epekto ng Mpemba(Kabalintunaan ng Mpemba) ay isang kabalintunaan na nagsasaad na ang mainit na tubig sa ilalim ng ilang mga kundisyon ay mas mabilis na nagyeyelo kaysa malamig na tubig, bagama't dapat itong pumasa sa temperatura ng malamig na tubig sa proseso ng pagyeyelo. Ang kabalintunaan na ito ay isang eksperimentong katotohanan na sumasalungat sa karaniwang mga ideya, ayon sa kung saan, sa ilalim ng parehong mga kondisyon, ang isang mas mainit na katawan ay nangangailangan ng mas maraming oras upang lumamig sa isang tiyak na temperatura kaysa sa isang mas malamig na katawan upang lumamig sa parehong temperatura.

Ang kababalaghang ito ay napansin noong panahong iyon nina Aristotle, Francis Bacon at Rene Descartes, ngunit noong 1963 lamang, nalaman ng Tanzanian schoolboy na si Erasto Mpemba na ang mainit na pinaghalong ice cream ay mas mabilis na nagyeyelo kaysa sa malamig.

Si Erasto Mpemba ay isang estudyante sa Magambin High School sa Tanzania na gumagawa ng praktikal na gawain sa pagluluto. Kailangan niyang gumawa ng homemade ice cream - pakuluan ang gatas, itunaw ang asukal dito, palamig ito sa temperatura ng silid, at pagkatapos ay ilagay ito sa refrigerator upang mag-freeze. Tila, si Mpemba ay hindi partikular na masigasig na mag-aaral at nagpaliban sa unang bahagi ng takdang-aralin. Sa takot na hindi siya makarating sa oras sa pagtatapos ng aralin, inilagay niya ang mainit pa ring gatas sa refrigerator. Sa kanyang sorpresa, ito ay nagyelo kahit na mas maaga kaysa sa gatas ng kanyang mga kasama, na inihanda ayon sa isang ibinigay na teknolohiya.

Pagkatapos nito, nag-eksperimento si Mpemba hindi lamang sa gatas, kundi pati na rin sa ordinaryong tubig. Sa anumang kaso, bilang isang estudyante sa Mkwawa High School, tinanong niya si Propesor Dennis Osborne mula sa University College sa Dar es Salaam (inimbitahan ng direktor ng paaralan na magbigay ng lecture sa physics sa mga mag-aaral) tungkol sa tubig: "Kung kukuha ka dalawang magkaparehong lalagyan na may pantay na dami ng tubig upang sa isa sa kanila ang tubig ay may temperatura na 35 ° C, at sa isa pa - 100 ° C, at ilagay ang mga ito sa freezer, pagkatapos ay sa pangalawa ang tubig ay mas mabilis na mag-freeze. Bakit? Naging interesado si Osborne sa isyung ito at sa lalong madaling panahon noong 1969, kasama ng Mpemba, inilathala nila ang mga resulta ng kanilang mga eksperimento sa journal na "Physics Education". Mula noon, ang epekto na kanilang natuklasan ay tinatawag na epekto ng Mpemba.

Hanggang ngayon, walang nakakaalam nang eksakto kung paano ipaliwanag ang kakaibang epekto na ito. Ang mga siyentipiko ay walang iisang bersyon, bagaman marami. Ang lahat ay tungkol sa pagkakaiba sa mga katangian ng mainit at malamig na tubig, ngunit hindi pa malinaw kung aling mga katangian ang gumaganap ng isang papel sa kasong ito: ang pagkakaiba sa supercooling, evaporation, pagbuo ng yelo, convection, o ang epekto ng mga tunaw na gas sa tubig sa iba't ibang temperatura.

Ang kabalintunaan ng epekto ng Mpemba ay ang oras kung kailan lumalamig ang katawan sa temperatura ng kapaligiran ay dapat na proporsyonal sa pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng katawan na ito at ng kapaligiran. Ang batas na ito ay itinatag ni Newton at mula noon ay maraming beses nang nakumpirma sa pagsasagawa. Sa parehong epekto, ang tubig sa 100°C ay lumalamig hanggang 0°C na mas mabilis kaysa sa parehong dami ng tubig sa 35°C.

Gayunpaman, hindi pa ito nagpapahiwatig ng isang kabalintunaan, dahil ang epekto ng Mpemba ay maaari ding ipaliwanag sa loob ng kilalang pisika. Narito ang ilang mga paliwanag para sa epekto ng Mpemba:

Pagsingaw

Ang mainit na tubig ay sumingaw nang mas mabilis mula sa lalagyan, sa gayon ay binabawasan ang dami nito, at ang isang mas maliit na dami ng tubig na may parehong temperatura ay mas mabilis na nagyeyelo. Ang tubig na pinainit hanggang 100 C ay nawawalan ng 16% ng masa nito kapag pinalamig sa 0 C.

Ang epekto ng pagsingaw ay dobleng epekto. Una, ang masa ng tubig na kinakailangan para sa paglamig ay nabawasan. At pangalawa, bumababa ang temperatura dahil sa ang katunayan na ang init ng pagsingaw ng paglipat mula sa bahagi ng tubig hanggang sa yugto ng singaw ay bumababa.

pagkakaiba sa temperatura

Dahil sa ang katunayan na ang pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng mainit na tubig at malamig na hangin ay mas malaki - kaya ang init exchange sa kasong ito ay mas matindi at mainit na tubig cools mas mabilis.

hypothermia

Kapag ang tubig ay pinalamig sa ibaba 0 C, hindi ito palaging nagyeyelo. Sa ilang partikular na kundisyon, maaari itong sumailalim sa supercooling habang patuloy na nananatiling likido sa mga temperaturang mas mababa sa freezing point. Sa ilang mga kaso, ang tubig ay maaaring manatiling likido kahit na sa -20 C.

Ang dahilan para sa epekto na ito ay upang magsimulang mabuo ang mga unang kristal na yelo, kailangan ang mga sentro ng pagbuo ng kristal. Kung wala ang mga ito sa likidong tubig, pagkatapos ay magpapatuloy ang supercooling hanggang sa bumaba ang temperatura nang sapat na ang mga kristal ay nagsimulang mabuo nang kusang. Kapag nagsimula silang mabuo sa supercooled na likido, magsisimula silang lumaki nang mas mabilis, na bumubuo ng ice slush na magyeyelo upang bumuo ng yelo.

Ang mainit na tubig ay pinaka-madaling kapitan sa hypothermia dahil ang pag-init ay nag-aalis ng mga natunaw na gas at mga bula, na siya namang magsisilbing mga sentro para sa pagbuo ng mga kristal na yelo.

Bakit ang hypothermia ay nagiging sanhi ng mas mabilis na pagyeyelo ng mainit na tubig? Sa kaso ng malamig na tubig, na hindi supercooled, ang mga sumusunod ay nangyayari. Sa kasong ito, ang isang manipis na layer ng yelo ay bubuo sa ibabaw ng sisidlan. Ang layer ng yelo na ito ay magsisilbing insulator sa pagitan ng tubig at malamig na hangin at mapipigilan ang karagdagang pagsingaw. Ang rate ng pagbuo ng mga kristal ng yelo sa kasong ito ay magiging mas mababa. Sa kaso ng mainit na tubig na sumasailalim sa subcooling, ang subcooled na tubig ay walang protective surface layer ng yelo. Samakatuwid, mas mabilis itong nawawalan ng init sa pamamagitan ng bukas na tuktok.

Kapag natapos ang proseso ng supercooling at nag-freeze ang tubig, mas maraming init ang mawawala at samakatuwid ay mas maraming yelo ang nabuo.

Itinuturing ng maraming mananaliksik ng epektong ito ang hypothermia bilang pangunahing salik sa kaso ng epekto ng Mpemba.

Convection

Ang malamig na tubig ay nagsisimulang mag-freeze mula sa itaas, at sa gayon ay lumalala ang mga proseso ng heat radiation at convection, at samakatuwid ay ang pagkawala ng init, habang ang mainit na tubig ay nagsisimulang mag-freeze mula sa ibaba.

Ang epektong ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng isang anomalya sa density ng tubig. Ang tubig ay may pinakamataas na density sa 4 C. Kung palamigin mo ang tubig hanggang 4 C at ilagay ito sa mas mababang temperatura, ang ibabaw na layer ng tubig ay mas mabilis na magyeyelo. Dahil ang tubig na ito ay hindi gaanong siksik kaysa sa tubig sa 4°C, mananatili ito sa ibabaw, na bumubuo ng isang manipis na malamig na layer. Sa ilalim ng mga kondisyong ito, isang manipis na layer ng yelo ang bubuo sa ibabaw ng tubig sa loob ng maikling panahon, ngunit ang layer na ito ng yelo ay magsisilbing insulator na nagpoprotekta sa mas mababang mga layer ng tubig, na mananatili sa temperatura na 4 C. Samakatuwid , ang karagdagang paglamig ay magiging mas mabagal.

Sa kaso ng mainit na tubig, ang sitwasyon ay ganap na naiiba. Ang ibabaw na layer ng tubig ay lalamig nang mas mabilis dahil sa pagsingaw at mas malaking pagkakaiba sa temperatura. Gayundin, ang mga layer ng malamig na tubig ay mas siksik kaysa sa mga layer ng mainit na tubig, kaya lulubog ang layer ng malamig na tubig, na itinataas ang layer ng mainit na tubig sa ibabaw. Tinitiyak ng sirkulasyon ng tubig na ito ang mabilis na pagbaba ng temperatura.

Ngunit bakit ang prosesong ito ay hindi umabot sa punto ng ekwilibriyo? Upang ipaliwanag ang epekto ng Mpemba mula sa puntong ito ng convection, kakailanganing ipagpalagay na ang malamig at mainit na layer ng tubig ay pinaghihiwalay at ang proseso ng convection mismo ay nagpapatuloy pagkatapos bumaba ang average na temperatura ng tubig sa ibaba 4 C.

Gayunpaman, walang eksperimentong ebidensya na sumusuporta sa hypothesis na ito na ang malamig at mainit na mga layer ng tubig ay pinaghihiwalay ng convection.

mga gas na natunaw sa tubig

Ang tubig ay palaging naglalaman ng mga gas na natunaw dito - oxygen at carbon dioxide. Ang mga gas na ito ay may kakayahang bawasan ang pagyeyelo ng tubig. Kapag ang tubig ay pinainit, ang mga gas na ito ay inilabas mula sa tubig dahil ang kanilang solubility sa tubig sa mataas na temperatura ay mas mababa. Samakatuwid, kapag ang mainit na tubig ay pinalamig, palaging may mas kaunting mga dissolved gas dito kaysa sa hindi pinainit na malamig na tubig. Samakatuwid, ang punto ng pagyeyelo ng pinainit na tubig ay mas mataas at mas mabilis itong nagyeyelo. Ang salik na ito kung minsan ay itinuturing na pangunahing isa sa pagpapaliwanag ng epekto ng Mpemba, bagama't walang pang-eksperimentong data na nagpapatunay sa katotohanang ito.

Thermal conductivity

Malaki ang papel na ginagampanan ng mekanismong ito kapag inilagay ang tubig sa refrigerator freezer sa maliliit na lalagyan. Sa ilalim ng mga kondisyong ito, naobserbahan na ang lalagyan na may mainit na tubig ay natutunaw ang yelo ng freezer sa ilalim, sa gayon ay nagpapabuti ng thermal contact sa dingding ng freezer at thermal conductivity. Bilang resulta, ang init ay tinanggal mula sa lalagyan ng mainit na tubig nang mas mabilis kaysa sa malamig. Sa turn, ang lalagyan na may malamig na tubig ay hindi natutunaw ang niyebe sa ilalim nito.

Ang lahat ng ito (pati na rin ang iba pang) mga kondisyon ay pinag-aralan sa maraming mga eksperimento, ngunit ang isang malinaw na sagot sa tanong - kung alin sa mga ito ang nagbibigay ng 100% na pagpaparami ng epekto ng Mpemba - ay hindi nakuha.

Kaya, halimbawa, noong 1995, pinag-aralan ng German physicist na si David Auerbach ang impluwensya ng supercooling ng tubig sa epekto na ito. Natuklasan niya na ang mainit na tubig, na umaabot sa supercooled na estado, ay nagyeyelo sa mas mataas na temperatura kaysa malamig na tubig, at samakatuwid ay mas mabilis kaysa sa huli. Ngunit ang malamig na tubig ay umabot sa supercooled na estado nang mas mabilis kaysa sa mainit na tubig, at sa gayon ay nabayaran ang nakaraang lag.

Bilang karagdagan, ang mga resulta ng Auerbach ay sumasalungat sa naunang data na ang mainit na tubig ay nakakamit ng higit na supercooling dahil sa mas kaunting mga crystallization center. Kapag ang tubig ay pinainit, ang mga gas na natunaw dito ay tinanggal mula dito, at kapag ito ay pinakuluan, ang ilang mga asin na natunaw dito ay namuo.

Sa ngayon, isang bagay lamang ang maaaring igiit - ang pagpaparami ng epekto na ito ay mahalagang nakasalalay sa mga kondisyon kung saan isinasagawa ang eksperimento. Eksakto dahil hindi ito palaging na-reproduce.

Ito ay totoo, kahit na ito ay hindi kapani-paniwala, dahil sa proseso ng pagyeyelo, ang preheated na tubig ay dapat pumasa sa temperatura ng malamig na tubig. Samantala, malawakang ginagamit ang epektong ito. Halimbawa, ang mga ice rink at slide ay pinupuno ng mainit na tubig sa halip na malamig na tubig sa taglamig. Pinapayuhan ng mga eksperto ang mga motorista na magbuhos ng malamig sa halip na mainit na tubig sa washer reservoir sa taglamig. Ang kabalintunaan ay kilala sa buong mundo bilang ang "Mpemba Effect".

Ang kababalaghang ito ay binanggit sa isang pagkakataon nina Aristotle, Francis Bacon at Rene Descartes, ngunit noong 1963 lamang ay binigyang-pansin ito ng mga propesor ng pisika at sinubukang siyasatin ito. Nagsimula ang lahat nang mapansin ng Tanzanian schoolboy na si Erasto Mpemba na ang matamis na gatas na ginamit niya sa paggawa ng ice cream ay mas mabilis na tumigas kung ito ay pinainit at iminungkahi na ang mainit na tubig ay mas mabilis na nagyeyelo kaysa malamig na tubig. Bumaling siya sa guro ng pisika para sa paglilinaw, ngunit tinawanan lamang niya ang mag-aaral, sinabi ang sumusunod: "Hindi ito pisika ng mundo, ngunit ang pisika ng Mpemba."

Sa kabutihang palad, si Dennis Osborn, isang propesor ng pisika mula sa Unibersidad ng Dar es Salaam, ay bumisita sa paaralan isang araw. At lumingon sa kanya si Mpemba sa parehong tanong. Ang propesor ay hindi gaanong nag-aalinlangan, sinabi na hindi niya maaaring hatulan kung ano ang hindi pa niya nakita, at sa pag-uwi ay hiniling sa mga tauhan na magsagawa ng naaangkop na mga eksperimento. Mukhang kinumpirma nila ang sinabi ng bata. Sa anumang kaso, noong 1969, nagsalita si Osborne tungkol sa pakikipagtulungan kay Mpemba sa magazine na "Eng. PhysicsEdukasyon". Sa parehong taon, si George Kell ng Canadian National Research Council ay naglathala ng isang artikulo na naglalarawan sa kababalaghan sa Ingles. AmerikanoTalaarawanngPhysics».

Mayroong ilang mga posibleng paliwanag para sa kabalintunaan na ito:

• Ang mainit na tubig ay sumingaw nang mas mabilis, sa gayon ay binabawasan ang dami nito, at ang isang mas maliit na dami ng tubig na may parehong temperatura ay mas mabilis na nagyeyelo. Sa mga lalagyan ng airtight, ang malamig na tubig ay dapat mag-freeze nang mas mabilis.
• Ang pagkakaroon ng snow lining. Ang lalagyan ng mainit na tubig ay natutunaw ang niyebe sa ilalim, sa gayon ay nagpapabuti ng thermal contact sa cooling surface. Ang malamig na tubig ay hindi natutunaw ang niyebe sa ilalim nito. Nang walang snow lining, ang lalagyan ng malamig na tubig ay dapat mag-freeze nang mas mabilis.
• Ang malamig na tubig ay nagsisimulang mag-freeze mula sa itaas, at sa gayon ay lumalala ang mga proseso ng heat radiation at convection, at samakatuwid ay ang pagkawala ng init, habang ang mainit na tubig ay nagsisimulang mag-freeze mula sa ibaba. Sa karagdagang mekanikal na pagkabalisa ng tubig sa mga lalagyan, ang malamig na tubig ay dapat mag-freeze nang mas mabilis.
• Ang pagkakaroon ng mga sentro ng pagkikristal sa pinalamig na tubig - mga sangkap na natunaw dito. Sa isang maliit na bilang ng mga naturang sentro sa malamig na tubig, ang pagbabago ng tubig sa yelo ay mahirap, at kahit na ang supercooling nito ay posible kapag ito ay nananatili sa isang likidong estado, na may sub-zero na temperatura.

Ang isa pang paliwanag ay nai-publish kamakailan. Si Dr. Jonathan Katz ng University of Washington ay nag-imbestiga sa hindi pangkaraniwang bagay na ito at napagpasyahan na ang mga sangkap na natunaw sa tubig ay may mahalagang papel dito, na namumuo kapag pinainit.
Sa pamamagitan ng mga solute, ang ibig sabihin ni Dr. Katz ay ang calcium at magnesium bicarbonates na matatagpuan sa matigas na tubig. Kapag ang tubig ay pinainit, ang mga sangkap na ito ay namuo, ang tubig ay nagiging "malambot". Ang tubig na hindi kailanman pinainit ay naglalaman ng mga dumi na ito at "matigas". Habang ito ay nagyeyelo at nabubuo ang mga kristal ng yelo, ang konsentrasyon ng mga dumi sa tubig ay tumataas ng 50 beses. Pinapababa nito ang pagyeyelo ng tubig.

Ang paliwanag na ito ay tila hindi nakakumbinsi sa akin, dahil. hindi natin dapat kalimutan na ang epekto ay natagpuan sa mga eksperimento sa ice cream, at hindi sa matigas na tubig. Malamang, ang mga sanhi ng hindi pangkaraniwang bagay ay thermophysical, at hindi kemikal.

Sa ngayon, walang natanggap na malinaw na paliwanag ng Mpemba paradox. Dapat kong sabihin na ang ilang mga siyentipiko ay hindi isinasaalang-alang ang kabalintunaan na ito na karapat-dapat ng pansin. Gayunpaman, napaka-interesante na ang isang simpleng schoolboy ay nakamit ang pagkilala sa pisikal na epekto at nakakuha ng katanyagan dahil sa kanyang pagkamausisa at tiyaga.

Idinagdag noong Pebrero 2014

Ang tala ay isinulat noong 2011. Simula noon, lumitaw ang mga bagong pag-aaral ng epekto ng Mpemba at mga bagong pagtatangka na ipaliwanag ito. Kaya, noong 2012, inihayag ng Royal Society of Chemistry ng Great Britain ang isang internasyonal na kumpetisyon upang malutas ang misteryong pang-agham na "The Mpemba Effect" na may premyong pondo na 1000 pounds. Ang deadline ay itinakda noong Hulyo 30, 2012. Ang nagwagi ay si Nikola Bregovik mula sa laboratoryo ng Unibersidad ng Zagreb. Inilathala niya ang kanyang trabaho, kung saan sinuri niya ang mga nakaraang pagtatangka upang ipaliwanag ang hindi pangkaraniwang bagay na ito at dumating sa konklusyon na hindi sila nakakumbinsi. Ang modelo na kanyang iminungkahi ay batay sa mga pangunahing katangian ng tubig. Ang mga interesado ay makakahanap ng trabaho sa http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

Ang pananaliksik ay hindi natapos doon. Noong 2013, teoretikal na pinatunayan ng mga physicist mula sa Singapore ang sanhi ng epekto ng Mepemba. Ang gawain ay matatagpuan sa http://arxiv.org/abs/1310.6514.

Mga kaugnay na artikulo sa site:

Iba pang mga artikulo ng seksyon

Mga komento:

Alexey Mishnev. , 06.10.2012 04:14

Bakit mas mabilis na sumingaw ang mainit na tubig? Halos napatunayan ng mga siyentipiko na ang isang baso ng mainit na tubig ay nagyeyelo nang mas mabilis kaysa sa malamig na tubig. Hindi maipaliwanag ng mga siyentipiko ang hindi pangkaraniwang bagay na ito sa kadahilanang hindi nila naiintindihan ang kakanyahan ng mga phenomena: init at lamig! Ang init at lamig ay mga pisikal na sensasyon na dulot ng interaksyon ng mga particle ng Matter, sa anyo ng isang counter compression ng magnetic waves na gumagalaw mula sa gilid ng kalawakan at mula sa gitna ng mundo. Samakatuwid, mas malaki ang potensyal na pagkakaiba ng magnetic na boltahe na ito, mas mabilis ang pagpapalitan ng enerhiya ay isinasagawa sa pamamagitan ng paraan ng counter-penetration ng isang alon patungo sa isa pa. Iyon ay, sa pamamagitan ng pagsasabog! Bilang tugon sa aking artikulo, ang isang kalaban ay sumulat: 1) "..Mabilis na sumingaw ang mainit na tubig, bilang isang resulta kung saan mas kaunti ito, kaya mas mabilis itong nagyeyelo" Tanong! Anong enerhiya ang nagpapabilis ng pagsingaw ng tubig? 2) Sa aking artikulo, pinag-uusapan natin ang tungkol sa isang baso, at hindi tungkol sa isang kahoy na labangan, na binanggit ng kalaban bilang isang kontraargumento. Ano ang hindi tama! Sinasagot ko ang tanong na: "PARA SA ANO DAHILAN ANG PAGSANGAW NG TUBIG SA KALIKASAN?" Ang mga magnetic wave, na palaging gumagalaw mula sa gitna ng mundo patungo sa kalawakan, na lumalampas sa counter pressure ng magnetic compression waves (na palaging lumilipat mula sa kalawakan hanggang sa gitna ng lupa), sa parehong oras, nag-spray ng mga particle ng tubig, mula noong lumipat sa kalawakan , tumataas sila sa dami. Ibig sabihin, palawakin! Sa kaso ng pagtagumpayan ng mga magnetic wave ng compression, ang mga singaw ng tubig na ito ay naka-compress (condensed) at sa ilalim ng impluwensya ng mga magnetic compression forces, ang tubig ay bumalik sa lupa sa anyo ng pag-ulan! Taos-puso! Alexey Mishnev. Oktubre 6, 2012.

Alexey Mishnev. , 06.10.2012 04:19

Ano ang temperatura. Ang temperatura ay ang antas ng electromagnetic stress ng mga magnetic wave na may enerhiya ng compression at expansion. Sa kaso ng isang estado ng balanse ng mga enerhiya na ito, ang temperatura ng katawan o sangkap ay nasa isang matatag na estado. Kung ang estado ng balanse ng mga enerhiya na ito ay nabalisa, patungo sa enerhiya ng pagpapalawak, ang katawan o sangkap ay tumataas sa dami ng espasyo. Sa kaso ng paglampas sa enerhiya ng mga magnetic wave sa direksyon ng compression, ang katawan o sangkap ay bumababa sa dami ng espasyo. Ang antas ng electromagnetic stress ay tinutukoy ng antas ng pagpapalawak o pag-urong ng katawan ng sanggunian. Alexey Mishnev.

Moiseeva Natalia, 23.10.2012 11:36 | VNIIM

Alexey, pinag-uusapan mo ang ilang artikulo na nagbabalangkas sa iyong mga saloobin sa konsepto ng temperatura. Pero walang nagbabasa nito. Mangyaring bigyan ako ng isang link. Sa pangkalahatan, ang iyong mga pananaw sa pisika ay lubhang kakaiba. Wala akong narinig na "electromagnetic expansion ng reference body".

Yuri Kuznetsov, 04.12.2012 12:32

Ang isang hypothesis ay iminungkahi na ito ay ang gawain ng intermolecular resonance at ang ponderomotive attraction sa pagitan ng mga molecule na nabuo nito. Sa malamig na tubig, ang mga molekula ay gumagalaw at nag-vibrate nang random, na may iba't ibang mga frequency. Kapag ang tubig ay pinainit, na may pagtaas sa dalas ng oscillation, ang kanilang saklaw ay lumiliit (ang pagkakaiba ng dalas mula sa likidong mainit na tubig hanggang sa punto ng singaw ay bumababa), ang mga oscillation frequency ng mga molekula ay lumalapit sa isa't isa, bilang isang resulta kung saan ang isang resonance ay nangyayari. sa pagitan ng mga molekula. Kapag pinalamig, ang resonance na ito ay bahagyang napanatili, hindi ito agad namamatay. Subukang pindutin ang isa sa dalawang string ng gitara na nasa resonance. Ngayon bitawan - ang string ay magsisimulang mag-vibrate muli, ibabalik ng resonance ang mga vibrations nito. Kaya sa nagyeyelong tubig, sinusubukan ng mga panlabas na pinalamig na molekula na mawala ang amplitude at dalas ng mga panginginig ng boses, ngunit ang mga "mainit" na molekula sa loob ng sisidlan ay "hinihila" ang mga panginginig ng boses pabalik, nagsisilbing mga vibrator, at ang mga panlabas ay kumikilos bilang mga resonator. Ito ay sa pagitan ng mga vibrator at resonator kung saan lumitaw ang ponderomotive attraction*. Kapag ang ponderomotive force ay naging mas malaki kaysa sa puwersa na dulot ng kinetic energy ng mga molecule (na hindi lamang nanginginig, ngunit gumagalaw din nang linearly), ang pinabilis na pagkikristal ay nangyayari - ang "Mpemba Effect". Ang ponderomotive na koneksyon ay napaka-unstable, ang epekto ng Mpemba ay lubos na nakasalalay sa lahat ng kasamang mga kadahilanan: ang dami ng tubig na magyelo, ang likas na katangian ng pag-init nito, mga kondisyon ng pagyeyelo, temperatura, kombeksyon, mga kondisyon ng pagpapalitan ng init, saturation ng gas, panginginig ng boses ng yunit ng pagpapalamig. , bentilasyon, impurities, evaporation, atbp. Marahil kahit na mula sa pag-iilaw... Samakatuwid, ang epekto ay may maraming mga paliwanag at kung minsan ay mahirap na magparami. Para sa parehong dahilan ng "resonance", ang pinakuluang tubig ay kumukulo nang mas mabilis kaysa sa hindi pinakuluang tubig - ang resonance ng ilang oras pagkatapos kumukulo ay nagpapanatili ng intensity ng vibrations ng mga molekula ng tubig (ang pagkawala ng enerhiya sa panahon ng paglamig ay higit sa lahat dahil sa pagkawala ng kinetic energy ng linear motion ng mga molekula ). Sa matinding pag-init, ang mga molekula ng vibrator ay nagbabago ng mga tungkulin sa mga molekula ng resonator kumpara sa pagyeyelo - ang dalas ng mga vibrator ay mas mababa kaysa sa dalas ng mga resonator, na nangangahulugang walang atraksyon sa pagitan ng mga molekula, ngunit ang pagtanggi, na nagpapabilis sa paglipat sa isa pa estado ng pagsasama-sama (pares).

Vlad, 11.12.2012 03:42

Nasira ang utak ko...

Anton, 04.02.2013 02:02

1. Talaga bang napakahusay ang ponderomotive attraction na ito na nakakaapekto sa proseso ng paglipat ng init? 2. Nangangahulugan ba ito na kapag ang lahat ng mga katawan ay pinainit sa isang tiyak na temperatura, ang kanilang mga structural particle ay pumapasok sa resonance? 3. Bakit nawawala ang resonance na ito sa paglamig? 4. Ito ba ang iyong hula? Kung mayroong pinagmulan, mangyaring ipahiwatig. 5. Ayon sa teoryang ito, ang hugis ng sisidlan ay gaganap ng isang mahalagang papel, at kung ito ay manipis at patag, kung gayon ang pagkakaiba sa oras ng pagyeyelo ay hindi magiging malaki, i.e. maaari mong suriin ito.

Gudrat, 11.03.2013 10:12 | METAK

Ang malamig na tubig ay mayroon nang mga atomo ng nitrogen at ang mga distansya sa pagitan ng mga molekula ng tubig ay mas malapit kaysa sa mainit na tubig. Iyon ay, ang konklusyon: Ang mainit na tubig ay sumisipsip ng mga atomo ng nitrogen nang mas mabilis at sa parehong oras ay mabilis itong nagyeyelo kaysa sa malamig na tubig - ito ay maihahambing sa pagtigas ng bakal, dahil ang mainit na tubig ay nagiging yelo at ang mainit na bakal ay tumitigas sa mabilis na paglamig!

Vladimir , 03/13/2013 06:50

o marahil ito: ang density ng mainit na tubig at yelo ay mas mababa kaysa sa density ng malamig na tubig, at samakatuwid ang tubig ay hindi kailangang baguhin ang density nito, nawawala ang ilang oras dito at nagyeyelo.

Alexey Mishnev , 03/21/2013 11:50 am

Bago pag-usapan ang tungkol sa mga resonance, atraksyon at panginginig ng boses ng mga particle, kailangang maunawaan at sagutin ang tanong: Anong mga puwersa ang nagpapa-vibrate ng mga particle? Dahil, kung walang kinetic energy, walang compression. Kung walang compression, maaaring walang pagpapalawak. Kung walang pagpapalawak, maaaring walang kinetic energy! Kapag sinimulan mong pag-usapan ang tungkol sa resonance ng mga string, nagsikap ka munang mag-vibrate ang isa sa mga string na ito! Kapag pinag-uusapan ang atraksyon, dapat mo munang ipahiwatig ang puwersa na nagpapaakit sa mga katawan na ito! Pinatutunayan ko na ang lahat ng mga katawan ay na-compress ng electromagnetic na enerhiya ng atmospera at kung saan pinipiga ang lahat ng mga katawan, mga sangkap at elementarya na mga particle na may lakas na 1.33 kg. hindi bawat cm2, ngunit bawat elementary particle. Dahil ang presyon ng atmospera ay hindi maaaring pumipili! Huwag itong malito sa dami ng puwersa!

Dodik, 05/31/2013 02:59

Para sa akin, nakalimutan mo ang isang katotohanan - "Nagsisimula ang agham kung saan nagsisimula ang mga sukat." Ano ang temperatura ng "mainit" na tubig? Ano ang temperatura ng "malamig" na tubig? Ang artikulo ay hindi nagsasabi ng isang salita tungkol dito. Mula dito maaari nating tapusin - ang buong artikulo ay kalokohan!

Grigory, 06/04/2013 12:17

Dodik, bago tumawag ng isang artikulo na walang kapararakan, dapat mag-isip upang matuto, kahit kaunti. At hindi lang sukatin.

Dmitry, 12/24/2013 10:57 AM

Ang mga molekula ng mainit na tubig ay gumagalaw nang mas mabilis kaysa sa malamig na tubig, dahil dito mayroong isang mas malapit na pakikipag-ugnay sa kapaligiran, tila sinisipsip nila ang lahat ng lamig, mabilis na bumabagal.

Ivan, 10.01.2014 05:53

Nakapagtataka na lumitaw ang isang hindi kilalang artikulo sa site na ito. Ang artikulo ay ganap na hindi makaagham. Parehong ang may-akda at ang mga komentarista na nagpapaligsahan sa isa't isa ay nagsimulang maghanap ng isang paliwanag ng kababalaghan, na hindi nag-abala upang malaman kung ang kababalaghan ay naobserbahan sa lahat at, kung gayon, sa ilalim ng anong mga kondisyon. Bukod dito, walang kahit isang kasunduan sa kung ano talaga ang aming naobserbahan! Kaya't iginiit ng may-akda ang pangangailangang ipaliwanag ang epekto ng mabilis na pagyeyelo ng mainit na ice cream, bagaman mula sa buong teksto (at ang mga salitang "natuklasan ang epekto sa mga eksperimento na may ice cream") ay sumusunod na siya mismo ay hindi nag-set up ng gayong mga eksperimento. Mula sa mga variant ng "paliwanag" ng hindi pangkaraniwang bagay na nakalista sa artikulo, makikita na ang ganap na magkakaibang mga eksperimento ay inilarawan, na naka-set up sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon na may iba't ibang may tubig na solusyon. Parehong ang kakanyahan ng mga paliwanag at ang subjunctive mood sa mga ito ay nagmumungkahi na kahit isang elementarya na pag-verify ng mga ideyang ipinahayag ay hindi natupad. Ang isang tao ay hindi sinasadyang nakarinig ng isang kakaibang kuwento at kaswal na nagpahayag ng kanyang haka-haka na konklusyon. Paumanhin, ngunit hindi ito isang pisikal na siyentipikong pag-aaral, ngunit isang pag-uusap sa isang silid sa paninigarilyo.

Ivan, 01/10/2014 06:10

Tungkol sa mga komento sa artikulo tungkol sa pagpuno ng mga roller ng mainit na tubig at malamig na mga reservoir ng washer. Ang lahat ay simple mula sa punto ng view ng elementarya physics. Ang skating rink ay napuno ng mainit na tubig dahil lang sa mas mabagal itong nagyeyelo. Ang rink ay dapat na patag at makinis. Subukang punan ito ng malamig na tubig - makakakuha ka ng mga bumps at "pag-agos", dahil. ang tubig ay _mabilis_ magyelo nang hindi magkakaroon ng oras na kumalat sa isang pare-parehong layer. At ang mainit ay magkakaroon ng oras upang kumalat sa isang kahit na layer, at ito ay matunaw ang umiiral na yelo at snow bumps. Sa isang washer, hindi rin mahirap: walang punto sa pagbuhos ng malinis na tubig sa hamog na nagyelo - nagyeyelo ito sa baso (kahit na mainit); at ang mainit na hindi nagyeyelong likido ay maaaring humantong sa pag-crack ng malamig na salamin, at magkakaroon ito ng mas mataas na punto ng pagyeyelo sa salamin dahil sa pinabilis na pagsingaw ng mga alkohol sa daan patungo sa baso (alam ba ng lahat ang prinsipyo ng moonshine? - sumingaw ang alkohol, nananatili ang tubig).

Ivan, 01/10/2014 06:34

Ngunit sa katunayan ang kababalaghan, ito ay hangal na magtanong kung bakit ang dalawang magkaibang mga eksperimento sa magkaibang mga kondisyon ay nagpapatuloy nang magkaiba. Kung malinis ang eksperimento, kailangan mong uminom ng mainit at malamig na tubig ng parehong komposisyon ng kemikal - kumukuha kami ng pre-pinalamig na tubig na kumukulo mula sa parehong takure. Ibuhos sa magkatulad na mga sisidlan (halimbawa, mga baso na may manipis na pader). Hindi namin inilalagay ang niyebe, ngunit sa parehong kahit na, tuyo na base, halimbawa, isang kahoy na mesa. At hindi sa isang microfreezer, ngunit sa isang sapat na makapal na termostat - Nagsagawa ako ng isang eksperimento ilang taon na ang nakalilipas sa bansa, kapag mayroong matatag na nagyelo na panahon sa labas, mga -25C. Nag-crystallize ang tubig sa isang tiyak na temperatura pagkatapos ng paglabas ng init ng crystallization. Ang hypothesis ay bumagsak sa pahayag na ang mainit na tubig ay lumalamig nang mas mabilis (ito ay totoo, alinsunod sa klasikal na pisika, ang rate ng paglipat ng init ay proporsyonal sa pagkakaiba ng temperatura), ngunit nagpapanatili ng isang mas mataas na rate ng paglamig kahit na ang temperatura nito ay katumbas ng temperatura ng malamig na tubig. Ang tanong ay, paano naiiba ang tubig na lumamig sa temperaturang +20C sa labas mula sa eksaktong kaparehong tubig na lumamig sa temperaturang +20C isang oras bago, ngunit sa isang silid? Ang klasikal na pisika (nga pala, hindi batay sa satsat sa isang silid sa paninigarilyo, ngunit sa daan-daang libo at milyon-milyong mga eksperimento) ay nagsasabi: oo, wala, ang karagdagang paglamig ng dinamika ay magiging pareho (tanging tubig na kumukulo ang aabot sa +20 punto mamaya ). At ang eksperimento ay nagpapakita ng parehong bagay: kapag mayroon nang isang solidong crust ng yelo sa isang baso ng malamig na tubig sa simula, hindi naisip ng mainit na tubig ang pagyeyelo. P.S. Sa mga komento ni Yuri Kuznetsov. Ang pagkakaroon ng isang tiyak na epekto ay maaaring ituring na itinatag kapag ang mga kondisyon para sa paglitaw nito ay inilarawan at ito ay matatag na muling ginawa. At kapag mayroon tayong hindi maintindihan na mga eksperimento na may hindi kilalang mga kondisyon, napaaga ang pagbuo ng mga teorya ng kanilang paliwanag at hindi ito nagbibigay ng anuman mula sa isang pang-agham na pananaw. P.P.S. Kaya, imposibleng basahin ang mga komento ni Alexei Mishnev nang walang luha ng damdamin - ang isang tao ay naninirahan sa ilang uri ng kathang-isip na mundo na walang kinalaman sa pisika at totoong mga eksperimento.

Grigory, 01/13/2014 10:58 AM

Ivan, naiintindihan ko na pinabulaanan mo ang epekto ng Mpemba? Wala ito, gaya ng ipinapakita ng iyong mga eksperimento? Bakit ito sikat sa pisika, at bakit marami ang sumusubok na ipaliwanag ito?

Ivan, 02/14/2014 01:51

Magandang hapon, Gregory! Umiiral ang epekto ng isang hindi malinis na yugto ng eksperimento. Ngunit, tulad ng naiintindihan mo, hindi ito isang dahilan upang maghanap ng mga bagong pattern sa pisika, ngunit isang dahilan upang pagbutihin ang kasanayan ng eksperimento. Tulad ng nabanggit ko na sa mga komento, sa lahat ng nabanggit na mga pagtatangka upang ipaliwanag ang "Epekto ng Mpemba", ang mga mananaliksik ay hindi maaaring malinaw na maipahayag kung ano ang eksaktong at sa ilalim ng kung anong mga kondisyon ang kanilang sinusukat. At gusto mong sabihin na ang mga ito ay pang-eksperimentong pisiko? Huwag mo akong pagtawanan. Ang epekto ay kilala hindi sa physics, ngunit sa pseudo-siyentipikong mga talakayan sa iba't ibang mga forum at blog, kung saan ang dagat ay ngayon. Bilang isang tunay na pisikal na epekto (sa kahulugan bilang resulta ng ilang bagong pisikal na batas, at hindi bilang resulta ng isang maling interpretasyon o isang mito lamang), ang mga taong malayo sa pisika ay naiintindihan ito. Kaya walang dahilan upang magsalita bilang isang pisikal na epekto tungkol sa mga resulta ng iba't ibang mga eksperimento na na-set up sa ilalim ng ganap na magkakaibang mga kondisyon.

Pavel, 02/18/2014 09:59

hmm, guys... article for "Speed ​​​​Info"... No offense... ;) Tama si Ivan sa lahat ng bagay...

Gregory, 02/19/2014 12:50 pm

Ivan, sumasang-ayon ako na mayroong maraming pseudo-scientific na mga site na naglalathala ng hindi na-verify na kahindik-hindik na materyal ngayon.? Pagkatapos ng lahat, ang epekto ng Mpemba ay pinag-aaralan pa rin. Bukod dito, ang mga siyentipiko mula sa mga unibersidad ay nagsasaliksik. Halimbawa, noong 2013, ang epektong ito ay pinag-aralan ng isang grupo mula sa University of Technology sa Singapore. Tingnan ang link http://arxiv.org/abs/1310.6514. Naniniwala sila na nakahanap sila ng paliwanag para sa epektong ito. Hindi ako magsusulat nang detalyado tungkol sa kakanyahan ng pagtuklas, ngunit sa kanilang opinyon, ang epekto ay nauugnay sa pagkakaiba sa mga enerhiya na nakaimbak sa mga bono ng hydrogen.

Moiseeva N.P. , 02/19/2014 03:04

Para sa lahat na interesado sa pananaliksik sa epekto ng Mpemba, bahagyang dinagdagan ko ang materyal ng artikulo at nagbigay ng mga link kung saan maaari kang maging pamilyar sa mga pinakabagong resulta (tingnan ang teksto). Salamat sa mga komento.

Ildar, 02/24/2014 04:12 | walang saysay na ilista ang lahat

Kung ang epekto ng Mpemba na ito ay talagang nagaganap, kung gayon ang paliwanag ay dapat hanapin, sa palagay ko, sa molekular na istraktura ng tubig. Ang tubig (tulad ng natutunan ko mula sa sikat na literatura sa agham) ay umiiral hindi bilang mga indibidwal na molekula ng H2O, ngunit bilang mga kumpol ng ilang mga molekula (kahit na dose-dosenang). Sa pagtaas ng temperatura ng tubig, ang bilis ng paggalaw ng mga molekula ay tumataas, ang mga kumpol ay naghihiwalay laban sa isa't isa at ang mga valence bond ng mga molekula ay walang oras upang mag-ipon ng malalaking kumpol. Ito ay tumatagal ng kaunting oras upang bumuo ng mga kumpol kaysa sa pabagalin ang bilis ng mga molekula. At dahil ang mga kumpol ay mas maliit, ang pagbuo ng kristal na sala-sala ay mas mabilis. Sa malamig na tubig, tila, ang malalaking, medyo matatag na mga kumpol ay pumipigil sa pagbuo ng isang sala-sala; ito ay tumatagal ng ilang oras para sa kanilang pagkawasak. Ako mismo ay nakakita sa TV ng isang kakaibang epekto, kapag ang malamig na tubig na tahimik na nakatayo sa isang garapon ay nanatiling likido sa loob ng ilang oras sa lamig. Ngunit sa sandaling makuha ang garapon, iyon ay, bahagyang gumalaw mula sa kinalalagyan nito, ang tubig sa garapon ay agad na nag-kristal, naging malabo, at ang garapon ay pumutok. Buweno, ipinaliwanag ito ng pari na nagpakita ng epektong ito sa pamamagitan ng katotohanan na ang tubig ay inilaan. Sa pamamagitan ng paraan, lumalabas na ang tubig ay lubos na nagbabago ng lagkit nito depende sa temperatura. Kami, bilang malalaking nilalang, ay hindi napapansin ito, ngunit sa antas ng maliliit (mm at mas kaunti) na mga crustacean, at higit pa sa bakterya, ang lagkit ng tubig ay isang napakahalagang kadahilanan. Ang lagkit na ito, sa tingin ko, ay ibinibigay din ng laki ng mga kumpol ng tubig.

GREY , 03/15/2014 05:30

lahat ng bagay sa paligid na nakikita natin ay mga katangiang pang-ibabaw (properties), kaya kinukuha natin para sa enerhiya kung ano lamang ang masusukat o mapapatunayan natin ang pag-iral sa anumang paraan, kung hindi man ito ay isang dead end. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, ang epekto ng Mpemba, ay maipapaliwanag lamang sa pamamagitan ng isang simpleng volumetric na teorya na pagsasama-samahin ang lahat ng mga pisikal na modelo sa isang solong istraktura ng pakikipag-ugnayan. actually simple lang

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

ngunit kung paano gawin ang tubig na manatiling malamig at hindi mainit kapag sumakay ka sa kotse!

alexey, 03.10.2014 01:09

At narito ang isa pang "pagtuklas", on the go. Ang tubig sa isang plastik na bote ay mas mabilis na nagyeyelo sa isang bukas na takip. Para sa kasiyahan, nag-eksperimento ako ng maraming beses sa matinding hamog na nagyelo. Ang epekto ay halata. Hello mga theorist!

Eugene, 12/27/2014 08:40

Ang prinsipyo ng isang evaporative cooler. Kumuha kami ng dalawang hermetically sealed na bote na may malamig at mainit na tubig. Inilagay namin ito sa lamig. Mas mabilis mag-freeze ang malamig na tubig. Ngayon ay kumuha kami ng parehong mga bote na may malamig at mainit na tubig, buksan ito at ilagay ito sa malamig. Ang mainit na tubig ay magyeyelo nang mas mabilis kaysa sa malamig na tubig. Kung kukuha tayo ng dalawang palanggana na may malamig at mainit na tubig, kung gayon ang mainit na tubig ay magyeyelo nang mas mabilis. Ito ay dahil sa ang katunayan na pinapataas natin ang pakikipag-ugnayan sa kapaligiran. Kung mas matindi ang pagsingaw, mas mabilis ang pagbaba ng temperatura. Narito ito ay kinakailangan upang banggitin ang kadahilanan ng kahalumigmigan. Kung mas mababa ang halumigmig, mas malakas ang pagsingaw at mas malakas ang paglamig.

kulay abong TOMSK, 03/01/2015 10:55

GREY, 15.03.2014 05:30 - ipinagpatuloy Ang alam mo tungkol sa temperatura ay hindi lahat. May iba pa. Kung tama kang bumuo ng isang pisikal na modelo ng temperatura, kung gayon ito ang magiging susi sa paglalarawan ng mga proseso ng enerhiya mula sa pagsasabog, pagkatunaw at pagkikristal sa mga kaliskis bilang isang pagtaas sa temperatura na may pagtaas ng presyon, isang pagtaas sa presyon na may pagtaas sa temperatura. Maging ang pisikal na modelo ng enerhiya ng Araw ay magiging malinaw mula sa itaas. Ako ay nasa taglamig. . sa unang bahagi ng tagsibol ng 20013, pagkatapos tingnan ang mga modelo ng temperatura, pinagsama-sama ko ang isang pangkalahatang modelo ng temperatura. Pagkalipas ng ilang buwan, naalala ko ang kabalintunaan ng temperatura, at pagkatapos ay napagtanto ko ... na inilalarawan din ng aking modelo ng temperatura ang kabalintunaan ng Mpemba. Ito ay noong Mayo - Hunyo 2013. Huli ng isang taon, ngunit iyon ay para sa pinakamahusay. Ang aking pisikal na modelo ay isang freeze frame at maaari itong i-scroll pareho pasulong at paatras at mayroon itong mga kasanayan sa motor ng aktibidad, ang mismong aktibidad kung saan gumagalaw ang lahat. Mayroon akong 8 klase sa paaralan at 2 taon sa kolehiyo na may pag-uulit ng paksa. 20 taon na ang lumipas. Kaya't hindi ko matukoy ang anumang uri ng mga pisikal na modelo ng mga sikat na siyentipiko, pati na rin ang mga formula. Lubos na paumanhin.

Andrey, 08.11.2015 08:52

Sa pangkalahatan, mayroon akong ideya kung bakit mas mabilis na nagyeyelo ang mainit na tubig kaysa malamig na tubig. At sa aking mga paliwanag ang lahat ay napakasimple kung interesado ka pagkatapos ay sumulat sa akin ng isang email: [email protected]

Andrey, 08.11.2015 08:58

Paumanhin, mali ang naibigay kong mailbox narito ang tamang email: [email protected]

Victor, 12/23/2015 10:37 AM

Para sa akin na ang lahat ay mas simple, ang snow ay bumabagsak sa amin, ito ay sumingaw na gas, pinalamig, kaya marahil sa hamog na nagyelo mas mabilis itong lumamig dahil ito ay sumingaw at agad na nag-kristal malayo mula sa pagtaas, at ang tubig sa isang gas na estado ay lumalamig nang mas mabilis kaysa sa likido. )

Bekzhan, 01/28/2016 09:18

Kahit na may magsiwalat ng mga batas na ito ng mundo na nauugnay sa epektong ito, hindi siya magsusulat dito. Mula sa aking pananaw, hindi lohikal na ibunyag ang kanyang mga lihim sa mga gumagamit ng Internet kapag nai-publish niya ito sa mga sikat na siyentipikong journal at patunayan mo mismo sa harap ng mga tao. Kaya, kung ano ang isusulat dito tungkol sa epektong ito, lahat ng karamihang ito ay hindi lohikal.)))

Alex, 02/22/2016 12:48 PM

Hello Experimenters Tama ka sa pagsasabi na ang Science ay nagsisimula kung saan... hindi Mga Pagsukat, ngunit Mga Pagkalkula. "Eksperimento" - isang walang hanggan at kailangang-kailangan na argumento para sa mga pinagkaitan ng Imahinasyon at Linear na pag-iisip Nasaktan ang lahat, ngayon sa kaso ng E \u003d mc2 - naaalala ba ng lahat? Ang bilis ng paglipad ng mga molekula mula sa malamig na tubig patungo sa atmospera ay tumutukoy sa dami ng enerhiya na dinadala nila mula sa tubig (paglamig - pagkawala ng enerhiya) Ang bilis ng mga molekula mula sa mainit na tubig ay mas mataas at ang enerhiya na dinadala ay parisukat (ang rate ng paglamig ng natitirang masa ng tubig) Iyon lang, kung aalis ka mula sa "eksperimento" at tandaan ang Mga Pangunahing Kaalaman sa Agham

Vladimir , 04/25/2016 10:53 AM | Meteo

Sa mga araw na iyon kapag ang antifreeze ay isang pambihira, ang tubig mula sa sistema ng paglamig ng mga kotse sa isang hindi pinainit na garahe ng isang armada ng kotse ay pinatuyo pagkatapos ng isang araw ng trabaho upang hindi ma-defrost ang bloke ng silindro o radiator - kung minsan ay magkasama. Ang mainit na tubig ay ibinuhos sa umaga. Sa matinding hamog na nagyelo, nagsimula ang mga makina nang walang mga problema. Kahit papaano, dahil sa kakulangan ng mainit na tubig, nabuhos ang tubig mula sa gripo. Agad na nagyelo ang tubig. Ang eksperimento ay mahal - eksaktong katumbas ng halaga ng pagbili at pagpapalit ng cylinder block at radiator ng isang ZIL-131 na kotse. Sino ang hindi naniniwala, hayaan siyang suriin. at si Mpemba ay nag-eksperimento sa ice cream. Sa ice cream, ang pagkikristal ay nagpapatuloy nang iba kaysa sa tubig. Subukang kumagat ng isang piraso ng ice cream at isang piraso ng yelo gamit ang iyong mga ngipin. Malamang na hindi ito nag-freeze, ngunit lumapot bilang resulta ng paglamig. At ang sariwang tubig, mainit man o malamig, ay nagyeyelo sa 0*C. Ang malamig na tubig ay mabilis, ngunit ang mainit na tubig ay nangangailangan ng oras upang lumamig.

Wanderer, 06.05.2016 12:54 | kay Alex

"c" - bilis ng liwanag sa vacuum E=mc^2 - formula na nagpapahayag ng equivalence ng masa at enerhiya

Albert, 07/27/2016 08:22

Una, isang pagkakatulad sa mga solido (walang proseso ng pagsingaw). Kamakailang soldered na mga tubo ng tubig na tanso. Ang proseso ay nangyayari sa pamamagitan ng pag-init ng gas burner sa temperatura ng pagkatunaw ng solder. Ang oras ng pag-init ng isang joint sa coupling ay humigit-kumulang isang minuto. Nag-solder ako ng isang joint sa coupling at pagkaraan ng ilang minuto napagtanto ko na mali ang pagbebenta ko. Kinailangan ng kaunti upang mag-scroll sa tubo sa pagkabit. Sinimulan kong painitin muli ang kasukasuan gamit ang isang burner at, nakakagulat, tumagal ng 3-4 minuto upang mapainit ang kasukasuan sa punto ng pagkatunaw. Paano kaya!? Pagkatapos ng lahat, ang tubo ay mainit pa rin at tila mas kaunting enerhiya ang kailangan upang mapainit ito hanggang sa natutunaw na punto, ngunit ang lahat ay naging kabaligtaran. Ang lahat ay tungkol sa thermal conductivity, na mas mataas para sa isang naiinit na pipe at ang hangganan sa pagitan ng pinainit at malamig na mga tubo ay nagawang lumipat nang malayo mula sa kantong sa loob ng dalawang minuto. Ngayon tungkol sa tubig. Magpapatakbo kami gamit ang mga konsepto ng mainit at semi-heated na sisidlan. Sa isang mainit na sisidlan, ang isang makitid na hangganan ng temperatura ay nabuo sa pagitan ng mainit, mataas na mobile na mga particle at mabagal na gumagalaw, malamig na mga, na medyo mabilis na gumagalaw mula sa periphery patungo sa gitna, dahil sa hangganan na ito, ang mga mabilis na particle ay mabilis na nagbibigay ng kanilang enerhiya (cool. ) sa pamamagitan ng mga particle sa kabilang panig ng hangganan. Dahil ang dami ng panlabas na malamig na mga particle ay mas malaki, ang mabilis na mga particle, na nagbibigay ng kanilang thermal energy, ay hindi maaaring makabuluhang painitin ang panlabas na malamig na mga particle. Samakatuwid, ang proseso ng paglamig ng mainit na tubig ay nangyayari nang medyo mabilis. Ang semi-heated na tubig, sa kabilang banda, ay may mas mababang thermal conductivity, at ang lapad ng hangganan sa pagitan ng semi-heated at malamig na mga particle ay mas malawak. Ang pag-alis sa gitna ng tulad ng isang malawak na hangganan ay nangyayari nang mas mabagal kaysa sa kaso ng isang mainit na sisidlan. Bilang resulta, ang isang mainit na sisidlan ay lumalamig nang mas mabilis kaysa sa isang mainit. Sa tingin ko, kinakailangang sundin ang dinamika ng proseso ng paglamig ng tubig ng iba't ibang temperatura sa pamamagitan ng paglalagay ng ilang mga sensor ng temperatura mula sa gitna hanggang sa gilid ng sisidlan.

Max , 11/19/2016 05:07

Ito ay napatunayan: sa Yamal, sa hamog na nagyelo, ang isang tubo na may mainit na tubig ay nagyeyelo at kailangan itong magpainit, ngunit hindi malamig!

Artem, 09.12.2016 01:25

Mahirap, ngunit sa palagay ko ang malamig na tubig ay mas siksik kaysa sa mainit na tubig, kahit na mas mahusay kaysa sa pinakuluang tubig, at pagkatapos ay mayroong isang acceleration sa paglamig, i.e. Ang mainit na tubig ay umabot sa malamig na temperatura at naabutan ito, at kung isasaalang-alang mo ang katotohanan na ang mainit na tubig ay nagyeyelo mula sa ibaba at hindi mula sa itaas, tulad ng nakasulat sa itaas, ito ay nagpapabilis ng proseso!

Alexander Sergeev, 21.08.2017 10:52

Walang ganoong epekto. Naku. Noong 2016, ang isang detalyadong artikulo sa paksa ay nai-publish sa Kalikasan: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect Mula dito ay malinaw na kung ang mga eksperimento ay isinasagawa nang maingat (kung ang mga sample ng mainit at malamig na tubig ay pareho sa lahat maliban sa temperatura), ang epekto ay hindi sinusunod.

Headlab, 08/22/2017 05:31

Victor, 10/27/2017 03:52 AM

"Ganun talaga." - kung hindi naiintindihan ng paaralan kung ano ang kapasidad ng init at ang batas ng konserbasyon ng enerhiya. Madaling suriin - para dito kailangan mo: isang pagnanais, isang ulo, mga kamay, tubig, isang refrigerator at isang alarm clock. At ang mga skating rinks, gaya ng isinulat ng mga eksperto, ay nagyelo (napuno) ng malamig na tubig, at sa maligamgam na tubig ay pinapantayan nila ang pinutol na yelo. At sa taglamig kailangan mong ibuhos ang anti-freeze fluid sa washer reservoir, hindi tubig. Ang tubig ay magyeyelo pa rin, at ang malamig na tubig ay magyeyelo nang mas mabilis.

Irina, 01/23/2018 10:58

Ang mga siyentipiko sa buong mundo ay nakikipagpunyagi sa kabalintunaan na ito mula pa noong panahon ni Aristotle, at sina Viktor, Zavlab at Sergeev ay naging pinakamatalino.

Denis, 02/01/2018 08:51

Lahat ay tama sa artikulo. Ngunit medyo iba ang dahilan. Sa proseso ng pagkulo, ang hangin na natunaw dito ay sumingaw mula sa tubig, samakatuwid, habang lumalamig ang tubig na kumukulo, bilang isang resulta, ang density nito ay magiging mas mababa kaysa sa hilaw na tubig ng parehong temperatura. Walang ibang dahilan para sa iba't ibang thermal conductivity maliban sa iba't ibang density.

Headlab, 03/01/2018 08:58 | ulo lab

Irina :), ang "mga siyentipiko ng buong mundo" ay hindi nakikipaglaban sa "kabalintunaan" na ito, para sa mga tunay na siyentipiko na ang "kabalintunaan" na ito ay hindi umiiral - madali itong napatunayan sa mga kondisyon na maaaring kopyahin. Ang "kabalintunaan" ay lumitaw dahil sa hindi maibabalik na mga eksperimento ng batang African na si Mpemba at pinalaki ng mga katulad na "siyentipiko" :)

epekto ng Mpemba(Mpemba paradox) - isang kabalintunaan na nagsasaad na ang mainit na tubig sa ilalim ng ilang mga kundisyon ay mas mabilis na nagyeyelo kaysa malamig na tubig, bagama't dapat itong pumasa sa temperatura ng malamig na tubig sa proseso ng pagyeyelo. Ang kabalintunaan na ito ay isang eksperimentong katotohanan na sumasalungat sa karaniwang mga ideya, ayon sa kung saan, sa ilalim ng parehong mga kondisyon, ang isang mas mainit na katawan ay nangangailangan ng mas maraming oras upang lumamig sa isang tiyak na temperatura kaysa sa isang mas malamig na katawan upang lumamig sa parehong temperatura.

Ang kababalaghang ito ay napansin noong panahong iyon nina Aristotle, Francis Bacon at Rene Descartes, ngunit noong 1963 lamang, nalaman ng Tanzanian schoolboy na si Erasto Mpemba na ang mainit na pinaghalong ice cream ay mas mabilis na nagyeyelo kaysa sa malamig.

Si Erasto Mpemba ay isang estudyante sa Magambin High School sa Tanzania na gumagawa ng praktikal na gawain sa pagluluto. Kailangan niyang gumawa ng homemade ice cream - pakuluan ang gatas, itunaw ang asukal dito, palamig ito sa temperatura ng silid, at pagkatapos ay ilagay ito sa refrigerator upang mag-freeze. Tila, si Mpemba ay hindi partikular na masigasig na mag-aaral at nagpaliban sa unang bahagi ng takdang-aralin. Sa takot na hindi siya makarating sa oras sa pagtatapos ng aralin, inilagay niya ang mainit pa ring gatas sa refrigerator. Sa kanyang sorpresa, ito ay nagyelo kahit na mas maaga kaysa sa gatas ng kanyang mga kasama, na inihanda ayon sa isang ibinigay na teknolohiya.

Pagkatapos nito, nag-eksperimento si Mpemba hindi lamang sa gatas, kundi pati na rin sa ordinaryong tubig. Sa anumang kaso, bilang isang estudyante sa Mkwawa High School, tinanong niya si Propesor Dennis Osborne mula sa University College sa Dar es Salaam (inimbitahan ng direktor ng paaralan na magbigay ng lecture sa physics sa mga mag-aaral) tungkol sa tubig: "Kung kukuha ka dalawang magkaparehong lalagyan na may pantay na dami ng tubig upang sa isa sa kanila ang tubig ay may temperatura na 35 ° C, at sa isa pa - 100 ° C, at ilagay ang mga ito sa freezer, pagkatapos ay sa pangalawa ang tubig ay mas mabilis na mag-freeze. Bakit? Naging interesado si Osborne sa isyung ito at sa lalong madaling panahon noong 1969, kasama ng Mpemba, inilathala nila ang mga resulta ng kanilang mga eksperimento sa journal na "Physics Education". Mula noon, ang epekto na kanilang natuklasan ay tinatawag na epekto ng Mpemba.

Hanggang ngayon, walang nakakaalam nang eksakto kung paano ipaliwanag ang kakaibang epekto na ito. Ang mga siyentipiko ay walang iisang bersyon, bagaman marami. Ang lahat ay tungkol sa pagkakaiba sa mga katangian ng mainit at malamig na tubig, ngunit hindi pa malinaw kung aling mga katangian ang gumaganap ng isang papel sa kasong ito: ang pagkakaiba sa supercooling, evaporation, pagbuo ng yelo, convection, o ang epekto ng mga tunaw na gas sa tubig sa iba't ibang temperatura.

Ang kabalintunaan ng epekto ng Mpemba ay ang oras kung kailan lumalamig ang katawan sa temperatura ng kapaligiran ay dapat na proporsyonal sa pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng katawan na ito at ng kapaligiran. Ang batas na ito ay itinatag ni Newton at mula noon ay maraming beses nang nakumpirma sa pagsasagawa. Sa parehong epekto, ang tubig sa 100°C ay lumalamig hanggang 0°C na mas mabilis kaysa sa parehong dami ng tubig sa 35°C.

Gayunpaman, hindi pa ito nagpapahiwatig ng isang kabalintunaan, dahil ang epekto ng Mpemba ay maaari ding ipaliwanag sa loob ng kilalang pisika. Narito ang ilang mga paliwanag para sa epekto ng Mpemba:

Pagsingaw

Ang mainit na tubig ay sumingaw nang mas mabilis mula sa lalagyan, sa gayon ay binabawasan ang dami nito, at ang isang mas maliit na dami ng tubig na may parehong temperatura ay mas mabilis na nagyeyelo. Ang tubig na pinainit hanggang 100 C ay nawawalan ng 16% ng masa nito kapag pinalamig sa 0 C.

Ang epekto ng pagsingaw ay dobleng epekto. Una, ang masa ng tubig na kinakailangan para sa paglamig ay nabawasan. At pangalawa, bumababa ang temperatura dahil sa ang katunayan na ang init ng pagsingaw ng paglipat mula sa bahagi ng tubig hanggang sa yugto ng singaw ay bumababa.

pagkakaiba sa temperatura

Dahil sa ang katunayan na ang pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng mainit na tubig at malamig na hangin ay mas malaki - kaya ang init exchange sa kasong ito ay mas matindi at mainit na tubig cools mas mabilis.

hypothermia

Kapag ang tubig ay pinalamig sa ibaba 0 C, hindi ito palaging nagyeyelo. Sa ilang partikular na kundisyon, maaari itong sumailalim sa supercooling habang patuloy na nananatiling likido sa mga temperaturang mas mababa sa freezing point. Sa ilang mga kaso, ang tubig ay maaaring manatiling likido kahit na sa -20 C.

Ang dahilan para sa epekto na ito ay upang magsimulang mabuo ang mga unang kristal na yelo, kailangan ang mga sentro ng pagbuo ng kristal. Kung wala ang mga ito sa likidong tubig, pagkatapos ay magpapatuloy ang supercooling hanggang sa bumaba ang temperatura nang sapat na ang mga kristal ay nagsimulang mabuo nang kusang. Kapag nagsimula silang mabuo sa supercooled na likido, magsisimula silang lumaki nang mas mabilis, na bumubuo ng ice slush na magyeyelo upang bumuo ng yelo.

Ang mainit na tubig ay pinaka-madaling kapitan sa hypothermia dahil ang pag-init ay nag-aalis ng mga natunaw na gas at mga bula, na siya namang magsisilbing mga sentro para sa pagbuo ng mga kristal na yelo.

Bakit ang hypothermia ay nagiging sanhi ng mas mabilis na pagyeyelo ng mainit na tubig? Sa kaso ng malamig na tubig, na hindi supercooled, ang mga sumusunod ay nangyayari. Sa kasong ito, ang isang manipis na layer ng yelo ay bubuo sa ibabaw ng sisidlan. Ang layer ng yelo na ito ay magsisilbing insulator sa pagitan ng tubig at malamig na hangin at mapipigilan ang karagdagang pagsingaw. Ang rate ng pagbuo ng mga kristal ng yelo sa kasong ito ay magiging mas mababa. Sa kaso ng mainit na tubig na sumasailalim sa subcooling, ang subcooled na tubig ay walang protective surface layer ng yelo. Samakatuwid, mas mabilis itong nawawalan ng init sa pamamagitan ng bukas na tuktok.

Kapag natapos ang proseso ng supercooling at nag-freeze ang tubig, mas maraming init ang mawawala at samakatuwid ay mas maraming yelo ang nabuo.

Itinuturing ng maraming mananaliksik ng epektong ito ang hypothermia bilang pangunahing salik sa kaso ng epekto ng Mpemba.

Convection

Ang malamig na tubig ay nagsisimulang mag-freeze mula sa itaas, at sa gayon ay lumalala ang mga proseso ng heat radiation at convection, at samakatuwid ay ang pagkawala ng init, habang ang mainit na tubig ay nagsisimulang mag-freeze mula sa ibaba.

Ang epektong ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng isang anomalya sa density ng tubig. Ang tubig ay may pinakamataas na density sa 4 C. Kung palamigin mo ang tubig hanggang 4 C at ilagay ito sa mas mababang temperatura, ang ibabaw na layer ng tubig ay mas mabilis na magyeyelo. Dahil ang tubig na ito ay hindi gaanong siksik kaysa sa tubig sa 4°C, mananatili ito sa ibabaw, na bumubuo ng isang manipis na malamig na layer. Sa ilalim ng mga kondisyong ito, isang manipis na layer ng yelo ang bubuo sa ibabaw ng tubig sa loob ng maikling panahon, ngunit ang layer na ito ng yelo ay magsisilbing insulator na nagpoprotekta sa mas mababang mga layer ng tubig, na mananatili sa temperatura na 4 C. Samakatuwid , ang karagdagang paglamig ay magiging mas mabagal.

Sa kaso ng mainit na tubig, ang sitwasyon ay ganap na naiiba. Ang ibabaw na layer ng tubig ay lalamig nang mas mabilis dahil sa pagsingaw at mas malaking pagkakaiba sa temperatura. Gayundin, ang mga layer ng malamig na tubig ay mas siksik kaysa sa mga layer ng mainit na tubig, kaya lulubog ang layer ng malamig na tubig, na itinataas ang layer ng mainit na tubig sa ibabaw. Tinitiyak ng sirkulasyon ng tubig na ito ang mabilis na pagbaba ng temperatura.

Ngunit bakit ang prosesong ito ay hindi umabot sa punto ng ekwilibriyo? Upang ipaliwanag ang epekto ng Mpemba mula sa puntong ito ng convection, kakailanganing ipagpalagay na ang malamig at mainit na layer ng tubig ay pinaghihiwalay at ang proseso ng convection mismo ay nagpapatuloy pagkatapos bumaba ang average na temperatura ng tubig sa ibaba 4 C.

Gayunpaman, walang eksperimentong ebidensya na sumusuporta sa hypothesis na ito na ang malamig at mainit na mga layer ng tubig ay pinaghihiwalay ng convection.

mga gas na natunaw sa tubig

Ang tubig ay palaging naglalaman ng mga gas na natunaw dito - oxygen at carbon dioxide. Ang mga gas na ito ay may kakayahang bawasan ang pagyeyelo ng tubig. Kapag ang tubig ay pinainit, ang mga gas na ito ay inilabas mula sa tubig dahil ang kanilang solubility sa tubig sa mataas na temperatura ay mas mababa. Samakatuwid, kapag ang mainit na tubig ay pinalamig, palaging may mas kaunting mga dissolved gas dito kaysa sa hindi pinainit na malamig na tubig. Samakatuwid, ang punto ng pagyeyelo ng pinainit na tubig ay mas mataas at mas mabilis itong nagyeyelo. Ang salik na ito kung minsan ay itinuturing na pangunahing isa sa pagpapaliwanag ng epekto ng Mpemba, bagama't walang pang-eksperimentong data na nagpapatunay sa katotohanang ito.

Thermal conductivity

Malaki ang papel na ginagampanan ng mekanismong ito kapag inilagay ang tubig sa refrigerator freezer sa maliliit na lalagyan. Sa ilalim ng mga kondisyong ito, naobserbahan na ang lalagyan na may mainit na tubig ay natutunaw ang yelo ng freezer sa ilalim, sa gayon ay nagpapabuti ng thermal contact sa dingding ng freezer at thermal conductivity. Bilang resulta, ang init ay tinanggal mula sa lalagyan ng mainit na tubig nang mas mabilis kaysa sa malamig. Sa turn, ang lalagyan na may malamig na tubig ay hindi natutunaw ang niyebe sa ilalim nito.

Ang lahat ng ito (pati na rin ang iba pang) mga kondisyon ay pinag-aralan sa maraming mga eksperimento, ngunit ang isang malinaw na sagot sa tanong - kung alin sa mga ito ang nagbibigay ng 100% na pagpaparami ng epekto ng Mpemba - ay hindi nakuha.

Kaya, halimbawa, noong 1995, pinag-aralan ng German physicist na si David Auerbach ang impluwensya ng supercooling ng tubig sa epekto na ito. Natuklasan niya na ang mainit na tubig, na umaabot sa supercooled na estado, ay nagyeyelo sa mas mataas na temperatura kaysa malamig na tubig, at samakatuwid ay mas mabilis kaysa sa huli. Ngunit ang malamig na tubig ay umabot sa supercooled na estado nang mas mabilis kaysa sa mainit na tubig, at sa gayon ay nabayaran ang nakaraang lag.

Bilang karagdagan, ang mga resulta ng Auerbach ay sumasalungat sa naunang data na ang mainit na tubig ay nakakamit ng higit na supercooling dahil sa mas kaunting mga crystallization center. Kapag ang tubig ay pinainit, ang mga gas na natunaw dito ay tinanggal mula dito, at kapag ito ay pinakuluan, ang ilang mga asin na natunaw dito ay namuo.

Sa ngayon, isang bagay lamang ang maaaring igiit - ang pagpaparami ng epekto na ito ay mahalagang nakasalalay sa mga kondisyon kung saan isinasagawa ang eksperimento. Eksakto dahil hindi ito palaging na-reproduce.

O. V. Mosin

pampanitikanpinagmumulan:

"Mas mabilis na nagyeyelo ang mainit na tubig kaysa sa malamig na tubig. Bakit ito ginagawa?", Jearl Walker sa The Amateur Scientist, Scientific American, Vol. 237, hindi. 3, p. 246-257; Setyembre, 1977.

"Ang Pagyeyelo ng Mainit at Malamig na Tubig", G.S. Kell sa American Journal of Physics, Vol. 37, hindi. 5, pp. 564-565; Mayo 1969.

"Supercooling at ang Mpemba effect", David Auerbach, sa American Journal of Physics, Vol. 63, hindi. 10, pp. 882-885; Okt, 1995.

"The Mpemba effect: The freezing times of hot and cold water", Charles A. Knight, sa American Journal of Physics, Vol. 64, hindi. 5, p 524; Mayo, 1996.

Noong 1963, ang isang schoolboy mula sa Tanzania na nagngangalang Erasto Mpemba ay nagtanong sa kanyang guro ng isang hangal na tanong - bakit mas mabilis na nag-freeze ang mainit na ice cream kaysa malamig na ice cream sa kanyang freezer?

Si Erasto Mpemba ay isang estudyante sa Magambin High School sa Tanzania na gumagawa ng praktikal na gawain sa pagluluto. Kailangan niyang gumawa ng homemade ice cream - pakuluan ang gatas, itunaw ang asukal dito, palamig ito sa temperatura ng silid, at pagkatapos ay ilagay ito sa refrigerator upang mag-freeze. Tila, si Mpemba ay hindi partikular na masigasig na mag-aaral at nagpaliban sa unang bahagi ng takdang-aralin. Sa takot na hindi siya makarating sa oras sa pagtatapos ng aralin, naglagay siya ng mainit na gatas sa refrigerator. Sa kanyang sorpresa, ito ay nagyelo kahit na mas maaga kaysa sa gatas ng kanyang mga kasama, na inihanda ayon sa isang ibinigay na teknolohiya.

Bumaling siya sa guro ng pisika para sa paglilinaw, ngunit tinawanan lamang niya ang mag-aaral, sinabi ang sumusunod: "Hindi ito pisika ng mundo, ngunit ang pisika ng Mpemba." Pagkatapos nito, nag-eksperimento si Mpemba hindi lamang sa gatas, kundi pati na rin sa ordinaryong tubig.

Sa anumang kaso, isa nang estudyante sa Mkwawa High School, tinanong niya si Propesor Dennis Osborne mula sa University College sa Dar es Salaam (inimbitahan ng direktor ng paaralan na magbigay ng lecture sa physics sa mga estudyante) tungkol sa tubig: “Kung kumuha ka ng dalawang magkaparehong lalagyan na may pantay na dami ng tubig upang sa isa sa kanila ang tubig ay may temperatura na 35 ° C, at sa isa pa - 100 ° C, at ilagay ang mga ito sa freezer, pagkatapos ay sa pangalawa ang tubig ay mag-freeze. mas mabilis. Bakit?" Naging interesado si Osborn sa isyung ito at sa lalong madaling panahon noong 1969, kasama ng Mpemba, inilathala nila ang mga resulta ng kanilang mga eksperimento sa journal Physics Education. Simula noon, ang epekto na natuklasan nila ay tinatawag na epekto ng Mpemba.

Gusto mo bang malaman kung bakit ito nangyayari? Ilang taon lamang ang nakalilipas, nagawang ipaliwanag ng mga siyentipiko ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ...

Ang epekto ng Mpemba (Mpemba Paradox) ay isang kabalintunaan na nagsasaad na ang mainit na tubig sa ilalim ng ilang mga kundisyon ay mas mabilis na nagyeyelo kaysa malamig na tubig, bagama't dapat itong pumasa sa temperatura ng malamig na tubig sa proseso ng pagyeyelo. Ang kabalintunaan na ito ay isang eksperimentong katotohanan na sumasalungat sa karaniwang mga ideya, ayon sa kung saan, sa ilalim ng parehong mga kondisyon, ang isang mas mainit na katawan ay nangangailangan ng mas maraming oras upang lumamig sa isang tiyak na temperatura kaysa sa isang mas malamig na katawan upang lumamig sa parehong temperatura.

Ang kababalaghang ito ay napansin noong panahong iyon nina Aristotle, Francis Bacon at Rene Descartes. Hanggang ngayon, walang nakakaalam nang eksakto kung paano ipaliwanag ang kakaibang epekto na ito. Ang mga siyentipiko ay walang iisang bersyon, bagaman marami. Ang lahat ay tungkol sa pagkakaiba sa mga katangian ng mainit at malamig na tubig, ngunit hindi pa malinaw kung aling mga katangian ang gumaganap ng isang papel sa kasong ito: ang pagkakaiba sa supercooling, evaporation, pagbuo ng yelo, convection, o ang epekto ng mga tunaw na gas sa tubig sa iba't ibang temperatura. Ang kabalintunaan ng epekto ng Mpemba ay ang oras kung kailan lumalamig ang katawan sa temperatura ng kapaligiran ay dapat na proporsyonal sa pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng katawan na ito at ng kapaligiran. Ang batas na ito ay itinatag ni Newton at mula noon ay maraming beses nang nakumpirma sa pagsasagawa. Sa parehong epekto, ang tubig sa 100°C ay lumalamig hanggang 0°C na mas mabilis kaysa sa parehong dami ng tubig sa 35°C.

Simula noon, iba't ibang mga bersyon ang ipinahayag, ang isa sa mga ito ay ang mga sumusunod: ang bahagi ng mainit na tubig ay sumingaw lamang sa simula, at pagkatapos, kapag ang isang mas maliit na halaga ay nananatili, ang tubig ay nagiging mas mabilis. Ang bersyon na ito, dahil sa pagiging simple nito, ay naging pinakasikat, ngunit ang mga siyentipiko ay hindi ganap na nasiyahan.

Ngayon, isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa Nanyang Technological University sa Singapore, na pinamumunuan ng chemist na si Xi Zhang, ang nagsasabing nalutas na nila ang lumang misteryo kung bakit mas mabilis na nagyeyelo ang mainit na tubig kaysa malamig na tubig. Tulad ng nalaman ng mga ekspertong Tsino, ang sikreto ay nasa dami ng enerhiya na nakaimbak sa mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga molekula ng tubig.

Tulad ng alam mo, ang mga molekula ng tubig ay binubuo ng isang atomo ng oxygen at dalawang atomo ng hydrogen na pinagsasama-sama ng mga covalent bond, na sa antas ng particle ay mukhang isang pagpapalitan ng mga electron. Ang isa pang kilalang katotohanan ay ang mga atomo ng hydrogen ay naaakit sa mga atomo ng oxygen mula sa mga kalapit na molekula - sa kasong ito, ang mga bono ng hydrogen ay nabuo.

Kasabay nito, ang mga molekula ng tubig sa kabuuan ay nagtataboy sa isa't isa. Napansin ng mga siyentipiko mula sa Singapore na ang mas mainit na tubig, mas malaki ang distansya sa pagitan ng mga molekula ng likido dahil sa pagtaas ng mga puwersa ng salungat. Bilang resulta, ang mga bono ng hydrogen ay nakaunat, at samakatuwid ay nag-iimbak ng mas maraming enerhiya. Ang enerhiya na ito ay inilabas kapag ang tubig ay lumalamig - ang mga molekula ay lumalapit sa isa't isa. At ang pagbabalik ng enerhiya, tulad ng alam mo, ay nangangahulugan ng paglamig.

Narito ang mga hypotheses na iniharap ng mga siyentipiko:

Pagsingaw

Ang mainit na tubig ay sumingaw nang mas mabilis mula sa lalagyan, sa gayon ay binabawasan ang dami nito, at ang isang mas maliit na dami ng tubig na may parehong temperatura ay mas mabilis na nagyeyelo. Ang tubig na pinainit hanggang 100°C ay nawawalan ng 16% ng masa nito kapag pinalamig hanggang 0°C. Ang epekto ng pagsingaw ay dobleng epekto. Una, ang masa ng tubig na kinakailangan para sa paglamig ay nabawasan. At pangalawa, dahil sa evaporation, bumababa ang temperatura nito.

pagkakaiba sa temperatura

Dahil sa ang katunayan na ang pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng mainit na tubig at malamig na hangin ay mas malaki - samakatuwid, ang paglipat ng init sa kasong ito ay mas matindi at ang mainit na tubig ay lumalamig nang mas mabilis.

hypothermia
Kapag ang tubig ay pinalamig sa ibaba 0°C, hindi ito palaging nagyeyelo. Sa ilang partikular na kundisyon, maaari itong sumailalim sa supercooling habang patuloy na nananatiling likido sa mga temperaturang mas mababa sa freezing point. Sa ilang mga kaso, ang tubig ay maaaring manatiling likido kahit na sa -20°C. Ang dahilan para sa epekto na ito ay upang magsimulang mabuo ang mga unang kristal na yelo, kailangan ang mga sentro ng pagbuo ng kristal. Kung wala ang mga ito sa likidong tubig, pagkatapos ay magpapatuloy ang supercooling hanggang sa bumaba ang temperatura nang sapat na ang mga kristal ay nagsimulang mabuo nang kusang. Kapag nagsimula silang mabuo sa supercooled na likido, magsisimula silang lumaki nang mas mabilis, na bumubuo ng ice slush na magyeyelo upang bumuo ng yelo. Ang mainit na tubig ay pinaka-madaling kapitan sa hypothermia dahil ang pag-init ay nag-aalis ng mga natunaw na gas at mga bula, na siya namang magsisilbing mga sentro para sa pagbuo ng mga kristal na yelo. Bakit ang hypothermia ay nagiging sanhi ng mas mabilis na pagyeyelo ng mainit na tubig? Sa kaso ng malamig na tubig na hindi supercooled, ang mangyayari ay isang manipis na layer ng yelo ang nabubuo sa ibabaw nito, na nagsisilbing insulator sa pagitan ng tubig at ng malamig na hangin, at sa gayon ay pinipigilan ang karagdagang pagsingaw. Ang rate ng pagbuo ng mga kristal ng yelo sa kasong ito ay magiging mas mababa. Sa kaso ng mainit na tubig na sumasailalim sa subcooling, ang subcooled na tubig ay walang protective surface layer ng yelo. Samakatuwid, mas mabilis itong nawawalan ng init sa pamamagitan ng bukas na tuktok. Kapag natapos ang proseso ng supercooling at nag-freeze ang tubig, mas maraming init ang mawawala at samakatuwid ay mas maraming yelo ang nabuo. Itinuturing ng maraming mananaliksik ng epektong ito ang hypothermia bilang pangunahing salik sa kaso ng epekto ng Mpemba.
Convection

Ang malamig na tubig ay nagsisimulang mag-freeze mula sa itaas, at sa gayon ay lumalala ang mga proseso ng heat radiation at convection, at samakatuwid ay ang pagkawala ng init, habang ang mainit na tubig ay nagsisimulang mag-freeze mula sa ibaba. Ang epektong ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng isang anomalya sa density ng tubig. Ang tubig ay may pinakamataas na density sa 4°C. Kung magpapalamig ka ng tubig sa 4°C at ilagay ito sa isang kapaligiran na may mas mababang temperatura, ang ibabaw na layer ng tubig ay mas mabilis na magyeyelo. Dahil ang tubig na ito ay hindi gaanong siksik kaysa sa tubig sa 4°C, mananatili ito sa ibabaw, na bumubuo ng isang manipis na malamig na layer. Sa ilalim ng mga kundisyong ito, isang manipis na layer ng yelo ang bubuo sa ibabaw ng tubig sa loob ng maikling panahon, ngunit ang layer na ito ng yelo ay magsisilbing insulator na nagpoprotekta sa mas mababang mga layer ng tubig, na mananatili sa 4°C. Samakatuwid, ang karagdagang proseso ng paglamig ay magiging mas mabagal. Sa kaso ng mainit na tubig, ang sitwasyon ay ganap na naiiba. Ang ibabaw na layer ng tubig ay lalamig nang mas mabilis dahil sa pagsingaw at mas malaking pagkakaiba sa temperatura. Gayundin, ang mga layer ng malamig na tubig ay mas siksik kaysa sa mga layer ng mainit na tubig, kaya lulubog ang layer ng malamig na tubig, na itinataas ang layer ng mainit na tubig sa ibabaw. Tinitiyak ng sirkulasyon ng tubig na ito ang mabilis na pagbaba ng temperatura. Ngunit bakit ang prosesong ito ay hindi umabot sa punto ng ekwilibriyo? Upang ipaliwanag ang epekto ng Mpemba mula sa punto ng view ng convection, ipagpalagay na ang malamig at mainit na layer ng tubig ay pinaghihiwalay at ang proseso ng convection mismo ay nagpapatuloy pagkatapos bumaba ang average na temperatura ng tubig sa ibaba 4°C. Gayunpaman, walang pang-eksperimentong ebidensya na sumusuporta sa hypothesis na ito na ang malamig at mainit na mga layer ng tubig ay pinaghihiwalay ng convection.

mga gas na natunaw sa tubig

Ang tubig ay palaging naglalaman ng mga gas na natunaw dito - oxygen at carbon dioxide. Ang mga gas na ito ay may kakayahang bawasan ang pagyeyelo ng tubig. Kapag ang tubig ay pinainit, ang mga gas na ito ay inilabas mula sa tubig dahil ang kanilang solubility sa tubig sa mataas na temperatura ay mas mababa. Samakatuwid, kapag ang mainit na tubig ay pinalamig, palaging may mas kaunting mga dissolved gas dito kaysa sa hindi pinainit na malamig na tubig. Samakatuwid, ang punto ng pagyeyelo ng pinainit na tubig ay mas mataas at mas mabilis itong nagyeyelo. Ang salik na ito kung minsan ay itinuturing na pangunahing isa sa pagpapaliwanag ng epekto ng Mpemba, bagama't walang pang-eksperimentong data na nagpapatunay sa katotohanang ito.

Thermal conductivity

Malaki ang papel na ginagampanan ng mekanismong ito kapag inilagay ang tubig sa refrigerator freezer sa maliliit na lalagyan. Sa ilalim ng mga kondisyong ito, naobserbahan na ang lalagyan na may mainit na tubig ay natutunaw ang yelo ng freezer sa ilalim, sa gayon ay nagpapabuti ng thermal contact sa dingding ng freezer at thermal conductivity. Bilang resulta, ang init ay tinanggal mula sa lalagyan ng mainit na tubig nang mas mabilis kaysa sa malamig. Sa turn, ang lalagyan na may malamig na tubig ay hindi natutunaw ang niyebe sa ilalim nito. Ang lahat ng ito (pati na rin ang iba pang) mga kondisyon ay pinag-aralan sa maraming mga eksperimento, ngunit isang hindi malabo na sagot sa tanong - kung alin sa mga ito ang nagbibigay ng 100% na pagpaparami ng epekto ng Mpemba - ay hindi nakuha. Kaya, halimbawa, noong 1995, pinag-aralan ng German physicist na si David Auerbach ang impluwensya ng supercooling ng tubig sa epekto na ito. Natuklasan niya na ang mainit na tubig, na umaabot sa supercooled na estado, ay nagyeyelo sa mas mataas na temperatura kaysa malamig na tubig, at samakatuwid ay mas mabilis kaysa sa huli. Ngunit ang malamig na tubig ay umabot sa isang supercooled na estado nang mas mabilis kaysa sa mainit na tubig, sa gayon ay nagbabayad para sa nakaraang lag. Bilang karagdagan, ang mga resulta ng Auerbach ay sumasalungat sa naunang data na ang mainit na tubig ay nakakamit ng higit na supercooling dahil sa mas kaunting mga crystallization center. Kapag ang tubig ay pinainit, ang mga gas na natunaw dito ay aalisin mula dito, at kapag ito ay pinakuluan, ang ilang mga asin na natunaw dito ay namuo. Sa ngayon, isang bagay lamang ang maaaring igiit - ang pagpaparami ng epekto na ito ay makabuluhang nakasalalay sa mga kondisyon kung saan isinasagawa ang eksperimento. Eksakto dahil hindi ito palaging na-reproduce.

At narito ang malamang na dahilan.

Habang nagsusulat ang mga chemist sa kanilang artikulo, na makikita sa arXiv.org preprint site, ang mga hydrogen bond ay mas malakas na nakaunat sa mainit na tubig kaysa sa malamig na tubig. Kaya, lumalabas na mas maraming enerhiya ang nakaimbak sa mga bono ng hydrogen ng mainit na tubig, na nangangahulugan na higit pa sa mga ito ang pinakawalan kapag pinalamig sa mga sub-zero na temperatura. Dahil dito, mas mabilis ang pagyeyelo.

Sa ngayon, nalutas ng mga siyentipiko ang bugtong na ito sa teorya lamang. Kapag ipinakita nila ang nakakumbinsi na katibayan ng kanilang bersyon, kung gayon ang tanong kung bakit ang mainit na tubig ay nagyeyelo nang mas mabilis kaysa sa malamig na tubig ay maaaring ituring na sarado.

Aling tubig ang mas mabilis na nagyeyelo, mainit o malamig, ay naiimpluwensyahan ng maraming mga kadahilanan, ngunit ang tanong mismo ay tila kakaiba. Ito ay ipinahiwatig, at ito ay kilala mula sa pisika, na ang mainit na tubig ay nangangailangan pa rin ng oras upang lumamig sa temperatura ng maihahambing na malamig na tubig upang maging yelo. Maaaring laktawan ng malamig na tubig ang yugtong ito, at, nang naaayon, mananalo ito sa oras.

Ngunit ang sagot sa tanong kung aling tubig ang mas mabilis na nagyeyelo - malamig o mainit - sa kalye sa hamog na nagyelo, alam ng sinumang naninirahan sa hilagang latitude. Sa katunayan, ayon sa siyensiya, lumalabas na sa anumang kaso, ang malamig na tubig ay kailangang mag-freeze nang mas mabilis.

Gayundin ang guro ng pisika, na nilapitan ng mag-aaral na si Erasto Mpemba noong 1963 na may kahilingang ipaliwanag kung bakit ang malamig na pinaghalong sorbetes sa hinaharap ay nagyeyelo nang mas matagal kaysa sa katulad, ngunit mainit.

"Hindi ito world physics, ngunit isang uri ng Mpemba physics"

Sa oras na iyon, tinawanan lamang ito ng guro, ngunit si Deniss Osborne, isang propesor ng pisika, na minsan ay nagpunta sa parehong paaralan kung saan nag-aral si Erasto, ay eksperimento na nakumpirma ang pagkakaroon ng gayong epekto, kahit na walang paliwanag para dito noon. . Noong 1969, isang tanyag na journal na pang-agham ang naglathala ng magkasanib na artikulo ng dalawang lalaki na naglalarawan ng kakaibang epektong ito.

Simula noon, sa pamamagitan ng paraan, ang tanong kung aling tubig ang mas mabilis na nagyeyelo - mainit o malamig, ay may sariling pangalan - ang epekto, o kabalintunaan, Mpemba.

Matagal na ang tanong

Naturally, ang gayong kababalaghan ay naganap bago, at ito ay nabanggit sa mga gawa ng iba pang mga siyentipiko. Hindi lamang ang schoolboy ang interesado sa tanong na ito, ngunit naisip ito ni Rene Descartes at maging si Aristotle.

Narito ang mga diskarte lamang sa paglutas ng kabalintunaan na ito ay nagsimulang tumingin lamang sa pagtatapos ng ikadalawampu siglo.

Mga kundisyon para magkaroon ng kabalintunaan

Tulad ng ice cream, hindi lang ordinaryong tubig ang nagyeyelo sa panahon ng eksperimento. Ang ilang mga kundisyon ay dapat na naroroon upang simulan ang pagtatalo kung aling tubig ang mas mabilis na nagyeyelo - malamig o mainit. Ano ang nakakaimpluwensya sa prosesong ito?

Ngayon, sa ika-21 siglo, ilang mga opsyon ang iniharap na maaaring ipaliwanag ang kabalintunaan na ito. Aling tubig ang mas mabilis na nagyeyelo, mainit o malamig, ay maaaring depende sa katotohanan na mayroon itong mas mataas na rate ng pagsingaw kaysa sa malamig na tubig. Kaya, ang dami nito ay bumababa, at sa pagbaba ng lakas ng tunog, ang oras ng pagyeyelo ay nagiging mas maikli kaysa sa kung kukuha tayo ng katulad na paunang dami ng malamig na tubig.

Matagal nang na-defrost ang freezer

Aling tubig ang mas mabilis na nagyeyelo, at kung bakit ito nangyayari, ang maaaring maapektuhan ng snow lining na maaaring nasa freezer ng refrigerator na ginamit para sa eksperimento. Kung kukuha ka ng dalawang lalagyan na magkapareho sa dami, ngunit ang isa sa mga ito ay magkakaroon ng mainit na tubig at ang isa pang malamig na tubig, ang lalagyan na may mainit na tubig ay matutunaw ang niyebe sa ilalim, at sa gayon ay mapapabuti ang pakikipag-ugnayan ng thermal level sa dingding ng refrigerator. Hindi iyon magagawa ng lalagyan ng malamig na tubig. Kung walang ganoong lining na may snow sa refrigerator, ang malamig na tubig ay dapat mag-freeze nang mas mabilis.

Taas baba

Gayundin, ang kababalaghan kung saan ang tubig ay nagyeyelo nang mas mabilis - mainit o malamig, ay ipinaliwanag bilang mga sumusunod. Sumusunod sa ilang mga batas, ang malamig na tubig ay nagsisimulang mag-freeze mula sa itaas na mga layer, kapag ang mainit na tubig ay ginagawa ito ng kabaligtaran - ito ay nagsisimulang mag-freeze mula sa ibaba pataas. Lumalabas na ang malamig na tubig, na may malamig na layer sa itaas na may yelo na nabuo na sa ilang mga lugar, kaya lumalala ang mga proseso ng convection at thermal radiation, at sa gayon ay nagpapaliwanag kung aling tubig ang mas mabilis na nagyeyelo - malamig o mainit. Ang isang larawan mula sa mga amateur na eksperimento ay naka-attach, at dito ito ay malinaw na nakikita.

Ang init ay lumalabas, umaakyat sa itaas, at doon ay nakakatugon ito sa isang napakalamig na layer. Walang libreng landas para sa radiation ng init, kaya nagiging mahirap ang proseso ng paglamig. Ang mainit na tubig ay ganap na walang mga hadlang sa landas nito. Alin ang mas mabilis na nagyeyelo - malamig o mainit, kung saan nakasalalay ang posibleng resulta, maaari mong palawakin ang sagot sa pamamagitan ng pagsasabi na ang anumang tubig ay may ilang mga sangkap na natunaw dito.

Ang mga dumi sa komposisyon ng tubig bilang isang kadahilanan na nakakaimpluwensya sa kinalabasan

Kung hindi ka mandaya at gumamit ng tubig na may parehong komposisyon, kung saan ang mga konsentrasyon ng ilang mga sangkap ay magkapareho, kung gayon ang malamig na tubig ay dapat mag-freeze nang mas mabilis. Ngunit kung ang isang sitwasyon ay nangyayari kapag ang mga natunaw na elemento ng kemikal ay naroroon lamang sa mainit na tubig, habang ang malamig na tubig ay hindi nagtataglay ng mga ito, kung gayon ang mainit na tubig ay may pagkakataon na mag-freeze nang mas maaga. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang mga natunaw na sangkap sa tubig ay lumilikha ng mga sentro ng pagkikristal, at sa isang maliit na bilang ng mga sentrong ito, ang pagbabago ng tubig sa isang solidong estado ay mahirap. Kahit na ang supercooling ng tubig ay posible, sa kahulugan na sa mga sub-zero na temperatura ito ay nasa likidong estado.

Ngunit ang lahat ng mga bersyon na ito, tila, ay hindi nababagay sa mga siyentipiko hanggang sa wakas, at patuloy silang nagtatrabaho sa isyung ito. Noong 2013, sinabi ng isang pangkat ng mga mananaliksik sa Singapore na nalutas na nila ang lumang misteryo.

Sinasabi ng isang grupo ng mga siyentipikong Tsino na ang sikreto ng epektong ito ay nasa dami ng enerhiya na nakaimbak sa pagitan ng mga molekula ng tubig sa mga bono nito, na tinatawag na mga hydrogen bond.

Ang sagot mula sa mga Chinese scientist

Susunod ang karagdagang impormasyon, para sa pag-unawa kung saan kinakailangan na magkaroon ng ilang kaalaman sa kimika upang malaman kung aling tubig ang mas mabilis na nagyeyelo - mainit o malamig. Tulad ng alam mo, ito ay binubuo ng dalawang H (hydrogen) atoms at isang O (oxygen) atom na pinagsama-sama ng mga covalent bond.

Ngunit ang mga atomo ng hydrogen ng isang molekula ay naaakit din sa mga kalapit na molekula, sa kanilang bahagi ng oxygen. Ang mga bono na ito ay tinatawag na mga bono ng hydrogen.

Sa parehong oras, ito ay nagkakahalaga ng pag-alala na sa parehong oras, ang mga molekula ng tubig ay kumikilos nang hindi maganda sa bawat isa. Napansin ng mga siyentipiko na kapag ang tubig ay pinainit, ang distansya sa pagitan ng mga molekula nito ay tumataas, at ito ay pinadali ng mga puwersang salungat. Ito ay lumiliko na sumasakop sa isang distansya sa pagitan ng mga molekula sa isang malamig na estado, masasabi ng isa na sila ay umaabot, at mayroon silang mas malaking supply ng enerhiya. Ang reserbang enerhiya na ito ay inilabas kapag ang mga molekula ng tubig ay nagsimulang lumapit sa isa't isa, iyon ay, nangyayari ang paglamig. Lumalabas na ang mas malaking supply ng enerhiya sa mainit na tubig, at ang mas malaking paglabas nito kapag pinalamig sa mga sub-zero na temperatura, ay nangyayari nang mas mabilis kaysa sa malamig na tubig, na may mas maliit na supply ng naturang enerhiya. Kaya aling tubig ang mas mabilis na nagyeyelo - malamig o mainit? Sa kalye at sa laboratoryo, ang Mpemba na kabalintunaan ay dapat mangyari, at ang mainit na tubig ay dapat maging yelo nang mas mabilis.

Ngunit bukas pa rin ang tanong

Mayroon lamang teoretikal na kumpirmasyon ng pahiwatig na ito - lahat ng ito ay nakasulat sa magagandang mga formula at tila makatwiran. Ngunit kapag ang pang-eksperimentong data, kung saan ang tubig ay mas mabilis na nag-freeze - mainit o malamig, ay ilalagay sa isang praktikal na kahulugan, at ang kanilang mga resulta ay ipapakita, kung gayon posible na isaalang-alang ang tanong ng Mpemba na kabalintunaan sarado.