गर्म और ठंडा पानी: जमने का राज। गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से क्यों जमता है?

Mpemba प्रभाव(मपेम्बा विरोधाभास) - एक विरोधाभास जो कहता है कि गर्म पानीकुछ शर्तों के तहत, यह ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जम जाता है, हालांकि इसे ठंड की प्रक्रिया में ठंडे पानी के तापमान को पार करना होगा। यह विरोधाभास एक प्रायोगिक तथ्य है जो सामान्य विचारों का खंडन करता है, जिसके अनुसार, समान परिस्थितियों में, एक गर्म शरीर को एक निश्चित तापमान तक ठंडा होने के लिए एक ठंडे शरीर की तुलना में एक ही तापमान पर ठंडा होने के लिए अधिक समय की आवश्यकता होती है।

इस घटना को उस समय अरस्तू, फ्रांसिस बेकन और रेने डेसकार्टेस द्वारा देखा गया था, लेकिन केवल 1963 में, तंजानिया के स्कूली छात्र एरास्टो मपेम्बा ने पाया कि एक गर्म आइसक्रीम का मिश्रण ठंडे की तुलना में तेजी से जमता है।

Magamba . के एक छात्र के रूप में उच्च विद्यालयतंजानिया में, एरास्टो मपेम्बा ने किया व्यावहारिक कार्यपाक कला में। उसे घर की बनी आइसक्रीम बनानी थी - दूध उबालें, उसमें चीनी घोलें, उसे कमरे के तापमान पर ठंडा करें और फिर उसे जमने के लिए फ्रिज में रख दें। जाहिरा तौर पर, Mpemba एक विशेष रूप से मेहनती छात्र नहीं था और असाइनमेंट के पहले भाग में विलंबित था। इस डर से कि पाठ के अंत तक वह समय पर नहीं पहुंचेगा, उसने अभी भी गर्म दूध को फ्रिज में रख दिया। उनके आश्चर्य के लिए, यह उनके साथियों के दूध से भी पहले जम गया, जो एक दी गई तकनीक के अनुसार तैयार किया गया था।

उसके बाद, Mpemba ने न केवल दूध के साथ, बल्कि साधारण पानी के साथ भी प्रयोग किया। किसी भी मामले में, पहले से ही मक्वावा हाई स्कूल में एक छात्र होने के नाते, उन्होंने दार एस सलाम में यूनिवर्सिटी कॉलेज के प्रोफेसर डेनिस ओसबोर्न से पानी के बारे में पूछा (स्कूल के निदेशक द्वारा छात्रों को भौतिकी पर व्याख्यान देने के लिए आमंत्रित किया गया): "यदि आप दो समान कंटेनरों को समान मात्रा में पानी के साथ लेते हैं ताकि उनमें से एक में पानी का तापमान 35 डिग्री सेल्सियस हो, और दूसरे में - 100 डिग्री सेल्सियस, और उन्हें फ्रीजर में रख दें, फिर दूसरे में पानी जम जाएगा तेज। क्यों? ओसबोर्न को इस मुद्दे में दिलचस्पी हो गई और जल्द ही 1969 में, Mpemba के साथ, उन्होंने "भौतिकी शिक्षा" पत्रिका में अपने प्रयोगों के परिणाम प्रकाशित किए। तब से, उन्होंने जो प्रभाव खोजा उसे कहा जाता है Mpemba प्रभाव.

अब तक, कोई नहीं जानता कि इस अजीब प्रभाव को कैसे समझाया जाए। वैज्ञानिकों के पास एक भी संस्करण नहीं है, हालांकि कई हैं। यह सब गर्म और ठंडे पानी के गुणों में अंतर के बारे में है, लेकिन यह अभी तक स्पष्ट नहीं है कि इस मामले में कौन से गुण भूमिका निभाते हैं: सुपरकूलिंग, वाष्पीकरण, बर्फ गठन, संवहन, या पानी पर तरलीकृत गैसों के प्रभाव में अंतर विभिन्न तापमान।

Mpemba प्रभाव का विरोधाभास वह समय है जिसके दौरान शरीर तापमान तक ठंडा हो जाता है वातावरण, इस शरीर और पर्यावरण के बीच तापमान के अंतर के समानुपाती होना चाहिए। यह नियम न्यूटन द्वारा स्थापित किया गया था और तब से व्यवहार में कई बार इसकी पुष्टि की गई है। उसी प्रभाव में, 100 डिग्री सेल्सियस पर पानी 35 डिग्री सेल्सियस पर पानी की समान मात्रा की तुलना में 0 डिग्री सेल्सियस तक तेजी से ठंडा हो जाता है।

हालाँकि, यह अभी तक एक विरोधाभास नहीं दर्शाता है, क्योंकि Mpemba प्रभाव को के संदर्भ में भी समझाया जा सकता है प्रसिद्ध भौतिकी. यहाँ Mpemba प्रभाव के लिए कुछ स्पष्टीकरण दिए गए हैं:

वाष्पीकरण

गर्म पानी कंटेनर से तेजी से वाष्पित हो जाता है, जिससे इसकी मात्रा कम हो जाती है, और समान तापमान वाले पानी की थोड़ी मात्रा तेजी से जम जाती है। 100 C तक गर्म किया गया पानी 0 C तक ठंडा होने पर अपने द्रव्यमान का 16% खो देता है।

वाष्पीकरण प्रभाव - दोहरा प्रभाव. सबसे पहले, ठंडा करने के लिए आवश्यक पानी का द्रव्यमान कम किया जाता है। और दूसरी बात, तापमान कम हो जाता है क्योंकि पानी के चरण से वाष्प चरण में संक्रमण के वाष्पीकरण की गर्मी कम हो जाती है।

तापमान अंतराल

इस तथ्य के कारण कि गर्म पानी और ठंडी हवा के बीच तापमान का अंतर अधिक होता है - इसलिए इस मामले में गर्मी का आदान-प्रदान अधिक तीव्र होता है और गर्म पानी तेजी से ठंडा होता है।

अल्प तपावस्था

जब पानी को 0C से नीचे ठंडा किया जाता है, तो यह हमेशा जमता नहीं है। कुछ शर्तों के तहत, यह हिमांक बिंदु से नीचे के तापमान पर तरल बने रहने के दौरान सुपरकूलिंग से गुजर सकता है। कुछ मामलों में, पानी -20 डिग्री सेल्सियस पर भी तरल रह सकता है।

इस प्रभाव का कारण यह है कि पहले बर्फ के क्रिस्टल बनने के लिए क्रिस्टल बनने के केंद्रों की आवश्यकता होती है। यदि वे तरल पानी में नहीं हैं, तो सुपरकूलिंग तब तक जारी रहेगी जब तक कि तापमान इतना कम न हो जाए कि क्रिस्टल अनायास बनने लगें। जब वे सुपरकूल्ड तरल में बनना शुरू करते हैं, तो वे तेजी से बढ़ना शुरू कर देंगे, जिससे एक बर्फ का टुकड़ा बन जाएगा जो बर्फ बनाने के लिए जम जाएगा।

गर्म पानी हाइपोथर्मिया के लिए सबसे अधिक अतिसंवेदनशील होता है क्योंकि इसे गर्म करने से घुली हुई गैसें और बुलबुले समाप्त हो जाते हैं, जो बदले में बर्फ के क्रिस्टल के निर्माण के लिए केंद्र के रूप में काम कर सकते हैं।

हाइपोथर्मिया गर्म पानी को तेजी से जमने का कारण क्यों बनता है? ठंडे पानी के मामले में, जो सुपरकूल्ड नहीं है, निम्नलिखित होता है। ऐसे में बर्तन की सतह पर बर्फ की एक पतली परत बन जाएगी। बर्फ की यह परत पानी और ठंडी हवा के बीच एक इन्सुलेटर के रूप में कार्य करेगी और आगे वाष्पीकरण को रोकेगी। इस स्थिति में बर्फ के क्रिस्टल बनने की दर कम होगी। गर्म पानी के उप-शीतलन के मामले में, उप-ठंडा पानी में बर्फ की सुरक्षात्मक सतह परत नहीं होती है। इसलिए, खुले शीर्ष के माध्यम से यह बहुत तेजी से गर्मी खो देता है।

जब सुपरकूलिंग प्रक्रिया समाप्त हो जाती है और पानी जम जाता है, तो बहुत अधिक गर्मी खो जाती है और इसलिए अधिक बर्फ.

इस आशय के कई शोधकर्ता हाइपोथर्मिया को Mpemba प्रभाव के मामले में मुख्य कारक मानते हैं।

कंवेक्शन

ठंडा पानी ऊपर से जमने लगता है, जिससे गर्मी विकिरण और संवहन की प्रक्रिया बिगड़ जाती है, और इसलिए गर्मी का नुकसान होता है, जबकि गर्म पानी नीचे से जमने लगता है।

इस प्रभाव को पानी के घनत्व में एक विसंगति द्वारा समझाया गया है। पानी का अधिकतम घनत्व 4 C होता है। यदि आप पानी को 4 C तक ठंडा करते हैं और इसे कम तापमान पर रखते हैं, तो पानी की सतह की परत तेजी से जम जाएगी। चूँकि यह पानी 4°C पर पानी की तुलना में कम घना होता है, यह सतह पर रहेगा, जिससे एक पतली ठंडी परत बन जाएगी। इन परिस्थितियों में पानी की सतह पर थोड़े समय के लिए बर्फ की एक पतली परत बनेगी, लेकिन बर्फ की यह परत पानी की निचली परतों की रक्षा करने वाले एक इन्सुलेटर के रूप में काम करेगी, जो 4 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर रहेगी। इसलिए , आगे शीतलन प्रक्रिया धीमी होगी।

गर्म पानी के मामले में, स्थिति बिल्कुल अलग है। पानी की सतह परत वाष्पीकरण के कारण अधिक तेजी से ठंडी होगी और अधिक अंतरतापमान। इसके अलावा, ठंडे पानी की परतें गर्म पानी की परतों की तुलना में घनी होती हैं, इसलिए ठंडे पानी की परत नीचे की ओर उठती है और परत को ऊपर उठाती है। गर्म पानीज़मीनी स्तर पर। पानी का यह संचलन तापमान में तेजी से गिरावट सुनिश्चित करता है।

लेकिन यह प्रक्रिया संतुलन बिंदु तक क्यों नहीं पहुंच पाती है? संवहन के इस दृष्टिकोण से Mpemba प्रभाव की व्याख्या करने के लिए, किसी को यह मान लेना होगा कि पानी की ठंडी और गर्म परतें अलग हो जाती हैं और औसत पानी का तापमान 4 C से नीचे जाने के बाद भी संवहन प्रक्रिया जारी रहती है।

हालाँकि, इस परिकल्पना का समर्थन करने के लिए कोई प्रायोगिक प्रमाण नहीं है कि पानी की ठंडी और गर्म परतें संवहन द्वारा अलग हो जाती हैं।

पानी में घुली गैसें

पानी में हमेशा घुली हुई गैसें होती हैं - ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड। इन गैसों में पानी के हिमांक को कम करने की क्षमता होती है। जब पानी को गर्म किया जाता है, तो ये गैसें पानी से निकल जाती हैं क्योंकि उच्च तापमान पर पानी में इनकी घुलनशीलता कम होती है। इसलिए, जब गर्म पानी को ठंडा किया जाता है, तो उसमें हमेशा बिना गर्म किए ठंडे पानी की तुलना में कम घुलने वाली गैसें होती हैं। इसलिए, गर्म पानी का हिमांक अधिक होता है और यह तेजी से जम जाता है। इस कारक को कभी-कभी Mpemba प्रभाव की व्याख्या करने में मुख्य माना जाता है, हालांकि इस तथ्य की पुष्टि करने वाले कोई प्रयोगात्मक डेटा नहीं हैं।

ऊष्मीय चालकता

इन सभी (साथ ही अन्य) स्थितियों का कई प्रयोगों में अध्ययन किया गया है, लेकिन इस सवाल का स्पष्ट जवाब नहीं मिला है - इनमें से कौन Mpemba प्रभाव का 100% पुनरुत्पादन प्रदान करता है - प्राप्त नहीं हुआ है।

इसलिए, उदाहरण के लिए, 1995 में, जर्मन भौतिक विज्ञानी डेविड ऑरबैक ने इस प्रभाव पर पानी के सुपरकूलिंग के प्रभाव का अध्ययन किया। उन्होंने पाया कि गर्म पानी, सुपरकूल्ड अवस्था में पहुँचकर, ठंडे पानी की तुलना में अधिक तापमान पर जम जाता है, और इसलिए बाद वाले की तुलना में तेज़ होता है। परंतु ठंडा पानीसुपरकूल्ड अवस्था गर्म की तुलना में तेजी से पहुँचती है, जिससे पिछले अंतराल की भरपाई होती है।

इसके अलावा, Auerbach के परिणामों ने पहले के आंकड़ों का खंडन किया कि गर्म पानी कम क्रिस्टलीकरण केंद्रों के कारण अधिक सुपरकूलिंग प्राप्त करने में सक्षम है। जब पानी को गर्म किया जाता है तो उसमें घुली हुई गैसें उसमें से निकल जाती हैं और जब इसे उबाला जाता है तो इसमें घुले कुछ लवण अवक्षेपित हो जाते हैं।

अब तक, केवल एक ही बात पर जोर दिया जा सकता है - इस प्रभाव का पुनरुत्पादन अनिवार्य रूप से उन परिस्थितियों पर निर्भर करता है जिनके तहत प्रयोग किया जाता है। ठीक है क्योंकि यह हमेशा पुन: उत्पन्न नहीं होता है।

ओ वी मोसिन

साहित्यिकसूत्रों का कहना है:

"ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी तेजी से जमता है। ऐसा क्यों करता है?", द एमेच्योर साइंटिस्ट, साइंटिफिक अमेरिकन, वॉल्यूम में जेरल वॉकर। 237, नहीं। 3, पीपी. 246-257; सितंबर, 1977.

"द फ्रीजिंग ऑफ हॉट एंड कोल्ड वाटर", जी।एस। अमेरिकन जर्नल ऑफ फिजिक्स, वॉल्यूम में केल। 37, नहीं। 5, पीपी. 564-565; मई 1969.

"सुपरकूलिंग और यहएमपेम्बा इफेक्ट", डेविड ऑरबैक, अमेरिकन जर्नल ऑफ फिजिक्स में, वॉल्यूम 63, नंबर 10, पीपी 882-885; अक्टूबर, 1995।

"द मेम्पेबा इफेक्ट: द फ्रीजिंग टाइम्स ऑफ हॉट एंड कोल्ड वॉटर", चार्ल्स ए नाइट, अमेरिकन जर्नल ऑफ फिजिक्स, वॉल्यूम में। 64, नहीं। 5, पृष्ठ 524; मई, 1996.

1963 में, तंजानिया के एरास्टो मपेम्बा नाम के एक स्कूली छात्र ने अपने शिक्षक से एक बेवकूफी भरा सवाल पूछा - गर्म आइसक्रीम उसके फ्रीजर में ठंडी आइसक्रीम की तुलना में तेजी से क्यों जमती है?

एरास्टो मपेम्बा तंजानिया के मैगम्बिन हाई स्कूल में खाना पकाने का व्यावहारिक काम करने वाला छात्र था। उसे घर की बनी आइसक्रीम बनानी थी - दूध उबालें, उसमें चीनी घोलें, उसे कमरे के तापमान पर ठंडा करें और फिर उसे जमने के लिए फ्रिज में रख दें। जाहिरा तौर पर, Mpemba एक विशेष रूप से मेहनती छात्र नहीं था और असाइनमेंट के पहले भाग में विलंबित था। इस डर से कि पाठ के अंत तक वह समय पर नहीं पहुंचेगा, उसने ठंडा दूध फ्रिज में रख दिया। उनके आश्चर्य के लिए, यह उनके साथियों के दूध से भी पहले जम गया, जो एक दी गई तकनीक के अनुसार तैयार किया गया था।

उन्होंने स्पष्टीकरण के लिए भौतिकी के शिक्षक की ओर रुख किया, लेकिन उन्होंने केवल निम्नलिखित कहते हुए छात्र पर हँसे: "यह विश्व भौतिकी नहीं है, बल्कि Mpemba की भौतिकी है।" उसके बाद, Mpemba ने न केवल दूध के साथ, बल्कि साधारण पानी के साथ भी प्रयोग किया।

किसी भी मामले में, पहले से ही मक्वावा हाई स्कूल में एक छात्र होने के नाते, उन्होंने दार एस सलाम में यूनिवर्सिटी कॉलेज के प्रोफेसर डेनिस ओसबोर्न से पानी के बारे में पूछा (स्कूल के निदेशक द्वारा छात्रों को भौतिकी पर व्याख्यान देने के लिए आमंत्रित किया गया): "यदि आप दो समान कंटेनरों को समान मात्रा में पानी के साथ लेते हैं ताकि उनमें से एक में पानी का तापमान 35 डिग्री सेल्सियस हो, और दूसरे में - 100 डिग्री सेल्सियस, और उन्हें फ्रीजर में रख दें, फिर दूसरे में पानी जम जाएगा और तेज। क्यों?" ओसबोर्न को इस मुद्दे में दिलचस्पी हो गई और जल्द ही 1969 में, Mpemba के साथ, उन्होंने अपने प्रयोगों के परिणामों को जर्नल फिजिक्स एजुकेशन में प्रकाशित किया। तब से, उन्होंने जो प्रभाव खोजा, उसे Mpemba प्रभाव कहा जाता है।

क्या आप यह जानने के लिए उत्सुक हैं कि ऐसा क्यों होता है? कुछ साल पहले, वैज्ञानिक इस घटना की व्याख्या करने में कामयाब रहे ...

Mpemba effect (Mpemba Paradox) एक विरोधाभास है जिसमें कहा गया है कि कुछ शर्तों के तहत गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जमता है, हालांकि इसे ठंड की प्रक्रिया में ठंडे पानी के तापमान को पार करना होगा। यह विरोधाभास एक प्रायोगिक तथ्य है जो सामान्य विचारों का खंडन करता है, जिसके अनुसार, समान परिस्थितियों में, एक गर्म शरीर को एक निश्चित तापमान तक ठंडा होने के लिए एक ठंडे शरीर की तुलना में एक ही तापमान पर ठंडा होने के लिए अधिक समय की आवश्यकता होती है।

इस घटना को उस समय अरस्तू, फ्रांसिस बेकन और रेने डेसकार्टेस ने देखा था। अब तक, कोई नहीं जानता कि इस अजीब प्रभाव को कैसे समझाया जाए। वैज्ञानिकों के पास एक भी संस्करण नहीं है, हालांकि कई हैं। यह सब गर्म और ठंडे पानी के गुणों में अंतर के बारे में है, लेकिन यह अभी तक स्पष्ट नहीं है कि इस मामले में कौन से गुण भूमिका निभाते हैं: सुपरकूलिंग, वाष्पीकरण, बर्फ गठन, संवहन, या पानी पर तरलीकृत गैसों के प्रभाव में अंतर विभिन्न तापमान। Mpemba प्रभाव का विरोधाभास यह है कि जिस समय के दौरान शरीर परिवेश के तापमान तक ठंडा होता है, वह इस शरीर और पर्यावरण के बीच तापमान अंतर के समानुपाती होना चाहिए। यह नियम न्यूटन द्वारा स्थापित किया गया था और तब से व्यवहार में कई बार इसकी पुष्टि की गई है। उसी प्रभाव में, 100 डिग्री सेल्सियस पर पानी 35 डिग्री सेल्सियस पर पानी की समान मात्रा की तुलना में 0 डिग्री सेल्सियस तक तेजी से ठंडा हो जाता है।

तब से विभिन्न संस्करण, जिनमें से एक इस प्रकार लग रहा था: गर्म पानी का पहला भाग बस वाष्पित हो जाता है, और फिर, जब इसकी थोड़ी मात्रा रह जाती है, तो पानी तेजी से जम जाता है। यह संस्करण, इसकी सादगी के कारण, सबसे लोकप्रिय हो गया, लेकिन वैज्ञानिक पूरी तरह से संतुष्ट नहीं थे।

अब शोधकर्ताओं की एक टीम तकनीकी विश्वविद्यालयसिंगापुर में नानयांग (नानयांग टेक्नोलॉजिकल यूनिवर्सिटी), केमिस्ट शी झांग के नेतृत्व में, उन्होंने कहा कि उन्होंने सदियों पुराने रहस्य को सुलझा लिया है कि गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से क्यों जमता है। जैसा कि चीनी विशेषज्ञों ने पाया, रहस्य पानी के अणुओं के बीच हाइड्रोजन बांड में संग्रहीत ऊर्जा की मात्रा में निहित है।

जैसा कि आप जानते हैं, पानी के अणु एक ऑक्सीजन परमाणु और दो हाइड्रोजन परमाणुओं से मिलकर बने होते हैं। सहसंयोजी आबंध, जो कण स्तर पर इलेक्ट्रॉनों के आदान-प्रदान की तरह दिखता है। दूसरा ज्ञात तथ्ययह है कि हाइड्रोजन परमाणु पड़ोसी अणुओं से ऑक्सीजन परमाणुओं की ओर आकर्षित होते हैं - इस मामले में, हाइड्रोजन बांड बनते हैं।

इसी समय, पानी के अणु समग्र रूप से एक दूसरे को पीछे हटाते हैं। सिंगापुर के वैज्ञानिकों ने देखा कि पानी जितना गर्म होता है, प्रतिकारक बलों में वृद्धि के कारण तरल के अणुओं के बीच की दूरी उतनी ही अधिक होती है। नतीजतन, हाइड्रोजन बांड खिंच जाते हैं, और इसलिए अधिक ऊर्जा जमा करते हैं। यह ऊर्जा तब निकलती है जब पानी ठंडा हो जाता है - अणु एक दूसरे के पास पहुंचते हैं। और ऊर्जा की वापसी, जैसा कि आप जानते हैं, का अर्थ है शीतलन।

यहाँ वैज्ञानिकों द्वारा सामने रखी गई परिकल्पनाएँ हैं:

वाष्पीकरण

गर्म पानी कंटेनर से तेजी से वाष्पित हो जाता है, जिससे इसकी मात्रा कम हो जाती है, और समान तापमान वाले पानी की थोड़ी मात्रा तेजी से जम जाती है। 100°C तक गर्म किया गया पानी 0°C तक ठंडा करने पर अपने द्रव्यमान का 16% खो देता है। वाष्पीकरण प्रभाव दोहरा प्रभाव है। सबसे पहले, ठंडा करने के लिए आवश्यक पानी का द्रव्यमान कम किया जाता है। और दूसरी बात, वाष्पीकरण के कारण इसका तापमान कम हो जाता है।

तापमान अंतराल

इस तथ्य के कारण कि गर्म पानी और ठंडी हवा के बीच तापमान का अंतर अधिक होता है - इसलिए, इस मामले में गर्मी हस्तांतरण अधिक तीव्र होता है और गर्म पानी तेजी से ठंडा होता है।

अल्प तपावस्था
जब पानी को 0°C से नीचे ठंडा किया जाता है, तो यह हमेशा जमता नहीं है। कुछ शर्तों के तहत, यह हिमांक बिंदु से नीचे के तापमान पर तरल बने रहने के दौरान सुपरकूलिंग से गुजर सकता है। कुछ मामलों में, पानी -20 डिग्री सेल्सियस पर भी तरल रह सकता है। इस प्रभाव का कारण यह है कि पहले बर्फ के क्रिस्टल बनने के लिए क्रिस्टल बनने के केंद्रों की आवश्यकता होती है। यदि वे तरल पानी में नहीं हैं, तो सुपरकूलिंग तब तक जारी रहेगी जब तक कि तापमान इतना कम न हो जाए कि क्रिस्टल अनायास बनने लगें। जब वे सुपरकूल्ड तरल में बनना शुरू करते हैं, तो वे तेजी से बढ़ना शुरू कर देंगे, जिससे एक बर्फ का टुकड़ा बन जाएगा जो बर्फ बनाने के लिए जम जाएगा। गर्म पानी हाइपोथर्मिया के लिए सबसे अधिक अतिसंवेदनशील होता है क्योंकि इसे गर्म करने से घुली हुई गैसें और बुलबुले समाप्त हो जाते हैं, जो बदले में बर्फ के क्रिस्टल के निर्माण के लिए केंद्र के रूप में काम कर सकते हैं। हाइपोथर्मिया गर्म पानी को तेजी से जमने का कारण क्यों बनता है? ठंडे पानी के मामले में जो सुपरकूल्ड नहीं है, क्या होता है कि इसकी सतह पर बर्फ की एक पतली परत बन जाती है, जो पानी और ठंडी हवा के बीच एक इन्सुलेटर के रूप में कार्य करती है, और इस प्रकार आगे वाष्पीकरण को रोकती है। इस स्थिति में बर्फ के क्रिस्टल बनने की दर कम होगी। गर्म पानी के उप-शीतलन के मामले में, उप-ठंडा पानी में बर्फ की सुरक्षात्मक सतह परत नहीं होती है। इसलिए, खुले शीर्ष के माध्यम से यह बहुत तेजी से गर्मी खो देता है। जब सुपरकूलिंग प्रक्रिया समाप्त हो जाती है और पानी जम जाता है, तो बहुत अधिक गर्मी खो जाती है और इसलिए अधिक बर्फ बनती है। इस आशय के कई शोधकर्ता हाइपोथर्मिया को Mpemba प्रभाव के मामले में मुख्य कारक मानते हैं।
कंवेक्शन

ठंडा पानी ऊपर से जमने लगता है, जिससे गर्मी विकिरण और संवहन की प्रक्रिया बिगड़ जाती है, और इसलिए गर्मी का नुकसान होता है, जबकि गर्म पानी नीचे से जमने लगता है। इस प्रभाव को पानी के घनत्व में एक विसंगति द्वारा समझाया गया है। पानी का अधिकतम घनत्व 4°C होता है। यदि आप पानी को 4°C तक ठंडा करते हैं और इसे कम तापमान वाले वातावरण में रखते हैं, तो पानी की सतह की परत तेजी से जम जाएगी। चूँकि यह पानी 4°C पर पानी की तुलना में कम घना होता है, यह सतह पर रहेगा, जिससे एक पतली ठंडी परत बन जाएगी। इन परिस्थितियों में, पानी की सतह पर थोड़े समय के लिए बर्फ की एक पतली परत बनेगी, लेकिन बर्फ की यह परत पानी की निचली परतों की रक्षा करने वाले एक इन्सुलेटर के रूप में काम करेगी, जो 4 डिग्री सेल्सियस पर रहेगी। इसलिए, आगे की शीतलन प्रक्रिया धीमी होगी। गर्म पानी के मामले में, स्थिति बिल्कुल अलग है। वाष्पीकरण और अधिक तापमान अंतर के कारण पानी की सतह की परत अधिक तेजी से ठंडी होगी। इसके अलावा, ठंडे पानी की परतें गर्म पानी की परतों की तुलना में घनी होती हैं, इसलिए ठंडे पानी की परत नीचे गिर जाएगी, जिससे गर्म पानी की परत सतह पर आ जाएगी। पानी का यह संचलन तापमान में तेजी से गिरावट सुनिश्चित करता है। लेकिन यह प्रक्रिया संतुलन बिंदु तक क्यों नहीं पहुंच पाती है? संवहन के दृष्टिकोण से Mpemba प्रभाव की व्याख्या करने के लिए, यह माना जाएगा कि पानी की ठंडी और गर्म परतें अलग हो जाती हैं और औसत पानी का तापमान 4 ° C से नीचे जाने के बाद संवहन प्रक्रिया स्वयं जारी रहती है। हालांकि, इस परिकल्पना का समर्थन करने के लिए कोई प्रयोगात्मक सबूत नहीं है कि ठंडे और गर्म पानी की परतें संवहन द्वारा अलग हो जाती हैं।

पानी में घुली गैसें

ऊष्मीय चालकता

जब पानी छोटे कंटेनरों में रेफ्रिजरेटर फ्रीजर में रखा जाता है तो यह तंत्र महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है। इन परिस्थितियों में, यह देखा गया है कि गर्म पानी वाला कंटेनर नीचे फ्रीजर की बर्फ को पिघला देता है, जिससे फ्रीजर की दीवार और तापीय चालकता के साथ थर्मल संपर्क में सुधार होता है। नतीजतन, ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी के कंटेनर से गर्मी तेजी से निकल जाती है। बदले में, ठंडे पानी वाला कंटेनर इसके नीचे बर्फ नहीं पिघलाता है। इन सभी (साथ ही अन्य) स्थितियों का कई प्रयोगों में अध्ययन किया गया है, लेकिन इस सवाल का स्पष्ट जवाब नहीं मिला है - इनमें से कौन Mpemba प्रभाव का 100% पुनरुत्पादन प्रदान करता है - प्राप्त नहीं हुआ है। इसलिए, उदाहरण के लिए, 1995 में, जर्मन भौतिक विज्ञानी डेविड ऑरबैक ने इस प्रभाव पर पानी के सुपरकूलिंग के प्रभाव का अध्ययन किया। उन्होंने पाया कि गर्म पानी, सुपरकूल्ड अवस्था में पहुँचकर, ठंडे पानी की तुलना में अधिक तापमान पर जम जाता है, और इसलिए बाद वाले की तुलना में तेज़ होता है। लेकिन ठंडा पानी गर्म पानी की तुलना में तेजी से सुपरकूल्ड अवस्था में पहुंच जाता है, जिससे पिछले अंतराल की भरपाई हो जाती है। इसके अलावा, Auerbach के परिणामों ने पहले के आंकड़ों का खंडन किया कि गर्म पानी कम क्रिस्टलीकरण केंद्रों के कारण अधिक सुपरकूलिंग प्राप्त करने में सक्षम है। जब पानी को गर्म किया जाता है तो उसमें घुली गैसें उसमें से निकल जाती हैं और जब इसे उबाला जाता है तो इसमें घुले कुछ लवण अवक्षेपित हो जाते हैं। अब तक, केवल एक ही बात पर जोर दिया जा सकता है - इस प्रभाव का पुनरुत्पादन महत्वपूर्ण रूप से उन परिस्थितियों पर निर्भर करता है जिनके तहत प्रयोग किया जाता है। ठीक है क्योंकि यह हमेशा पुन: उत्पन्न नहीं होता है।

और यहाँ सबसे संभावित कारण है।

जैसा कि केमिस्ट अपने लेख में लिखते हैं, जो arXiv.org प्रीप्रिंट साइट पर पाया जा सकता है, हाइड्रोजन बांड ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी में अधिक मजबूती से फैले होते हैं। इस प्रकार, यह पता चला है कि गर्म पानी के हाइड्रोजन बांड में अधिक ऊर्जा जमा होती है, जिसका अर्थ है कि उप-शून्य तापमान तक ठंडा होने पर इसका अधिक भाग निकलता है। इस कारण ठंड अधिक तेज होती है।

आज तक, वैज्ञानिकों ने इस पहेली को केवल सैद्धांतिक रूप से हल किया है। जब वे अपने संस्करण के पुख्ता सबूत पेश करते हैं, तो इस सवाल को बंद माना जा सकता है कि गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से क्यों जमता है।

ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी के तेजी से जमने की घटना को विज्ञान में Mpemba प्रभाव के रूप में जाना जाता है। अरस्तू, फ्रांसिस बेकन और रेने डेसकार्टेस जैसे महान दिमागों ने इस विरोधाभासी घटना पर विचार किया, लेकिन सदियों से कोई भी इस घटना के लिए उचित स्पष्टीकरण देने में सक्षम नहीं है।

केवल 1963 में, तांगानिका गणराज्य के एक स्कूली छात्र, एरास्टो मपेम्बा ने आइसक्रीम के उदाहरण पर इस प्रभाव को देखा, लेकिन किसी भी वयस्क ने उसे स्पष्टीकरण नहीं दिया। फिर भी, भौतिकविदों और रसायनज्ञों ने इस तरह की एक सरल, लेकिन इतनी समझ से बाहर होने वाली घटना के बारे में गंभीरता से सोचा।

तब से, अलग-अलग संस्करण व्यक्त किए गए हैं, जिनमें से एक इस प्रकार था: गर्म पानी का हिस्सा बस पहले वाष्पित हो जाता है, और फिर, जब थोड़ी मात्रा में रहता है, तो पानी तेजी से जम जाता है। यह संस्करण, इसकी सादगी के कारण, सबसे लोकप्रिय हो गया, लेकिन वैज्ञानिक पूरी तरह से संतुष्ट नहीं थे।

अब रसायनज्ञ शी झांग के नेतृत्व में सिंगापुर में नानयांग टेक्नोलॉजिकल यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं की एक टीम का कहना है कि उन्होंने सदियों पुराने रहस्य को सुलझा लिया है कि गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से क्यों जमता है। जैसा कि चीनी विशेषज्ञों ने पाया, रहस्य पानी के अणुओं के बीच हाइड्रोजन बांड में संग्रहीत ऊर्जा की मात्रा में निहित है।

जैसा कि आप जानते हैं, पानी के अणु एक ऑक्सीजन परमाणु और दो हाइड्रोजन परमाणुओं से बने होते हैं, जो सहसंयोजक बंधों से जुड़े होते हैं, जो कण स्तर पर इलेक्ट्रॉनों के आदान-प्रदान की तरह दिखते हैं। एक अन्य सर्वविदित तथ्य यह है कि हाइड्रोजन परमाणु पड़ोसी अणुओं से ऑक्सीजन परमाणुओं की ओर आकर्षित होते हैं - इससे हाइड्रोजन बंध बनते हैं।

यह सच है, हालांकि यह अविश्वसनीय लगता है, क्योंकि ठंड की प्रक्रिया में, पहले से गरम पानी को ठंडे पानी के तापमान से गुजरना होगा। इस बीच, इस प्रभाव का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, बर्फ के रिंक और स्लाइड सर्दियों में ठंडे पानी के बजाय गर्म पानी से भरे होते हैं। विशेषज्ञ मोटर चालकों को सर्दियों में वॉशर जलाशय में गर्म पानी के बजाय ठंडा डालने की सलाह देते हैं। विरोधाभास को दुनिया भर में "मपेम्बा प्रभाव" के रूप में जाना जाता है।

इस घटना का उल्लेख एक समय में अरस्तू, फ्रांसिस बेकन और रेने डेसकार्टेस द्वारा किया गया था, लेकिन केवल 1963 में भौतिकी के प्रोफेसरों ने इस पर ध्यान दिया और इसकी जांच करने का प्रयास किया। यह सब तब शुरू हुआ जब तंजानिया के स्कूली छात्र एरास्टो मपेम्बा ने देखा कि आइसक्रीम को पहले से गरम करने पर वह मीठा दूध तेजी से जमता है और सुझाव दिया कि गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जमता है। उन्होंने स्पष्टीकरण के लिए भौतिकी के शिक्षक की ओर रुख किया, लेकिन उन्होंने केवल निम्नलिखित कहते हुए छात्र पर हँसे: "यह विश्व भौतिकी नहीं है, बल्कि Mpemba की भौतिकी है।"

सौभाग्य से, दार एस सलाम विश्वविद्यालय के भौतिकी के प्रोफेसर डेनिस ओसबोर्न ने एक दिन स्कूल का दौरा किया। और Mpemba उसी प्रश्न के साथ उसकी ओर मुड़ी। प्रोफेसर को कम संदेह था, उन्होंने कहा कि वह वह नहीं आंक सकते जो उन्होंने कभी नहीं देखा था, और घर लौटने पर कर्मचारियों से उचित प्रयोग करने के लिए कहा। ऐसा लगता है कि उन्होंने लड़के की बातों की पुष्टि कर दी। किसी भी मामले में, 1969 में, ओसबोर्न ने "इंग्लैंड" पत्रिका में Mpemba के साथ काम करने के बारे में बात की। भौतिक विज्ञानशिक्षा". उसी वर्ष, कैनेडियन नेशनल रिसर्च काउंसिल के जॉर्ज केल ने अंग्रेजी में घटना का वर्णन करते हुए एक लेख प्रकाशित किया। अमेरिकनपत्रिकाकाभौतिक विज्ञान».

इस विरोधाभास के लिए कई संभावित स्पष्टीकरण हैं:

गर्म पानी तेजी से वाष्पित हो जाता है, जिससे इसकी मात्रा कम हो जाती है, और समान तापमान वाले पानी की थोड़ी मात्रा तेजी से जम जाती है। एयरटाइट कंटेनर में, ठंडा पानी तेजी से जमना चाहिए।
बर्फ की परत की उपस्थिति। गर्म पानी का कंटेनर नीचे की बर्फ को पिघला देता है, जिससे शीतलन सतह के साथ थर्मल संपर्क में सुधार होता है। ठंडे पानी के नीचे बर्फ नहीं पिघलती। बर्फ की परत नहीं होने से, ठंडे पानी के कंटेनर को तेजी से जमना चाहिए।
ठंडा पानी ऊपर से जमने लगता है, जिससे गर्मी विकिरण और संवहन की प्रक्रिया बिगड़ जाती है, और इसलिए गर्मी का नुकसान होता है, जबकि गर्म पानी नीचे से जमने लगता है। कंटेनरों में पानी के अतिरिक्त यांत्रिक आंदोलन के साथ, ठंडे पानी को तेजी से जमना चाहिए।
ठंडे पानी में क्रिस्टलीकरण केंद्रों की उपस्थिति - इसमें घुलने वाले पदार्थ। ठंडे पानी में ऐसे केंद्रों की एक छोटी संख्या के साथ, पानी को बर्फ में बदलना मुश्किल है, और यहां तक कि इसका सुपरकूलिंग भी संभव है जब यह अंदर रहता है तरल अवस्थाउप-शून्य तापमान के साथ।

एक और स्पष्टीकरण हाल ही में प्रकाशित किया गया है। वाशिंगटन विश्वविद्यालय के डॉ. जोनाथन काट्ज ने इस घटना की जांच की और निष्कर्ष निकाला कि पानी में घुलने वाले पदार्थ इसमें एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, जो गर्म होने पर अवक्षेपित होते हैं।
भंग के तहत पदार्थ drकाट्ज़ कठोर पानी में पाए जाने वाले कैल्शियम और मैग्नीशियम बाइकार्बोनेट को संदर्भित करता है। जब पानी गर्म किया जाता है, तो ये पदार्थ अवक्षेपित हो जाते हैं, पानी "नरम" हो जाता है। जिस पानी को कभी गर्म नहीं किया गया है उसमें ये अशुद्धियाँ होती हैं और यह "कठोर" होता है। जैसे-जैसे यह जमता है और बर्फ के क्रिस्टल बनते हैं, पानी में अशुद्धियों की सांद्रता 50 गुना बढ़ जाती है। इससे पानी का हिमांक कम हो जाता है।

यह स्पष्टीकरण मुझे विश्वासयोग्य नहीं लगता, क्योंकि। हमें यह नहीं भूलना चाहिए कि प्रभाव आइसक्रीम के प्रयोगों में पाया गया था, न कि कठोर पानी के साथ। सबसे अधिक संभावना है, घटना के कारण थर्मोफिजिकल हैं, न कि रासायनिक।

अब तक, Mpemba विरोधाभास की कोई स्पष्ट व्याख्या प्राप्त नहीं हुई है। मुझे कहना होगा कि कुछ वैज्ञानिक इस विरोधाभास को ध्यान देने योग्य नहीं मानते हैं। हालांकि, यह बहुत दिलचस्प है कि एक साधारण स्कूली छात्र ने शारीरिक प्रभाव की पहचान हासिल की है और अपनी जिज्ञासा और दृढ़ता के कारण लोकप्रियता हासिल की है।

फरवरी 2014 जोड़ा गया

नोट 2011 में लिखा गया था। तब से, Mpemba प्रभाव के नए अध्ययन और इसे समझाने के नए प्रयास सामने आए हैं। इस प्रकार, 2012 में, ग्रेट ब्रिटेन की रॉयल सोसाइटी ऑफ केमिस्ट्री ने घोषणा की अंतर्राष्ट्रीय प्रतियोगिताके साथ "Mpemba प्रभाव" के वैज्ञानिक रहस्य को उजागर करने के लिए पुरस्कार राशि 1000 पाउंड। समय सीमा 30 जुलाई, 2012 निर्धारित की गई थी। विजेता ज़ाग्रेब विश्वविद्यालय की प्रयोगशाला से निकोला ब्रेगोविक था। उन्होंने अपना काम प्रकाशित किया, जिसमें उन्होंने इस घटना को समझाने के पिछले प्रयासों का विश्लेषण किया और इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि वे आश्वस्त नहीं थे। उन्होंने जो मॉडल प्रस्तावित किया वह पानी के मूलभूत गुणों पर आधारित है। इच्छुक लोग http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp पर नौकरी पा सकते हैं।

शोध यहीं समाप्त नहीं हुआ। 2013 में, सिंगापुर के भौतिकविदों ने सैद्धांतिक रूप से मेपेम्बा प्रभाव का कारण साबित किया। काम http://arxiv.org/abs/1310.6514 पर पाया जा सकता है।

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गर्म पानी तेजी से वाष्पित क्यों होता है? वैज्ञानिकों ने व्यावहारिक रूप से साबित कर दिया है कि एक गिलास गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जमता है। वैज्ञानिक इस घटना की व्याख्या इस कारण से नहीं कर सकते हैं कि वे घटना के सार को नहीं समझते हैं: गर्मी और ठंड! गर्मी और ठंड भौतिक संवेदनाएं हैं जो पदार्थ के कणों की परस्पर क्रिया के कारण होती हैं, जो चुंबकीय तरंगों के एक काउंटर संपीड़न के रूप में होती हैं जो अंतरिक्ष के किनारे और पृथ्वी के केंद्र से चलती हैं। इसलिए, इस चुंबकीय वोल्टेज का संभावित अंतर जितना अधिक होता है, उतनी ही तेजी से ऊर्जा विनिमय एक तरंग के दूसरे में प्रति-प्रवेश की विधि द्वारा किया जाता है। अर्थात् प्रसार द्वारा! मेरे लेख के जवाब में, एक विरोधी लिखता है: 1) "..गर्म पानी तेजी से वाष्पित हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप इसमें कम होता है, इसलिए यह तेजी से जम जाता है" प्रश्न! कौन सी ऊर्जा पानी को तेजी से वाष्पित करती है? 2) मेरे लेख में, हम एक कांच के बारे में बात कर रहे हैं, न कि एक लकड़ी के कुंड के बारे में, जिसे विरोधी प्रतिवाद के रूप में उद्धृत करता है। क्या सही नहीं है! मैं इस प्रश्न का उत्तर देता हूं: "प्रकृति में जल का वाष्पीकरण किस कारण से होता है?" चुंबकीय तरंगें, जो हमेशा पृथ्वी के केंद्र से अंतरिक्ष में चलती हैं, चुंबकीय संपीड़न तरंगों (जो हमेशा अंतरिक्ष से पृथ्वी के केंद्र की ओर चलती हैं) के काउंटर दबाव पर काबू पाती हैं, साथ ही, अंतरिक्ष में जाने के बाद से पानी के कणों का छिड़काव करती हैं। , वे मात्रा में वृद्धि करते हैं। यानी विस्तार! संपीड़न की चुंबकीय तरंगों पर काबू पाने के मामले में, ये जल वाष्प संकुचित (संघनित) होते हैं और इन चुंबकीय संपीड़न बलों के प्रभाव में, पानी वर्षा के रूप में जमीन पर वापस आ जाता है! ईमानदारी से! एलेक्सी मिशनेव। 6 अक्टूबर 2012।

एलेक्सी मिशनेव। , 06.10.2012 04:19

तापमान क्या है। तापमान संपीड़न और विस्तार की ऊर्जा के साथ चुंबकीय तरंगों के विद्युत चुम्बकीय तनाव की डिग्री है। इन ऊर्जाओं के संतुलन की स्थिति में, शरीर या पदार्थ का तापमान स्थिर अवस्था में होता है। यदि इन ऊर्जाओं की साम्यावस्था भंग हो जाती है, तो विस्तार की ऊर्जा की ओर, पिंड या पदार्थ अंतरिक्ष के आयतन में बढ़ जाता है। संपीड़न की दिशा में चुंबकीय तरंगों की ऊर्जा से अधिक होने की स्थिति में, पिंड या पदार्थ अंतरिक्ष के आयतन में घट जाता है। विद्युत चुम्बकीय तनाव की डिग्री संदर्भ निकाय के विस्तार या संकुचन की डिग्री से निर्धारित होती है। एलेक्सी मिशनेव।

मोइसेवा नतालिया, 23.10.2012 11:36 | वीएनआईआईएम

एलेक्सी, आप किसी ऐसे लेख के बारे में बात कर रहे हैं जो तापमान की अवधारणा पर आपके विचारों को रेखांकित करता है। लेकिन किसी ने नहीं पढ़ा। कृपया मुझे एक लिंक दें। सामान्य तौर पर, भौतिकी पर आपके विचार बहुत ही अनोखे हैं। मैंने "संदर्भ निकाय के विद्युत चुम्बकीय विस्तार" के बारे में कभी नहीं सुना है।

यूरी कुज़नेत्सोव , 04.12.2012 12:32

एक परिकल्पना प्रस्तावित है कि यह इंटरमॉलिक्युलर रेजोनेंस और इसके द्वारा उत्पन्न अणुओं के बीच पॉन्डरोमोटिव आकर्षण का कार्य है। ठंडे पानी में, अणु अलग-अलग आवृत्तियों के साथ बेतरतीब ढंग से चलते और कंपन करते हैं। जब पानी को गर्म किया जाता है, दोलन आवृत्ति में वृद्धि के साथ, उनकी सीमा कम हो जाती है (तरल गर्म पानी से वाष्पीकरण के बिंदु तक आवृत्ति अंतर कम हो जाता है), अणुओं की दोलन आवृत्तियां एक दूसरे के पास पहुंचती हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक प्रतिध्वनि होती है अणुओं के बीच। ठंडा होने पर यह अनुनाद आंशिक रूप से संरक्षित रहता है, यह तुरंत नहीं मरता है। दो गिटार स्ट्रिंग्स में से एक को दबाने का प्रयास करें जो प्रतिध्वनि में हैं। अब जाने दो - तार फिर से कंपन करना शुरू कर देगा, प्रतिध्वनि अपने कंपन को बहाल कर देगी। तो जमे हुए पानी में, बाहरी ठंडा अणु दोलनों के आयाम और आवृत्ति को खोने की कोशिश करते हैं, लेकिन बर्तन के अंदर "गर्म" अणु दोलनों को "खींच" देते हैं, वाइब्रेटर के रूप में कार्य करते हैं, और बाहरी गुंजयमान यंत्र के रूप में कार्य करते हैं। यह वाइब्रेटर और रेज़ोनेटर के बीच है कि पोंडोमोटिव आकर्षण * उत्पन्न होता है। जब पोंडरोमोटिव बल अणुओं की गतिज ऊर्जा (जो न केवल कंपन करता है, बल्कि रैखिक रूप से भी चलता है) के कारण होने वाले बल से अधिक हो जाता है, तो त्वरित क्रिस्टलीकरण होता है - "एमपेम्बा प्रभाव"। पोंडरोमोटिव कनेक्शन बहुत अस्थिर है, Mpemba प्रभाव दृढ़ता से सभी साथ के कारकों पर निर्भर करता है: जमे हुए पानी की मात्रा, इसके हीटिंग की प्रकृति, ठंड की स्थिति, तापमान, संवहन, गर्मी विनिमय की स्थिति, गैस संतृप्ति, प्रशीतन इकाई का कंपन , वेंटिलेशन, अशुद्धता, वाष्पीकरण, आदि। शायद प्रकाश से भी ... इसलिए, प्रभाव के बहुत सारे स्पष्टीकरण हैं और कभी-कभी पुन: पेश करना मुश्किल होता है। उसी "गुंजयमान" कारण के लिए उबला हुआ पानीउबलने की तुलना में तेजी से उबलता है - उबलने के बाद कुछ समय के लिए प्रतिध्वनि पानी के अणुओं के कंपन की तीव्रता को बरकरार रखती है (शीतलन के दौरान ऊर्जा की हानि मुख्य रूप से अणुओं की रैखिक गति की गतिज ऊर्जा के नुकसान के कारण होती है)। तीव्र ताप के साथ, थरथानेवाला अणु ठंड की तुलना में गुंजयमान अणुओं के साथ भूमिका बदलते हैं - वाइब्रेटर की आवृत्ति गुंजयमान यंत्र की आवृत्ति से कम होती है, जिसका अर्थ है कि अणुओं के बीच आकर्षण नहीं है, लेकिन प्रतिकर्षण है, जो संक्रमण को दूसरे में तेज करता है एकत्रीकरण की स्थिति (जोड़ी)।

व्लाद, 11.12.2012 03:42

दिमाग तोड़ दिया...

एंटोन, 04.02.2013 02:02

1. क्या यह पोंडरोमोटिव आकर्षण वास्तव में इतना महान है कि यह गर्मी हस्तांतरण प्रक्रिया को प्रभावित करता है? 2. क्या इसका यह अर्थ है कि जब सभी पिंडों को एक निश्चित तापमान पर गर्म किया जाता है, तो उनके संरचनात्मक कण प्रतिध्वनि में प्रवेश करते हैं? 3. ठंडा करने पर यह अनुनाद क्यों गायब हो जाता है? 4. क्या यह आपका अनुमान है? यदि कोई स्रोत है तो कृपया इंगित करें। 5. इस सिद्धांत के अनुसार बर्तन का आकार एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगा, और यदि यह पतला और सपाट है, तो ठंड के समय में अंतर बड़ा नहीं होगा, अर्थात। तुम उसे देख सकते हो।

गुडरात , 11.03.2013 10:12 | मेटाकी

ठंडे पानी में पहले से ही नाइट्रोजन परमाणु होते हैं और पानी के अणुओं के बीच की दूरी गर्म पानी की तुलना में करीब होती है। अर्थात्, निष्कर्ष: गर्म पानी नाइट्रोजन परमाणुओं को तेजी से अवशोषित करता है और साथ ही यह ठंडे पानी की तुलना में जल्दी जम जाता है - यह लोहे के सख्त होने के बराबर है, क्योंकि गर्म पानी बर्फ में बदल जाता है और गर्म लोहा तेजी से ठंडा होने पर सख्त हो जाता है!

व्लादिमीर , 03/13/2013 06:50

या शायद यह: गर्म पानी और बर्फ का घनत्व ठंडे पानी के घनत्व से कम होता है, और इसलिए पानी को अपने घनत्व को बदलने की आवश्यकता नहीं होती है, इस पर कुछ समय गंवाना पड़ता है और यह जम जाता है।

एलेक्सी मिशनेव , 03/21/2013 11:50 पूर्वाह्न

कणों के प्रतिध्वनि, आकर्षण और कंपन के बारे में बात करने से पहले, इस प्रश्न को समझना और उत्तर देना आवश्यक है: कौन सी ताकतें कणों को कंपन करती हैं? चूँकि गतिज ऊर्जा के बिना संपीडन नहीं हो सकता। संपीड़न के बिना, कोई विस्तार नहीं हो सकता है। विस्तार के बिना गतिज ऊर्जा नहीं हो सकती! जब आप तारों की प्रतिध्वनि के बारे में बात करना शुरू करते हैं, तो आपने सबसे पहले इनमें से किसी एक तार को कंपन करने का प्रयास किया! आकर्षण के बारे में बात करते समय, आपको सबसे पहले उस बल को इंगित करना चाहिए जो इन निकायों को आकर्षित करता है! मैं पुष्टि करता हूं कि सभी पिंड वायुमंडल की विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा से संकुचित होते हैं और जो सभी पिंडों, पदार्थों और प्राथमिक कणों को 1.33 किग्रा के बल से संकुचित करते हैं। प्रति सेमी2 नहीं, बल्कि प्रति प्राथमिक कण। चूंकि वायुमंडल का दबाव चयनात्मक नहीं हो सकता है! इसे बल की मात्रा के साथ भ्रमित न करें!

डोडिक , 05/31/2013 02:59

मुझे ऐसा लगता है कि आप एक सत्य भूल गए हैं - "विज्ञान वहीं से शुरू होता है जहां माप शुरू होता है।" "गर्म" पानी का तापमान क्या है? "ठंडा" पानी का तापमान क्या है? लेख इसके बारे में एक शब्द नहीं कहता है। इससे हम निष्कर्ष निकाल सकते हैं - पूरा लेख बकवास है!

ग्रिगोरी, 06/04/2013 12:17

डोडिक, एक लेख को बकवास कहने से पहले, कम से कम थोड़ा सीखने के लिए सोचना चाहिए। और सिर्फ माप नहीं।

दिमित्री , 12/24/2013 10:57 पूर्वाह्न

गर्म पानी के अणु ठंडे पानी की तुलना में तेजी से चलते हैं, इस वजह से पर्यावरण के साथ घनिष्ठ संपर्क होता है, वे सभी ठंड को अवशोषित करने लगते हैं, जल्दी से धीमा हो जाते हैं।

इवान, 10.01.2014 05:53

यह आश्चर्य की बात है कि इस तरह का एक गुमनाम लेख इस साइट पर दिखाई दिया। लेख पूरी तरह से अवैज्ञानिक है। लेखक और टीकाकार दोनों ने घटना की व्याख्या की तलाश में एक-दूसरे के साथ होड़ की, यह पता लगाने की जहमत नहीं उठाई कि क्या घटना बिल्कुल देखी जाती है, और अगर इसे देखा जाता है, तो किन परिस्थितियों में। इसके अलावा, हम वास्तव में क्या देखते हैं, इस पर भी कोई समझौता नहीं है! इसलिए लेखक गर्म आइसक्रीम के तेजी से जमने के प्रभाव की व्याख्या करने की आवश्यकता पर जोर देता है, हालांकि पूरे पाठ से (और शब्द "आइसक्रीम के साथ प्रयोगों में प्रभाव पाया गया था") यह इस प्रकार है कि उसने खुद इस तरह की स्थापना नहीं की थी प्रयोग। लेख में सूचीबद्ध घटना के "स्पष्टीकरण" के वेरिएंट से, यह देखा जा सकता है कि पूरी तरह से अलग प्रयोगों का वर्णन किया गया है, विभिन्न जलीय समाधानों के साथ अलग-अलग परिस्थितियों में स्थापित किया गया है। व्याख्याओं का सार और उनमें निहित मनोदशा दोनों ही सुझाव देते हैं कि व्यक्त किए गए विचारों का प्राथमिक सत्यापन भी नहीं किया गया था। किसी ने गलती से एक जिज्ञासु कहानी सुनी और लापरवाही से अपना सट्टा निष्कर्ष व्यक्त किया। मुझे खेद है, लेकिन यह भौतिक नहीं है वैज्ञानिक अनुसंधान, और एक धूम्रपान-कक्ष में बातचीत।

इवान , 01/10/2014 06:10

रोलर्स को गर्म पानी और ठंडे वॉशर जलाशयों से भरने के बारे में लेख में टिप्पणियों के संबंध में। प्राथमिक भौतिकी की दृष्टि से सब कुछ सरल है। स्केटिंग रिंक गर्म पानी से सिर्फ इसलिए भरा जाता है क्योंकि यह अधिक धीरे-धीरे जम जाता है। रिंक समतल और चिकना होना चाहिए। इसे ठंडे पानी से भरने की कोशिश करें - आपको धक्कों और "इनफ्लो" मिलेगा, क्योंकि। पानी एक समान परत में फैलने का समय दिए बिना _जल्दी_ जम जाएगा। और गर्म के पास एक समान परत में फैलने का समय होगा, और यह मौजूदा बर्फ और बर्फ के धक्कों को पिघला देगा। वॉशर के साथ भी मुश्किल नहीं है: डालना स्वच्छ जलठंढ में इसका कोई मतलब नहीं है - यह कांच (यहां तक कि गर्म) पर जम जाता है; और गर्म गैर-ठंड तरल से ठंडे कांच में दरार आ सकती है, साथ ही कांच के रास्ते में अल्कोहल के त्वरित वाष्पीकरण के कारण कांच पर इसका हिमांक बढ़ जाएगा (क्या हर कोई चांदनी के संचालन के सिद्धांत से परिचित है) अभी भी? - शराब वाष्पित हो जाती है, पानी रहता है)।

इवान , 01/10/2014 06:34

लेकिन वास्तव में घटना, यह पूछना मूर्खतापूर्ण है कि अलग-अलग परिस्थितियों में दो अलग-अलग प्रयोग अलग-अलग क्यों होते हैं। यदि प्रयोग साफ-सफाई से स्थापित किया गया है, तो आपको उसी का गर्म और ठंडा पानी लेने की आवश्यकता है रासायनिक संरचना- उसी केतली से पहले से ठंडा किया हुआ उबलता पानी लें. समान बर्तनों में डालें (उदाहरण के लिए, पतली दीवार वाले गिलास)। हम बर्फ पर नहीं, बल्कि उसी पर, सूखे आधार पर डालते हैं, उदाहरण के लिए, एक लकड़ी की मेज। और एक माइक्रोफ्रीज़र में नहीं, बल्कि पर्याप्त मात्रा में थर्मोस्टेट में - मैंने देश में कुछ साल पहले एक प्रयोग किया था, जब बाहर स्थिर ठंढा मौसम था, लगभग -25C। क्रिस्टलीकरण की ऊष्मा निकलने के बाद पानी एक निश्चित तापमान पर क्रिस्टलीकृत हो जाता है। परिकल्पना इस दावे पर आधारित है कि गर्म पानी तेजी से ठंडा होता है (यह सच है, शास्त्रीय भौतिकी के अनुसार, गर्मी हस्तांतरण दर तापमान के अंतर के समानुपाती होती है), लेकिन जब इसका तापमान ठंडे पानी के तापमान के बराबर होता है तब भी एक बढ़ी हुई शीतलन दर को बनाए रखता है। . सवाल यह है कि पानी जो बाहर +20C के तापमान तक ठंडा हो गया है, ठीक उसी पानी से अलग कैसे होता है जो एक घंटे पहले +20C के तापमान तक ठंडा हो गया था, लेकिन एक कमरे में? शास्त्रीय भौतिकी (वैसे, धूम्रपान कक्ष में बकवास पर नहीं, बल्कि सैकड़ों हजारों और लाखों प्रयोगों पर आधारित) कहते हैं: हां, कुछ भी नहीं, आगे की शीतलन गतिशीलता समान होगी (केवल उबलता पानी +20 बिंदु बाद में पहुंच जाएगा) ) और प्रयोग वही दिखाता है: जब शुरू में ठंडे पानी के एक गिलास में बर्फ की एक ठोस परत होती है, तो गर्म पानी ने जमने के बारे में सोचा भी नहीं था। पी.एस. यूरी कुज़नेत्सोव की टिप्पणियों के लिए। एक निश्चित प्रभाव की उपस्थिति को स्थापित माना जा सकता है जब इसकी घटना की शर्तों का वर्णन किया जाता है और इसे दृढ़ता से पुन: पेश किया जाता है। और जब हमारे पास अज्ञात परिस्थितियों के साथ समझ से बाहर के प्रयोग होते हैं, तो उनकी व्याख्या के सिद्धांतों का निर्माण करना जल्दबाजी होगी और यह वैज्ञानिक दृष्टिकोण से कुछ भी नहीं देता है। पी.पी.एस. खैर, भावनाओं के आंसुओं के बिना अलेक्सी मिशनेव की टिप्पणियों को पढ़ना असंभव है - एक व्यक्ति किसी तरह की काल्पनिक दुनिया में रहता है जिसका भौतिकी और वास्तविक प्रयोगों से कोई लेना-देना नहीं है।

ग्रिगोरी, 01/13/2014 10:58 पूर्वाह्न

इवान, मैं समझता हूँ कि आप Mpemba प्रभाव का खंडन करते हैं? यह मौजूद नहीं है, जैसा कि आपके प्रयोग दिखाते हैं? यह भौतिकी में इतना प्रसिद्ध क्यों है, और कई लोग इसे समझाने की कोशिश क्यों करते हैं?

इवान , 02/14/2014 01:51

शुभ दोपहर, ग्रेगरी! अशुद्ध रूप से मंचित प्रयोग का प्रभाव मौजूद है। लेकिन, जैसा कि आप समझते हैं, यह भौतिकी में नए पैटर्न की तलाश करने का कारण नहीं है, बल्कि प्रयोगकर्ता के कौशल में सुधार करने का एक कारण है। जैसा कि मैंने टिप्पणियों में पहले ही उल्लेख किया है, "मपेम्बा प्रभाव" की व्याख्या करने के सभी उल्लिखित प्रयासों में, शोधकर्ता यह भी स्पष्ट रूप से स्पष्ट नहीं कर सकते हैं कि वे वास्तव में और किन परिस्थितियों में माप रहे हैं। और आप कहना चाहते हैं कि ये प्रायोगिक भौतिक विज्ञानी हैं? मुझे हसाना नहीं। प्रभाव भौतिकी में नहीं, बल्कि विभिन्न मंचों और ब्लॉगों पर छद्म वैज्ञानिक चर्चाओं में जाना जाता है, जिनमें से अब समुद्र है। एक वास्तविक भौतिक प्रभाव के रूप में (अर्थ में कुछ नए भौतिक नियमों के परिणाम के रूप में, और गलत व्याख्या या सिर्फ एक मिथक के परिणाम के रूप में नहीं), जो लोग भौतिकी से दूर हैं वे इसे समझते हैं। तो पूरी तरह से अलग परिस्थितियों में स्थापित विभिन्न प्रयोगों के परिणामों के बारे में एक ही भौतिक प्रभाव के रूप में बोलने का कोई कारण नहीं है।

पावेल, 02/18/2014 09:59

हम्म, दोस्तों... "स्पीड इंफो" के लिए लेख... कोई अपराध नहीं...;) इवान हर चीज के बारे में सही है...

ग्रेगरी, 02/19/2014 12:50 अपराह्न

इवान, मैं मानता हूं कि अब बहुत सारी छद्म वैज्ञानिक साइटें असत्यापित सनसनीखेज सामग्री प्रकाशित कर रही हैं। आखिरकार, Mpemba के प्रभाव का अभी भी अध्ययन किया जा रहा है। इसके अलावा, विश्वविद्यालयों के वैज्ञानिक शोध कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, 2013 में, सिंगापुर में प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के एक समूह द्वारा इस प्रभाव का अध्ययन किया गया था। लिंक http://arxiv.org/abs/1310.6514 देखें। उनका मानना है कि उन्हें इस आशय का स्पष्टीकरण मिल गया है। मैं खोज के सार के बारे में विस्तार से नहीं लिखूंगा, लेकिन उनकी राय में, प्रभाव हाइड्रोजन बांड में संग्रहीत ऊर्जा के अंतर से जुड़ा हुआ है।

मोइसेवा एन.पी. , 02/19/2014 03:04

Mpemba प्रभाव पर शोध में रुचि रखने वाले सभी लोगों के लिए, मैंने लेख की सामग्री को थोड़ा पूरक किया है और लिंक प्रदान किए हैं जहां आप नवीनतम परिणामों से परिचित हो सकते हैं (पाठ देखें)। टिप्पणियों के लिए धन्यवाद।

इल्डर , 02/24/2014 04:12 | सब कुछ सूचीबद्ध करने का कोई मतलब नहीं है

यदि यह Mpemba प्रभाव वास्तव में होता है, तो स्पष्टीकरण मांगा जाना चाहिए, मुझे लगता है, पानी की आणविक संरचना में। पानी (जैसा कि मैंने लोकप्रिय विज्ञान साहित्य से सीखा) व्यक्तिगत H2O अणुओं के रूप में नहीं, बल्कि कई अणुओं (यहां तक कि दर्जनों) के समूहों के रूप में मौजूद है। पानी के तापमान में वृद्धि के साथ, अणुओं की गति की गति बढ़ जाती है, क्लस्टर एक दूसरे के खिलाफ टूट जाते हैं और अणुओं के वैलेंस बॉन्ड में बड़े समूहों को इकट्ठा करने का समय नहीं होता है। अणुओं की गति को धीमा करने की तुलना में क्लस्टर बनाने में थोड़ा अधिक समय लगता है। और चूंकि क्लस्टर छोटे होते हैं, गठन क्रिस्टल लैटिसतेजी से होता है। ठंडे पानी में, जाहिरा तौर पर, बड़े, काफी स्थिर क्लस्टर जाली के गठन को रोकते हैं, उनके विनाश में कुछ समय लगता है। मैंने खुद टीवी पर एक जिज्ञासु प्रभाव देखा, जब एक जार में चुपचाप खड़ा ठंडा पानी ठंड में कई घंटों तक तरल रहा। लेकिन जैसे ही जार को उठाया गया, यानी अपनी जगह से थोड़ा हट गया, जार में पानी तुरंत क्रिस्टलीकृत हो गया, अपारदर्शी हो गया और जार फट गया। खैर, इस प्रभाव को दिखाने वाले पुजारी ने इसे इस तथ्य से समझाया कि पानी का अभिषेक किया गया था। वैसे, यह पता चला है कि पानी तापमान के आधार पर अपनी चिपचिपाहट को बहुत बदल देता है। हम, बड़े जीवों के रूप में, इस पर ध्यान नहीं देते हैं, लेकिन छोटे (मिमी और उससे कम) क्रस्टेशियंस के स्तर पर, और इससे भी अधिक बैक्टीरिया, पानी की चिपचिपाहट एक बहुत ही महत्वपूर्ण कारक है। मुझे लगता है कि यह चिपचिपाहट, पानी के समूहों के आकार से भी दी जाती है।

ग्रे, 03/15/2014 05:30

चारों ओर जो कुछ भी हम देखते हैं वह सतही विशेषताओं (गुण) है, इसलिए हम ऊर्जा के लिए केवल वही लेते हैं जिसे हम किसी भी तरह से माप सकते हैं या अस्तित्व को साबित कर सकते हैं, अन्यथा यह एक मृत अंत है। यह घटना, Mpemba प्रभाव, केवल एक साधारण वॉल्यूमेट्रिक सिद्धांत द्वारा समझाया जा सकता है जो सभी भौतिक मॉडलों को बातचीत की एक संरचना में एकजुट करेगा। वास्तव में यह आसान है

निकिता, 06/06/2014 04:27 | गाड़ी

लेकिन कार में जाते समय पानी को ठंडा कैसे रखें और गर्म न हों!

एलेक्सी, 03.10.2014 01:09

और यहाँ एक और "खोज" है, चलते-चलते। प्लास्टिक की बोतल में पानी एक खुले डाट से बहुत तेजी से जमता है। मनोरंजन के लिए, मैंने कई बार प्रयोग किया गंभीर ठंढ. प्रभाव स्पष्ट है। नमस्कार सिद्धांतकारों!

यूजीन , 12/27/2014 08:40

एक बाष्पीकरणीय कूलर का सिद्धांत। हम ठंडे और गर्म पानी के साथ दो भली भांति बंद करके सील की हुई बोतलें लेते हैं। हम इसे ठंड में डालते हैं। ठंडा पानी तेजी से जमता है। अब हम उन्हीं बोतलों को ठंडे और गर्म पानी के साथ लेते हैं, खोलते हैं और ठंड में डालते हैं। गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जम जाएगा। अगर हम दो बेसिन ठंडे और गर्म पानी के साथ लें, तो गर्म पानी बहुत तेजी से जम जाएगा। यह इस तथ्य के कारण है कि हम वातावरण के साथ संपर्क बढ़ाते हैं। वाष्पीकरण जितना तीव्र होता है, तापमान उतनी ही तेजी से गिरता है। यहां आर्द्रता के कारक का उल्लेख करना आवश्यक है। आर्द्रता जितनी कम होगी, वाष्पीकरण उतना ही मजबूत होगा और शीतलन उतना ही मजबूत होगा।

ग्रे टॉम्स्क, 03/01/2015 10:55

ग्रे, 15.03.2014 05:30 - जारी रखा तापमान के बारे में आप जो जानते हैं वह सब कुछ नहीं है। कुछ और है। यदि आप तापमान के भौतिक मॉडल की सही रचना करते हैं, तो यह प्रसार, पिघलने और क्रिस्टलीकरण से ऊर्जा प्रक्रियाओं का वर्णन करने की कुंजी बन जाएगा, जैसे कि दबाव में वृद्धि के साथ तापमान में वृद्धि, तापमान में वृद्धि के साथ दबाव में वृद्धि। ऊपर से सूर्य की ऊर्जा का भौतिक मॉडल भी स्पष्ट हो जाएगा। मैं सर्दियों में हूँ। . 2001 के शुरुआती वसंत में, तापमान मॉडल को देखने के बाद, मैंने एक सामान्य तापमान मॉडल तैयार किया। कुछ महीनों के बाद, मुझे तापमान विरोधाभास याद आया, और तब मुझे एहसास हुआ ... कि मेरा तापमान मॉडल भी Mpemba विरोधाभास का वर्णन करता है। यह मई - जून 2013 में था। एक साल देर से, लेकिन यह अच्छे के लिए है। मेरा भौतिक मॉडल एक फ्रीज फ्रेम है और इसे आगे और पीछे दोनों तरफ स्क्रॉल किया जा सकता है और इसमें गतिविधि का मोटर कौशल है, वही गतिविधि जिसमें सब कुछ चलता है। मेरे पास विषय की पुनरावृत्ति के साथ स्कूल की 8 कक्षाएं और 2 साल का कॉलेज है। 20 साल बीत चुके हैं। इसलिए मैं प्रसिद्ध वैज्ञानिकों के किसी भी प्रकार के भौतिक मॉडल, साथ ही सूत्रों का वर्णन नहीं कर सकता। बहुत अफसोस।

एंड्री , 08.11.2015 08:52

सामान्य तौर पर, मुझे इस बात का अंदाजा है कि ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी तेजी से क्यों जमता है। और मेरे स्पष्टीकरण में सब कुछ बहुत सरल है यदि आप रुचि रखते हैं तो मुझे एक ईमेल लिखें: [ईमेल संरक्षित]

एंड्री , 08.11.2015 08:58

मुझे खेद है, मैंने गलत मेलबॉक्स यहाँ दिया सही ईमेल है: [ईमेल संरक्षित]

विक्टर , 12/23/2015 10:37 पूर्वाह्न

मुझे ऐसा लगता है कि सब कुछ सरल है, हमारे साथ बर्फ गिरती है, यह वाष्पित गैस है, ठंडा है, इसलिए शायद ठंढ में यह तेजी से गर्म हो जाता है क्योंकि यह वाष्पित हो जाता है और तुरंत ऊपर उठने से दूर क्रिस्टलीकृत हो जाता है, और गैसीय अवस्था में पानी तरल की तुलना में तेजी से ठंडा होता है। )

बेकज़ान , 01/28/2016 09:18

यदि किसी ने दुनिया के इन कानूनों का खुलासा किया जो इस प्रभाव से जुड़े हैं, तो वह यहां नहीं लिखेंगे। मेरे दृष्टिकोण से, इंटरनेट उपयोगकर्ताओं के लिए अपने रहस्यों को प्रकट करना तर्कसंगत नहीं होगा जब वह इसे प्रसिद्ध वैज्ञानिक पत्रिकाओं में प्रकाशित कर सकते हैं और लोगों के सामने खुद इसे साबित करें। तो, इस आशय के बारे में यहाँ क्या लिखा जाएगा, यह सब बहुमत तर्कसंगत नहीं है।)))

एलेक्स , 02/22/2016 12:48 अपराह्न

हेलो एक्सपेरिमेंटर्स आप सही कह रहे हैं कि विज्ञान की शुरुआत वहीं से होती है जहां... मापन नहीं, बल्कि गणना। "प्रयोग" - कल्पना और रैखिक सोच से वंचित लोगों के लिए एक शाश्वत और अपरिहार्य तर्क सभी को आहत किया, अब E \u003d mc2 के मामले में - क्या सभी को याद है? ठंडे पानी से वायुमंडल में उड़ने वाले अणुओं की गति यह निर्धारित करती है कि वे पानी से कितनी ऊर्जा ले जाते हैं (शीतलन - ऊर्जा की हानि) गर्म पानी से अणुओं की गति बहुत अधिक होती है और ऊर्जा को चुकता किया जाता है (की दर पानी के शेष द्रव्यमान को ठंडा करना) बस इतना ही, यदि आप "प्रयोग" से निकलते हैं और विज्ञान की मूल बातें याद करते हैं

व्लादिमीर , 04/25/2016 10:53 पूर्वाह्न | उल्का

उन दिनों में जब एंटीफ्ीज़ एक दुर्लभ वस्तु थी, एक कार बेड़े के बिना गरम गैरेज में कारों की शीतलन प्रणाली से पानी एक कार्य दिवस के बाद निकाला जाता था ताकि सिलेंडर ब्लॉक या रेडिएटर को डीफ्रॉस्ट न किया जा सके - कभी-कभी दोनों एक साथ। सुबह गर्म पानी डाला गया। भीषण ठंढ में, इंजन बिना किसी समस्या के शुरू हो गए। किसी तरह गर्म पानी नहीं होने के कारण नल से पानी डाला गया। पानी तुरंत जम गया। प्रयोग महंगा था - ठीक उतना ही जितना कि ZIL-131 कार के सिलेंडर ब्लॉक और रेडिएटर को खरीदने और बदलने में खर्च होता है। जो विश्वास नहीं करता, उसे जाँचने दो। और Mpemba ने आइसक्रीम के साथ प्रयोग किया। आइसक्रीम में, क्रिस्टलीकरण पानी की तुलना में अलग तरह से होता है। अपने दांतों से आइसक्रीम का एक टुकड़ा और बर्फ का एक टुकड़ा काटने की कोशिश करें। सबसे अधिक संभावना है कि यह जम नहीं गया, लेकिन ठंडा होने के परिणामस्वरूप गाढ़ा हो गया। और ताजा पानी, चाहे वह गर्म हो या ठंडा, 0*C पर जम जाता है। ठंडा पानी तेज होता है, लेकिन गर्म पानी को ठंडा होने में समय लगता है।

पथिक , 06.05.2016 12:54 | एलेक्स के लिए

"c" - निर्वात में प्रकाश की गति E=mc^2 - द्रव्यमान और ऊर्जा की तुल्यता को व्यक्त करने वाला सूत्र

अल्बर्ट , 07/27/2016 08:22

सबसे पहले, ठोस के साथ एक सादृश्य (कोई वाष्पीकरण प्रक्रिया नहीं है)। हाल ही में सोल्डर किए गए तांबे के पानी के पाइप। प्रक्रिया गैस बर्नर को मिलाप के पिघलने के तापमान पर गर्म करके होती है। युग्मन के साथ एक जोड़ का ताप समय लगभग एक मिनट है। मैंने युग्मन के साथ एक जोड़ को मिलाया और कुछ मिनटों के बाद मुझे एहसास हुआ कि मैंने इसे गलत तरीके से मिलाया है। कपलिंग में पाइप को स्क्रॉल करने में थोड़ा समय लगा। मैंने एक बर्नर के साथ जोड़ को फिर से गर्म करना शुरू किया और आश्चर्यजनक रूप से, जोड़ को गलनांक तक गर्म करने में 3-4 मिनट का समय लगा। ऐसा कैसे!? आखिरकार, पाइप अभी भी गर्म है और ऐसा लगता है कि इसे गलनांक तक गर्म करने के लिए बहुत कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है, लेकिन सब कुछ विपरीत निकला। यह सभी तापीय चालकता के बारे में है, जो पहले से ही गर्म पाइप के लिए बहुत अधिक है और गर्म और ठंडे पाइप के बीच की सीमा दो मिनट में जंक्शन से दूर जाने में कामयाब रही। अब पानी के बारे में। हम गर्म और अर्ध-गर्म बर्तन की अवधारणाओं के साथ काम करेंगे। एक गर्म बर्तन में, गर्म, अत्यधिक गतिशील कणों और धीमी गति से चलने वाले, ठंडे कणों के बीच एक संकीर्ण तापमान सीमा बनती है, जो परिधि से केंद्र तक अपेक्षाकृत तेज़ी से चलती है, क्योंकि इस सीमा पर, तेज़ कण जल्दी से अपनी ऊर्जा (ठंडा) छोड़ देते हैं। ) सीमा के दूसरी ओर कणों द्वारा। चूंकि बाहरी ठंडे कणों का आयतन बड़ा होता है, इसलिए तेज कण, अपनी तापीय ऊर्जा को छोड़कर, बाहरी ठंडे कणों को महत्वपूर्ण रूप से गर्म नहीं कर सकते। इसलिए, गर्म पानी को ठंडा करने की प्रक्रिया अपेक्षाकृत जल्दी होती है। दूसरी ओर, अर्ध-गर्म पानी में बहुत कम तापीय चालकता होती है, और अर्ध-गर्म और ठंडे कणों के बीच की सीमा की चौड़ाई बहुत अधिक होती है। इतनी विस्तृत सीमा के केंद्र में विस्थापन एक गर्म बर्तन के मामले की तुलना में बहुत धीमी गति से होता है। नतीजतन, एक गर्म बर्तन गर्म की तुलना में तेजी से ठंडा होता है। मुझे लगता है कि बर्तन के बीच से किनारे तक कई तापमान सेंसर लगाकर विभिन्न तापमानों के पानी की शीतलन प्रक्रिया की गतिशीलता का पालन करना आवश्यक है।

अधिकतम, 11/19/2016 05:07

यह सत्यापित किया गया है: यमल में, ठंढ में, गर्म पानी वाला एक पाइप जम जाता है और इसे गर्म करना पड़ता है, लेकिन ठंडा नहीं!

आर्टेम, 09.12.2016 01:25

यह मुश्किल है, लेकिन मुझे लगता है कि ठंडा पानी गर्म पानी की तुलना में घना है, उबले हुए पानी से भी बेहतर है, और फिर ठंडा करने में तेजी आती है, यानी। गर्म पानी ठंडे तापमान तक पहुँच जाता है और उससे आगे निकल जाता है, और यदि आप इस तथ्य को ध्यान में रखते हैं कि गर्म पानी नीचे से जमता है और ऊपर से नहीं, जैसा कि ऊपर लिखा गया है, तो यह प्रक्रिया को बहुत तेज करता है!

अलेक्जेंडर सर्गेव, 21.08.2017 10:52

ऐसा कोई प्रभाव नहीं है। काश। 2016 में, इस विषय पर एक विस्तृत लेख नेचर में प्रकाशित हुआ था: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect इससे यह स्पष्ट है कि यदि प्रयोग सावधानी से किए जाते हैं (यदि गर्म और ठंडे पानी के नमूने हैं तापमान को छोड़कर हर चीज में समान), प्रभाव नहीं देखा जाता है।

हेडलैब, 08/22/2017 05:31

विक्टर , 10/27/2017 03:52 पूर्वाह्न

"यह सचमुच में है।" - अगर स्कूल को समझ में नहीं आया कि गर्मी क्षमता और ऊर्जा संरक्षण के नियम क्या हैं। यह जांचना आसान है - इसके लिए आपको चाहिए: एक इच्छा, एक सिर, हाथ, पानी, एक रेफ्रिजरेटर और एक अलार्म घड़ी। और स्केटिंग रिंक, जैसा कि विशेषज्ञ लिखते हैं, ठंडे पानी से जमे हुए (भरे हुए) होते हैं, और गर्म पानी से वे कटे हुए बर्फ को समतल करते हैं। और सर्दियों में आपको वॉशर जलाशय में एंटी-फ्रीज द्रव डालना होगा, पानी नहीं। पानी वैसे भी जम जाएगा, और ठंडा पानी तेजी से जम जाएगा।

इरीना , 01/23/2018 10:58

दुनिया भर के वैज्ञानिक अरस्तू के समय से इस विरोधाभास से जूझ रहे हैं और विक्टर, ज़ावलब और सर्गेव सबसे चतुर निकले।

डेनिस , 02/01/2018 08:51

लेख में सब कुछ सही है। लेकिन वजह कुछ अलग है। उबलने की प्रक्रिया में, उसमें घुली हवा पानी से वाष्पित हो जाती है, इसलिए, उबलते पानी के ठंडा होने पर, इसका घनत्व उसी तापमान के कच्चे पानी की तुलना में कम होगा। अलग-अलग घनत्व को छोड़कर अलग-अलग तापीय चालकता के कोई अन्य कारण नहीं हैं।

हेडलैब, 03/01/2018 08:58 | प्रमुख प्रयोगशाला

इरीना :), "पूरी दुनिया के वैज्ञानिक" इस "विरोधाभास" से नहीं लड़ते हैं, वास्तविक वैज्ञानिकों के लिए यह "विरोधाभास" बस मौजूद नहीं है - यह अच्छी तरह से पुनरुत्पादित स्थितियों में आसानी से सत्यापित है। अफ्रीकी लड़के Mpemba के अपूरणीय प्रयोगों के कारण "विरोधाभास" दिखाई दिया और इसी तरह के "वैज्ञानिकों" द्वारा फुलाया गया :)

Mpemba प्रभाव या गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से क्यों जमता है? Mpemba Effect (Mpemba Paradox) एक विरोधाभास है जो बताता है कि कुछ शर्तों के तहत गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जमता है, हालांकि इसे ठंड की प्रक्रिया में ठंडे पानी के तापमान को पार करना होगा। यह विरोधाभास एक प्रायोगिक तथ्य है जो सामान्य विचारों का खंडन करता है, जिसके अनुसार, समान परिस्थितियों में, एक गर्म शरीर को एक निश्चित तापमान तक ठंडा होने के लिए एक ठंडे शरीर की तुलना में एक ही तापमान पर ठंडा होने के लिए अधिक समय की आवश्यकता होती है। इस घटना को उस समय अरस्तू, फ्रांसिस बेकन और रेने डेसकार्टेस द्वारा देखा गया था, लेकिन केवल 1963 में, तंजानिया के स्कूली छात्र एरास्टो मपेम्बा ने पाया कि एक गर्म आइसक्रीम का मिश्रण ठंडे की तुलना में तेजी से जमता है। एरास्टो मपेम्बा तंजानिया के मैगम्बिन हाई स्कूल में खाना पकाने का व्यावहारिक काम करने वाला छात्र था। उसे घर की बनी आइसक्रीम बनानी थी - दूध उबालें, उसमें चीनी घोलें, उसे कमरे के तापमान पर ठंडा करें और फिर उसे जमने के लिए फ्रिज में रख दें। जाहिरा तौर पर, Mpemba एक विशेष रूप से मेहनती छात्र नहीं था और असाइनमेंट के पहले भाग में विलंबित था। इस डर से कि पाठ के अंत तक वह समय पर नहीं पहुंचेगा, उसने अभी भी गर्म दूध को फ्रिज में रख दिया। उनके आश्चर्य के लिए, यह उनके साथियों के दूध से भी पहले जम गया, जो एक दी गई तकनीक के अनुसार तैयार किया गया था। उसके बाद, Mpemba ने न केवल दूध के साथ, बल्कि साधारण पानी के साथ भी प्रयोग किया। किसी भी मामले में, पहले से ही मक्वावा हाई स्कूल में एक छात्र होने के नाते, उन्होंने दार एस सलाम में यूनिवर्सिटी कॉलेज के प्रोफेसर डेनिस ओसबोर्न से पानी के बारे में पूछा (स्कूल के निदेशक द्वारा छात्रों को भौतिकी पर व्याख्यान देने के लिए आमंत्रित किया गया): "यदि आप दो समान कंटेनरों को समान मात्रा में पानी के साथ लेते हैं ताकि उनमें से एक में पानी का तापमान 35 डिग्री सेल्सियस हो, और दूसरे में - 100 डिग्री सेल्सियस, और उन्हें फ्रीजर में रख दें, फिर दूसरे में पानी जम जाएगा तेज। क्यों? ओसबोर्न को इस मुद्दे में दिलचस्पी हो गई और जल्द ही 1969 में, Mpemba के साथ, उन्होंने "भौतिकी शिक्षा" पत्रिका में अपने प्रयोगों के परिणाम प्रकाशित किए। तब से, उन्होंने जो प्रभाव खोजा, उसे Mpemba प्रभाव कहा जाता है। अब तक, कोई नहीं जानता कि इस अजीब प्रभाव को कैसे समझाया जाए। वैज्ञानिकों के पास एक भी संस्करण नहीं है, हालांकि कई हैं। यह सब गर्म और ठंडे पानी के गुणों में अंतर के बारे में है, लेकिन यह अभी तक स्पष्ट नहीं है कि इस मामले में कौन से गुण भूमिका निभाते हैं: सुपरकूलिंग, वाष्पीकरण, बर्फ गठन, संवहन, या पानी पर तरलीकृत गैसों के प्रभाव में अंतर विभिन्न तापमान। Mpemba प्रभाव का विरोधाभास यह है कि जिस समय के दौरान शरीर परिवेश के तापमान तक ठंडा होता है, वह इस शरीर और पर्यावरण के बीच तापमान अंतर के समानुपाती होना चाहिए। यह नियम न्यूटन द्वारा स्थापित किया गया था और तब से व्यवहार में कई बार इसकी पुष्टि की गई है। उसी प्रभाव में, 100 डिग्री सेल्सियस पर पानी 35 डिग्री सेल्सियस पर पानी की समान मात्रा की तुलना में 0 डिग्री सेल्सियस तक तेजी से ठंडा हो जाता है। हालाँकि, यह अभी तक एक विरोधाभास नहीं दर्शाता है, क्योंकि Mpemba प्रभाव को ज्ञात भौतिकी के भीतर भी समझाया जा सकता है। Mpemba प्रभाव के लिए यहां कुछ स्पष्टीकरण दिए गए हैं: वाष्पीकरण एक कंटेनर से गर्म पानी तेजी से वाष्पित हो जाता है, जिससे इसकी मात्रा कम हो जाती है, और उसी तापमान पर पानी की एक छोटी मात्रा तेजी से जम जाती है। 100 C तक गर्म किया गया पानी 0 C तक ठंडा होने पर अपने द्रव्यमान का 16% खो देता है। वाष्पीकरण का प्रभाव दोहरा प्रभाव होता है। सबसे पहले, ठंडा करने के लिए आवश्यक पानी का द्रव्यमान कम किया जाता है। और दूसरी बात, तापमान कम हो जाता है क्योंकि पानी के चरण से वाष्प चरण में संक्रमण के वाष्पीकरण की गर्मी कम हो जाती है। तापमान अंतर इस तथ्य के कारण कि गर्म पानी और ठंडी हवा के बीच तापमान का अंतर अधिक होता है - इसलिए इस मामले में गर्मी का आदान-प्रदान अधिक तीव्र होता है और गर्म पानी तेजी से ठंडा होता है। सबकूलिंग जब पानी को 0 C से नीचे ठंडा किया जाता है, तो यह हमेशा जमता नहीं है। कुछ शर्तों के तहत, यह हिमांक बिंदु से नीचे के तापमान पर तरल बने रहने के दौरान सुपरकूलिंग से गुजर सकता है। कुछ मामलों में, पानी -20 सी के तापमान पर भी तरल रह सकता है। इस प्रभाव का कारण यह है कि पहले बर्फ के क्रिस्टल बनने के लिए, क्रिस्टल गठन के केंद्रों की आवश्यकता होती है। यदि वे तरल पानी में नहीं हैं, तो सुपरकूलिंग तब तक जारी रहेगी जब तक कि तापमान इतना कम न हो जाए कि क्रिस्टल अनायास बनने लगें। जब वे सुपरकूल्ड तरल में बनना शुरू करते हैं, तो वे तेजी से बढ़ना शुरू कर देंगे, जिससे एक बर्फ का टुकड़ा बन जाएगा जो बर्फ बनाने के लिए जम जाएगा। गर्म पानी हाइपोथर्मिया के लिए सबसे अधिक अतिसंवेदनशील होता है क्योंकि इसे गर्म करने से घुली हुई गैसें और बुलबुले समाप्त हो जाते हैं, जो बदले में बर्फ के क्रिस्टल के निर्माण के लिए केंद्र के रूप में काम कर सकते हैं। हाइपोथर्मिया गर्म पानी को तेजी से जमने का कारण क्यों बनता है? ठंडे पानी के मामले में, जो सुपरकूल्ड नहीं है, निम्नलिखित होता है। ऐसे में बर्तन की सतह पर बर्फ की एक पतली परत बन जाएगी। बर्फ की यह परत पानी और ठंडी हवा के बीच एक इन्सुलेटर के रूप में कार्य करेगी और आगे वाष्पीकरण को रोकेगी। इस स्थिति में बर्फ के क्रिस्टल बनने की दर कम होगी। गर्म पानी के उप-शीतलन के मामले में, उप-ठंडा पानी में बर्फ की सुरक्षात्मक सतह परत नहीं होती है। इसलिए, खुले शीर्ष के माध्यम से यह बहुत तेजी से गर्मी खो देता है। जब सुपरकूलिंग प्रक्रिया समाप्त हो जाती है और पानी जम जाता है, तो बहुत अधिक गर्मी खो जाती है और इसलिए अधिक बर्फ बनती है। इस आशय के कई शोधकर्ता हाइपोथर्मिया को Mpemba प्रभाव के मामले में मुख्य कारक मानते हैं। संवहन ठंडा पानी ऊपर से जमने लगता है, जिससे गर्मी विकिरण और संवहन की प्रक्रिया बिगड़ जाती है, और इसलिए गर्मी का नुकसान होता है, जबकि गर्म पानी नीचे से जमने लगता है। इस प्रभाव को पानी के घनत्व में एक विसंगति द्वारा समझाया गया है। पानी का अधिकतम घनत्व 4 C होता है। यदि आप पानी को 4 C तक ठंडा करते हैं और इसे कम तापमान पर रखते हैं, तो पानी की सतह की परत तेजी से जम जाएगी। चूँकि यह पानी 4°C पर पानी की तुलना में कम घना होता है, यह सतह पर रहेगा, जिससे एक पतली ठंडी परत बन जाएगी। इन परिस्थितियों में पानी की सतह पर थोड़े समय के लिए बर्फ की एक पतली परत बनेगी, लेकिन बर्फ की यह परत पानी की निचली परतों की रक्षा करने वाले एक इन्सुलेटर के रूप में काम करेगी, जो 4 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर रहेगी। इसलिए , आगे शीतलन प्रक्रिया धीमी होगी। गर्म पानी के मामले में, स्थिति बिल्कुल अलग है। वाष्पीकरण और अधिक तापमान अंतर के कारण पानी की सतह की परत अधिक तेज़ी से ठंडी होगी। इसके अलावा, ठंडे पानी की परतें गर्म पानी की परतों की तुलना में घनी होती हैं, इसलिए ठंडे पानी की परत नीचे गिर जाएगी, जिससे गर्म पानी की परत सतह पर आ जाएगी। पानी का यह संचलन तापमान में तेजी से गिरावट सुनिश्चित करता है। लेकिन यह प्रक्रिया संतुलन बिंदु तक क्यों नहीं पहुंच पाती है? संवहन के इस दृष्टिकोण से Mpemba प्रभाव की व्याख्या करने के लिए, यह माना जाएगा कि पानी की ठंडी और गर्म परतें अलग हो जाती हैं और औसत पानी का तापमान 4 C से नीचे जाने के बाद संवहन प्रक्रिया स्वयं जारी रहती है। हालाँकि, कोई प्रयोगात्मक डेटा नहीं है जो इस परिकल्पना की पुष्टि करेगा कि ठंडे और गर्म पानी की परतें संवहन द्वारा अलग हो जाती हैं। पानी में घुलने वाली गैसें पानी में हमेशा घुली हुई गैसें होती हैं - ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड। इन गैसों में पानी के हिमांक को कम करने की क्षमता होती है। जब पानी को गर्म किया जाता है, तो ये गैसें पानी से निकल जाती हैं क्योंकि उच्च तापमान पर पानी में इनकी घुलनशीलता कम होती है। इसलिए, जब गर्म पानी को ठंडा किया जाता है, तो उसमें हमेशा बिना गर्म किए ठंडे पानी की तुलना में कम घुलने वाली गैसें होती हैं। इसलिए, गर्म पानी का हिमांक अधिक होता है और यह तेजी से जम जाता है। इस कारक को कभी-कभी Mpemba प्रभाव की व्याख्या करने में मुख्य माना जाता है, हालांकि इस तथ्य की पुष्टि करने वाले कोई प्रयोगात्मक डेटा नहीं हैं। तापीय चालकता यह तंत्र एक महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है जब पानी को छोटे कंटेनरों में फ्रीजर रेफ्रिजरेटर में रखा जाता है। इन परिस्थितियों में, यह देखा गया है कि गर्म पानी वाला कंटेनर नीचे फ्रीजर की बर्फ को पिघला देता है, जिससे फ्रीजर की दीवार और तापीय चालकता के साथ थर्मल संपर्क में सुधार होता है। नतीजतन, ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी के कंटेनर से गर्मी तेजी से निकल जाती है। बदले में, ठंडे पानी वाला कंटेनर इसके नीचे बर्फ नहीं पिघलाता है। इन सभी (साथ ही अन्य) स्थितियों का कई प्रयोगों में अध्ययन किया गया है, लेकिन इस सवाल का स्पष्ट जवाब नहीं मिला है - इनमें से कौन Mpemba प्रभाव का 100% पुनरुत्पादन प्रदान करता है - प्राप्त नहीं हुआ है। इसलिए, उदाहरण के लिए, 1995 में, जर्मन भौतिक विज्ञानी डेविड ऑरबैक ने इस प्रभाव पर पानी के सुपरकूलिंग के प्रभाव का अध्ययन किया। उन्होंने पाया कि गर्म पानी, सुपरकूल्ड अवस्था में पहुँचकर, ठंडे पानी की तुलना में अधिक तापमान पर जम जाता है, और इसलिए बाद वाले की तुलना में तेज़ होता है। लेकिन ठंडा पानी गर्म पानी की तुलना में सुपरकूल्ड अवस्था में तेजी से पहुंचता है, जिससे पिछले अंतराल की भरपाई हो जाती है। इसके अलावा, Auerbach के परिणामों ने पहले के आंकड़ों का खंडन किया कि गर्म पानी कम क्रिस्टलीकरण केंद्रों के कारण अधिक सुपरकूलिंग प्राप्त करने में सक्षम है। जब पानी को गर्म किया जाता है तो उसमें घुली हुई गैसें उसमें से निकल जाती हैं और जब इसे उबाला जाता है तो इसमें घुले कुछ लवण अवक्षेपित हो जाते हैं। अब तक, केवल एक ही बात पर जोर दिया जा सकता है - इस प्रभाव का पुनरुत्पादन अनिवार्य रूप से उन परिस्थितियों पर निर्भर करता है जिनके तहत प्रयोग किया जाता है। ठीक है क्योंकि यह हमेशा पुन: उत्पन्न नहीं होता है। ओ वी मोसिन

गर्म और ठंडा पानी: जमने का राज। गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से क्यों जमता है?

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