Koja se voda brže smrzava. Mpemba efekt ili zašto se topla voda smrzava brže od hladne vode

Godine 1963., školarac iz Tanzanije po imenu Erasto Mpemba pitao je svog učitelja glupo pitanje Zašto se topao sladoled smrzava brže od hladnog u njegovom zamrzivaču?

Kao student Magamba Srednja škola u Tanzaniji je to učinio Erasto Mpemba praktični rad u kulinarstvu. Morao je napraviti domaći sladoled - skuhati mlijeko, otopiti u njemu šećer, ohladiti na sobnu temperaturu, a potom staviti u hladnjak da se zamrzne. Očito Mpemba nije bio osobito marljiv učenik i odugovlačio je s prvim dijelom zadaće. U strahu da neće stići na vrijeme do kraja sata, stavio je još vruće mlijeko u hladnjak. Na njegovo iznenađenje, smrznulo se čak i ranije od mlijeka njegovih drugova, pripremljenog prema zadanoj tehnologiji.

Za pojašnjenje se obratio profesoru fizike, no on se učeniku samo nasmijao rekavši sljedeće: "Ovo nije svjetska fizika, nego fizika Mpembe." Nakon toga, Mpemba je eksperimentirao ne samo s mlijekom, već i s običnom vodom.

U svakom slučaju, već kao učenik srednje škole Mkvava, pitao je profesora Dennisa Osbornea sa sveučilišnog koledža u Dar es Salaamu (pozvan od strane ravnatelja škole da održi predavanje o fizici učenicima) o vodi: „Ako uzmete dvije identične posude sa jednakih volumena vode tako da u jednoj od njih voda ima temperaturu od 35 ° C, au drugoj - 100 ° C, i stavite ih u zamrzivač, au drugoj će se voda brže smrznuti. Zašto?" Osborne se zainteresirao za ovu problematiku i uskoro su 1969. zajedno s Mpembom objavili rezultate svojih eksperimenata u časopisu Physics Education. Od tada se učinak koji su otkrili naziva Mpemba efekt.

Jeste li znatiželjni zašto se to događa? Prije samo nekoliko godina znanstvenici su uspjeli objasniti ovaj fenomen …

Mpemba efekt (Mpemba paradoks) je paradoks koji to tvrdi Vruća voda pod određenim uvjetima, smrzava se brže od hladne vode, iako mora prijeći temperaturu hladne vode u procesu smrzavanja. Ovaj paradoks je eksperimentalna činjenica koja je u suprotnosti s uobičajenim idejama prema kojima, pod istim uvjetima, toplijem tijelu treba više vremena da se ohladi na određenu temperaturu nego hladnijem tijelu da se ohladi na istu temperaturu.

Tu su pojavu svojedobno uočili Aristotel, Francis Bacon i Rene Descartes. Do sada nitko ne zna točno kako objasniti ovaj čudan učinak. Znanstvenici nemaju jednu verziju, iako ih ima mnogo. Sve je u razlici u svojstvima tople i hladne vode, ali još nije jasno koja svojstva igraju ulogu u ovom slučaju: razlika u superhlađenju, isparavanju, stvaranju leda, konvekciji ili utjecajukapljenih plinova na vodu na različite temperature. Paradoks Mpemba efekta je da vrijeme tijekom kojeg se tijelo hladi na temperaturu okoline mora biti proporcionalno razlici temperature između tog tijela i okoline. Ovaj zakon je uspostavio Newton i od tada je mnogo puta potvrđen u praksi. U istom se učinku voda na 100°C hladi na 0°C brže od iste količine vode na 35°C.

Od tada su se iznosile različite verzije, od kojih je jedna bila sljedeća: dio tople vode prvo jednostavno ispari, a onda, kada ostane manja količina, voda se brže skrutne. Ova verzija je zbog svoje jednostavnosti postala najpopularnija, ali znanstvenici nisu bili potpuno zadovoljni.

Sada tim istraživača iz Tehnološko sveučilište Nanyang u Singapuru (Tehnološko sveučilište Nanyang), predvođen kemičarom Xi Zhangom, rekao je da su riješili prastari misterij zašto se topla voda smrzava brže od hladne. Kako su otkrili kineski stručnjaci, tajna leži u količini energije pohranjene u vodikovim vezama između molekula vode.

Kao što znate, molekule vode sastoje se od jednog atoma kisika i dva atoma vodika koje drže zajedno kovalentne veze, što na razini čestica izgleda kao izmjena elektrona. Još poznata činjenica je da se atomi vodika privlače atomima kisika iz susjednih molekula – u ovom slučaju nastaju vodikove veze.

U isto vrijeme, molekule vode kao cjelina odbijaju jedna drugu. Znanstvenici iz Singapura primijetili su da što je voda toplija, to je veći razmak između molekula tekućine zbog povećanja odbojnih sila. Zbog toga su vodikove veze rastegnute i stoga pohranjuju više energije. Ova energija se oslobađa kada se voda hladi – molekule se približavaju jedna drugoj. A povratak energije, kao što znate, znači hlađenje.

Evo hipoteza koje su iznijeli znanstvenici:

Isparavanje

Vruća voda brže isparava iz posude, čime se smanjuje njezin volumen, a manja količina vode iste temperature se brže smrzava. Voda zagrijana na 100°C gubi 16% svoje mase kada se ohladi na 0°C. Učinak isparavanja je dvostruki učinak. Prvo, smanjuje se masa vode potrebna za hlađenje. I drugo, zbog isparavanja, njegova temperatura se smanjuje.

temperaturna razlika

Budući da temperaturna razlika između Vruća voda a hladni zrak više - stoga je prijenos topline u ovom slučaju intenzivniji i topla voda se brže hladi.

hipotermija
Kada se voda ohladi ispod 0°C, ne smrzava se uvijek. Pod određenim uvjetima, može se podvrgnuti superhlađenju dok ostaje u tekućem stanju na temperaturama ispod točke smrzavanja. U nekim slučajevima voda može ostati tekuća čak i na -20°C. Razlog za ovaj učinak je taj što su potrebni centri za stvaranje kristala da bi se prvi kristali leda počeli stvarati. Ako nisu u tekućoj vodi, superhlađenje će se nastaviti sve dok temperatura ne padne dovoljno da se kristali počnu spontano stvarati. Kada se počnu stvarati u prehlađenoj tekućini, počet će rasti brže, tvoreći ledenu bljuzgavicu koja će se zamrznuti i stvoriti led. Vruća voda je najosjetljivija na hipotermiju jer zagrijavanjem eliminira otopljene plinove i mjehuriće, koji zauzvrat mogu poslužiti kao središta za stvaranje kristala leda. Zašto hipotermija uzrokuje brže smrzavanje tople vode? U slučaju hladna voda, koji nije prehlađen, događa se sljedeće: na njegovoj površini stvara se tanak sloj leda koji djeluje kao izolator između vode i hladnog zraka i time sprječava daljnje isparavanje. Brzina stvaranja kristala leda u ovom će slučaju biti manja. U slučaju tople vode koja se pothlađuje, pothlađena voda nema zaštitni površinski sloj leda. Stoga gubi toplinu mnogo brže kroz otvoreni vrh. Kada proces superhlađenja završi i voda se smrzne, gubi se mnogo više topline i stoga više leda. Mnogi istraživači ovog učinka smatraju hipotermiju glavnim faktorom u slučaju Mpemba efekta.
Konvekcija

Hladna voda počinje se smrzavati odozgo, čime se pogoršavaju procesi toplinskog zračenja i konvekcije, a time i gubitak topline, dok se topla voda počinje smrzavati odozdo. Ovaj učinak se objašnjava anomalijom u gustoći vode. Voda ima najveću gustoću na 4°C. Ako se voda ohladi na 4°C i stavi u okolinu s nižom temperaturom, površinski sloj vode će se brže smrznuti. Budući da je ova voda manje gustoća od vode na 4°C, ostat će na površini, stvarajući tanak hladan sloj. U tim će se uvjetima na površini vode kratkotrajno stvoriti tanak sloj leda, ali će taj sloj leda služiti kao izolator koji štiti donje slojeve vode koji će ostati na 4°C. Stoga će daljnji proces hlađenja biti sporiji. Kod tople vode situacija je potpuno drugačija. Površinski sloj vode će se brže ohladiti zbog isparavanja i veća razlika temperature. Također, slojevi hladne vode su gušći od slojeva tople vode, tako da će sloj hladne vode potonuti, podižući sloj tople vode na površinu. Ovo kruženje vode osigurava brzi pad temperature. Ali zašto ovaj proces ne dostiže točku ravnoteže? Da bi se objasnio Mpemba efekt sa stajališta konvekcije, treba pretpostaviti da su hladni i vrući sloj vode odvojeni i da se sam proces konvekcije nastavlja nakon Prosječna temperatura voda padne ispod 4°C. Međutim, nema eksperimentalnih dokaza koji bi poduprli ovu hipotezu da su slojevi hladne i tople vode odvojeni konvekcijom.

plinovi otopljeni u vodi

Voda uvijek sadrži u sebi otopljene plinove – kisik i ugljični dioksid. Ovi plinovi imaju sposobnost sniziti točku ledišta vode. Kada se voda zagrijava, ti se plinovi oslobađaju iz vode jer je njihova topljivost u vodi na visokoj temperaturi manja. Stoga, kada se topla voda hladi, u njoj uvijek ima manje otopljenih plinova nego u nezagrijanoj hladnoj vodi. Stoga je ledište zagrijane vode više i brže se smrzava. Ovaj faktor se ponekad smatra glavnim u objašnjenju Mpemba efekta, iako nema eksperimentalnih podataka koji potvrđuju ovu činjenicu.

Toplinska vodljivost

Ovaj mehanizam može igrati značajnu ulogu kada se voda u malim posudama stavlja u zamrzivač hladnjaka. Pod tim uvjetima, uočeno je da posuda s vrućom vodom otapa led zamrzivača ispod sebe, čime se poboljšava toplinski kontakt sa stijenkom zamrzivača i toplinska vodljivost. Kao rezultat toga, toplina se brže uklanja iz posude tople vode nego iz posude za hladnu vodu. Zauzvrat, posuda s hladnom vodom ne topi snijeg ispod nje. Svi ovi (kao i drugi) uvjeti proučavani su u mnogim eksperimentima, ali nedvosmislen odgovor na pitanje - koji od njih osiguravaju 100% reprodukciju Mpemba efekta - nije dobiven. Tako je, primjerice, 1995. godine njemački fizičar David Auerbach proučavao utjecaj superhlađenja vode na ovaj učinak. Otkrio je da se vruća voda, kada dosegne prehlađeno stanje, smrzava na višoj temperaturi od hladne vode, a time i brže od potonje. Ali hladna voda dostiže prehlađeno stanje brže od tople vode, čime se kompenzira prethodno kašnjenje. Osim toga, Auerbachovi rezultati proturječili su ranijim podacima da vruća voda može postići više superhlađenja zbog manje kristalizacijskih centara. Kada se voda zagrijava, iz nje se uklanjaju u njoj otopljeni plinovi, a kada se kuha, iz nje se talože neke u njoj otopljene soli. Zasad se može ustvrditi samo jedno - reprodukcija ovog efekta bitno ovisi o uvjetima pod kojima se eksperiment izvodi. Upravo zato što se ne reproducira uvijek.

A evo najvjerojatnijeg razloga.

Kao što kemičari pišu u svom članku, koji se može pronaći na stranici za preprint arXiv.org, vodikove veze su rastegnute jače u vrućoj vodi nego u hladnoj vodi. Tako se ispostavlja da je više energije pohranjeno u vodikovim vezama vruće vode, što znači da se više oslobađa kada se ohladi na temperature ispod nule. Zbog toga je zamrzavanje brže.

Do danas su znanstvenici ovu zagonetku riješili samo teoretski. Kada iznesu uvjerljive dokaze svoje verzije, onda se pitanje zašto se topla voda smrzava brže od hladne može smatrati zatvorenim.

To je istina, iako zvuči nevjerojatno, jer u procesu zamrzavanja prethodno zagrijana voda mora proći temperaturu hladne vode. U međuvremenu, ovaj se učinak naširoko koristi. Na primjer, klizališta i tobogani se zimi pune toplom vodom umjesto hladnom. Stručnjaci savjetuju vozačima da zimi u spremnik perilice toče hladnu, a ne toplu vodu. Paradoks je u svijetu poznat kao "Mpemba efekt".

Ovu su pojavu svojedobno spominjali Aristotel, Francis Bacon i Rene Descartes, no tek su 1963. profesori fizike obratili pažnju na nju i pokušali je istražiti. Sve je počelo kada je tanzanijski školarac Erasto Mpemba primijetio da se zaslađeno mlijeko koje je koristio za izradu sladoleda brže skrućuje ako se prethodno zagrije te je rekao da se vruća voda smrzava brže od hladne vode. Za pojašnjenje se obratio profesoru fizike, no on se učeniku samo nasmijao rekavši sljedeće: "Ovo nije svjetska fizika, nego fizika Mpembe."

Srećom, Dennis Osborn, profesor fizike sa Sveučilišta Dar es Salaam, jednog je dana posjetio školu. I Mpemba mu se obratio s istim pitanjem. Profesor je bio manje skeptičan, rekao je da ne može suditi o onome što nikad nije vidio, a po povratku kući zamolio je osoblje da provede odgovarajuće pokuse. Čini se da su potvrdili dječakove riječi. U svakom slučaju, Osborne je 1969. godine govorio o radu s Mpembom u časopisu „Eng. FizikaObrazovanje". Iste godine, George Kell iz kanadskog Nacionalnog istraživačkog vijeća objavio je članak u kojem opisuje fenomen na engleskom jeziku. američkiČasopisodFizika».

Postoji nekoliko mogućih objašnjenja za ovaj paradoks:

• Vruća voda brže isparava, čime se smanjuje njezin volumen, a manji volumen vode iste temperature se brže smrzava. U hermetički zatvorenim posudama hladna bi se voda trebala brže smrzavati.
• Prisutnost snježne obloge. Spremnik tople vode otapa snijeg ispod njega, čime se poboljšava toplinski kontakt s rashladnom površinom. Hladna voda ne topi snijeg pod sobom. Bez snježne obloge, posuda s hladnom vodom trebala bi se brže zamrznuti.
• Hladna voda počinje se smrzavati odozgo, čime se pogoršavaju procesi toplinskog zračenja i konvekcije, a time i gubitak topline, dok se topla voda počinje smrzavati odozdo. Uz dodatno mehaničko miješanje vode u posudama, hladna bi se voda trebala brže smrzavati.
• Prisutnost centara kristalizacije u ohlađenoj vodi - tvari otopljene u njoj. Uz mali broj takvih centara u hladnoj vodi, pretvaranje vode u led je otežano, a moguće je čak i njeno prehlađenje kada ostaje u tekućem stanju, na temperaturi ispod nule.

Nedavno je objavljeno još jedno objašnjenje. dr. Jonathan Katz (Jonathan Katz) sa Sveučilišta u Washingtonu istraživao je ovaj fenomen i došao do zaključka da važna uloga igraju ga tvari otopljene u vodi, koje se zagrijavanjem talože.
Pod otopljenim tvari dr Katz se odnosi na kalcijeve i magnezijeve bikarbonate koji se nalaze u tvrdoj vodi. Kada se voda zagrijava, te tvari se talože, voda postaje "meka". Voda koja se nikada nije zagrijavala sadrži ove nečistoće i "tvrda je". Kako se smrzava i stvaraju se kristali leda, koncentracija nečistoća u vodi povećava se 50 puta. Time se snižava točka smrzavanja vode.

Ovo mi se objašnjenje ne čini uvjerljivim jer. ne smijemo zaboraviti da je učinak pronađen u pokusima sa sladoledom, a ne s tvrdom vodom. Najvjerojatnije su uzroci pojave termofizički, a ne kemijski.

Do sada nije dobiveno nedvosmisleno objašnjenje paradoksa Mpemba. Moram reći da neki znanstvenici ne smatraju ovaj paradoks vrijednim pažnje. Međutim, vrlo je zanimljivo da je jednostavan školarac postigao priznanje fizičkog učinka i stekao popularnost zbog svoje znatiželje i upornosti.

Dodano veljača 2014

Bilješka je napisana 2011. Od tada su se pojavile nove studije Mpemba efekta i novi pokušaji da se on objasni. Tako je 2012. objavilo Kraljevsko kemijsko društvo Velike Britanije međunarodno natjecanje riješiti znanstveni misterij "Mpemba efekta" s nagradnim fondom od 1000 funti. Rok je bio 30. srpnja 2012. godine. Pobijedio je Nikola Bregovik iz laboratorija Sveučilišta u Zagrebu. Objavio je svoj rad, u kojem je analizirao dosadašnje pokušaje objašnjenja ovog fenomena i došao do zaključka da nisu bili uvjerljivi. Model koji je predložio temelji se na temeljnim svojstvima vode. Zainteresirani mogu pronaći posao na http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

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

Povezani članci na web mjestu:

Ostali članci odjeljka

Komentari:

Aleksej Mišnjev. , 06.10.2012 04:14

Zašto topla voda brže isparava? Znanstvenici su praktično dokazali da se čaša tople vode smrzava brže od hladne vode. Znanstvenici ne mogu objasniti ovaj fenomen iz razloga što ne razumiju suštinu fenomena: topline i hladnoće! Toplina i hladnoća su fizički osjeti uzrokovani međudjelovanjem čestica materije, u obliku protukompresije magnetskih valova koji se kreću sa strane svemira i iz središta Zemlje. Dakle, što je veća potencijalna razlika ovog magnetskog napona, to se brže odvija izmjena energije metodom protuprodora jednog vala u drugi. Odnosno difuzijom! U odgovoru na moj članak jedan oponent piše: 1) “..Vruća voda BRŽE isparava, zbog čega je ima manje, pa se brže smrzava” Pitanje! Koja energija potiče brže isparavanje vode? 2) U mom članku je riječ o čaši, a ne o drvenom koritu, što protivnik navodi kao protuargument. Što nije točno! Odgovaram na pitanje: “IZ KOGA RAZLOGA ISPARUJE VODA U PRIRODI?” Magnetski valovi, koji se uvijek kreću iz središta zemlje u svemir, svladavajući protupritisak valova magnetske kompresije (koji se uvijek kreću iz svemira prema središtu zemlje), u isto vrijeme prskaju čestice vode, od kretanja u svemir , povećavaju volumen. Odnosno, proširiti! U slučaju svladavanja magnetskih valova kompresije, te se vodene pare sabijaju (kondenziraju) i pod utjecajem tih magnetskih kompresijskih sila voda se vraća u tlo u obliku oborine! Iskreno! Aleksej Mišnjev. 6. listopada 2012.

Aleksej Mišnjev. , 06.10.2012 04:19

Što je temperatura. Temperatura je stupanj elektromagnetskog naprezanja magnetskih valova s ​​energijom kompresije i ekspanzije. U slučaju ravnotežnog stanja ovih energija, temperatura tijela ili tvari je u stabilnom stanju. Poremeti li se ravnotežno stanje tih energija, prema energiji širenja, tijelo ili tvar povećavaju volumen prostora. U slučaju prekoračenja energije magnetskih valova u smjeru kompresije, tijelo ili tvar se smanjuje u volumenu prostora. Stupanj elektromagnetskog naprezanja određen je stupnjem širenja ili skupljanja referentnog tijela. Aleksej Mišnjev.

Mojsejeva Natalija, 23.10.2012 11:36 | VNIIM

Alexey, govorite o nekom članku koji iznosi vaša razmišljanja o pojmu temperature. Ali nitko to nije pročitao. Molim te daj mi link. Općenito, vaši pogledi na fiziku vrlo su osebujni. Nikad nisam čuo za "elektromagnetsko širenje referentnog tijela".

Jurij Kuznjecov , 4.12.2012 12:32

Predložena je hipoteza da je to rad međumolekularne rezonancije i ponderomotornog privlačenja između molekula koje ona stvara. U hladnoj vodi molekule se kreću i vibriraju nasumično, s različitim frekvencijama. Zagrijavanjem vode, s povećanjem frekvencije oscilacija, njihov raspon se sužava (smanjuje se razlika frekvencija od tekuće tople vode do točke isparavanja), frekvencije oscilacija molekula se međusobno približavaju, zbog čega dolazi do rezonancije. između molekula. Kada se ohladi, ova rezonanca je djelomično očuvana, ne izumire odmah. Pokušajte pritisnuti jednu od dvije žice gitare koje su u rezonanciji. Sada pustite - žica će ponovno početi vibrirati, rezonancija će obnoviti svoje vibracije. Dakle, u smrznutoj vodi vanjske ohlađene molekule pokušavaju izgubiti amplitudu i frekvenciju vibracija, ali "tople" molekule unutar posude "povlače" vibracije natrag, djeluju kao vibratori, a one vanjske kao rezonatori. Između vibratora i rezonatora nastaje ponderomotorna privlačnost*. Kada ponderomotorna sila postane veća od sile uzrokovane kinetičkom energijom molekula (koje ne samo da vibriraju, već se i gibaju linearno), dolazi do ubrzane kristalizacije - "Mpemba efekt". Ponderomotorna veza je vrlo nestabilna, Mpemba efekt jako ovisi o svim popratnim čimbenicima: volumenu vode koja se zamrzava, prirodi njezinog zagrijavanja, uvjetima smrzavanja, temperaturi, konvekciji, uvjetima izmjene topline, zasićenosti plinom, vibracijama rashladne jedinice. , ventilacija, nečistoće, isparavanje, itd. Možda čak i od rasvjete... Stoga učinak ima mnogo objašnjenja i ponekad ga je teško reproducirati. Iz istog "rezonantnog" razloga kuhana voda vrije brže od neprokuhane - rezonancija još neko vrijeme nakon vrenja zadržava intenzitet titraja molekula vode (gubitak energije tijekom hlađenja uglavnom je posljedica gubitka kinetičke energije linearnog gibanja molekula). Intenzivnim zagrijavanjem molekule vibratora mijenjaju uloge s molekulama rezonatora u usporedbi sa smrzavanjem - frekvencija vibratora manja je od frekvencije rezonatora, što znači da između molekula ne postoji privlačenje, već odbijanje, što ubrzava prijelaz drugome agregatno stanje(par).

Vlad, 11.12.2012 03:42

Slomio mi mozak...

Anton , 04.02.2013 02:02

1. Je li ta ponderomotorna privlačnost doista toliko velika da utječe na proces prijenosa topline? 2. Znači li to da kada se sva tijela zagriju na određenu temperaturu, njihove strukturne čestice ulaze u rezonanciju? 3. Zašto ta rezonancija nestaje nakon hlađenja? 4. Je li ovo vaša pretpostavka? Ako postoji izvor, navedite. 5. Prema ovoj teoriji, oblik posude će igrati važnu ulogu, a ako je tanka i ravna, tada razlika u vremenu zamrzavanja neće biti velika, t.j. možete provjeriti.

Gudrat , 11.03.2013 10:12 | METAK

Hladna voda već ima atome dušika i udaljenosti između molekula vode su manje nego u vrućoj vodi. Odnosno zaključak: Vruća voda brže apsorbira atome dušika i pritom se brže smrzava od hladne vode - to je usporedivo s otvrdnjavanjem željeza, jer se vruća voda pretvara u led, a vruće željezo otvrdnjava naglim hlađenjem!

Vladimir , 13.03.2013 06:50

ili možda ovo: gustoća vruće vode i leda manja je od gustoće hladne vode, pa stoga voda ne treba mijenjati svoju gustoću, gubi neko vrijeme na to i smrzava se.

Alexey Mishnev , 21.3.2013. 11:50

Prije nego što govorimo o rezonancijama, privlačenju i vibracijama čestica, potrebno je razumjeti i odgovoriti na pitanje: Koje sile tjeraju čestice da titraju? Budući da bez kinetičke energije ne može doći do kompresije. Bez kompresije ne može biti ekspanzije. Bez širenja ne može biti kinetičke energije! Kad počnete govoriti o rezonanciji žica, prvo ste se potrudili da jedna od tih žica počne vibrirati! Kada govorimo o privlačnosti, prije svega morate navesti silu koja tjera ova tijela da se privlače! Tvrdim da su sva tijela sabijena elektromagnetskom energijom atmosfere koja sabija sva tijela, tvari i elementarne čestice silom od 1,33 kg. ne po cm2 nego po elementarnoj čestici.Pošto tlak atmosfere ne može biti selektivan!Nemojte ga brkati s količinom sile!

Dodik , 31.05.2013 02:59

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

Grigorij, 06/04/2013 12:17

Dodik, prije nego se neki članak nazove glupošću, mora se razmisliti da se bar malo nauči. I ne samo mjeriti.

Dmitry , 24.12.2013 10:57

Molekule tople vode kreću se brže nego u hladnoj vodi, zbog toga postoji bliži kontakt s okolinom, čini se da apsorbiraju svu hladnoću, brzo usporavajući.

Ivan, 10.01.2014 05:53

Iznenađujuće je da se na ovim stranicama pojavio takav anonimni članak. Članak je potpuno neznanstven. I autor i komentatori natječući se jedni s drugima daju se u potragu za objašnjenjem fenomena, ne obazirući se na to da li se fenomen uopće opaža i ako da, pod kojim uvjetima. Štoviše, ne postoji čak ni dogovor o tome što zapravo promatramo! Dakle, autor inzistira na potrebi objašnjenja učinka brzog smrzavanja vrućeg sladoleda, iako iz cijelog teksta (i riječi "učinak je otkriven u pokusima sa sladoledom") proizlazi da on sam nije postavio takav eksperimenti. Iz varijanti "objašnjenja" fenomena navedenih u članku vidljivo je da su opisani potpuno različiti eksperimenti postavljeni u različitim uvjetima s različitim vodenim otopinama. I suština objašnjenja i konjunktivno raspoloženje u njima sugeriraju da nije provedena čak ni elementarna provjera iznesenih ideja. Netko je slučajno čuo neobičnu priču i ležerno iznio svoj spekulativni zaključak. Žao mi je, ali nije fizički Znanstveno istraživanje, i razgovor u pušionici.

Ivan , 01.10.2014 06:10

Što se tiče komentara u članku o punjenju valjaka spremnicima tople vode i hladnog pranja. Sve je jednostavno sa stajališta elementarne fizike. Klizalište se puni vrelom vodom samo zato što se sporije smrzava. Klizalište mora biti ravno i glatko. Pokušajte ga napuniti hladnom vodom - dobit ćete neravnine i "priljeve", jer. voda će se _brzo_ smrznuti bez vremena da se rasporedi u ravnomjernom sloju. A vruć će imati vremena da se rasporedi u ravnomjernom sloju i otopit će postojeće led i snježne neravnine. S perilicom također nije teško: nema smisla sipati čistu vodu u mrazu - smrzava se na staklu (čak i vrućem); i vruća tekućina koja se ne smrzava može dovesti do pucanja hladnog stakla, plus će imati povećanu točku smrzavanja na staklu zbog ubrzanog isparavanja alkohola na putu do stakla (znaju li svi princip rada destilerije za mjesečinu? - alkohol ispari, voda ostane).

Ivan , 10.01.2014 06:34

No, zapravo fenomen, glupo je pitati se zašto dva različita eksperimenta u različitim uvjetima teku različito. Ako je eksperiment postavljen čisto, tada morate uzeti vruće i hladna voda isto kemijski sastav- uzmite prethodno ohlađenu kipuću vodu iz istog kuhala za vodu. Ulijte u identične posude (na primjer, čaše s tankim stijenkama). Ne stavljamo na snijeg, već na istu ravnomjernu, suhu podlogu, na primjer, drveni stol. I to ne u mikrofrizeru, već u dovoljno voluminoznom termostatu - proveo sam eksperiment prije nekoliko godina u zemlji, kada je vani bilo stabilno mrazno vrijeme, oko -25C. Voda kristalizira na određenoj temperaturi nakon oslobađanja topline kristalizacije. Hipoteza se svodi na tvrdnju da se topla voda brže hladi (to je istina, u skladu s klasičnom fizikom, brzina prijenosa topline proporcionalna je temperaturnoj razlici), ali održava povećanu brzinu hlađenja čak i kada je njezina temperatura jednaka temperaturi hladne vode. Postavlja se pitanje kako se voda koja se vani ohladila na temperaturu od +20C razlikuje od potpuno iste vode koja se prije sat vremena ohladila na temperaturu od +20C, ali u prostoriji? Klasična fizika (usput, ne temelji se na brbljanju u sobi za pušenje, već na stotinama tisuća i milijunima eksperimenata) kaže: da, ništa, daljnja dinamika hlađenja bit će ista (samo će kipuća voda kasnije doseći točku +20). ). I pokus pokazuje isto: kad se u čaši isprva hladne vode već nalazi čvrsta korica leda, vruća voda nije ni pomišljala na smrzavanje. p.s. Na komentare Jurija Kuznjecova. Prisutnost određenog učinka može se smatrati utvrđenom kada su opisani uvjeti za njegovu pojavu i stabilno reproduciran. A kada imamo neshvatljive eksperimente s nepoznatim uvjetima, preuranjeno je graditi teorije o njihovom objašnjenju, a to ne daje ništa s znanstvena točka vizija. P.P.S. Pa, nemoguće je čitati komentare Alekseja Mišneva bez suza emocija - osoba živi u nekakvom izmišljenom svijetu koji nema nikakve veze s fizikom i stvarnim eksperimentima.

Grigorij, 13.01.2014 10:58

Ivane, koliko sam shvatio pobijaš Mpemba efekt? Ne postoji, kao što pokazuju vaši eksperimenti? Zašto je toliko poznata u fizici i zašto je mnogi pokušavaju objasniti?

Ivan , 14.02.2014 01:51

Dobar dan, Gregory! Učinak nečisto postavljenog eksperimenta postoji. Ali, kao što razumijete, to nije razlog za traženje novih obrazaca u fizici, već razlog za poboljšanje vještine eksperimentatora. Kao što sam već primijetio u komentarima, u svim spomenutim pokušajima objašnjenja “Mpemba efekta” istraživači ne mogu jasno niti artikulirati što točno i pod kojim uvjetima mjere. I želite reći da su to eksperimentalni fizičari? Nemoj me nasmijavati. Učinak je poznat ne u fizici, već u pseudo-znanstvenim raspravama na raznim forumima i blogovima, kojih je sada more. Kao stvarni fizikalni učinak (u smislu kao posljedicu nekih novih fizikalnih zakona, a ne kao posljedicu netočne interpretacije ili samo mita) ljudi koji su daleko od fizike to doživljavaju. Stoga nema razloga govoriti kao o jednom fizičkom učinku o rezultatima različitih eksperimenata postavljenih pod potpuno različitim uvjetima.

Pavel, 18.02.2014 09:59

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

Grgur, 19.02.2014 12:50 sati

Ivane, slažem se da sada ima dosta pseudoznanstvenih stranica koje objavljuju neprovjerene senzacionalne materijale.? Uostalom, učinak Mpembe još se proučava. Štoviše, znanstvenici sa sveučilišta istražuju. Primjerice, 2013. godine ovaj je učinak proučavala grupa s Tehnološkog sveučilišta u Singapuru. Pogledajte link http://arxiv.org/abs/1310.6514. Vjeruju da su pronašli objašnjenje za ovaj učinak. Neću detaljno pisati o suštini otkrića, ali po njihovom mišljenju, učinak je povezan s razlikom u energijama pohranjenim u vodikovim vezama.

Moiseeva N.P. , 19.02.2014 03:04

Za sve zainteresirane za istraživanje Mpemba efekta, malo sam dopunio materijal članka i dao linkove na kojima možete pročitati najnoviji rezultati(vidi tekst). Hvala na komentarima.

Ildar , 24.02.2014 04:12 | nema smisla sve nabrajati

Ako se ovaj Mpemba efekt stvarno dogodi, onda se objašnjenje mora tražiti, mislim, u molekularnoj strukturi vode. Voda (kako sam saznao iz znanstveno-popularne literature) ne postoji kao pojedinačne molekule H2O, već kao klasteri od nekoliko molekula (čak i desetaka). S povećanjem temperature vode, brzina kretanja molekula se povećava, klasteri se međusobno raspadaju, a valentne veze molekula nemaju vremena sastaviti velike klastere. Za formiranje klastera potrebno je malo više vremena nego za usporavanje brzine molekula. A budući da su klasteri manji, stvaranje kristalne rešetke je brže. U hladnoj vodi, očito, veliki, prilično stabilni klasteri sprječavaju stvaranje rešetke; potrebno je neko vrijeme za njihovo uništenje. I sam sam na TV-u vidio čudan učinak, kada je hladna voda mirno stajala u staklenci ostala tekuća nekoliko sati na hladnoći. Ali čim se tegla podigla, odnosno malo pomaknula s mjesta, voda u tegli se odmah kristalizirala, postala mutna, a tegla je pukla. Pa, svećenik koji je pokazao ovaj učinak objasnio je to činjenicom da je voda bila posvećena. Usput, ispada da voda uvelike mijenja svoju viskoznost ovisno o temperaturi. Mi kao velika bića to ne primjećujemo, ali na razini malih (mm i manje) rakova, a još više bakterija, viskoznost vode je vrlo značajan faktor. Ova viskoznost, mislim, također je dana veličinom vodenih nakupina.

SIVO , 15.03.2014 05:30

sve okolo što vidimo su površinske karakteristike (svojstva) pa za energiju uzimamo samo ono što možemo izmjeriti ili na bilo koji način dokazati postojanje, inače je slijepa ulica. Ovaj fenomen, Mpemba efekt, može se objasniti samo jednostavnom volumetrijskom teorijom koja će ujediniti sve fizičke modele u jedinstvenu strukturu interakcije. zapravo je jednostavno

Nikita, 06/06/2014 04:27 | automobil

ali kako da voda ostane hladna a ne topla kad ideš u auto!

Aleksej, 3.10.2014 01:09

I evo još jednog "otkrića", na putu. Voda unutra plastična boca smrzava se puno brže s otvorenim čepom. Iz zabave sam mnogo puta eksperimentirao jak mraz. Učinak je očit. Pozdrav teoretičarima!

Eugene , 27.12.2014 08:40

Princip evaporativnog hladnjaka. Uzimamo dvije hermetički zatvorene boce s hladnom i toplom vodom. Stavili smo na hladno. Hladna voda se brže smrzava. Sada uzmemo iste boce s hladnom i toplom vodom, otvorimo i stavimo na hladno. Topla voda će se smrznuti brže od hladne vode. Ako uzmemo dva bazena s hladnom i toplom vodom, tada će se topla voda puno brže smrznuti. To je zbog činjenice da povećavamo kontakt s atmosferom. Što je isparavanje intenzivnije, temperatura pada brže. Ovdje je potrebno spomenuti faktor vlažnosti. Što je vlaga niža, to je jače isparavanje i jače hlađenje.

sivi TOMSK, 01.03.2015 10:55

GREY, 15.03.2014 05:30 - nastavak Ono što znate o temperaturi nije sve. Ima još nešto. Ako ispravno sastavite fizički model temperature, tada će on postati ključ za opisivanje energetskih procesa od difuzije, taljenja i kristalizacije do takvih ljestvica kao što je porast temperature s porastom tlaka, porast tlaka s porastom temperature. Čak će i fizički model Sunčeve energije postati jasan iz gore navedenog. Zimi sam. . u rano proljeće 20013. godine, nakon što sam pogledao temperaturne modele, sastavio sam opći temperaturni model. Nakon par mjeseci sjetio sam se temperaturnog paradoksa, a onda sam shvatio ... da moj temperaturni model također opisuje Mpemba paradoks. Bilo je to u svibnju-lipnju 2013. Godinu dana kasni, ali tako je najbolje. Moj fizički model je zamrznuti okvir i može se pomicati i naprijed i natrag i ima motoričke vještine aktivnosti, same aktivnosti u kojoj se sve kreće. Imam 8 razreda škole i 2 godine fakulteta s ponavljanjem teme. 20 godina je prošlo. Dakle, ne mogu pripisati nikakve fizičke modele poznatih znanstvenika, kao ni formule. Jako žao.

Andrey , 8.11.2015 08:52

Općenito, imam ideju zašto se topla voda smrzava brže od hladne vode. A u mojim objašnjenjima sve je vrlo jednostavno, ako ste zainteresirani, napišite mi e-mail: [e-mail zaštićen]

Andrey , 8.11.2015 08:58

Žao mi je, dao sam pogrešan poštanski sandučić, evo točne e-pošte: [e-mail zaštićen]

Victor , 23.12.2015 10:37

Čini mi se da je sve jednostavnije, kod nas pada snijeg, to je ispareni plin, ohlađen, pa se možda na mrazu brže hladi vruć jer isparava i odmah kristalizira daleko od dizanja, a voda u plinovitom stanju se brže hladi nego u tekućem )

Bekzhan , 28.01.2016 09:18

Čak i kad bi netko otkrio te zakone svijeta koji su povezani s ovim efektom, ne bi ovdje pisao. S moje točke gledišta, ne bi bilo logično otkrivati ​​svoje tajne korisnicima interneta kada to može objaviti na poznatim znanstvenih časopisa i to osobno dokazati pred narodom.Pa sta ce se ovdje pisati o ovom ucinku sva ova vecina nije logicna.)))

Alex , 22.02.2016 12:48

pozdrav eksperimentatorima, u pravu ste kad kažete da znanost počinje tamo gdje... ne mjerenja, već izračuni. "Eksperiment" - vječni i neizostavan argument za one lišene mašte i linearnog razmišljanja Uvrijedio sve, sada u slučaju E \u003d mc2 - sjećaju li se svi? Brzina molekula koje lete iz hladne vode u atmosferu određuje količinu energije koju odnesu iz vode (hlađenje - gubitak energije) Brzina molekula iz tople vode je mnogo veća, a odnesena energija je na kvadrat (brzina hlađenje preostale mase vode) To je sve, ako napustite "eksperimentiranje" i sjetite se Osnova znanosti

Vladimir , 25.04.2016 10:53 | meteo

U ona vremena kada je antifriz bio rijetkost, voda iz rashladnog sustava automobila u negrijanoj garaži voznog parka ispuštala se nakon radnog dana kako se ne bi odmrznuo blok cilindra ili radijator - ponekad oboje zajedno. Ujutro je izlivena topla voda. U jakom mrazu motori su se pokrenuli bez problema. Nekako, zbog nedostatka tople vode, voda se točila iz slavine. Voda se odmah zaledila. Eksperiment je bio skup - točno onoliko koliko košta kupnja i zamjena bloka cilindra i hladnjaka automobila ZIL-131. Tko ne vjeruje neka provjeri. a Mpemba je eksperimentirao sa sladoledom. U sladoledu se kristalizacija odvija drugačije nego u vodi. Pokušajte zubima odgristi komadić sladoleda i komadić leda. Najvjerojatnije se nije smrznuo, već se zgusnuo kao rezultat hlađenja. A slatka voda, bila topla ili hladna, smrzava se na 0*C. Hladna voda je brza, ali toploj vodi treba vremena da se ohladi.

Skitnica , 06.05.2016 12:54 | Alexu

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

Albert , 27.07.2016 08:22

Prvo, analogija sa čvrsta tijela(nema procesa isparavanja). Nedavno zalemljene bakrene cijevi za vodu. Proces se odvija zagrijavanjem plinskog plamenika na temperaturu taljenja lema. Vrijeme zagrijavanja jednog spoja sa spojnicom je približno jedna minuta. Zalemio sam jedan spoj sa spojnicom i nakon par minuta sam shvatio da sam krivo zalemio. Trebalo je malo pomaknuti cijev u spojnici. Ponovno sam počeo grijati spoj plamenikom i, začudo, trebalo je 3-4 minute da se spoj zagrije do točke taljenja. Kako to!? Uostalom, cijev je još uvijek vruća i, čini se, mnogo više manje energije da ga zagrije do tališta, ali pokazalo se da je obrnuto. Sve je u toplinskoj vodljivosti, koja je puno veća za već zagrijanu cijev, a granica između zagrijane i hladne cijevi uspjela se pomaknuti daleko od spoja u dvije minute. Sada o vodi. Radit ćemo s konceptima vruće i polugrijane posude. U vrućoj posudi stvara se uska temperaturna granica između vrućih, vrlo pokretnih čestica i sporih, hladnih čestica, koja se relativno brzo kreće od periferije prema središtu, jer na toj granici brze čestice brzo predaju svoju energiju (hladne ) česticama s druge strane granice. Budući da je volumen vanjskih hladnih čestica veći, tada brze čestice daju svoje Termalna energija, ne može značajno zagrijati vanjske hladne čestice. Stoga se proces hlađenja tople vode odvija relativno brzo. Poluzagrijana voda, s druge strane, ima puno nižu toplinsku vodljivost, a širina granice između poluzagrijanih i hladnih čestica znatno je veća. Pomak prema središtu tako široke granice događa se puno sporije nego u slučaju vruće posude. Zbog toga se vruća posuda hladi brže od tople. Mislim da je potrebno pratiti proces hlađenja vode različitih temperatura u dinamici postavljanjem nekoliko temperaturnih senzora od sredine do ruba posude.

Maks , 19.11.2016 05:07

Provjereno je: u Yamalu se na mrazu smrzne cijev s toplom vodom i mora se zagrijati, ali ne hladno!

Artem, 9.12.2016 01:25

Teško je, ali ja mislim da je hladna voda gušća od vruće, čak i bolja od prokuhane, a onda dolazi do ubrzanja hlađenja, tj. topla voda dostigne hladnu temperaturu i prestigne je, a s obzirom da se topla voda smrzava odozdo a ne odozgo kako je gore napisano, to dosta ubrzava proces!

Aleksandar Sergejev, 21.08.2017 10:52

Ne postoji takav učinak. Jao. Godine 2016. u časopisu Nature objavljen je detaljan članak na tu temu: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect Iz njega je jasno da ako se pokusi pažljivo izvode (ako su uzorci tople i hladne vode isti u svemu osim u temperaturi), učinak se ne opaža.

Headlab, 22.08.2017 05:31

Victor , 27.10.2017 03:52

"Stvarno je." - ako škola nije razumjela što je toplinski kapacitet i zakon održanja energije. Lako je provjeriti - za ovo su vam potrebni: želja, glava, ruke, voda, hladnjak i budilica. A klizališta se, kako pišu stručnjaci, zalede (pune) hladnom vodom, a toplom vodom izravnavaju isječeni led. A zimi morate u spremnik za pranje uliti tekućinu protiv smrzavanja, a ne vodu. Voda će se ionako smrznuti, a hladna voda će se smrznuti brže.

Irina , 23.01.2018 10:58

Tim se paradoksom znanstvenici diljem svijeta bore još od Aristotelova vremena, a najpametnijima su se pokazali Viktor, Zavlab i Sergejev.

Denis , 01.02.2018 08:51

U članku je sve točno. No, razlog je nešto drugačiji. U procesu vrenja, zrak otopljen u njoj isparava iz vode, stoga, kako se kipuća voda hladi, kao rezultat toga, njezina će gustoća biti manja od gustoće sirove vode iste temperature. Nema drugih razloga za različitu toplinsku vodljivost osim različite gustoće.

Headlab, 3.1.2018 08:58 | glavni laboratorij

Irina :), "znanstvenici cijelog svijeta" se ne bore protiv tog "paradoksa", za prave znanstvenike taj "paradoks" jednostavno ne postoji - to se lako provjerava u dobro ponovljivim uvjetima. "Paradoks" se pojavio zbog neponovljivih eksperimenata afričkog dječaka Mpembe i napuhali su ga slični "znanstvenici" :)

Čini se jasnim da se hladna voda smrzava brže od tople vode, budući da pod jednakim uvjetima toploj vodi treba više vremena da se ohladi i potom smrzne. Međutim, tisuće godina promatranja, kao i moderni eksperimenti, pokazali su da vrijedi i suprotno: pod određenim uvjetima topla voda se smrzava brže od hladne vode. Znanstveni kanal Sciencium objašnjava ovaj fenomen:

Kao što je objašnjeno u videu iznad, fenomen gdje se topla voda smrzava brže od hladne vode poznat je kao Mpemba efekt, nazvan po Erastu Mpembi, učeniku iz Tanzanije koji je napravio sladoled kao dio školskog projekta 1963. godine. Učenici su smjesu vrhnja i šećera morali prokuhati, pustiti da se ohladi, a zatim staviti u zamrzivač.

Umjesto toga, Erasto je smjesu stavio svoju smjesu, vruću, ne čekajući da se ohladi. Kao rezultat toga, nakon 1,5 sata, njegova smjesa je već bila zamrznuta, ali mješavine drugih učenika nisu. Zaintrigiran fenomenom, Mpemba je počeo proučavati to pitanje s profesorom fizike Denisom Osborneom, a 1969. objavili su rad u kojem se kaže da se topla voda smrzava brže od hladne. Ovo je bila prva recenzirana studija ove vrste, ali se sam fenomen spominje u Aristotelovim radovima koji datiraju iz 4. stoljeća prije Krista. e. Francis Bacon i Descartes također su primijetili ovaj fenomen u svojim studijama.

U videu je navedeno nekoliko opcija za objašnjenje onoga što se događa:

1. Mraz je dielektrik, pa smrznuta hladna voda bolje čuva toplinu nego topla čaša koja u dodiru s njom otapa led.
2. Hladna voda ima više otopljenih plinova od tople vode, a istraživači nagađaju da bi to moglo igrati ulogu u brzini hlađenja, iako još nije jasno kako.
3. Vruća voda gubi više molekula vode isparavanjem, ostavljajući ih manje za smrzavanje
4. Topla voda može se brže ohladiti zbog povećanih konvektivnih struja. Ta strujanja nastaju zato što se voda u čaši najprije ohladi na površini i stranama, uzrokujući da hladna voda tone, a topla se diže. U toploj čaši, konvektivne struje su aktivnije, što može utjecati na brzinu hlađenja.

Međutim, 2016. godine provedeno je pomno kontrolirano istraživanje koje je pokazalo suprotno: topla voda smrzavala se puno sporije od hladne vode. Istodobno, znanstvenici su primijetili da promjena položaja termoelementa - uređaja koji određuje temperaturne razlike - za samo centimetar dovodi do pojave Mpemba efekta. Studija drugih sličnih radova pokazala je da je u svim slučajevima kada je primijećen ovaj učinak došlo do pomaka termoelementa unutar jednog centimetra.

U dobroj staroj formuli H 2 O, čini se, nema tajni. No zapravo, voda - izvor života i najpoznatija tekućina na svijetu - prepuna je mnogih misterija koje ponekad čak ni znanstvenici ne mogu riješiti.

Evo 5 najviše Zanimljivosti o vodi:

1. Topla voda se smrzava brže od hladne vode

Uzmite dvije posude s vodom: u jednu ulijte vruću vodu, au drugu hladnu i stavite ih u zamrzivač. Topla voda će se smrznuti brže od hladne vode, iako je logično, hladna voda trebala prvo postati led: na kraju krajeva, vruća voda se prvo mora ohladiti na hladnu temperaturu, a zatim pretvoriti u led, dok se hladna voda ne mora ohladiti. Zašto se ovo događa?

Godine 1963. Erasto B. Mpemba, učenik viših razreda srednje škole u Tanzaniji, dok je zamrzavao pripremljenu smjesu za sladoled, primijetio je da se vruća smjesa brže skrućuje u zamrzivaču nego hladna. Kada je mladić svoje otkriće podijelio s profesorom fizike, ovaj mu se samo nasmijao. Srećom, učenik je bio uporan i uvjerio je učitelja da provede eksperiment, koji je potvrdio njegovo otkriće: pod određenim uvjetima topla voda zaista se smrzava brže od hladne vode.

Sada se ovaj fenomen da se topla voda smrzava brže od hladne vode naziva Mpemba efekt. Istina, davno prije njega ovo jedinstveno svojstvo vode primijetili su Aristotel, Francis Bacon i Rene Descartes.

Znanstvenici ne razumiju u potpunosti prirodu ovog fenomena, objašnjavajući ga ili razlikom u hipotermiji, isparavanju, stvaranju leda, konvekciji ili učinku ukapljenih plinova na toplu i hladnu vodu.

Bilješka H.RU na temu "Vruća voda se smrzava brže od hladne vode".

Budući da je tema hlađenja bliža nama, hladnjačarima, dopustit ćemo si dublje ući u bit ovog problema i dati dva mišljenja o prirodi takvog misteriozni fenomen.

1. Znanstvenik sa Sveučilišta u Washingtonu ponudio je objašnjenje za misteriozni fenomen poznat još od vremena Aristotela: zašto se topla voda smrzava brže od hladne vode.

Fenomen, nazvan Mpemba efekt, naširoko se koristi u praksi. Na primjer, stručnjaci savjetuju vozačima da zimi u spremnik perilice toče hladnu, a ne toplu vodu. Ali što je u pozadini ovog fenomena? dugo vremena ostao nepoznat.

Doktor Jonathan Katz sa Sveučilišta Washington istraživao je ovaj fenomen i zaključio da važnu ulogu u njemu imaju tvari otopljene u vodi koje se zagrijavanjem talože, prenosi EurekAlert.

Pod otopljenim tvarima dr. Katz misli na kalcijeve i magnezijeve bikarbonate koji se nalaze u tvrdoj vodi. Kada se voda zagrije, te se tvari talože, stvarajući kamenac na stijenkama kuhala za vodu. Voda koja se nikada nije zagrijavala sadrži te nečistoće. Kako se smrzava i stvaraju se kristali leda, koncentracija nečistoća u vodi povećava se 50 puta. Time se snižava točka smrzavanja vode. "A sada se voda mora ohladiti kako bi se smrznula", objašnjava dr. Katz.

Postoji i drugi razlog koji sprječava smrzavanje nezagrijane vode. Snižavanje točke ledišta vode smanjuje temperaturnu razliku između krute i tekuće faze. "Budući da brzina kojom voda gubi toplinu ovisi o ovoj temperaturnoj razlici, voda koja se nije zagrijala lošije se hladi", komentira dr. Katz.

Prema znanstveniku, njegova teorija može se testirati eksperimentalno, jer. efekt Mpemba postaje izraženiji za tvrđu vodu.

2. Kisik plus vodik plus hladnoća stvaraju led. Na prvi pogled ova prozirna tvar djeluje vrlo jednostavno. Zapravo, led je prepun mnogih misterija. Led koji je stvorio Afrikanac Erasto Mpemba nije razmišljao o slavi. Dani su bili vrući. On je htio voćni led. Uzeo je tetrapak soka i stavio ga u zamrzivač. To je učinio više puta i stoga je primijetio da se sok posebno brzo smrzava, ako ga prije toga držite na suncu - samo ga zagrijte! To je čudno, pomislio je tanzanijski školarac koji je postupio suprotno svjetovnoj mudrosti. Da li je moguće da se tekućina brže pretvara u led mora prvo ... biti zagrijana? Mladić je bio toliko iznenađen da je svoju pretpostavku ispričao učitelju. Ovu je zanimljivost izvijestio u tisku.

Ova se priča dogodila davnih šezdesetih godina prošlog stoljeća. Sada je "Mpemba efekt" dobro poznat znanstvenicima. Ali dugo je ovaj naizgled jednostavan fenomen ostao misterij. Zašto se topla voda smrzava brže od hladne?

Tek je 1996. godine fizičar David Auerbach pronašao rješenje. Kako bi odgovorio na to pitanje, provodio je pokus cijelu godinu: zagrijavao je vodu u čaši i ponovno je hladio. Pa što je otkrio? Prilikom zagrijavanja mjehurići zraka otopljeni u vodi isparavaju. Voda lišena plinova lakše se smrzava na stijenkama posude. "Naravno, voda s visokim sadržajem zraka također će se smrznuti", kaže Auerbach, "ali ne na nula Celzijevih stupnjeva, već samo na minus četiri do šest stupnjeva." Naravno, morat ćete čekati duže. Dakle, topla voda se smrzava prije hladne vode, to je znanstvena činjenica.

Teško da postoji tvar koja bi se pojavila pred našim očima s istom lakoćom kao led. Sastoji se samo od molekula vode - odnosno elementarnih molekula koje sadrže dva atoma vodika i jedan atom kisika. Međutim, led je možda najmisterioznija tvar u svemiru. Neka njegova svojstva znanstvenici dosad nisu uspjeli objasniti.

2. Superhlađenje i "flash" zamrzavanje

Svi znaju da se voda uvijek pretvara u led kada se ohladi na 0 °C... osim u nekim slučajevima! Takav slučaj je, na primjer, "superhlađenje", koje je svojstvo vrlo čista voda ostaju tekući čak i kada su ohlađeni ispod ledišta. Ovaj fenomen je omogućen činjenicom da okoliš ne sadrži centre ili jezgre kristalizacije, koji bi mogli izazvati stvaranje kristala leda. I tako voda ostaje u tekućem obliku, čak i kada se ohladi na temperature ispod nula stupnjeva Celzijusa. Proces kristalizacije mogu potaknuti, na primjer, mjehurići plina, nečistoće (onečišćenje), neravna površina spremnika. Bez njih će voda ostati u tekućem stanju. Kada započne proces kristalizacije, možete vidjeti kako se super ohlađena voda trenutno pretvara u led.

Pogledajte video (2 901 Kb, 60 c) Phila Medine (www.mrsciguy.com) i uvjerite se sami >>

Komentar. Pregrijana voda također ostaje tekuća čak i kada se zagrije iznad točke vrenja.

3. "Staklena" voda

Brzo i bez oklijevanja navedite koliko različitih stanja ima voda?

Ako ste odgovorili na tri (krutina, tekućina, plin), tada niste u pravu. Znanstvenici razlikuju najmanje 5 različitih stanja vode u tekućem obliku i 14 stanja leda.

Sjećate li se razgovora o super ohlađenoj vodi? Dakle, bez obzira što radite, na -38 °C, čak i najčišća super ohlađena voda odjednom se pretvara u led. Što se događa s daljnjim smanjenjem

temperatura? Na -120 °C s vodom se počinje događati nešto čudno: ona postaje superviskozna ili viskozna, poput melase, a na temperaturama nižim od -135 °C pretvara se u "staklastu" ili "staklastu" vodu - čvrsta, kojoj nedostaje kristalna struktura.

4. Kvantna svojstva vode

Na molekularnoj razini, voda je još nevjerojatnija. Godine 1995. znanstvenici su proveli eksperiment o raspršenju neutrona koji je dao neočekivani rezultat: fizičari su otkrili da neutroni usmjereni na molekule vode "vide" 25% manje protona vodika nego što se očekivalo.

Pokazalo se da pri brzini od jedne atosekunde (10 -18 sekundi) dolazi do neobičnog kvantnog efekta, te kemijska formula vode umjesto uobičajene - H 2 O, postaje H 1,5 O!

5. Ima li voda memoriju?

Homeopatija, alternativa konvencionalnoj medicini, tvrdi da je razrijeđena otopina medicinski proizvod može imati terapeutski učinak na tijelo, čak i ako je faktor razrjeđenja toliko velik da u otopini nije ostalo ništa osim molekula vode. Zagovornici homeopatije objašnjavaju ovaj paradoks konceptom zvanim "pamćenje vode", prema kojem voda na molekularnoj razini ima "pamćenje" na tvar koja je jednom u njoj otopljena i zadržava svojstva otopine izvorne koncentracije nakon što se ne otopi. jedna molekula sastojka ostaje u njemu.

Međunarodni tim znanstvenika predvođen profesoricom Madeleine Ennis sa Queen's University of Belfast, koji je kritizirao principe homeopatije, proveo je 2002. godine eksperiment kako bi jednom zauvijek opovrgnuo taj koncept. Rezultat je bio suprotan. Nakon čega su znanstvenici rekli da uspjeli su dokazati stvarnost učinka "pamćenja vode". Međutim, eksperimenti provedeni pod nadzorom neovisni stručnjaci, nije donio rezultate. Sporovi o postojanju fenomena "pamćenja vode" se nastavljaju.

Voda ima mnogo drugih neobična svojstva koje nismo obradili u ovom članku.

Književnost.

1. 5 stvarno čudnih stvari o vodi / http://www.neatorama.com.
2. Misterij vode: stvorena je teorija Aristotel-Mpemba efekta / http://www.o8ode.ru.
3. Nepomniachtchi N.N. tajne nežive prirode. Najmisterioznija tvar u svemiru / http://www.bibliotekar.ru.

U ovom članku ćemo pogledati zašto se topla voda smrzava brže od hladne vode.

Zagrijana voda smrzava se puno brže od hladne vode! Ovo nevjerojatno svojstvo vode, za koje znanstvenici još uvijek ne mogu pronaći točno objašnjenje, poznato je od davnina. Na primjer, još kod Aristotela postoji opis zimskog ribolova: ribari su u rupe u ledu zabadali štapove za pecanje, a kako bi se brže smrznuli, led su polijevali toplom vodom. Ime je ovaj fenomen dobio po Erastu Mpembi 60-ih godina XX. stoljeća. Mnemba je primijetio čudan učinak dok je pravio sladoled i obratio se svom učitelju fizike, dr. Denisu Osbornu, za objašnjenje. Mpemba i dr. Osborn eksperimentirali su s vodom različite temperature i zaključio: gotovo kipuća voda počinje se smrzavati mnogo brže od vode na sobnoj temperaturi. Drugi su znanstvenici izveli vlastite eksperimente i svaki put su dobili slične rezultate.

Objašnjenje fizikalne pojave

Ne postoji općeprihvaćeno objašnjenje zašto se to događa. Mnogi istraživači sugeriraju da se radi o superhlađenju tekućine, koje se događa kada njezina temperatura padne ispod nule. Drugim riječima, ako se voda smrzava na temperaturi nižoj od 0°C, tada prehlađena voda može imati temperaturu od npr. -2°C i ostati tekuća a da se ne pretvori u led. Kada pokušamo zamrznuti hladnu vodu, postoji mogućnost da će se isprva prehladiti, a tek nakon nekog vremena otvrdnuti. U zagrijanoj vodi odvijaju se i drugi procesi. Njegova brža transformacija u led povezana je s konvekcijom.

Konvekcija- Riječ je o fizičkoj pojavi u kojoj se topli donji slojevi tekućine dižu, a gornji, ohlađeni, spuštaju.