rury wodociągowe. Proces przebiega poprzez podgrzanie palnika gazowego do temperatury topnienia lutowia. Czas nagrzewania jednego złącza ze złączką wynosi około jednej minuty. Przylutowałem jedno złącze do złącza i po kilku minutach zdałem sobie sprawę, że źle je przylutowałem. Konieczne było lekkie obrócenie rury w złączce. Zacząłem ponownie podgrzewać złącze palnikiem i ku mojemu zaskoczeniu rozgrzanie złącza do temperatury topnienia zajęło 3-4 minuty. Jak to!? Przecież rura jest nadal gorąca i wydawałoby się, że do jej ogrzania do temperatury topnienia potrzeba znacznie mniej energii, a okazało się, że jest odwrotnie. Wszystko zależy od przewodności cieplnej, która jest znacznie wyższa w już nagrzanej rurze, a granica między nagrzaną i zimną rurą zdołała przesunąć się daleko od złącza w ciągu dwóch minut. Teraz o wodzie. Będziemy operować koncepcjami statku gorącego i półogrzewanego. W gorącym naczyniu tworzy się wąska granica temperaturowa pomiędzy gorącymi, wysoce mobilnymi cząstkami i wolno poruszającymi się, zimnymi cząstkami, która przemieszcza się stosunkowo szybko z obrzeża do środka, ponieważ na tej granicy szybkie cząstki szybko oddają swoją energię (schłodzone) przez cząstki po drugiej stronie granicy. Ponieważ objętość zewnętrznych zimnych cząstek jest większa, szybkie cząstki, oddając swoją energię cieplną, nie są w stanie znacząco ogrzać zewnętrznych zimnych cząstek. Dlatego proces chłodzenia gorącej wody zachodzi stosunkowo szybko. Woda półogrzana ma znacznie niższą przewodność cieplną, a szerokość granicy między cząstkami półogrzanymi i zimnymi jest znacznie szersza. Przesunięcie do środka tak szerokiej granicy następuje znacznie wolniej niż w przypadku gorącego naczynia. W rezultacie gorące naczynie ochładza się szybciej niż ciepłe. Myślę, że powinniśmy śledzić dynamikę procesu chłodzenia wody o różnych temperaturach, umieszczając kilka czujników temperatury od środka do krawędzi naczynia.

Maks., 19.11.2016 05:07

Sprawdzono: na Jamale, jak jest zimno, zamarza rura z ciepłą wodą i trzeba ją podgrzewać, a zimną nie!

Artem, 09.12.2016 01:25

To trudne, ale myślę, że zimna woda jest gęstsza niż gorąca woda, nawet lepsza niż przegotowana, a tu następuje przyspieszenie chłodzenia itp. gorąca woda osiąga temperaturę zimną i ją wyprzedza, a jeśli wziąć pod uwagę fakt, że gorąca woda zamarza od dołu, a nie od góry, jak napisano powyżej, to znacznie przyspiesza ten proces!

Aleksander Siergiejew, 21.08.2017 10:52

Nie ma takiego efektu. Niestety. W 2016 roku w Nature opublikowano szczegółowy artykuł na ten temat: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect Z tego jasno wynika, że przy dokładnych eksperymentach (jeśli próbki ciepłej i zimnej wody są we wszystkim takie same z wyjątkiem temperatury) efektu nie obserwuje się.

Zavlab, 22.08.2017 05:31

Wiktor, 27.10.2017 03:52

"Naprawdę jest." - jeśli w szkole nie rozumiałeś, czym jest pojemność cieplna i prawo zachowania energii. Łatwo to sprawdzić - do tego potrzebne są: pożądanie, głowa, ręce, woda, lodówka i budzik. A lodowiska, jak piszą eksperci, są zamrażane (napełniane) zimną wodą, a pocięty lód wyrównuje się ciepłą wodą. A zimą do zbiornika spryskiwacza należy wlać płyn niezamarzający, a nie wodę. Woda i tak zamarznie, a zimna woda zamarznie szybciej.

Irina, 23.01.2018 10:58

Naukowcy na całym świecie zmagają się z tym paradoksem od czasów Arystotelesa, a najmądrzejsi okazali się Wiktor, Zavlab i Siergiejew.

Denis, 01.02.2018 08:51

Wszystko jest napisane poprawnie w artykule. Ale powód jest nieco inny. Podczas procesu wrzenia rozpuszczone w niej powietrze odparowuje z wody, dlatego w miarę ochładzania się wrzącej wody jej gęstość ostatecznie będzie mniejsza niż gęstość wody surowej w tej samej temperaturze. Nie ma innych powodów różnej przewodności cieplnej niż różne gęstości.

Zavlab, 03.01.2018 08:58 | Kierownik laboratorium

Irina:), „naukowcy na całym świecie” nie zmagają się z tym „paradoksem”, dla prawdziwych naukowców ten „paradoks” po prostu nie istnieje - można go łatwo zweryfikować w dobrze powtarzalnych warunkach. „Paradoks” pojawił się dzięki niepowtarzalnym eksperymentom afrykańskiego chłopca Mpemby i został zawyżony przez podobnych „naukowców” :)

Istnieje wiele czynników wpływających na to, która woda zamarza szybciej, gorąca czy zimna, ale samo pytanie wydaje się trochę dziwne. Konsekwencją tego, co jest znane z fizyki, jest to, że gorąca woda nadal potrzebuje czasu, aby ostygnąć do temperatury porównywanej zimnej wody, aby zamienić się w lód. Zimna woda może pominąć ten etap i odpowiednio zyskać na czasie.

Ale odpowiedź na pytanie, która woda zamarza szybciej - zimna czy gorąca - na zewnątrz na mrozie, zna każdy mieszkaniec północnych szerokości geograficznych. Z naukowego punktu widzenia okazuje się, że tak czy inaczej zimna woda po prostu zamarza szybciej.

Nauczyciel fizyki, do którego w 1963 roku zwrócił się uczeń Erasto Mpemba, pomyślał to samo, prosząc o wyjaśnienie, dlaczego zimna mieszanka przyszłych lodów zamarza dłużej niż podobna, ale gorąca.

„To nie jest fizyka uniwersalna, ale jakiś rodzaj fizyki Mpemby”

Nauczyciel wtedy tylko się z tego śmiał, ale Deniss Osborne, profesor fizyki, który kiedyś odwiedzał tę samą szkołę, w której studiował Erasto, eksperymentalnie potwierdził obecność takiego efektu, choć wtedy nie było na to wyjaśnienia. W 1969 roku w czasopiśmie popularnonaukowym ukazał się wspólny artykuł tych dwóch osób, w którym opisano ten osobliwy efekt.

Nawiasem mówiąc, od tego czasu pytanie, która woda zamarza szybciej - gorąca czy zimna - ma swoją nazwę - efekt Mpemby lub paradoks.

Pytanie pojawia się już od dłuższego czasu

Naturalnie, takie zjawisko miało miejsce już wcześniej i zostało wspomniane w pracach innych naukowców. Nie tylko uczeń był zainteresowany tą kwestią, ale także Rene Descartes, a nawet Arystoteles również kiedyś o tym myśleli.

Ale sposobów na rozwiązanie tego paradoksu zaczęto szukać dopiero pod koniec XX wieku.

Warunki wystąpienia paradoksu

Podobnie jak w przypadku lodów, podczas eksperymentu zamarza nie tylko zwykła woda. Aby rozpocząć dyskusję o tym, która woda zamarza szybciej – zimna czy gorąca, muszą zaistnieć pewne warunki. Co wpływa na przebieg tego procesu?

Obecnie, w XXI wieku, zaproponowano kilka opcji, które mogą wyjaśnić ten paradoks. To, która woda zamarza szybciej, gorąca czy zimna, może zależeć od tego, czy ma większą szybkość parowania niż zimna woda. Tym samym jego objętość maleje, a wraz ze zmniejszaniem się objętości czas zamrażania staje się krótszy, niż gdybyśmy wzięli tę samą początkową objętość zimnej wody.

Minęło trochę czasu od rozmrożenia zamrażarki.

Na to, która woda zamarza szybciej i dlaczego tak się dzieje, może mieć wpływ warstwa śniegu, która może znajdować się w zamrażarce lodówki użytej do eksperymentu. Jeśli weźmiesz dwa pojemniki o identycznej objętości, ale jeden z nich zawiera gorącą wodę, a drugi zimną, pojemnik z gorącą wodą stopi znajdujący się pod nim śnieg, poprawiając w ten sposób kontakt poziomu termicznego ze ścianką lodówki. Pojemnik z zimną wodą nie jest w stanie tego zrobić. Jeśli w komorze lodówki nie ma takiej wykładziny ze śniegiem, zimna woda powinna zamarzać szybciej.

Góra dół

Ponadto zjawisko szybszego zamarzania wody - gorącej lub zimnej - wyjaśniono w następujący sposób. Zgodnie z pewnymi prawami zimna woda zaczyna zamarzać z górnych warstw, podczas gdy gorąca woda działa odwrotnie - zaczyna zamarzać od dołu do góry. Okazuje się, że zimna woda, mając na wierzchu zimną warstwę z miejscami już utworzonym lodem, pogarsza w ten sposób procesy konwekcji i promieniowania cieplnego, wyjaśniając w ten sposób, która woda zamarza szybciej – zimna czy gorąca. W załączeniu zdjęcia z amatorskich eksperymentów, co tutaj wyraźnie widać.

Ciepło wychodzi, pędzi w górę i tam spotyka bardzo chłodną warstwę. Nie ma swobodnej drogi dla promieniowania cieplnego, przez co proces chłodzenia staje się utrudniony. Ciepła woda nie ma absolutnie żadnych takich przeszkód na swojej drodze. Która zamarza szybciej – zimna czy gorąca, od czego zależy prawdopodobny wynik?Można rozszerzyć odpowiedź, mówiąc, że w każdej wodzie są rozpuszczone pewne substancje.

Zanieczyszczenia w wodzie jako czynnik wpływający na wynik

Jeśli nie oszukamy i nie zastosujemy wody o tym samym składzie, w której stężenia niektórych substancji są identyczne, to zimna woda powinna zamarznąć szybciej. Jeśli jednak zaistnieje sytuacja, w której rozpuszczone pierwiastki chemiczne występują tylko w gorącej wodzie, a zimna ich nie ma, wówczas gorąca woda ma możliwość wcześniejszego zamarznięcia. Tłumaczy się to tym, że substancje rozpuszczone w wodzie tworzą centra krystalizacji, a przy małej liczbie tych ośrodków przemiana wody w stan stały jest utrudniona. Możliwe jest nawet, że woda ulegnie przechłodzeniu, w tym sensie, że w temperaturach poniżej zera będzie w stanie ciekłym.

Ale wszystkie te wersje najwyraźniej nie do końca odpowiadały naukowcom i nadal pracowali nad tym problemem. W 2013 roku zespół badaczy z Singapuru oznajmił, że rozwiązał odwieczną zagadkę.

Grupa chińskich naukowców twierdzi, że tajemnica tego efektu tkwi w ilości energii magazynowanej pomiędzy cząsteczkami wody w jej wiązaniach, zwanych wiązaniami wodorowymi.

Odpowiedź od chińskich naukowców

Poniżej znajdują się informacje, aby zrozumieć, co trzeba mieć pewną wiedzę z chemii, aby zrozumieć, która woda zamarza szybciej – gorąca czy zimna. Jak wiadomo, składa się z dwóch atomów H (wodoru) i jednego atomu O (tlenu), połączonych wiązaniami kowalencyjnymi.

Ale także atomy wodoru jednej cząsteczki są przyciągane do sąsiednich cząsteczek, do ich składnika tlenowego. Wiązania te nazywane są wiązaniami wodorowymi.

Warto pamiętać, że jednocześnie cząsteczki wody działają na siebie odpychająco. Naukowcy zauważyli, że gdy woda jest podgrzewana, odległość między jej cząsteczkami wzrasta, co ułatwiają siły odpychające. Okazuje się, że zajmując tę samą odległość pomiędzy cząsteczkami w stanie zimnym, można powiedzieć, że się rozciągają i mają większy zapas energii. To właśnie ta rezerwa energii jest uwalniana, gdy cząsteczki wody zaczynają się do siebie zbliżać, to znaczy następuje chłodzenie. Okazuje się, że większy zapas energii w wodzie gorącej i większe jej uwolnienie przy schładzaniu do ujemnych temperatur następuje szybciej niż w wodzie zimnej, która posiada mniejszy zapas tej energii. Która woda zamarza szybciej – zimna czy gorąca? Na ulicy i w laboratorium powinien nastąpić paradoks Mpemby, a gorąca woda powinna szybciej zamienić się w lód.

Ale pytanie jest nadal otwarte

Rozwiązanie to ma jedynie teoretyczne potwierdzenie – wszystko to zapisane jest w pięknych formułach i wydaje się prawdopodobne. Kiedy jednak dane eksperymentalne wskazujące, że woda zamarza szybciej – na gorąco lub na zimno – zostaną zastosowane w praktyce i przedstawione zostaną ich wyniki, wówczas kwestię paradoksu Mpemby można uznać za zamkniętą.