این درست است، اگرچه باورنکردنی به نظر می رسد، زیرا در فرآیند انجماد، آب از قبل گرم شده باید از دمای آب سرد عبور کند. در این میان از این افکت بسیار استفاده می شود به عنوان مثال پیست های یخ و سرسره ها در زمستان به جای آب سرد با آب گرم پر می شوند. کارشناسان به رانندگان توصیه می کنند در زمستان آب سرد را به جای آب داغ در مخزن ماشین لباسشویی بریزند. این پارادوکس در سراسر جهان به عنوان "اثر Mpemba" شناخته می شود.

این پدیده زمانی توسط ارسطو، فرانسیس بیکن و رنه دکارت ذکر شد، اما تنها در سال 1963 اساتید فیزیک به آن توجه کردند و سعی در بررسی آن کردند. همه چیز از آنجا شروع شد که یک دانش آموز تانزانیایی، Erasto Mpemba متوجه شد که شیر شیرینی که برای تهیه بستنی استفاده می کرد، اگر از قبل گرم شود، سریعتر جامد می شود و پیشنهاد کرد که آب داغ سریعتر از آب سرد یخ می زند. او برای توضیح به معلم فیزیک مراجعه کرد، اما او فقط به دانش آموز خندید و این جمله را گفت: "این فیزیک جهانی نیست، بلکه فیزیک Mpemba است."

خوشبختانه، دنیس آزبورن، استاد فیزیک از دانشگاه دارالسلام، یک روز از مدرسه بازدید کرد. و مپمبا با همان سوال به سمت او برگشت. پروفسور کمتر بدبین بود، گفت که نمی تواند چیزی را که هرگز ندیده قضاوت کند، و پس از بازگشت به خانه از کارکنان خواست آزمایش های مناسب را انجام دهند. انگار حرف پسر را تایید کردند. در هر صورت، در سال 1969، آزبورن در مورد همکاری با Mpemba در مجله "Eng. فیزیکتحصیلات". در همان سال، جورج کل از شورای تحقیقات ملی کانادا مقاله ای را در توصیف این پدیده به زبان انگلیسی منتشر کرد. آمریکاییمجلهازفیزیک».

چندین توضیح ممکن برای این پارادوکس وجود دارد:

• آب داغ سریعتر تبخیر می شود و در نتیجه حجم آن کاهش می یابد و حجم کمتری از آب با همان دما سریعتر یخ می زند. در ظروف در بسته آب سردباید سریعتر یخ بزند
• وجود پوشش برفی. ظرف با آب گرمبرف زیر را آب می کند، بنابراین تماس حرارتی با سطح خنک کننده را بهبود می بخشد. آب سرد زیر آن برف را آب نمی کند. بدون پوشش برف، ظرف آب سرد باید سریعتر منجمد شود.
• آب سرد از بالا شروع به یخ زدن می کند، در نتیجه فرآیندهای تابش گرما و همرفت و در نتیجه از دست دادن گرما بدتر می شود، در حالی که آب گرم از پایین شروع به یخ زدن می کند. با هم زدن مکانیکی اضافی آب در ظروف، آب سرد باید سریعتر منجمد شود.
• وجود مراکز تبلور در آب سرد شده - مواد محلول در آن. با تعداد کمی از چنین مراکزی در آب سرد، تبدیل آب به یخ دشوار است و حتی ابرسرد شدن آن زمانی امکان پذیر است که در حالت مایع با دمای زیر صفر باقی بماند.

اخیرا توضیح دیگری منتشر شده است. دکتر جاناتان کاتز از دانشگاه واشنگتن این پدیده را بررسی کرد و به این نتیجه رسید که مواد محلول در آب نقش مهمی دارند و هنگام گرم شدن رسوب می کنند.
تحت منحل شده است مواد Drکاتز به بی کربنات های کلسیم و منیزیم موجود در آب سخت اشاره دارد. هنگامی که آب گرم می شود، این مواد رسوب می کنند، آب "نرم" می شود. آبی که هرگز گرم نشده است حاوی این ناخالصی ها است و «سخت» است. با یخ زدن و تشکیل کریستال های یخ، غلظت ناخالصی ها در آب 50 برابر افزایش می یابد. این امر نقطه انجماد آب را کاهش می دهد.

این توضیح برای من قانع کننده به نظر نمی رسد، زیرا. ما نباید فراموش کنیم که این اثر در آزمایشات با بستنی و نه با آب سخت یافت شد. به احتمال زیاد، دلایل این پدیده ترموفیزیکی است و نه شیمیایی.

تاکنون هیچ توضیح روشنی در مورد پارادوکس Mpemba دریافت نشده است. باید بگویم که برخی از دانشمندان این پارادوکس را شایسته توجه نمی دانند. با این حال، بسیار جالب است که یک پسر مدرسه ای ساده به دلیل کنجکاوی و پشتکار خود، تأثیر فیزیکی را به رسمیت شناخته و محبوبیت پیدا کرده است.

اضافه شده در فوریه 2014

این یادداشت در سال 2011 نوشته شده است. از آن زمان، مطالعات جدیدی در مورد اثر Mpemba و تلاش های جدیدی برای توضیح آن ظاهر شده است. بنابراین، در سال 2012، انجمن سلطنتی شیمی بریتانیا اعلام کرد رقابت بین المللیبرای کشف راز علمی "اثر Mpemba" با صندوق جایزه 1000 پوند آخرین مهلت در 30 جولای 2012 تعیین شد. برنده نیکولا برگوویک از آزمایشگاه دانشگاه زاگرب بود. او کار خود را منتشر کرد که در آن تلاش های قبلی برای توضیح این پدیده را تحلیل کرد و به این نتیجه رسید که آنها قانع کننده نیستند. مدلی که او پیشنهاد کرد بر اساس خواص اساسی آب است. علاقه مندان می توانند در http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp کار پیدا کنند.

تحقیق به همین جا ختم نشد. در سال 2013، فیزیکدانان سنگاپور به طور نظری علت اثر مپمبا را ثابت کردند. این اثر را می‌توانید در http://arxiv.org/abs/1310.6514 بیابید.

مقالات مرتبط در سایت:

سایر مقالات این بخش

نظرات:

الکسی میشنف. , 06.10.2012 04:14

چرا آب گرم سریعتر تبخیر می شود؟ دانشمندان عملا ثابت کرده اند که یک لیوان آب داغ سریعتر از آب سرد یخ می زند. دانشمندان نمی توانند این پدیده را توضیح دهند به این دلیل که ماهیت پدیده ها را درک نمی کنند: گرما و سرما! گرما و سرما احساسات فیزیکی هستند که در اثر برهمکنش ذرات ماده به شکل فشردگی متقابل امواج مغناطیسی که از سمت فضا و از مرکز زمین حرکت می کنند، ایجاد می شوند. بنابراین، هر چه اختلاف پتانسیل این ولتاژ مغناطیسی بیشتر باشد، تبادل انرژی با روش نفوذ متقابل یک موج به موج دیگر سریعتر انجام می شود. یعنی با انتشار! یکی از مخالفان در پاسخ به مقاله من می نویسد: 1) "..آب گرم سریعتر تبخیر می شود که در نتیجه آن کمتر است، بنابراین سریعتر یخ می زند" سوال! چه انرژی باعث می شود آب سریعتر تبخیر شود؟ 2) در مقاله من در مورد یک لیوان صحبت می کنیم و نه در مورد تغار چوبی که طرف مقابل آن را به عنوان استدلال متقابل ذکر می کند. چه چیزی درست نیست! من به این سوال پاسخ می دهم: "به چه دلیلی تبخیر آب در طبیعت انجام می شود؟" امواج مغناطیسی که همیشه از مرکز زمین به سمت فضا حرکت می کنند، با غلبه بر فشار متقابل امواج فشردگی مغناطیسی (که همیشه از فضا به مرکز زمین حرکت می کنند)، در عین حال، از زمان حرکت به فضا، ذرات آب را اسپری می کنند. ، حجم آنها افزایش می یابد. یعنی گسترش بده! در صورت غلبه بر امواج مغناطیسی فشردگی، این بخارات آب فشرده ( متراکم شده ) شده و تحت تاثیر این نیروهای فشردگی مغناطیسی، آب به صورت بارش به زمین باز می گردد! خالصانه! الکسی میشنف. 6 اکتبر 2012.

الکسی میشنف. , 06.10.2012 04:19

دما چیست. دما درجه تنش الکترومغناطیسی امواج مغناطیسی با انرژی فشردگی و انبساط است. در حالت تعادل این انرژی ها، دمای بدن یا ماده در حالت پایدار است. اگر حالت تعادل این انرژی ها به هم بخورد، به سمت انرژی انبساط، جسم یا ماده در حجم فضا افزایش می یابد. در صورت تجاوز از انرژی امواج مغناطیسی در جهت فشردگی، جسم یا ماده در حجم فضا کاهش می یابد. درجه تنش الکترومغناطیسی با درجه انبساط یا انقباض جسم مرجع تعیین می شود. الکسی میشنف.

موسیوا ناتالیا, 23.10.2012 11:36 | VNIIM

الکسی، شما در مورد مقاله ای صحبت می کنید که افکار شما را در مورد مفهوم دما بیان می کند. اما کسی آن را نخواند. لطفا یک لینک به من بدهید. به طور کلی، دیدگاه شما در مورد فیزیک بسیار عجیب و غریب است. من هرگز در مورد "انبساط الکترومغناطیسی بدن مرجع" نشنیده ام.

یوری کوزنتسوف، 04.12.2012 12:32

فرضیه‌ای پیشنهاد شده است که این کار رزونانس بین مولکولی و جاذبه متحرک بین مولکول‌های تولید شده توسط آن است. در آب سرد، مولکول ها به طور تصادفی و با فرکانس های مختلف حرکت می کنند و ارتعاش می کنند. هنگامی که آب گرم می شود، با افزایش فرکانس نوسان، دامنه آنها باریک می شود (اختلاف فرکانس از آب داغ مایع تا نقطه تبخیر کاهش می یابد)، فرکانس های نوسان مولکول ها به یکدیگر نزدیک می شوند، در نتیجه رزونانس رخ می دهد. بین مولکول ها هنگامی که سرد می شود، این رزونانس تا حدی حفظ می شود، بلافاصله از بین نمی رود. سعی کنید یکی از دو سیم گیتار را که در رزونانس هستند فشار دهید. اکنون رها کنید - رشته دوباره شروع به ارتعاش می کند، رزونانس ارتعاشات خود را بازیابی می کند. بنابراین در آب یخ زده، مولکول‌های سرد شده بیرونی سعی می‌کنند دامنه و فرکانس ارتعاشات را از دست بدهند، اما مولکول‌های "گرم" درون ظرف، ارتعاشات را به عقب می‌کشند، به‌عنوان ارتعاش‌کننده عمل می‌کنند و مولکول‌های بیرونی به‌عنوان تشدیدکننده عمل می‌کنند. بین ارتعاش‌کننده‌ها و تشدیدکننده‌ها است که جاذبه‌ی تأمل‌انگیز* پدید می‌آید. هنگامی که نیروی محرک پوندرو بیشتر از نیروی ناشی از انرژی جنبشی مولکول ها (که نه تنها ارتعاش می کنند، بلکه به صورت خطی نیز حرکت می کنند) می شود، تبلور تسریع شده رخ می دهد - "اثر Mpemba". اتصال ponderomotive بسیار ناپایدار است، اثر Mpemba به شدت به همه عوامل همراه بستگی دارد: حجم آب یخ زده، ماهیت گرمایش، شرایط انجماد، دما، همرفت، شرایط تبادل حرارت، اشباع گاز، ارتعاش واحد تبرید. ، تهویه ، ناخالصی ها ، تبخیر و ... شاید حتی از نور ... بنابراین ، اثر توضیحات زیادی دارد و گاهی اوقات بازتولید آن دشوار است. به همان دلیل "طنین دار". آب جوشسریعتر از جوشانده می جوشد - رزونانس برای مدتی پس از جوشش شدت ارتعاشات مولکول های آب را حفظ می کند (اتلاف انرژی در هنگام خنک شدن عمدتاً به دلیل از دست دادن انرژی جنبشی حرکت خطی مولکول ها است). با گرمایش شدید، مولکول های ویبراتور در مقایسه با انجماد با مولکول های تشدید کننده تغییر نقش می دهند - فرکانس ویبراتورها کمتر از فرکانس تشدید کننده ها است، به این معنی که بین مولکول ها جاذبه ای وجود ندارد، بلکه یک دافعه وجود دارد که انتقال را تسریع می کند. به دیگری حالت تجمع(جفت).

Vlad, 11.12.2012 03:42

مغزمو شکست...

Anton , 04.02.2013 02:02

1. آیا واقعاً این جذابیت محرکه آنقدر زیاد است که بر فرآیند انتقال حرارت تأثیر بگذارد؟ 2. آیا این بدان معناست که وقتی همه اجسام تا دمای خاصی گرم می شوند، ذرات ساختاری آنها وارد تشدید می شوند؟ 3. چرا این رزونانس با سرد شدن از بین می رود؟ 4. آیا این حدس شماست؟ اگر منبعی هست لطفا ذکر کنید 5. طبق این نظریه، شکل ظرف نقش مهمی خواهد داشت و اگر نازک و مسطح باشد، اختلاف زمان انجماد زیاد نخواهد بود، یعنی. می توانید آن را بررسی کنید

Gudrat , 1392/03/11 10:12 | متاک

آب سرد از قبل دارای اتم های نیتروژن است و فواصل بین مولکول های آب نزدیک تر از آب گرم است. یعنی نتیجه: آب داغ اتم های نیتروژن را سریعتر جذب می کند و در عین حال سریعتر از آب سرد منجمد می شود - این با سخت شدن آهن قابل مقایسه است، زیرا آب گرم به یخ تبدیل می شود و آهن داغ با سرد شدن سریع سخت می شود!

ولادیمیر , 03/13/2013 06:50

یا شاید این باشد: چگالی آب گرم و یخ کمتر از چگالی آب سرد است و بنابراین آب نیازی به تغییر چگالی ندارد و مقداری از زمان خود را از دست می دهد و یخ می زند.

الکسی میشنف، 2013/03/21، 11:50 صبح

قبل از صحبت در مورد تشدید، جاذبه و ارتعاش ذرات، لازم است به این سوال پی ببریم که چه نیروهایی باعث ارتعاش ذرات می شوند؟ از آنجا که، بدون انرژی جنبشی، هیچ فشرده سازی وجود ندارد. بدون فشرده سازی، هیچ انبساط وجود ندارد. بدون انبساط، انرژی جنبشی وجود ندارد! وقتی شروع به صحبت در مورد طنین سیم ها می کنید، ابتدا تلاش کردید تا یکی از این سیم ها شروع به ارتعاش کنید! وقتی صحبت از جاذبه می شود، اول از همه باید نیرویی که باعث جذب این اجسام می شود را مشخص کنید! من تأیید می کنم که تمام اجسام توسط انرژی الکترومغناطیسی جو فشرده می شوند و تمام اجسام، مواد و ذرات بنیادی را با نیروی 1.33 کیلوگرم فشرده می کند. نه در سانتی متر مربع بلکه به ازای هر ذره بنیادی.چون فشار جو نمی تواند انتخابی باشد!آن را با مقدار نیرو اشتباه نگیرید!

Dodik , 05/31/2013 02:59

به نظر من یک حقیقت را فراموش کرده اید - "علم از جایی شروع می شود که اندازه گیری ها شروع می شود." دمای آب "گرم" چقدر است؟ دمای آب "سرد" چقدر است؟ مقاله یک کلمه در مورد آن نمی گوید. از این می توان نتیجه گرفت - کل مقاله مزخرف است!

گریگوری، 1392/06/04 12:17

دودیک، قبل از اینکه یک مقاله را مزخرف بدانیم، باید فکر کنیم تا حداقل کمی یاد بگیریم. و نه فقط اندازه گیری.

دیمیتری، 1392/12/24 10:57 ق.ظ

مولکول های آب گرم سریعتر از آب سرد حرکت می کنند، به همین دلیل تماس نزدیک تری با آنها وجود دارد محیط، به نظر می رسد که آنها تمام سرما را به سرعت جذب می کنند.

ایوان, 1393/01/10 05:53

جای تعجب است که چنین مقاله ناشناس در این سایت ظاهر شده است. مقاله کاملا غیر علمی است. هم نویسنده و هم مفسرانی که با یکدیگر رقابت می‌کنند، به دنبال توضیحی درباره این پدیده هستند و به خود زحمت نمی‌دهند تا دریابند که آیا این پدیده اصلاً مشاهده می‌شود و اگر چنین است، در چه شرایطی مشاهده می‌شود. علاوه بر این، حتی توافقی در مورد آنچه ما در واقع مشاهده می کنیم وجود ندارد! بنابراین نویسنده بر لزوم توضیح تأثیر انجماد سریع بستنی داغ پافشاری می‌کند، اگرچه از کل متن (و عبارت "اثر در آزمایشات با بستنی کشف شد") چنین برمی‌آید که خود او چنین چیزی را تنظیم نکرده است. آزمایش. از انواع "توضیحات" پدیده ذکر شده در مقاله، می توان دریافت که آزمایش های کاملاً متفاوتی شرح داده شده است که در شرایط مختلف با محلول های آبی مختلف تنظیم شده اند. هم ماهیت توضیحات و هم حالت فرعی در آنها نشان می دهد که حتی یک راستی آزمایی ابتدایی از ایده های بیان شده انجام نشده است. شخصی به طور تصادفی یک داستان کنجکاو شنید و به طور اتفاقی نتیجه گمانه زنی خود را بیان کرد. متاسفم اما فیزیکی نیست تحقیق علمیو مکالمه در اتاق سیگار.

ایوان , 1393/01/10 06:10

با توجه به نظرات مقاله در مورد پرکردن غلتک از مخزن آب گرم و واشر سرد. همه چیز از نظر فیزیک ابتدایی ساده است. پیست اسکیت فقط به این دلیل که کندتر یخ می زند با آب داغ پر می شود. پیست باید صاف و صاف باشد. سعی کنید آن را با آب سرد پر کنید - برآمدگی و "هجوم" خواهید داشت، زیرا. آب به سرعت یخ می زند بدون اینکه فرصت پخش شدن در یک لایه یکنواخت داشته باشد. و داغ زمان خواهد داشت که در یک لایه یکنواخت پخش شود و یخ و برف گیرهای موجود را آب می کند. با واشر نیز دشوار نیست: ریختن آب تمیز در یخبندان بی فایده است - روی شیشه یخ می زند (حتی داغ). و مایع انجماد داغ می تواند منجر به ترک خوردن شیشه سرد شود، به علاوه به دلیل تبخیر سریع الکل ها در مسیر شیشه، نقطه انجماد بیشتری روی شیشه خواهد داشت (آیا همه هنوز اصل مهتاب را می دانند؟ - الکل تبخیر می شود، آب باقی می ماند).

ایوان , 1393/01/10 06:34

اما در واقع این پدیده احمقانه است که بپرسیم چرا دو آزمایش مختلف در شرایط مختلف به طور متفاوت انجام می شوند. اگر آزمایش به طور تمیز تنظیم شود، باید آب گرم و سرد با همان ترکیب شیمیایی مصرف کنید - آب جوش از قبل سرد شده را از همان کتری می گیریم. در ظروف یکسان (مثلاً لیوان های دیواره نازک) بریزید. ما نه روی برف، بلکه روی همان پایه خشک و یکنواخت، به عنوان مثال، یک میز چوبی قرار می دهیم. و نه در یک میکروفریزر، بلکه در یک ترموستات به اندازه کافی حجیم - من آزمایشی را چند سال پیش در کشور انجام دادم، زمانی که هوای یخبندان پایدار در خارج وجود داشت، حدود -25 درجه سانتیگراد. آب پس از آزاد شدن گرمای تبلور در دمای معینی متبلور می شود. این فرضیه به این جمله خلاصه می‌شود که آب گرم سریع‌تر سرد می‌شود (این درست است، مطابق با فیزیک کلاسیک، سرعت انتقال حرارت متناسب با اختلاف دما است)، اما حتی زمانی که دمای آن برابر با دما باشد، نرخ خنک‌سازی افزایش یافته را حفظ می‌کند. از آب سرد سوال اینجاست که آبی که در بیرون تا دمای +20 درجه سانتیگراد سرد شده است دقیقاً با همان آبی که یک ساعت قبل تا دمای +20 درجه سانتیگراد خنک شده است اما در یک اتاق چه تفاوتی دارد؟ فیزیک کلاسیک (به هر حال، نه بر اساس پچ پچ در یک اتاق سیگار، بلکه بر اساس صدها هزار و میلیون ها آزمایش) می گوید: بله، هیچ، دینامیک خنک کننده بیشتر یکسان خواهد بود (فقط آب جوش بعداً به نقطه +20 می رسد. ). و آزمایش هم همین را نشان می‌دهد: وقتی در یک لیوان آب سرد ابتدا یک پوسته جامد از یخ وجود دارد، آب گرم حتی فکر یخ زدن هم نمی‌کرد. P.S. به نظرات یوری کوزنتسوف. زمانی که شرایط وقوع آن توضیح داده می شود و به طور پایدار بازتولید می شود، می توان وجود یک اثر خاص را ثابت در نظر گرفت. و وقتی آزمایش‌های نامفهومی با شرایط ناشناخته داریم، ساختن نظریه‌هایی برای توضیح آنها زود است و این از نظر علمی چیزی به دست نمی‌دهد. P.P.S. خوب، خواندن نظرات الکسی میشنف بدون اشک احساسات غیرممکن است - یک فرد در نوعی دنیای تخیلی زندگی می کند که ربطی به فیزیک و آزمایش های واقعی ندارد.

گریگوری، 1393/01/13 10:58 ق.ظ

ایوان، متوجه شدم که شما اثر Mpemba را رد می کنید؟ همانطور که آزمایشات شما نشان می دهد وجود ندارد؟ چرا در فیزیک اینقدر معروف است و چرا بسیاری سعی در توضیح آن دارند؟

ایوان , 1393/02/14 01:51

عصر بخیر، گرگوری! اثر یک آزمایش مرحله‌ای ناخالص وجود دارد. اما، همانطور که متوجه شدید، این دلیلی برای جستجوی الگوهای جدید در فیزیک نیست، بلکه دلیلی برای بهبود مهارت آزمایشگر است. همانطور که قبلاً در نظرات اشاره کردم ، در تمام تلاش های ذکر شده برای توضیح "اثر Mpemba" ، محققان حتی نمی توانند به وضوح بیان کنند که دقیقاً چه چیزی و در چه شرایطی اندازه گیری می کنند. و شما می خواهید بگویید که اینها فیزیکدانان تجربی هستند؟ من را به خنده نیانداز. این اثر نه در فیزیک، بلکه در بحث های شبه علمی در انجمن ها و وبلاگ های مختلف، که اکنون دریا از آن است، شناخته شده است. به عنوان یک اثر فیزیکی واقعی (به معنای نتیجه برخی قوانین فیزیکی جدید، و نه به عنوان پیامد یک تفسیر نادرست یا فقط یک افسانه)، افرادی که از فیزیک دور هستند آن را درک می کنند. بنابراین دلیلی وجود ندارد که به عنوان یک اثر فیزیکی واحد در مورد نتایج آزمایش های مختلف که در شرایط کاملاً متفاوت تنظیم شده اند صحبت کنیم.

پاول، 1393/02/18 09:59

بچه ها ... مقاله برای "اطلاعات سرعت" ... توهین نیست ... ;) ایوان در مورد همه چیز درست می گوید ...

گریگوری، 1393/02/19 ساعت 12:50 بعد از ظهر

ایوان من موافقم که الان سایت های شبه علمی زیادی هستن که مطالب جنجالی تایید نشده منتشر میکنن. از این گذشته ، تأثیر Mpemba هنوز در حال مطالعه است. علاوه بر این، دانشمندان از دانشگاه ها در حال تحقیق هستند. به عنوان مثال، در سال 2013 این اثر توسط گروهی از دانشگاه فناوریدر سنگاپور. به لینک http://arxiv.org/abs/1310.6514 نگاه کنید. آنها معتقدند که توضیحی برای این اثر یافته اند. من جزئیات در مورد ماهیت کشف نمی نویسم، اما به نظر آنها، این اثر با تفاوت در انرژی های ذخیره شده در پیوندهای هیدروژنی همراه است.

موسیوا N.P. , 1393/02/19 03:04

برای همه علاقه مندان به تحقیق در مورد اثر Mpemba، من مطالب مقاله را کمی تکمیل کردم و پیوندهایی را ارائه دادم که می توانید با آخرین نتایج آشنا شوید (متن را ببینید). با تشکر از نظرات.

ایلدار , 1393/02/24 04:12 | بی معنی است که همه چیز را فهرست کنید

اگر این اثر Mpemba واقعاً رخ دهد، پس توضیح را باید در ساختار مولکولی آب جستجو کرد. آب (همانطور که از ادبیات علم عامه آموختم) نه به عنوان مولکول های H2O، بلکه به صورت خوشه هایی از چندین مولکول (حتی ده ها) وجود دارد. با افزایش دمای آب، سرعت حرکت مولکول ها افزایش می یابد، خوشه ها در برابر یکدیگر شکسته می شوند و پیوندهای ظرفیتی مولکول ها زمان برای جمع آوری خوشه های بزرگ را ندارند. تشکیل خوشه ها کمی بیشتر از کاهش سرعت مولکول ها طول می کشد. و از آنجایی که خوشه ها کوچکتر هستند، تشکیل شبکه کریستالیسریعتر اتفاق می افتد ظاهراً در آب سرد، خوشه‌های بزرگ و نسبتاً پایدار از تشکیل شبکه جلوگیری می‌کنند؛ تخریب آنها مدتی طول می‌کشد. من خودم در تلویزیون یک اثر کنجکاو دیدم، زمانی که آب سردی که آرام در یک شیشه ایستاده بود برای چندین ساعت در سرما مایع باقی ماند. اما به محض اینکه کوزه برداشته شد، یعنی کمی از جای خود حرکت کرد، آب داخل کوزه بلافاصله متبلور شد، مات شد و کوزه ترکید. خوب، کشیشی که این تأثیر را نشان داد، آن را با این واقعیت توضیح داد که آب تقدیس شده است. به هر حال، معلوم می شود که آب بسته به دما ویسکوزیته خود را به شدت تغییر می دهد. ما به عنوان موجودات بزرگ متوجه این موضوع نمی شویم، اما در سطح سخت پوستان کوچک (میلی متر و کمتر) و حتی بیشتر از آن باکتری ها، ویسکوزیته آب عامل بسیار مهمی است. این ویسکوزیته، به نظر من، با اندازه خوشه های آب نیز مشخص می شود.

خاکستری , 03/15/2014 05:30

همه چیزهایی که در اطراف ما می بینیم ویژگی های سطحی (خواص) هستند، بنابراین ما فقط آن چیزی را که بتوانیم به هر طریقی وجودش را اندازه گیری یا اثبات کنیم انرژی می گیریم، در غیر این صورت یک بن بست است. این پدیده، اثر Mpemba، تنها با یک تئوری حجمی ساده قابل توضیح است که همه مدل‌های فیزیکی را در یک ساختار واحد از تعامل متحد می‌کند. در واقع ساده است

نیکیتا, 1393/06/06 04:27 | ماشین

اما چگونه کاری کنیم که وقتی سوار ماشین می شوید آب سرد بماند و گرم نباشد!

alexey, 03.10.2014 01:09

و در اینجا یکی دیگر از "کشف"، در حال حرکت است. آب در یک بطری پلاستیکی با درپوش باز خیلی سریعتر یخ می زند. برای سرگرمی، بارها آزمایش کردم یخبندان شدید. اثر آشکار است. سلام نظریه پردازان

یوجین، 12/27/2014 08:40

اصل یک کولر تبخیری. دو بطری هرمتیک با آب سرد و گرم می گیریم. در سرما می گذاریم. آب سرد سریعتر یخ می زند. حالا همان بطری ها را با آب سرد و گرم برمی داریم و باز می کنیم و در سرد می گذاریم. آب گرم سریعتر از آب سرد یخ می زند. اگر دو لگن با آب سرد و گرم بگیریم، آب گرم خیلی سریعتر یخ می زند. این به این دلیل است که ما تماس با جو را افزایش می دهیم. هر چه شدت تبخیر بیشتر باشد، افت دما سریعتر است. در اینجا لازم است به عامل رطوبت اشاره شود. هرچه رطوبت کمتر باشد، تبخیر قوی تر و خنک کننده قوی تر است.

خاکستری تامسک، 03/01/2015 10:55

GREY, 15.03.2014 05:30 - ادامه آنچه در مورد دما می دانید همه چیز نیست. یه چیز دیگه هم هست اگر یک مدل فیزیکی دما را درست بسازید، آنگاه کلید توصیف فرآیندهای انرژی از انتشار، ذوب و تبلور تا مقیاس هایی مانند افزایش دما با افزایش فشار، افزایش فشار با افزایش دما خواهد شد. حتی مدل فیزیکی انرژی خورشید نیز از مطالب بالا مشخص خواهد شد. من در زمستان هستم. . در اوایل بهار سال 20013، پس از بررسی مدل‌های دما، یک مدل دمای کلی را تهیه کردم. پس از چند ماه، من پارادوکس دما را به یاد آوردم و سپس متوجه شدم ... که مدل دمای من نیز پارادوکس Mpemba را توصیف می کند. این در ماه مه - ژوئن 2013 بود. یک سال تاخیر، اما این برای بهترین است. مدل فیزیکی من یک فریم فریز است و می توان آن را هم به جلو و هم به عقب پیمایش کرد و دارای مهارت های حرکتی فعالیت است، همان فعالیتی که در آن همه چیز حرکت می کند. من 8 کلاس مدرسه و 2 سال دانشگاه با تکرار موضوع دارم. 20 سال گذشت. بنابراین من نمی توانم هیچ نوع مدل فیزیکی دانشمندان مشهور و همچنین فرمول ها را نسبت دهم. خیلی متاسفم.

Andrey , 08.11.2015 08:52

به طور کلی، من یک ایده دارم که چرا آب گرم سریعتر از آب سرد یخ می زند. و در توضیحات من همه چیز بسیار ساده است اگر علاقه مند هستید، برای من یک ایمیل بنویسید: [ایمیل محافظت شده]

Andrey , 08.11.2015 08:58

متاسفم، من صندوق پستی اشتباهی دادم اینجا ایمیل صحیح است: [ایمیل محافظت شده]

ویکتور , 1394/12/23 10:37 ق.ظ

به نظر من همه چیز ساده تر است، برف با ما می بارد، گاز تبخیر شده است، خنک می شود، بنابراین شاید در یخبندان سریعتر سرد شود، زیرا تبخیر می شود و بلافاصله به دور از بالا آمدن متبلور می شود، و آب در حالت گازی سریعتر از مایع سرد می شود. )

Bekzhan , 1395/01/28 09:18

حتی اگر کسی این قوانین جهان را که مرتبط با این اثر است فاش کند، اینجا نمی نویسد، از نظر من منطقی نیست که اسرار او را برای کاربران اینترنتی فاش کند زمانی که بتواند آن را در مجلات علمی معروف منتشر کند. خودش رو جلوی مردم ثابت کنه پس چیزی که در مورد این تاثیر اینجا نوشته میشه این همه اکثریت منطقی نیست.)))

الکس , 1395/02/22 12:48 ب.ظ

سلام تجربیان شما درست می گویید علم از جایی شروع می شود که... نه اندازه گیری، بلکه محاسبات. "آزمایش" - یک استدلال ابدی و ضروری برای کسانی که از تخیل و تفکر خطی محروم هستند همه را توهین کرد ، اکنون در مورد E \u003d mc2 - آیا همه به یاد دارند؟ سرعت پرواز مولکول‌ها از آب سرد به داخل اتمسفر، میزان انرژی را که از آب می‌برند (سرد شدن - از دست دادن انرژی) تعیین می‌کند. خنک کردن جرم باقیمانده آب) همین است، اگر از "آزمایش" خارج شوید و مبانی علم را به خاطر بسپارید.

ولادیمیر , 1395/04/25 10:53 ق.ظ | متئو

در آن روزهایی که ضدیخ امری نادر بود، آب سیستم خنک‌کننده خودروها در گاراژ گرم نشده ناوگان خودرو پس از یک روز کاری تخلیه می‌شد تا بلوک سیلندر یا رادیاتور یخ‌زدایی نشود - گاهی اوقات هر دو با هم. صبح آب گرم ریخته شد. در یخبندان شدید موتورها بدون مشکل روشن می شدند. به نوعی به دلیل نبود آب گرم، آب از شیر آب ریخته شد. آب بلافاصله یخ زد. این آزمایش گران بود - دقیقاً به اندازه هزینه خرید و تعویض بلوک سیلندر و رادیاتور یک ماشین ZIL-131. کسی که باور نمی کند، بررسی کند. و امپمبا بستنی را آزمایش کردند. در بستنی، کریستالیزاسیون متفاوت از آب است. سعی کنید یک تکه بستنی و یک تکه یخ را با دندان گاز بگیرید. به احتمال زیاد منجمد نشد، اما در نتیجه سرد شدن ضخیم شد. و آب شیرین چه سرد و چه گرم در دمای 0*C یخ می زند. آب سرد سریع است، اما آب گرم برای خنک شدن نیاز به زمان دارد.

سرگردان , 1395/06/05 12:54 | به الکس

"c" - سرعت نور در خلاء E=mc^2 - فرمول بیان کننده هم ارزی جرم و انرژی

آلبرت، 1395/07/27 08:22

اول، قیاس با جامدات (فرایند تبخیر وجود ندارد). لوله های مسی آب که به تازگی لحیم شده اند. این فرآیند با گرم کردن مشعل گاز تا دمای ذوب لحیم انجام می شود. زمان گرم شدن یک اتصال با کوپلینگ تقریباً یک دقیقه است. من یک اتصال را با کوپلینگ لحیم کردم و بعد از چند دقیقه متوجه شدم که آن را اشتباه لحیم کرده ام. پیمایش لوله در کوپلینگ کمی طول کشید. من دوباره شروع به گرم کردن مفصل با مشعل کردم و در کمال تعجب 3-4 دقیقه طول کشید تا اتصال تا نقطه ذوب گرم شود. چطوره!؟ از این گذشته ، لوله هنوز داغ است و به نظر می رسد انرژی بسیار کمتری برای گرم کردن آن تا نقطه ذوب مورد نیاز است ، اما همه چیز برعکس شد. همه چیز در مورد هدایت حرارتی است، که برای یک لوله از قبل گرم شده بسیار بالاتر است و مرز بین لوله های گرم و سرد توانسته در دو دقیقه از محل اتصال دور شود. حالا در مورد آب ما با مفاهیم رگ گرم و نیمه گرم کار خواهیم کرد. در یک ظرف گرم، مرز دمایی باریکی بین ذرات داغ و بسیار متحرک و ذرات سرد و با حرکت آهسته تشکیل می شود که نسبتاً سریع از محیط به مرکز حرکت می کند، زیرا در این مرز، ذرات سریع به سرعت انرژی خود را از دست می دهند (سرد). ) توسط ذرات در طرف دیگر مرز. از آنجایی که حجم ذرات سرد بیرونی بزرگتر است، ذرات سریع که انرژی حرارتی خود را از دست می دهند، نمی توانند ذرات سرد بیرونی را به میزان قابل توجهی گرم کنند. بنابراین، فرآیند خنک سازی آب گرم نسبتا سریع اتفاق می افتد. از طرف دیگر، آب نیمه گرم رسانایی حرارتی بسیار کمتری دارد و عرض مرز بین ذرات نیمه گرم و سرد بسیار گسترده تر است. جابجایی به مرکز چنین مرز وسیعی بسیار کندتر از یک رگ داغ اتفاق می افتد. در نتیجه یک ظرف داغ سریعتر از ظرف گرم سرد می شود. به نظر من لازم است با قرار دادن چندین سنسور دما از وسط تا لبه ظرف، دینامیک فرآیند خنک‌سازی آب در دماهای مختلف را دنبال کرد.

حداکثر , 1395/11/19 05:07

تأیید شده است: در یامال در یخبندان لوله ای با آب گرم یخ می زند و باید گرم شود اما سرد نیست!

Artem, 1395/09/12 01:25

سخت است، اما من فکر می کنم که آب سرد متراکم تر از آب گرم است، حتی بهتر از آب جوشیده، و سپس یک شتاب در خنک شدن وجود دارد، یعنی. آب گرم به دمای سرد می رسد و از آن سبقت می گیرد و اگر همانطور که در بالا نوشته شد آب گرم از پایین یخ می زند نه از بالا، این روند را بسیار تسریع می کند!

الکساندر سرگیف, 21.08.2017 10:52

چنین تأثیری وجود ندارد. افسوس. در سال 2016، مقاله مفصلی در مورد این موضوع در Nature منتشر شد: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect از آن مشخص می شود که اگر آزمایش ها با دقت انجام شود (اگر نمونه های آب گرم و سرد باشند در همه چیز به جز دما یکسان است)، اثر مشاهده نمی شود.

هدلب 1396/08/22 05:31

ویکتور , 1396/10/27 03:52 ق.ظ

"واقعا هست." - اگر مدرسه نفهمید ظرفیت گرمایی و قانون بقای انرژی چیست. بررسی آن آسان است - برای این شما نیاز دارید: یک میل، یک سر، دست ها، آب، یک یخچال و یک ساعت زنگ دار. و پیست های اسکیت همانطور که کارشناسان می نویسند با آب سرد یخ زده (پر می شوند) و با آب گرم یخ های بریده شده را صاف می کنند. و در زمستان باید مایع ضد یخ را در مخزن واشر بریزید نه آب. آب به هر حال یخ می زند و آب سرد سریعتر یخ می زند.

ایرینا , 1397/01/23 10:58

دانشمندان در سراسر جهان از زمان ارسطو با این پارادوکس دست و پنجه نرم می کردند و ویکتور، زاولاب و سرگیف باهوش ترین آنها بودند.

دنیس , 02/01/2018 08:51

همه چیز در مقاله درست است. اما دلیل آن تا حدودی متفاوت است. در فرآیند جوش، هوای محلول در آن از آب تبخیر می شود، بنابراین با سرد شدن آب جوش، در نتیجه چگالی آن از آب خام هم دما کمتر می شود. هیچ دلیل دیگری برای هدایت حرارتی متفاوت به جز چگالی متفاوت وجود ندارد.

هدلب, 1397/03/01 08:58 | سر آزمایشگاه

ایرینا :)، "دانشمندان کل جهان" با این "پارادوکس" مبارزه نمی کنند، برای دانشمندان واقعی این "پارادوکس" به سادگی وجود ندارد - این به راحتی در شرایط قابل تکرار تأیید می شود. "پارادوکس" به دلیل آزمایشات تکرار نشدنی پسر آفریقایی Mpemba ظاهر شد و توسط "دانشمندان" مشابه متورم شد :)

در فرمول خوب قدیمی H 2 O، به نظر می رسد که هیچ رازی وجود ندارد. اما در واقع، آب - منبع حیات و معروف ترین مایع جهان - مملو از اسرار بسیاری است که گاهی حتی دانشمندان هم نمی توانند آنها را حل کنند.

در اینجا 5 مورد از آنها بیشتر است حقایق جالبدر مورد آب:

1. آب گرم سریعتر از آب سرد یخ می زند

دو ظرف آب بردارید: در یکی آب داغ و در دیگری آب سرد بریزید و در فریزر قرار دهید. آب گرم سریعتر از آب سرد یخ می زند، اگرچه منطقاً آب سرد باید ابتدا به یخ تبدیل می شد: بالاخره آب گرم ابتدا باید تا دمای سرد خنک شود و سپس به یخ تبدیل شود در حالی که آب سرد نیازی به خنک شدن ندارد. چرا این اتفاق می افتد؟

در سال 1963، Erasto B. Mpemba، دانش آموز دبیرستان دبیرستاندر تانزانیا، هنگام فریز کردن یک مخلوط بستنی آماده، متوجه شدم که مخلوط گرم در فریزر سریعتر از سرد سفت می شود. وقتی مرد جوان کشف خود را با یک معلم فیزیک در میان گذاشت، فقط به او خندید. خوشبختانه، دانش آموز پافشاری کرد و معلم را متقاعد کرد که آزمایشی انجام دهد، که کشف او را تایید کرد: در شرایط خاص، آب گرم واقعا سریعتر از آب سرد یخ می زند.

اکنون این پدیده یخ زدن آب گرم سریعتر از آب سرد، اثر Mpemba نامیده می شود. درست است، خیلی قبل از آن دارایی منحصر به فردآب توسط ارسطو، فرانسیس بیکن و رنه دکارت مورد توجه قرار گرفت.

دانشمندان ماهیت این پدیده را کاملاً درک نمی کنند و آن را با تفاوت در هیپوترمی، تبخیر، تشکیل یخ، همرفت یا تأثیر گازهای مایع بر آب سرد و گرم توضیح می دهند.

نکته ای از Х.RU به موضوع "آب گرم سریعتر از آب سرد یخ می زند".

از آنجایی که مسائل خنک کننده به ما یخچال ها نزدیک تر است، به خود اجازه می دهیم تا عمیق تر به اصل این مشکل بپردازیم و دو نظر در مورد ماهیت چنین مواردی ارائه دهیم. پدیده مرموز.

1. یکی از دانشمندان دانشگاه واشنگتن توضیحی برای پدیده اسرار آمیزی ارائه کرده است که از زمان ارسطو شناخته شده است: چرا آب گرم سریعتر از آب سرد یخ می زند.

پدیده ای که اثر Mpemba نامیده می شود، به طور گسترده در عمل استفاده می شود. به عنوان مثال، کارشناسان به رانندگان توصیه می کنند که در زمستان آب سرد را به جای آب داغ در مخزن ماشین لباسشویی بریزند. اما آنچه زیربنای این پدیده است برای مدت طولانی ناشناخته باقی ماند.

به گزارش EurekAlert، دکتر جاناتان کاتز از دانشگاه واشنگتن این پدیده را بررسی کرد و به این نتیجه رسید که مواد محلول در آب نقش مهمی در آن ایفا می کنند که با گرم شدن رسوب می کنند.

منظور دکتر کاتز از املاح، بی کربنات های کلسیم و منیزیم موجود در آب سخت است. هنگامی که آب گرم می شود، این مواد رسوب می کنند و بر روی دیواره های کتری رسوب تشکیل می دهند. آبی که هرگز گرم نشده است حاوی این ناخالصی ها است. با یخ زدن و تشکیل کریستال های یخ، غلظت ناخالصی ها در آب 50 برابر افزایش می یابد. این امر نقطه انجماد آب را کاهش می دهد. دکتر کاتز توضیح می دهد: "و اکنون آب باید خنک شود تا یخ بزند."

دلیل دومی وجود دارد که از یخ زدن آب گرم نشده جلوگیری می کند. کاهش نقطه انجماد آب باعث کاهش اختلاف دما بین فاز جامد و مایع می شود. دکتر کاتز می گوید: «از آنجایی که سرعت آب از دست دادن گرما به این اختلاف دما بستگی دارد، آبی که گرم نشده است کمتر سرد می شود.

به گفته این دانشمند، نظریه او را می توان به صورت تجربی آزمایش کرد، زیرا. اثر Mpemba برای آب سخت‌تر مشخص‌تر می‌شود.

2. اکسیژن به اضافه هیدروژن به علاوه سرما یخ ایجاد می کند. در نگاه اول این ماده شفاف بسیار ساده به نظر می رسد. در واقع، یخ مملو از رازهای بسیاری است. یخ ایجاد شده توسط Erasto Mpemba آفریقایی به شکوه فکر نمی کرد. روزها گرم بود. او می خواست یخ میوه. یک کارتن آب میوه گرفت و در فریزر گذاشت. او این کار را بیش از یک بار انجام داد و بنابراین متوجه شد که آب میوه به ویژه به سرعت یخ می زند، اگر قبل از آن آن را در آفتاب نگه دارید - فقط آن را گرم کنید! این پسر مدرسه ای تانزانیایی فکر می کرد که برخلاف حکمت دنیوی عمل می کرد، عجیب است. آیا ممکن است برای اینکه مایع سریعتر به یخ تبدیل شود، ابتدا باید گرم شود؟ مرد جوان چنان شگفت زده شد که حدس خود را با معلم در میان گذاشت. او این کنجکاوی را در مطبوعات گزارش کرد.

این داستان در دهه 1960 اتفاق افتاد. اکنون "اثر Mpemba" برای دانشمندان به خوبی شناخته شده است. اما برای مدت طولانی این پدیده به ظاهر ساده یک راز باقی ماند. چرا آب گرم سریعتر از آب سرد یخ می زند؟

در سال 1996 بود که فیزیکدان دیوید اورباخ راه حلی پیدا کرد. برای پاسخ به این سوال، او آزمایشی را برای یک سال تمام انجام داد: او آب را در یک لیوان گرم کرد و دوباره آن را خنک کرد. پس او به چه چیزی پی برد؟ هنگامی که گرم می شود، حباب های هوای حل شده در آب تبخیر می شوند. آب بدون گاز به راحتی روی دیواره کشتی یخ می زند. اورباخ می‌گوید: «البته، آبی با محتوای هوای بالا نیز یخ می‌زند، اما نه در صفر درجه سانتی‌گراد، بلکه فقط در منفی چهار تا شش درجه». البته باید بیشتر منتظر بمانید. بنابراین، آب گرم قبل از آب سرد یخ می زند، این یک واقعیت علمی است.

به سختی ماده ای وجود دارد که به راحتی یخ در مقابل چشمان ما ظاهر شود. این فقط از مولکول های آب تشکیل شده است - یعنی مولکول های ابتدایی حاوی دو اتم هیدروژن و یک اکسیژن. با این حال، یخ شاید مرموزترین ماده در جهان باشد. دانشمندان تاکنون نتوانسته اند برخی از خواص آن را توضیح دهند.

2. Supercooling و "فلاش" انجماد

همه می دانند که آب همیشه وقتی تا 0 درجه سانتی گراد خنک می شود تبدیل به یخ می شود... مگر در مواردی! به عنوان مثال، چنین موردی "supercooling" است که خاصیت بسیار است آب خالصمایع باقی می ماند حتی زمانی که زیر انجماد سرد شود. این پدیده با توجه به این واقعیت امکان پذیر می شود که محیط دارای مراکز تبلور یا هسته هایی نیست که بتواند تشکیل بلورهای یخ را تحریک کند. و بنابراین آب به صورت مایع باقی می ماند، حتی زمانی که تا دمای زیر صفر درجه سانتیگراد سرد شود. فرآیند تبلور را می توان به عنوان مثال توسط حباب های گاز، ناخالصی ها (آلودگی)، سطح ناهموار ظرف تحریک کرد. بدون آنها، آب در حالت مایع باقی می ماند. هنگامی که فرآیند کریستالیزاسیون شروع می شود، می توانید مشاهده کنید که چگونه آب فوق سرد شده بلافاصله به یخ تبدیل می شود.

ویدیوی (2 901 کیلوبایت، 60 ج) توسط فیل مدینه (www.mrsciguy.com) را تماشا کنید و خودتان ببینید >>

اظهار نظر.آب فوق گرم نیز حتی زمانی که بالاتر از نقطه جوش گرم شود مایع باقی می ماند.

3. آب «لیوانی».

سریع و بدون تردید نام آب چند حالت مختلف دارد؟

اگر به سه (جامد، مایع، گاز) پاسخ دادید، در اشتباه هستید. دانشمندان حداقل 5 حالت مختلف آب را به صورت مایع و 14 حالت یخ را تشخیص می دهند.

صحبت در مورد آب فوق العاده خنک را به خاطر دارید؟ بنابراین، مهم نیست که چه کاری انجام می دهید، در دمای 38- درجه سانتی گراد، حتی خالص ترین آب فوق خنک به طور ناگهانی به یخ تبدیل می شود. با کاهش بیشتر چه اتفاقی می افتد

درجه حرارت؟ در دمای 120- درجه سانتیگراد، اتفاق عجیبی برای آب رخ می دهد: مانند ملاس، فوق چسبناک یا چسبناک می شود و در دمای زیر 135 درجه سانتیگراد به آب "شیشه ای" یا "شیشه ای" تبدیل می شود. جامد، که فاقد ساختار کریستالی است.

4. خواص کوانتومی آب

در سطح مولکولی، آب حتی شگفت‌انگیزتر است. در سال 1995، دانشمندان آزمایشی را روی پراکندگی نوترون انجام دادند که نتیجه غیرمنتظره ای به دست آورد: فیزیکدانان دریافتند که نوترون هایی که به سمت مولکول های آب هدف قرار می گیرند، 25٪ کمتر از حد انتظار پروتون های هیدروژن را می بینند.

معلوم شد که با سرعت یک آتوثانیه (10-18 ثانیه) یک اثر کوانتومی غیرمعمول رخ می دهد و فرمول شیمیایی آب به جای فرمول معمول - H 2 O، H 1.5 O می شود!

5-آیا آب حافظه دارد؟

هومیوپاتی، جایگزینی برای طب رایج، ادعا می کند که محلول رقیق یک محصول دارویی می تواند اثر شفابخشی بر بدن داشته باشد، حتی اگر فاکتور رقت آن به حدی باشد که چیزی جز مولکول های آب در محلول باقی نماند. طرفداران هومیوپاتی این پارادوکس را با مفهومی به نام «حافظه آب» توضیح می‌دهند که بر اساس آن آب در سطح مولکولی دارای «حافظه» از ماده‌ای است که پس از حل شدن در آن حل شده است و خواص محلول در غلظت اولیه را حفظ می‌کند. یک مولکول از ماده در آن باقی می ماند.

یک تیم بین المللی از دانشمندان به سرپرستی پروفسور مادلین انیس از دانشگاه کوئینز بلفاست که از اصول هومیوپاتی انتقاد می کرد، آزمایشی را در سال 2002 انجام دادند تا این مفهوم را یک بار برای همیشه رد کنند. نتیجه برعکس بود. پس از آن، دانشمندان گفتند که آنها توانستند واقعیت اثر "حافظه آب" را اثبات کنند. اما آزمایشاتی که زیر نظر کارشناسان مستقل انجام شد، نتیجه ای نداشت. اختلافات در مورد وجود پدیده "حافظه آب" همچنان ادامه دارد.

آب دارای بسیاری از خواص غیرمعمول دیگر است که در این مقاله به آنها اشاره نکرده ایم.

ادبیات.

1. 5 چیز واقعاً عجیب درباره آب / http://www.neatorama.com.
2. رمز و راز آب: نظریه اثر ارسطو-مپمبا ایجاد شد / http://www.o8ode.ru.
3. Nepomniachtchi N.N. اسرار طبیعت بی جان مرموزترین ماده در جهان / http://www.bibliotekar.ru.

اینکه کدام آب سریعتر یخ می زند، گرم یا سرد، تحت تأثیر عوامل زیادی است، اما خود این سؤال کمی عجیب به نظر می رسد. به طور ضمنی، و از علم فیزیک نیز مشخص است، که آب گرم هنوز به زمان نیاز دارد تا تا دمای آب سرد مشابه خنک شود تا به یخ تبدیل شود. آب سرد می تواند از این مرحله بگذرد و بر این اساس، به موقع برنده می شود.

اما پاسخ به این سؤال که کدام آب سریعتر - سرد یا گرم - در خیابان در یخبندان یخ می زند، هر ساکن عرض های شمالی می داند. در واقع، از نظر علمی، معلوم می شود که در هر صورت، آب سرد به سادگی باید سریعتر یخ بزند.

معلم فیزیک که در سال 1963 توسط دانش آموز Erasto Mpemba با او تماس گرفت تا توضیح دهد که چرا مخلوط سرد بستنی آینده طولانی تر از بستنی مشابه اما داغ یخ می زند.

"این فیزیک جهانی نیست، بلکه نوعی فیزیک Mpemba است"

در آن زمان معلم فقط به این موضوع خندید، اما دنیس آزبورن، استاد فیزیک که زمانی به همان مدرسه ای می رفت که اراستو در آن تحصیل می کرد، به طور تجربی وجود چنین تأثیری را تأیید کرد، اگرچه در آن زمان هیچ توضیحی برای آن وجود نداشت. . در سال 1969 یک مجله علمی مشهور مقاله مشترکی از دو مرد منتشر کرد که این اثر عجیب و غریب را توصیف کردند.

از آن زمان، به هر حال، این سوال که کدام آب سریعتر یخ می زند - گرم یا سرد، نام خاص خود را دارد - اثر، یا پارادوکس، Mpemba.

این سوال برای مدت طولانی مطرح بوده است

طبیعتاً چنین پدیده ای قبلاً نیز رخ داده است و در آثار دانشمندان دیگر نیز به آن اشاره شده است. نه تنها دانش آموز به این سؤال علاقه مند بود، بلکه رنه دکارت و حتی ارسطو نیز زمانی در مورد آن فکر می کردند.

در اینجا فقط رویکردهایی برای حل این پارادوکس وجود دارد که فقط در پایان قرن بیستم شروع شد.

شرایط برای وقوع یک پارادوکس

مانند بستنی، فقط آب معمولی نیست که در طول آزمایش یخ می‌زند. برای شروع بحث در مورد اینکه کدام آب سریعتر یخ می زند - سرد یا گرم - باید شرایط خاصی وجود داشته باشد. چه چیزی بر این روند تأثیر می گذارد؟

اکنون، در قرن بیست و یکم، گزینه های متعددی مطرح شده است که می تواند این تناقض را توضیح دهد. اینکه کدام آب سریعتر یخ می زند، گرم یا سرد، ممکن است به این واقعیت بستگی داشته باشد که میزان تبخیر آن بیشتر از آب سرد است. بنابراین، حجم آن کاهش می یابد و با کاهش حجم، زمان انجماد کمتر از زمانی است که حجم اولیه مشابهی از آب سرد بگیریم.

فریزر مدت زیادی است که یخ زدایی شده است

اینکه کدام آب سریعتر یخ می زند و چرا این کار را انجام می دهد، می تواند تحت تأثیر پوشش برفی که ممکن است در فریزر یخچال مورد استفاده برای آزمایش وجود داشته باشد، قرار گیرد. اگر دو ظرف را بردارید که از نظر حجم یکسان هستند، اما یکی از آنها دارای آب گرم و دیگری آب سرد است، ظرف با آب گرم، برف زیر خود را آب می کند و در نتیجه تماس سطح حرارتی با دیواره یخچال بهبود می یابد. یک ظرف آب سرد نمی تواند این کار را انجام دهد. اگر چنین پوششی با برف در یخچال وجود نداشته باشد، آب سرد باید سریعتر یخ بزند.

بالا - پایین

همچنین پدیده ای که آب سریعتر یخ می زند - گرم یا سرد - به شرح زیر توضیح داده شده است. با پیروی از قوانین خاصی، آب سرد از لایه های بالایی شروع به یخ زدن می کند، زمانی که آب گرم این کار را برعکس انجام می دهد - از پایین به بالا شروع به یخ زدن می کند. معلوم می شود که آب سرد، داشتن یک لایه سرد در بالای آن با یخ که قبلاً در برخی مکان ها تشکیل شده است، بنابراین فرآیندهای همرفت و تشعشع حرارتی را بدتر می کند، در نتیجه توضیح می دهد که کدام آب سریعتر یخ می زند - سرد یا گرم. عکسی از آزمایشات آماتور پیوست شده است و در اینجا به وضوح قابل مشاهده است.

گرما خاموش می شود و به سمت بالا می رود و در آنجا با یک لایه بسیار خنک برخورد می کند. هیچ مسیر آزاد برای تشعشع گرما وجود ندارد، بنابراین فرآیند خنک سازی دشوار می شود. آب گرم مطلقاً چنین موانعی در مسیر خود ندارد. کدامیک سریعتر یخ می زند - سرد یا گرم، که نتیجه احتمالی به آن بستگی دارد، می توانید پاسخ را با گفتن اینکه هر آب دارای مواد خاصی در آن حل شده است، گسترش دهید.

ناخالصی های موجود در ترکیب آب به عنوان یک عامل موثر بر نتیجه

اگر تقلب نکنید و از آب با همان ترکیب استفاده نکنید، جایی که غلظت برخی از مواد یکسان است، آب سرد باید سریعتر یخ بزند. اما اگر وضعیتی رخ دهد که منحل شود عناصر شیمیاییفقط در آب گرم موجود است، در حالی که آب سرد آنها را ندارد، پس امکان یخ زدن زودتر آب گرم وجود دارد. این امر با این واقعیت توضیح داده می شود که مواد محلول در آب مراکز تبلور ایجاد می کنند و با تعداد کمی از این مراکز، تبدیل آب به حالت جامد دشوار است. حتی ابرسرد کردن آب نیز امکان پذیر است، به این معنا که در دماهای زیر صفر در حالت مایع خواهد بود.

اما ظاهراً همه این نسخه ها تا آخر به صلاح دانشمندان نبود و آنها به کار روی این موضوع ادامه دادند. در سال 2013، تیمی از محققان در سنگاپور گفتند که این معمای قدیمی را حل کرده اند.

گروهی از دانشمندان چینی ادعا می کنند که راز این اثر در مقدار انرژی است که بین مولکول های آب در پیوندهای آن ذخیره می شود که پیوند هیدروژنی نامیده می شود.

پاسخ دانشمندان چینی

اطلاعات بیشتر به دنبال خواهد آمد، برای درک آنها لازم است دانشی در شیمی داشته باشیم تا بفهمیم کدام آب سریعتر یخ می زند - گرم یا سرد. همانطور که می دانید، از دو اتم H (هیدروژن) و یک اتم O (اکسیژن) تشکیل شده است که توسط پیوندهای کووالانسی در کنار هم قرار دارند.

اما اتم‌های هیدروژن یک مولکول به مولکول‌های همسایه یعنی جزء اکسیژن آنها نیز جذب می‌شوند. به این پیوندها پیوند هیدروژنی می گویند.

در عین حال، شایان ذکر است که در همان زمان، مولکول های آب به طور دافعه بر روی یکدیگر عمل می کنند. دانشمندان خاطرنشان کردند که وقتی آب گرم می شود، فاصله بین مولکول های آن افزایش می یابد و این توسط نیروهای دافعه تسهیل می شود. به نظر می رسد که با اشغال یک فاصله بین مولکول ها در حالت سرد، می توان گفت که آنها کشیده می شوند و منبع انرژی بیشتری دارند. این ذخیره انرژی است که زمانی که مولکول های آب شروع به نزدیک شدن به یکدیگر می کنند، آزاد می شود، یعنی خنک شدن اتفاق می افتد. معلوم می‌شود که منبع انرژی بیشتر در آب گرم و آزاد شدن بیشتر آن هنگام سرد شدن تا دمای زیر صفر، سریع‌تر از آب سرد، که منبع کمتری از چنین انرژی دارد، اتفاق می‌افتد. بنابراین کدام آب سریعتر یخ می زند - سرد یا گرم؟ در خیابان و آزمایشگاه، پارادوکس Mpemba باید رخ دهد و آب گرم باید سریعتر به یخ تبدیل شود.

اما سوال همچنان باز است

فقط تأیید نظری این سرنخ وجود دارد - همه اینها در فرمول های زیبا نوشته شده است و قابل قبول به نظر می رسد. اما زمانی که داده های تجربی، که آب سریعتر یخ می زند - گرم یا سرد، به معنای عملی قرار گیرد و نتایج آنها ارائه شود، آنگاه می توان سؤال پارادوکس Mpemba را بسته در نظر گرفت.

آب یکی از شگفت انگیزترین مایعات جهان است که خواص غیرعادی دارد. به عنوان مثال، یخ - یک حالت جامد از مایع، دارای وزن مخصوص کمتر از خود آب است، که ظهور و توسعه حیات در زمین را از طرق مختلف ممکن کرد. علاوه بر این، در نزدیک به علمی، و دنیای علمیبحث هایی در مورد اینکه کدام آب سریعتر یخ می زند وجود دارد - گرم یا سرد. هر کس انجماد سریعتر مایع داغ را تحت شرایط خاص ثابت کند و تصمیم خود را به طور علمی ثابت کند، جایزه 1000 پوندی از انجمن سلطنتی شیمیدانان بریتانیا دریافت خواهد کرد.

زمینه

این واقعیت که در تعدادی از شرایط، آب گرم از نظر میزان انجماد از آب سرد جلوتر است، در قرون وسطی مورد توجه قرار گرفت. فرانسیس بیکن و رنه دکارت برای توضیح این پدیده تلاش زیادی کرده اند. با این حال، از نقطه نظر مهندسی گرما کلاسیک، این تناقض قابل توضیح نیست و آنها سعی کردند با شرمندگی آن را خاموش کنند. انگیزه برای ادامه این اختلاف، داستان کمی کنجکاو بود که در سال 1963 برای دانش آموز تانزانیایی Erasto Mpemba (Erasto Mpemba) اتفاق افتاد. یک بار، در خلال یک درس دسرسازی در یک مدرسه آشپزی، پسری که حواسش به چیزهای دیگر پرت شده بود، وقت نداشت مخلوط بستنی را به موقع خنک کند و محلول شکر را در شیر داغ داخل فریزر قرار دهد. در کمال تعجب، محصول تا حدودی سریعتر از هم‌تمرین‌کنندگانش که مشاهده کردند، خنک شد رژیم دماتهیه بستنی

در تلاش برای درک ماهیت این پدیده، پسر به یک معلم فیزیک مراجعه کرد، که بدون پرداختن به جزئیات، آزمایش های آشپزی خود را به سخره گرفت. با این حال، اراستو با پشتکار حسادت‌انگیز متمایز شد و آزمایشات خود را دیگر نه روی شیر، بلکه روی آب ادامه داد. او مطمئن شد که در برخی موارد آب گرم سریعتر از آب سرد یخ می زند.

اراستو امپمبه با ورود به دانشگاه دارالسلام در سخنرانی پروفسور دنیس جی آزبورن شرکت کرد. پس از فارغ التحصیلی، دانش آموز دانشمند را با مشکل نرخ انجماد آب بسته به دمای آن متحیر کرد. D.G. آزبورن طرح این سوال را به سخره گرفت و با هول گفت که هر بازنده ای می داند که آب سرد سریعتر یخ می زند. با این حال، سرسختی طبیعی مرد جوان خود را احساس کرد. او با پروفسور شرط بندی کرد و پیشنهاد داد که یک آزمایش تجربی را در اینجا، در آزمایشگاه انجام دهد. اراستو دو ظرف آب را در فریزر قرار داد، یکی در دمای 95 درجه فارنهایت (35 درجه سانتیگراد) و دیگری در 212 درجه فارنهایت (100 درجه سانتیگراد). وقتی آب ظرف دوم سریعتر یخ زد، استاد و هواداران اطراف چه تعجب کردند. از آن زمان به بعد این پدیده «پارادوکس Mpemba» نام گرفت.

با این حال، تا به امروز هیچ فرضیه نظری منسجمی برای توضیح "پارادوکس Mpemba" وجود ندارد. معلوم نیست کدام عوامل خارجی, ترکیب شیمیاییآب، وجود گازهای محلول و مواد معدنی در آن بر سرعت انجماد مایعات در دماهای مختلف تأثیر می گذارد. تناقض "اثر Mpemba" این است که با یکی از قوانین کشف شده توسط I. Newton که بیان می کند زمان خنک شدن آب نسبت مستقیمی با اختلاف دمای بین مایع و محیط دارد، در تضاد است. و اگر سایر مایعات کاملاً مشمول این قانون باشند، آب در برخی موارد استثنا است.

چرا آب گرم سریعتر یخ می زند؟تی

چندین نسخه وجود دارد که چرا آب گرم سریعتر از آب سرد منجمد می شود. اصلی ترین آنها عبارتند از:

• آب گرم سریعتر تبخیر می شود، در حالی که حجم آن کاهش می یابد، و حجم کمتری از مایع سریعتر سرد می شود - وقتی آب از + 100 درجه سانتیگراد تا 0 درجه سانتیگراد خنک شود، تلفات حجم در فشار اتمسفر به 15٪ می رسد.
• شدت تبادل حرارت بین مایع و محیط هر چه بیشتر باشد تفاوت بیشتردرجه حرارت، بنابراین از دست دادن حرارت آب جوش سریعتر می گذرد.
• هنگامی که آب داغ سرد می شود، پوسته یخی روی سطح آن تشکیل می شود و از یخ زدن و تبخیر کامل مایع جلوگیری می کند.
• در دمای بالای آب، اختلاط همرفتی آن رخ می دهد و زمان انجماد را کاهش می دهد.
• گازهای محلول در آب نقطه انجماد را کاهش می دهند و برای تشکیل کریستال انرژی می گیرند - هیچ گاز محلول در آب گرم وجود ندارد.

همه این شرایط در معرض تأیید آزمایشی مکرر قرار گرفته اند. به طور خاص، دانشمند آلمانی دیوید اورباخ دریافت که دمای تبلور آب گرم کمی بالاتر از دمای آب سرد است، که باعث می شود آب سرد سریعتر منجمد شود. با این حال، بعداً آزمایشات او مورد انتقاد قرار گرفت و بسیاری از دانشمندان متقاعد شدند که "اثر Mpemba" که در مورد آن آب سریعتر یخ می زند - گرم یا سرد، فقط در شرایط خاصی قابل بازتولید است که هیچ کس تاکنون به دنبال آن نبوده است.