See on tõsi, kuigi see kõlab uskumatult, sest külmumise käigus peab eelkuumutatud vesi läbima külma vee temperatuuri. Vahepeal kasutatakse seda efekti laialdaselt.Näiteks uisuväljakud ja liumäed täidetakse talvel kuuma veega, mitte külm vesi. Eksperdid soovitavad autojuhtidel talvel pesuri reservuaari valada pigem külma kui kuuma vett. Paradoks on kogu maailmas tuntud kui "Mpemba efekt".

Seda nähtust mainisid omal ajal Aristoteles, Francis Bacon ja Rene Descartes, kuid alles 1963. aastal pöörasid füüsikaprofessorid sellele tähelepanu ja püüdsid seda uurida. Kõik sai alguse sellest, et Tansaania koolipoiss Erasto Mpemba märkas, et magustatud piim, mida ta kasutas jäätise valmistamiseks, tahkus kiiremini, kui seda eelsoojendada, ja pakkus välja, et kuum vesi külmub kiiremini kui külm. Ta pöördus selgituste saamiseks füüsikaõpetaja poole, kuid too ainult naeris õpilase peale, öeldes järgmist: "See pole maailma füüsika, vaid Mpemba füüsika."

Õnneks külastas ühel päeval kooli Dar es Salaami ülikooli füüsikaprofessor Dennis Osborn. Ja Mpemba pöördus sama küsimusega tema poole. Professor oli vähem skeptiline, ütles, et ei saa hinnata seda, mida ta polnud kunagi näinud, ja palus koju naastes töötajatel teha vastavad katsed. Näib, et nad kinnitasid poisi sõnu. Igal juhul rääkis Osborne 1969. aastal koostööst Mpembaga ajakirjas "Eng. FüüsikaHaridus". Samal aastal avaldas George Kell Kanada riiklikust teadusnõukogust artikli, milles kirjeldas nähtust inglise keeles. AmeerikaAjakirikohtaFüüsika».

Sellel paradoksil on mitu võimalikku seletust:

• Kuum vesi aurustub kiiremini, vähendades seeläbi selle mahtu ja väiksem kogus sama temperatuuriga vett külmub kiiremini. Suletud konteinerites külm vesi peaks kiiremini külmuma.
• Lumekatte olemasolu. konteiner koos kuum vesi sulatab lume alt üles, parandades seega termilist kontakti jahutuspinnaga. Külm vesi ei sulata selle all lund. Ilma lumevoodrita peaks külma vee anum külmuma kiiremini.
• Külm vesi hakkab ülevalt külmuma, halvendades seeläbi soojuskiirguse ja konvektsiooni protsesse ning seega ka soojuse kadu, samas kui kuum vesi hakkab külmuma altpoolt. Vee täiendaval mehaanilisel segamisel mahutites peaks külm vesi kiiremini külmuma.
• Jahutatud vees on kristallisatsioonikeskuste olemasolu - selles lahustunud ained. Kui külmas vees on vähe selliseid keskusi, on vee muutumine jääks keeruline ja isegi selle ülejahtumine on võimalik, kui see jääb vedel olek miinuskraadidega.

Hiljuti avaldati veel üks selgitus. Dr Jonathan Katz Washingtoni ülikoolist uuris seda nähtust ja jõudis järeldusele, et vees lahustunud ained mängivad olulist rolli ja sadestuvad kuumutamisel.
All lahustatud ained dr Katz viitab kõvas vees leiduvatele kaltsium- ja magneesiumvesinikkarbonaatidele. Vee kuumutamisel need ained sadestuvad, vesi muutub "pehmeks". Vesi, mida pole kunagi kuumutatud, sisaldab neid lisandeid ja on "kõva". Külmumisel ja jääkristallide moodustumisel suureneb lisandite kontsentratsioon vees 50 korda. See alandab vee külmumispunkti.

See selgitus ei tundu mulle veenev, sest. me ei tohi unustada, et mõju leiti katsetes jäätisega, mitte aga kareda veega. Tõenäoliselt on nähtuse põhjused termofüüsikalised, mitte keemilised.

Seni pole Mpemba paradoksi kohta üheselt mõistetavat selgitust laekunud. Peab ütlema, et mõned teadlased ei pea seda paradoksi tähelepanu väärivaks. Väga huvitav on aga see, et lihtne koolipoiss on saavutanud tunnustuse füüsilisele mõjule ja kogunud populaarsust tänu oma uudishimule ja visadusele.

Lisatud veebruaris 2014

Märkus on kirjutatud aastal 2011. Sellest ajast peale on ilmunud uued Mpemba efekti uuringud ja uued katsed seda selgitada. Nii kuulutas Suurbritannia Kuninglik Keemia Selts 2012. aastal välja rahvusvahelise konkursi teadusliku müsteeriumi "The Mpemba Effect" lahti mõtestamiseks, mille auhinnafond on 1000 naela. Tähtajaks määrati 30. juuli 2012. a. Võitis Nikola Bregovik Zagrebi ülikooli laborist. Ta avaldas oma töö, milles analüüsis varasemaid katseid seda nähtust selgitada ja jõudis järeldusele, et need ei olnud veenvad. Tema pakutud mudel põhineb vee põhiomadustel. Huvilised leiavad tööd aadressil http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

Uuring sellega ei lõppenud. 2013. aastal tõestasid Singapuri füüsikud teoreetiliselt Mepemba efekti põhjust. Töö on leitav aadressil http://arxiv.org/abs/1310.6514.

Seotud artiklid saidil:

Muud rubriigi artiklid

Kommentaarid:

Aleksei Mišnev. , 06.10.2012 04:14

Miks kuum vesi kiiremini aurustub? Teadlased on praktiliselt tõestanud, et klaas kuuma vett külmub kiiremini kui külm vesi. Teadlased ei saa seda nähtust seletada põhjusel, et nad ei mõista nähtuste olemust: kuumus ja külm! Soojus ja külm on füüsilised aistingud, mis on põhjustatud aineosakeste vastastikmõjust kosmose küljelt ja Maa keskpunktist liikuvate magnetlainete vastusurumise näol. Seetõttu, mida suurem on selle magnetilise pinge potentsiaalide erinevus, seda kiiremini toimub energiavahetus ühe laine teise laine vastutungimise meetodil. See tähendab, et difusiooni teel! Vastuseks minu artiklile kirjutab üks oponent: 1) “..Kuum vesi aurustub KIIREMINI, mille tulemusena on seda vähem, seega külmub kiiremini” Küsimus! Milline energia paneb vee kiiremini aurustuma? 2) Minu artiklis räägime klaasist, mitte puidust künast, mida oponent toob vastuargumendina. Mis pole õige! Vastan küsimusele: "MIS PÕHJUSEL VEE AURUS LOODUSES?" Magnetlained, mis liiguvad alati Maa keskpunktist kosmosesse, ületades magnetiliste kompressioonilainete vasturõhu (mis liiguvad alati kosmosest maa keskossa), samal ajal pihustavad veeosakesi, alates kosmosesse liikumisest. , nende maht suureneb. See tähendab, laiendage! Kompressiooni magnetlainete ületamise korral need veeaurud surutakse kokku (kondenseeritakse) ja nende magnetiliste survejõudude mõjul naaseb vesi sademete kujul maapinnale! Lugupidamisega! Aleksei Mišnev. 6. oktoober 2012.

Aleksei Mišnev. , 06.10.2012 04:19

Mis on temperatuur. Temperatuur on kokkusurumis- ja paisumisenergiaga magnetlainete elektromagnetilise pinge aste. Nende energiate tasakaaluseisundi korral on keha või aine temperatuur stabiilses olekus. Kui nende energiate tasakaaluseisund on häiritud, siis paisumisenergia suunas suureneb keha või aine maht ruumis. Magnetlainete energia ületamise korral kokkusurumissuunas väheneb keha või aine ruumi maht. Elektromagnetilise pinge aste määratakse võrdluskeha paisumise või kokkutõmbumise astme järgi. Aleksei Mišnev.

Moiseeva Natalia, 23.10.2012 11:36 | VNIIM

Aleksey, sa räägid mingist artiklist, mis visandab sinu mõtteid temperatuuri mõiste kohta. Kuid keegi ei lugenud seda. Palun andke mulle link. Üldiselt on teie vaated füüsikale väga omapärased. Ma pole kunagi kuulnud "võrdluskeha elektromagnetilisest paisumisest".

Juri Kuznetsov , 04.12.2012 12:32

Esitatakse hüpotees, et see on molekulidevahelise resonantsi töö ja selle poolt tekitatud molekulide vaheline ponderomotiivne külgetõmbejõud. Külmas vees liiguvad ja vibreerivad molekulid juhuslikult, erineva sagedusega. Vee soojendamisel võnkesageduse suurenemisega nende ulatus kitseneb (sageduserinevus vedelast kuumast veest aurustumispunktini väheneb), molekulide võnkesagedused lähenevad üksteisele, mille tulemusena tekib resonants molekulide vahel. Jahtudes see resonants säilib osaliselt, ei sure kohe välja. Proovige vajutada ühte kahest resonantsis olevast kitarri keelest. Nüüd lase lahti – string hakkab uuesti vibreerima, resonants taastab selle vibratsioonid. Nii püüavad külmunud vees välimised jahutatud molekulid kaotada vibratsiooni amplituudi ja sagedust, kuid anuma sees olevad “soojad” molekulid “tõmbavad” vibratsiooni tagasi, toimivad vibraatoritena ja välimised molekulid resonaatoritena. Just vibraatorite ja resonaatorite vahel tekib ponderomotiivne külgetõmme*. Kui ponderomotoorne jõud muutub suuremaks kui molekulide kineetilisest energiast põhjustatud jõud (mis mitte ainult ei vibreeri, vaid ka liiguvad lineaarselt), toimub kiirendatud kristalliseerumine - "Mpemba efekt". Ponderomotiivühendus on väga ebastabiilne, Mpemba efekt sõltub tugevalt kõigist kaasnevatest teguritest: külmutava vee maht, selle kuumutamise iseloom, külmumistingimused, temperatuur, konvektsioon, soojusvahetustingimused, gaasiküllastus, külmutusseadme vibratsioon , ventilatsioon, lisandid, aurustumine jne. Võib-olla isegi valgustusest... Seetõttu on efektil palju selgitusi ja seda on mõnikord raske taasesitada. Samal "resonantsil" põhjusel keedetud vett keeb kiiremini kui keetmata - resonants säilitab pärast keetmist mõnda aega veemolekulide vibratsiooni intensiivsust (energiakadu jahutamisel on peamiselt tingitud molekulide lineaarse liikumise kineetilise energia kadumisest). Tugeva kuumutamise korral vahetavad vibraatorimolekulid resonaatormolekulidega võrreldes külmutamisega rolle - vibraatorite sagedus on väiksem kui resonaatorite sagedus, mis tähendab, et molekulide vahel pole külgetõmmet, vaid tõukejõud, mis kiirendab üleminekut teisele. agregatsiooni olek (paar).

Vlad, 11.12.2012 03:42

murdis mu aju...

Anton , 04.02.2013 02:02

1. Kas see ponderomotive atraktsioon on tõesti nii suur, et see mõjutab soojusülekande protsessi? 2. Kas see tähendab, et kui kõik kehad kuumutatakse teatud temperatuurini, satuvad nende struktuuriosakesed resonantsi? 3. Miks see resonants jahtumisel kaob? 4. Kas see on sinu oletus? Kui on allikas, palun märkige. 5. Selle teooria järgi mängib olulist rolli anuma kuju ja kui see on õhuke ja lame, siis ei ole külmumisaja erinevus suur, s.t. saate seda kontrollida.

Gudrat , 11.03.2013 10:12 | METAK

Külmas vees on juba lämmastikuaatomeid ja veemolekulide vahelised kaugused on lähemal kui kuumas vees. See tähendab järeldus: kuum vesi neelab lämmastikuaatomeid kiiremini ja samal ajal külmub kiiresti kui külm vesi - see on võrreldav raua kõvenemisega, kuna kuum vesi muutub jääks ja kuum raud kõvastub kiirel jahutamisel!

Vladimir , 13.03.2013 06:50

või võib-olla see: kuuma vee ja jää tihedus on väiksem kui külma vee tihedus ja seetõttu ei pea vesi oma tihedust muutma, kaotades sellega veidi aega ja see külmub.

Aleksei Mišnev , 21.03.2013 kell 11:50

Enne kui rääkida osakeste resonantsidest, külgetõmbest ja vibratsioonist, tuleb mõista ja vastata küsimusele: Millised jõud panevad osakesed vibreerima? Kuna ilma kineetilise energiata ei saa olla kokkusurumist. Ilma kokkusurumiseta ei saa olla laienemist. Ilma paisumiseta ei saa olla kineetilist energiat! Kui hakkate rääkima keelpillide resonantsist, nägite kõigepealt vaeva, et üks neist keelpillidest vibreerima hakkaks! Tõmbejõust rääkides tuleb ennekõike märkida jõud, mis neid kehasid tõmbab! Kinnitan, et kõiki kehasid surub kokku atmosfääri elektromagnetiline energia, mis surub kokku kõik kehad, ained ja elementaarosakesed jõuga 1,33 kg. mitte cm2, vaid elementaarosakese kohta.Kuna atmosfääri rõhk ei saa olla selektiivne!Ära aja segamini jõu hulgaga!

Dodik , 31.05.2013 02:59

Mulle tundub, et olete unustanud ühe tõe – "Teadus algab sealt, kus algavad mõõtmised." Mis on "kuuma" vee temperatuur? Mis on "külma" vee temperatuur? Artiklis ei räägita sellest sõnagi. Sellest võime järeldada – kogu artikkel on jama!

Grigory, 04.06.2013 12:17

Dodik, enne kui artiklit jaburaks nimetada, tuleb mõelda, et õppida, vähemalt natuke. Ja mitte ainult mõõta.

Dmitri, 24.12.2013 10:57

Kuuma vee molekulid liiguvad kiiremini kui külmas vees, tänu sellele on nendega tihedam kontakt keskkond Tundub, et nad imavad kogu külma kiiresti, aeglustades.

Ivan, 10.01.2014 05:53

On üllatav, et sellel saidil ilmus selline anonüümne artikkel. Artikkel on täiesti ebateaduslik. Nii autor kui ka kommentaatorid heitlesid nähtusele seletust otsides, vaevlemata uurima, kas nähtust üldse täheldatakse ja kui vaadeldakse, siis mis tingimustel. Pealegi pole isegi kokkulepet selles, mida me tegelikult jälgime! Seega nõuab autor vajadust selgitada kuuma jäätise kiire külmutamise mõju, kuigi kogu tekstist (ja sõnadest "efekt avastati jäätisega tehtud katsetes") järeldub, et ta ise ei seadnud sellist. katsed. Artiklis loetletud nähtuse "seletuse" variantidest on näha, et kirjeldatakse täiesti erinevaid katseid, mis on seatud erinevad tingimused erinevatega vesilahused. Nii seletuste olemus kui ka neis esinev subjunktiivne meeleolu viitavad sellele, et väljendatud ideede elementaarnegi kontrollimine jäi teostamata. Keegi kuulis kogemata uudishimulikku lugu ja tegi juhuslikult oma spekulatiivse järelduse. Vabandust, aga see pole füüsiline Teaduslikud uuringud ja vestlus suitsetamisruumis.

Ivan , 10.01.2014 06:10

Seoses artiklis toodud kommentaaridega rullikute kuuma vee ja külma pesuri reservuaaride täitmise kohta. Kõik on elementaarfüüsika seisukohalt lihtne. Uisuväljak täitub kuuma veega lihtsalt sellepärast, et see külmub aeglasemalt. Liuväli peab olema tasane ja sile. Proovige see külma veega täita - teil tekivad punnid ja "sissevoolud", sest. vesi külmub _kiiresti_, ilma et oleks aega ühtlase kihina laiali valguda. Ja kuumal on aega ühtlase kihina laiali laotada ning see sulatab olemasolevad jää- ja lumekonarused. Seibiga pole ka raske: valage puhas vesi pakasega pole mõtet - see jäätub klaasile (isegi kuumalt); ja kuum antifriis võib põhjustada külma klaasi pragunemist, lisaks võib klaas puruneda kõrgendatud temperatuur külmumine alkoholide kiirendatud aurustumise tõttu veel klaasi poole teel (kas kõik teavad kuupaistestiili tööpõhimõtet? - alkohol aurustub, vesi jääb alles).

Ivan , 10.01.2014 06:34

Kuid tegelikult on see nähtus rumal küsida, miks kaks erinevat katset erinevates tingimustes kulgevad erinevalt. Kui katse on puhtalt üles seatud, peate võtma sama kuuma ja külma vett keemiline koostis- võtke samast veekeetjast eeljahutatud keev vesi. Valage identsetesse anumatesse (näiteks õhukeseseinalistesse klaasidesse). Me paneme mitte lumele, vaid samale ühtlasele kuivale alusele, näiteks puidust lauale. Ja mitte mikrosügavkülmas, vaid piisavalt mahukas termostaadis - tegin eksperimendi paar aastat tagasi maal, kui väljas oli stabiilselt pakane ilm, ca -25C. Vesi kristalliseerub teatud temperatuuril pärast kristalliseerumissoojuse vabanemist. Hüpotees taandub väitele, et kuum vesi jahtub kiiremini (see on tõsi, klassikalise füüsika kohaselt on soojusülekande kiirus võrdeline temperatuuride erinevusega), kuid jääb alles suurenenud kiirus jahutamine isegi siis, kui selle temperatuur on võrdne külma vee temperatuuriga. Küsimus on selles, et kuidas erineb väljas +20C temperatuurini jahtunud vesi täpselt samast veest, mis on tund aega varem jahtunud temperatuurini +20C, aga toas? Klassikaline füüsika (muide, mitte suitsuruumis lobisemise, vaid sadade tuhandete ja miljonite katsete põhjal) ütleb: jah, ei midagi, edasine jahutusdünaamika on sama (ainult keev vesi jõuab +20 punkti hiljem ). Ja katse näitab sama: kui algselt külmas vees klaasis on juba tahke jääkoorik, ei tulnud kuum vesi isegi pähe külmuda. P.S. Juri Kuznetsovi kommentaaridele. Teatud efekti olemasolu võib pidada tuvastatuks, kui selle ilmnemise tingimused on kirjeldatud ja see on stabiilselt reprodutseeritud. Ja kui meil on arusaamatud katsed tundmatute tingimustega, on ennatlik luua teooriaid nende seletuste kohta ja see ei anna midagi teaduslik punkt nägemus. P.P.S. Noh, Aleksei Mišnevi kommentaare on võimatu ilma liigutuspisarateta lugeda - inimene elab mingis väljamõeldud maailmas, millel pole füüsika ja reaalsete eksperimentidega midagi pistmist.

Grigory, 13.01.2014 10:58

Ivan, ma saan aru, et sa lükkad Mpemba efekti ümber? Seda pole olemas, nagu teie katsed näitavad? Miks on see füüsikas nii kuulus ja miks paljud püüavad seda seletada?

Ivan , 14.02.2014 01:51

Tere pärastlõunast, Gregory! Ebapuhtalt lavastatud eksperimendi mõju on olemas. Kuid nagu te aru saate, pole see põhjus füüsikas uusi mustreid otsida, vaid põhjus katsetaja oskuste parandamiseks. Nagu ma juba kommentaarides märkisin, ei suuda teadlased kõigis mainitud "Mpemba efekti" selgitamise katsetes isegi selgelt sõnastada, mida täpselt ja mis tingimustel nad mõõdavad. Ja sa tahad öelda, et need on eksperimentaalfüüsikud? Ära aja mind naerma. Mõju on teada mitte füüsikas, vaid pseudoteaduslikes aruteludes erinevates foorumites ja blogides, milleks praegu meri. Tõelise füüsikalise efektina (mõnede uute füüsikaseaduste tagajärjena, mitte ebaõige tõlgenduse või lihtsalt müüdi tagajärjena) tajuvad seda füüsikakauged inimesed. Seega pole põhjust ühena rääkida füüsiline mõju täiesti erinevates tingimustes tehtud erinevate katsete tulemuste kohta.

Pavel, 18.02.2014 09:59

hmm, poisid... artikkel "Speed ​​​​Info" jaoks... Pole paha... ;) Ivanil on kõiges õigus...

Gregory, 19.02.2014 12:50

Ivan, olen nõus, et praegu on palju pseudoteaduslikke saite, mis avaldavad kontrollimata sensatsioonilist materjali. Mpemba mõju ju alles uuritakse. Pealegi uurivad ülikoolide teadlased. Näiteks 2013. aastal uuris seda mõju Singapuri Tehnikaülikooli rühm. Vaadake linki http://arxiv.org/abs/1310.6514. Nad usuvad, et on leidnud sellele mõjule seletuse. Avastuse olemusest ma täpsemalt ei kirjuta, kuid nende arvates seostatakse mõju vesiniksidemetesse salvestatud energiate erinevusega.

Moiseeva N.P. , 19.02.2014 03:04

Kõigile, kes on huvitatud Mpemba efekti uurimisest, täiendasin veidi artikli materjali ja andsin lingid, kust saab lugeda viimased tulemused(vt teksti). Aitäh kommentaaride eest.

Ildar , 24.02.2014 04:12 | pole mõtet kõike loetleda

Kui see Mpemba efekt tõesti aset leiab, siis tuleb seletust otsida, ma arvan, vee molekulaarstruktuurist. Vesi (nagu ma populaarteaduslikust kirjandusest teada sain) eksisteerib mitte üksikute H2O molekulidena, vaid mitme molekuli (isegi kümnete) klastritena. Vee temperatuuri tõusuga suureneb molekulide liikumiskiirus, klastrid lagunevad üksteise vastu ja molekulide valentssidemetel ei ole aega suuri klastreid kokku panna. Klastrite moodustamine võtab veidi rohkem aega kui molekulide kiiruse aeglustamine. Ja kuna klastrid on väiksemad, on kristallvõre moodustumine kiirem. Külmas vees takistavad suured, üsna stabiilsed kobarad ilmselt võre teket, nende hävitamine võtab aega. Ise nägin telekast kurioosset efekti, kui vaikselt purgis seisev külm vesi jäi mitu tundi külmas vedelaks. Kuid niipea, kui purk kätte võeti, st veidi oma kohalt liigutati, kristalliseerus purgis olev vesi koheselt, muutus läbipaistmatuks ja purk lõhkes. Noh, preester, kes seda efekti näitas, seletas seda sellega, et vesi oli pühitsetud. Muide, selgub, et vesi muudab suuresti oma viskoossust sõltuvalt temperatuurist. Meie kui suured olendid ei pane seda tähele, kuid väikeste (mm ja vähem) vähilaadsete ja veelgi enam bakterite tasemel on vee viskoossus väga oluline tegur. Selle viskoossuse annab minu meelest ka veekogude suurus.

HALL , 15.03.2014 05:30

kõik ümbritsev, mida me näeme, on pinnaomadused (omadused), seega võtame energiaks ainult seda, mida suudame mõõta või mingil moel olemasolu tõestada, vastasel juhul on see tupik. Seda nähtust, Mpemba efekti, saab seletada ainult lihtsa mahuteooriaga, mis ühendab kõik füüsilised mudelid ühtseks interaktsioonistruktuuriks. tegelikult on see lihtne

Nikita, 06.06.2014 04:27 | auto

aga kuidas teha nii, et vesi jääks külm ja ei oleks autosse minnes soe!

Aleksei, 03.10.2014 01:09

Ja siin on veel üks "avastus", liikvel olles. Vesi plastpudelis külmub lahtise korgiga palju kiiremini. Lõbu pärast katsetasin mitu korda kõva pakasega. Mõju on ilmne. Tere teoreetikud!

Eugene , 27.12.2014 08:40

Aurustusjahuti põhimõte. Võtame kaks hermeetiliselt suletud pudelit külma ja kuuma veega. Panime külma. Külm vesi külmub kiiremini. Nüüd võtame samad pudelid külma ja kuuma veega, avame ja paneme külma. Kuum vesi külmub kiiremini kui külm vesi. Kui võtame kaks basseini külma ja kuuma veega, külmub kuum vesi palju kiiremini. See on tingitud asjaolust, et me suurendame kontakti atmosfääriga. Mida intensiivsem on aurustumine, seda kiiremini langeb temperatuur. Siin on vaja mainida niiskuse tegurit. Mida madalam on õhuniiskus, seda tugevam on aurustumine ja tugevam jahutus.

hall TOMSK, 01.03.2015 10:55

HALL, 15.03.2014 05:30 - järg See, mida teate temperatuurist, pole veel kõik. On midagi muud. Kui koostate õigesti füüsikalise temperatuurimudeli, saab sellest võtmeks energiaprotsesside kirjeldamine alates difusioonist, sulamisest ja kristalliseerumisest kuni selliste skaaladeni nagu temperatuuri tõus koos rõhu tõusuga, rõhu tõus koos temperatuuri tõusuga. Eeltoodust selgub isegi Päikese energia füüsiline mudel. Olen talvel. . 20013. aasta varakevadel koostasin pärast temperatuurimudelite vaatamist üldise temperatuurimudeli. Paari kuu pärast meenus mulle temperatuuriparadoks ja siis mõistsin ... et minu temperatuurimudel kirjeldab ka Mpemba paradoksi. See oli mais-juunis 2013. Aasta hilja, kuid see on parim. Minu füüsiline mudel on fikseeritud kaader ja seda saab kerida nii edasi kui ka tagasi ning sellel on tegevuse motoorsed oskused, just see tegevus, milles kõik liigub. Mul on 8 klassi koolis ja 2 aastat kõrgkoolis teema kordamisega. 20 aastat on möödas. Nii et ma ei saa omistada kuulsate teadlaste füüsilisi mudeleid ega valemeid. Väga kahju.

Andrei , 08.11.2015 08:52

Üldiselt on mul arusaam sellest, miks kuum vesi külmub kiiremini kui külm vesi. Ja minu selgitustes on kõik väga lihtne, kui olete huvitatud, siis kirjutage mulle meilile: [e-postiga kaitstud]

Andrei , 08.11.2015 08:58

Vabandust, ma andsin vale postkasti, siin on õige e-kiri: [e-postiga kaitstud]

Victor, 23.12.2015 10:37

Mulle tundub, et kõik on lihtsam, lund sajab koos meiega, see on aurustunud gaas, jahutatud, nii et võib-olla jahtub see pakasega kiiremini kuumaks, kuna see aurustub ja kristalliseerub kohe, kaugel tõusmisest ning gaasilises olekus vesi jahtub kiiremini kui vedelas. )

Bekzhan , 28.01.2016 09:18

Isegi kui keegi paljastaks need maailma seadused, mis selle efektiga seostuvad, siis ta siia ei kirjutaks.Minu seisukohalt poleks loogiline avaldada oma saladusi internetikasutajatele, kui ta saab seda avaldada kuulsates teadusajakirjades ja tõestage seda ise rahva ees.. Nii et mis siin sellest efektist kirjutatakse, kogu see enamus pole loogiline.)))

Alex , 22.02.2016 12:48

Tere Katsetajad Teil on õigus, kui ütlete, et teadus algab sellest, kus... mitte mõõtmised, vaid arvutused. "Eksperiment" - igavene ja asendamatu argument neile, kes on ilma kujutlusvõimest ja lineaarsest mõtlemisest Solvas kõiki, nüüd E \u003d mc2 puhul - kas kõik mäletavad? Külmast veest atmosfääri lendavate molekulide kiirus määrab ära energiahulga, mille nad veest ära kannavad (jahtumine – energiakadu) Kuumast veest väljuvate molekulide kiirus on palju suurem ja ärakantav energia on ruudus (jahutuskiirus järelejäänud veemass) See on kõik, kui lahkute "katsetusest" ja mäletate Põhitõed Teadus

Vladimir , 25.04.2016 10:53 | Meteo

Neil päevil, mil antifriis oli haruldus, lasti autopargi kütmata garaažis autode jahutussüsteemist vesi pärast tööpäeva välja, et mitte sulatada silindriplokki või radiaatorit - mõnikord mõlemat koos. Hommikul valati sooja vett. Tugeva pakasega läksid mootorid probleemideta käima. Kuidagi sai sooja vee puudumise tõttu kraanist vett valatud. Vesi jäätus kohe ära. Eksperiment oli kallis – täpselt nii palju, kui kulub auto ZIL-131 silindriploki ja radiaatori ostmine ja vahetus. Kes ei usu, kontrolligu. ja Mpemba katsetas jäätisega. Jäätises toimub kristalliseerumine teisiti kui vees. Proovige hammustada hammastega jäätist ja jäätükki. Tõenäoliselt see ei külmunud, vaid paksenes jahtumise tagajärjel. Ja mage vesi, olgu see kuum või külm, külmub 0*C juures. Külm vesi on kiire, kuid kuum vesi vajab jahtumiseks aega.

Rändur , 06.05.2016 12:54 | Alexile

"c" - valguse kiirus vaakumis E=mc^2 - massi ja energia ekvivalentsust väljendav valem

Albert , 27.07.2016 08:22

Esiteks analoogia tahked kehad(aurumisprotsessi ei toimu). Hiljuti joodetud vasest veetorud. Protsess toimub gaasipõleti kuumutamisel joote sulamistemperatuurini. Ühe ühenduskoha kuumutamisaeg muhviga on ligikaudu üks minut. Jootsin ühe ühenduskoha siduriga ja paari minuti pärast sain aru, et jootsin selle valesti. Natuke kulus toru kerimiseks ühenduses. Hakkasin vuugi uuesti põletiga soojendama ja üllatuslikult kulus vuugi sulamistemperatuurini soojendamiseks 3-4 minutit. Kuidas nii!? Lõppude lõpuks on toru endiselt kuum ja tundub, et selle soojendamiseks sulamistemperatuurini kulub palju vähem energiat, kuid kõik osutus vastupidiseks. Asi on soojusjuhtivuses, mis on juba köetud toru puhul palju suurem ning köetava ja külma toru piir jõudis kahe minutiga ristmikust kaugele liikuda. Nüüd veest. Töötame kuuma ja poolsoojendusega anuma kontseptsioonidega. Kuumas anumas tekib kuumade, väga liikuvate osakeste ja aeglaselt liikuvate külmade vahel kitsas temperatuuripiir, mis liigub suhteliselt kiiresti perifeeriast keskmesse, kuna sellel piiril annavad kiired osakesed kiiresti oma energia ära (jahe ) teisel pool piiri asuvate osakeste poolt. Kuna väliste külmade osakeste maht on suurem, siis kiired osakesed, andes oma soojusenergia, ei suuda väliseid külmaosakesi oluliselt soojendada. Seetõttu toimub kuuma vee jahutamise protsess suhteliselt kiiresti. Poolsoojendatud vee soojusjuhtivus on seevastu palju väiksem ning poolkuumutatud ja külmade osakeste vahelise piiri laius on palju laiem. Nii laia piiri keskele nihkumine toimub palju aeglasemalt kui kuuma anuma puhul. Selle tulemusena jahtub kuum anum kiiremini kui soe. Pean vajalikuks jälgida erineva temperatuuriga vee jahutusprotsessi dünaamikat, asetades mitu temperatuuriandurit anuma keskelt servani.

Max , 19.11.2016 05:07

See on kontrollitud: Jamalis külmub pakasega toru kuuma veega ja seda tuleb soojendada, kuid mitte külma!

Artem, 09.12.2016 01:25

See on raske, aga ma arvan, et külm vesi on tihedam kui kuum vesi, isegi parem kui keedetud vesi ja siis on jahtumisel kiirendus, st. kuum vesi jõuab külma temperatuurini ja ületab selle ning kui võtta arvesse asjaolu, et kuum vesi külmub alt, mitte ülevalt, nagu eespool kirjutatud, kiirendab see protsessi palju!

Aleksander Sergejev, 21.08.2017 10:52

Sellist efekti ei ole. Kahjuks. 2016. aastal ilmus Nature'is teemakohane üksikasjalik artikkel: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect Sellest on selge, et kui katseid teha ettevaatlikult (kui sooja ja külma vee proovid on sama kõiges peale temperatuuri), efekti ei täheldata .

Headlab, 22.08.2017 05:31

Victor, 27.10.2017 03:52

"See on tõesti nii." - kui kool ei saanud aru, mis on soojusmahtuvus ja energia jäävuse seadus. Seda on lihtne kontrollida – selleks on vaja: soovi, pead, käsi, vett, külmkappi ja äratuskella. Ja liuväljad, nagu eksperdid kirjutavad, külmutatakse (täidetakse) külma veega ja sooja veega tasandatakse lõigatud jää. Ja talvel peate pesuri reservuaari valama külmumisvastast vedelikku, mitte vett. Vesi külmub niikuinii ja külm vesi külmub kiiremini.

Irina , 23.01.2018 10:58

Teadlased üle kogu maailma on selle paradoksiga maadelnud juba Aristotelese ajast ning kõige targemateks osutusid Viktor, Zavlab ja Sergejev.

Denis , 01.02.2018 08:51

Artiklis on kõik õige. Kuid põhjus on mõnevõrra erinev. Keetmise käigus aurustub selles lahustunud õhk veest, mistõttu keeva vee jahtudes on selle tihedus väiksem kui sama temperatuuriga toorveel. Erineval soojusjuhtivusel pole muid põhjuseid peale erineva tiheduse.

Headlab, 01.03.2018 08:58 | pea labor

Irina :), "kogu maailma teadlased" selle "paradoksi" vastu ei võitle, tõeliste teadlaste jaoks seda "paradoksi" lihtsalt ei eksisteeri - seda on hästi reprodutseeritavates tingimustes lihtne kontrollida. "Paradoks" ilmnes Aafrika poisi Mpemba reprodutseerimata katsete tõttu ja seda paisutasid sarnased "teadlased" :)

Paljud teadlased on esitanud ja esitavad oma versioonid, miks kuum vesi külmub kiiremini kui külm vesi. Tundub paradoksaalne – külmumiseks peab kuum vesi ju kõigepealt maha jahtuma. Kuid fakt jääb faktiks ja teadlased selgitavad seda erineval viisil.

Peamised versioonid

Praegu on seda fakti selgitavad mitmed versioonid:

1. Kuna kuumas vees aurustumine on kiirem, väheneb selle maht. Väiksem kogus sama temperatuuriga vett külmub kiiremini.
2. Külmiku sügavkülmkambril on lumevooder. Kuuma vett sisaldav anum sulatab selle all oleva lume. See parandab termilist kontakti sügavkülmikuga.
3. Külma vee külmutamine, erinevalt kuumast, algab ülalt. Sel juhul süvenevad konvektsioon ja soojuskiirgus ning sellest tulenevalt ka soojuskadu.
4. Külmas vees on kristallisatsioonikeskused - selles lahustunud ained. Nende vähese sisaldusega vees on jäätumine keeruline, kuigi samal ajal on selle hüpotermia võimalik - kui see on miinustemperatuuril vedelas olekus.

Kuigi seda on aus öelda see efekt ei ole alati täheldatud. Külm vesi külmub sageli kiiremini kui kuum vesi.

Mis temperatuuril vesi külmub

Miks vesi üldse külmub? See sisaldab teatud koguses mineraalseid või orgaanilisi osakesi. Need võivad olla näiteks väga peened liiva-, tolmu- või saviosakesed. Õhutemperatuuri langedes muutuvad need osakesed keskusteks, mille ümber tekivad jääkristallid.

Kristallisatsioonituumade rolli võivad täita ka õhumullid ja praod vett sisaldavas anumas. Vee jääks muutumise protsessi kiirust mõjutab suuresti selliste keskuste arv – kui neid on palju, külmub vedelik kiiremini. Normaaltingimustes normaalse atmosfäärirõhu juures läheb vesi temperatuuril 0 kraadi vedelikust tahkesse olekusse.

Mpemba efekti olemus

Mpemba efekti mõistetakse paradoksina, mille olemus seisneb selles, et teatud asjaoludel külmub kuum vesi kiiremini kui külm vesi. Seda nähtust märkasid Aristoteles ja Descartes. Kuid alles 1963. aastal tegi Tansaaniast pärit koolipoiss Erasto Mpemba kindlaks, et kuum jäätis külmub rohkem kui lühikest aega kui külm. Sellise järelduse tegi ta toiduvalmistamise ülesannet täites.

Ta pidi suhkru keedetud piimas lahustama ja pärast jahutamist külmkappi külmuma panema. Ilmselt ei erinenud Mpemba erilise hoolsuse poolest ja hakkas ülesande esimest osa täitma hilja. Seetõttu ei oodanud ta piima jahtumist, vaid pani selle kuumalt külmkappi. Suur oli tema üllatus, kui see külmus isegi kiiremini kui klassikaaslastel, kes tegid tööd etteantud tehnoloogia järgi.

See asjaolu huvitas noormeest väga ja ta alustas katseid tavalise veega. 1969. aastal avaldas ajakiri Physics Education Mpemba ja Dar es Salaami ülikooli professori Dennis Osborni uurimistöö tulemused. Nende kirjeldatud efektile anti nimi Mpemba. Kuid isegi tänapäeval pole nähtusel selget seletust. Kõik teadlased nõustuvad, et peamine roll selles on jahutatud ja kuuma vee omaduste erinevustel, kuid mis täpselt, pole teada.

Singapuri versioon

Ka ühe Singapuri ülikooli füüsikuid huvitas küsimus, kumb vesi külmub kiiremini – kuum või külm? Xi Zhangi juhitud teadlaste meeskond selgitas seda paradoksi täpselt vee omadustega. Kõik teavad veel kooliajast vee koostist – hapnikuaatom ja kaks vesinikuaatomit. Hapnik tõmbab mingil määral vesinikust elektrone, seega on molekul teatud tüüpi "magnet".

Selle tulemusena tõmbuvad teatud molekulid vees üksteise poole ja neid ühendab vesinikside. Selle tugevus on mitu korda väiksem kui kovalentsel sidemel. Singapuri teadlased usuvad, et Mpemba paradoksi seletus peitub just vesiniksidemetes. Kui veemolekulid asetsevad üksteisele väga tihedalt, võib nii tugev molekulidevaheline interaktsioon deformeerida molekuli enda keskel asuva kovalentse sideme.

Kuid kui vett kuumutatakse, liiguvad seotud molekulid üksteisest veidi eemale. Selle tulemusena toimub molekulide keskel kovalentsete sidemete lõdvenemine koos liigse energia tagasitulekuga ja üleminekuga madalaimale energiatasemele. See toob kaasa asjaolu, et kuum vesi hakkab kiiresti jahtuma. Vähemalt nii näitavad Singapuri teadlaste teostatud teoreetilised arvutused.

Vee kiire külmutamine – 5 uskumatut nippi: video

Briti kuninglik keemiaühing pakub 1000 naela suurust preemiat kõigile, kes suudavad teaduslikult selgitada, miks soe vesi külmub mõnel juhul kiiremini kui külm vesi.

"Tänapäeva teadus ei suuda sellele pealtnäha lihtsale küsimusele ikka veel vastata. Jäätisevalmistajad ja baarmenid kasutavad seda efekti oma igapäevatöös, kuid keegi ei tea tegelikult, miks see toimib. See probleem on olnud teada aastatuhandeid, filosoofid nagu Aristoteles ja Descartes on selle peale mõelnud,” ütles Briti Kuningliku Keemiaühingu president, professor David Philips seltsi pressiteates.

Kuidas Aafrika kokk võitis Briti füüsikaprofessorit

See pole aprillinali, vaid karm füüsiline reaalsus. Tänapäeva teadus, mis lihtsalt opereerib galaktikate ja mustade aukudega, ehitades hiiglaslikke kiirendeid kvarkide ja bosonite otsimiseks, ei suuda seletada, kuidas elementaarne vesi "töötab". Kooliõpik ütleb ühemõtteliselt, et kuuma keha jahutamiseks kulub rohkem aega kui külma keha jahutamiseks. Kuid vee puhul seda seadust alati ei järgita. Aristoteles juhtis sellele paradoksile tähelepanu 4. sajandil eKr. e. Vanakreeklane kirjutas raamatus "Meteorologica I" järgmiselt: "Asjaolu, et vesi on eelsoojendatud, aitab kaasa selle jäätumisele. Seetõttu panevad paljud inimesed, kui nad soovivad kuuma vett kiiresti jahutada, kõigepealt päikese kätte ... ”Keskajal püüdsid Francis Bacon ja Rene Descartes seda nähtust selgitada. Paraku ei õnnestunud see ei suurtel filosoofidel ega arvukatel klassikalist soojusfüüsikat välja töötanud teadlastel ja seetõttu "unustati" selline ebamugav fakt pikka aega.

Ja alles 1968. aastal “mäletasid” nad tänu Tansaaniast pärit koolipoisile Erasto Mpembale, kaugel ühestki teadusest. Kokakoolis õppides sai 13-aastane Mpembe 1963. aastal ülesandeks valmistada jäätist. Tehnoloogia järgi oli vaja piim keeta, selles suhkur lahustada, toatemperatuurini jahutada ning seejärel külmkappi tarduma panna. Ilmselt polnud Mpemba usin õpilane ja kõhkles. Kartes, et ta ei jõua tunni lõpuks õigeks ajaks, pani ta veel kuuma piima külmkappi. Tema üllatuseks külmus see isegi varem kui tema seltsimeeste piim, mis oli valmistatud kõigi reeglite järgi.

Kui Mpemba oma avastust füüsikaõpetajaga jagas, tegi ta tema üle kogu klassi ees nalja. Mpembale jäi solvang meelde. Viis aastat hiljem, olles juba Dar es Salaami ülikooli üliõpilane, oli ta kuulsa füüsiku Denis G. Osborni loengus. Pärast loengut esitas ta teadlasele küsimuse: "Kui võtta kaks identset anumat sama koguse veega, millest üks on 35 °C (95 °F) ja teine ​​100 °C (212 °F), ja asetada need sügavkülma, siis külmub kuumas anumas vesi kiiremini. Miks?" Võite ette kujutada Briti professori reaktsiooni jumalast hüljatud Tansaaniast pärit noormehe küsimusele. Ta tegi õpilase üle nalja. Mpemba oli aga selliseks vastuseks valmis ja esitas teadlasele väljakutse. Nende vaidlus kulmineerus eksperimentaalse testiga, mis tõestas, et Mpembal oli õigus ja Osborne võitis. Nii kirjutas kokaõpilane oma nime teadusajalukku ja edaspidi nimetatakse seda nähtust "Mpemba efektiks". Selle kõrvale heitmine, justkui "olematuks" kuulutamine ei toimi. Nähtus on olemas ja, nagu luuletaja kirjutas, "mitte jalaga hambas".

Kas selles on süüdi tolmuosakesed ja lahustunud ained?

Aastate jooksul on paljud püüdnud lahti harutada vee külmumise saladust. Selle nähtuse kohta on pakutud välja terve hulk selgitusi: aurustumine, konvektsioon, lahustunud ainete mõju – kuid ühtegi neist teguritest ei saa pidada lõplikuks. Paljud teadlased pühendasid kogu oma elu Mpemba efektile. Kiirgusohutuse osakonna töötaja Riiklik Ülikool New York – James Brownridge – sisse vaba aeg on paradoksi uurinud juba üle kümne aasta. Pärast sadade katsete läbiviimist väidab teadlane, et tal on tõendeid hüpotermia "süü" kohta. Brownridge selgitab, et temperatuuril 0 °C vesi ainult ülijahtub ja hakkab külmuma, kui temperatuur langeb allapoole. Külmumistemperatuuri reguleerivad vees leiduvad lisandid – need muudavad jääkristallide tekkekiirust. Lisanditel, milleks on tolmuosakesed, bakterid ja lahustunud soolad, on oma iseloomulik tuumamistemperatuur, kui kristallisatsioonikeskuste ümber moodustuvad jääkristallid. Kui vees on korraga mitu elementi, määrab külmumispunkti see, mille tuumade moodustumise temperatuur on kõrgeim.

Katse jaoks võttis Brownridge kaks sama temperatuuriga veeproovi ja asetas need sügavkülma. Ta leidis, et üks isenditest külmub alati enne teist – oletatavasti erineva lisandite kombinatsiooni tõttu.

Brownridge väidab, et kuum vesi jahtub kiiremini tänu rohkem erinevust vee ja sügavkülmiku temperatuuride vahel – see aitab jõuda külmumispunktini enne, kui külm vesi saavutab oma loomuliku külmumispunkti, mis on vähemalt 5°C madalam.

Brownridge'i arutluskäik tekitab aga palju küsimusi. Seetõttu on neil, kes suudavad Mpemba efekti omal moel selgitada, võimalus võistelda Briti Kuningliku Keemiaühingu tuhande naelsterlingi eest.

Tere kallid armastajad huvitavaid fakte. Täna räägime sellest. Kuid ma arvan, et pealkirjas olev küsimus võib tunduda lihtsalt absurdne – aga kas kurikuulsat tuleb alati täielikult usaldada. terve mõistus”, mitte rangelt seatud kinnituskatse. Proovime välja mõelda, miks kuum vesi külmub kiiremini kui külm vesi?

Ajaloo viide

Et külma ja kuuma vee jäätumise küsimuses mainiti Aristotelese teostes “kõik pole puhas”, siis tegid sarnaseid märkmeid F. Bacon, R. Descartes ja J. Black. Lähiajaloos on sellele lisatud nimetus “Mpemba paradoks” – Tanganjika koolipoisi Erasto Mpemba nime järgi, kes esitas sama küsimuse külalisfüüsikaprofessorile.

Poisi küsimus tekkis mitte nullist, vaid puhtalt isiklikest tähelepanekutest jäätisesegude jahutamise protsessist köögis. Muidugi ka klassikaaslased, kes seal kohal olid, koos kooli õpetaja Mpembat naeruvääristati – pärast professor D. Osborne’i isiklikult eksperimentaalset kontrollimist «haihtus» neist soov Erasto üle nalja heita. Veelgi enam, Mpemba avaldas koos professoriga 1969. aastal ajakirjas Physics Education selle mõju üksikasjaliku kirjelduse - ja sellest ajast alates on ülaltoodud nimi teaduskirjanduses fikseeritud.

Mis on nähtuse olemus?

Katse ülesehitus on üsna lihtne: kui muud asjad on võrdsed, katsetatakse identseid õhukeseseinalisi anumaid, milles on rangelt võrdsed veekogused, mis erinevad ainult temperatuuri poolest. Anumad laaditakse külmkappi, mille järel registreeritakse aeg enne jää moodustumist igas neist. Paradoks on see, et algselt kuumema vedelikuga anumas toimub see kiiremini.

Kuidas kaasaegne füüsika seda seletab?

Paradoksil pole universaalset seletust, kuna koos kulgevad mitmed paralleelsed protsessid, mille panus võib erineda konkreetsetest algtingimustest – kuid ühesuguse tulemusega:

• vedeliku võime ülejahtuda - esialgu külm vesi on aldisem alajahtumisele, s.t. jääb vedelaks, kui selle temperatuur on juba alla külmumispunkti
• kiirendatud jahutamine - kuuma vee aur muudetakse jää mikrokristallideks, mis tagasi langedes kiirendavad protsessi, töötades täiendava "välise soojusvahetina"
• isolatsiooniefekt - erinevalt kuumast veest külm vesi külmub ülalt, mis viib soojusülekande vähenemiseni konvektsiooni ja kiirguse tõttu

Seletusi on veel mitmeid (viimati korraldas parima hüpoteesi võistluse Briti Kuninglik Keemia Selts hiljuti, 2012. aastal) – kuid endiselt pole üheselt mõistetavat teooriat kõigi sisendtingimuste kombinatsioonide juhtude kohta ...

21.11.2017 11.10.2018 Aleksander Firtsev

« Milline vesi külmub kiiremini külm või kuum?”- proovige esitada oma sõpradele küsimus, tõenäoliselt vastab enamik neist, et külm vesi külmub kiiremini - ja teeb vea.

Tegelikult, kui panna sügavkülma korraga kaks ühesuguse kuju ja mahuga anumat, millest üks sisaldab külma ja teine ​​kuuma vett, külmub kuum vesi kiiremini.

Selline väide võib tunduda absurdne ja ebamõistlik. Loogiliselt võttes peab kuum vesi esmalt jahtuma külma temperatuurini ja külm vesi peaks sel ajal juba jääks muutuma.

Miks ületab kuum vesi külmumise teel külma vee? Proovime selle välja mõelda.

Vaatluste ja uurimistöö ajalugu

Inimesed on paradoksaalset mõju täheldanud iidsetest aegadest peale, kuid keegi pole seda andnud eriline tähendus. Nii märkisid Arestotel, aga ka Rene Descartes ja Francis Bacon oma märkmetes ebakõlasid külma ja kuuma vee külmumise kiiruses. ebatavaline nähtus avaldub sageli igapäevaelus.

Pikka aega ei uuritud nähtust kuidagi ja see ei tekitanud teadlastes erilist huvi.

Ebatavalise efekti uurimine algas 1963. aastal, kui uudishimulik õpilane Tansaaniast Erasto Mpemba märkas, et jäätise jaoks mõeldud kuum piim külmub kiiremini kui külm piim. Lootes saada selgitust ebatavalise efekti põhjuste kohta, küsis noormees koolis oma füüsikaõpetajalt. Õpetaja aga ainult naeris tema üle.

Hiljem kordas Mpemba katset, kuid oma katses ei kasutanud ta enam piima, vaid vett ning paradoksaalne efekt kordus uuesti.

Kuus aastat hiljem, 1969. aastal, esitas Mpemba selle küsimuse füüsikaprofessor Dennis Osborne’ile, kes tuli tema kooli. Professor tundis huvi noormehe vaatluse vastu, selle tulemusena viidi läbi eksperiment, mis kinnitas efekti olemasolu, kuid selle nähtuse põhjuseid ei tuvastatud.

Sellest ajast alates on nähtust nn Mpemba efekt.

Kogu teaduslike vaatluste ajaloo jooksul on nähtuse põhjuste kohta püstitatud palju hüpoteese.

Nii kuulutab Briti Kuninglik Keemia Selts 2012. aastal välja hüpoteeside konkursi Mpemba efekti selgitamiseks. Konkursil osales teadlasi üle maailma, kokku registreerus 22 000 inimest teaduslikud tööd. Vaatamata muljetavaldavale artiklite arvule ei selgitanud ükski neist Mpemba paradoksi.

Kõige levinum oli versioon, mille kohaselt kuum vesi külmub kiiremini, kuna see lihtsalt aurustub kiiremini, väheneb selle maht ja mahu vähenedes suureneb jahutuskiirus. Kõige levinum versioon lükati lõpuks ümber, kuna viidi läbi eksperiment, mille käigus aurustumine välistati, kuid mõju leidis siiski kinnitust.

Teised teadlased arvasid, et Mpemba efekti põhjuseks on vees lahustunud gaaside aurustumine. Nende arvates aurustuvad kütteprotsessi käigus vees lahustunud gaasid, mille tõttu see omandab suurema tiheduse kui külm vesi. Nagu teada, toob tiheduse suurenemine kaasa muutuse füüsikalised omadused vesi (soojusjuhtivuse suurenemine) ja seega jahutuskiiruse suurendamine.

Lisaks on püstitatud mitmeid hüpoteese, mis kirjeldavad vee ringluse kiirust temperatuuri funktsioonina. Paljudes uuringutes on püütud tuvastada seost nende anumate materjali vahel, milles vedelik asus. Paljud teooriad tundusid vägagi usutavad, kuid neid ei saanud teaduslikult kinnitada esialgsete andmete puudumise, teiste katsete vastuolude tõttu või seetõttu, et tuvastatud tegurid ei olnud lihtsalt võrreldavad vesijahtumise kiirusega. Mõned teadlased seadsid oma töödes kahtluse alla efekti olemasolu.

2013. aastal väitsid Singapuri Nanyangi tehnikaülikooli teadlased, et on lahendanud Mpemba efekti mõistatuse. Nende uurimuse järgi peitub nähtuse põhjus selles, et külma ja kuuma vee molekulide vahelistesse vesiniksidemetesse salvestatud energia hulk erineb oluliselt.

meetodid arvutisimulatsioon näitas järgmised tulemused: mida kõrgem on vee temperatuur, seda suurem on molekulide vaheline kaugus, kuna tõukejõud suurenevad. Ja järelikult venivad molekulide vesiniksidemed, säilitades suur kogus energiat. Jahtumisel hakkavad molekulid üksteisele lähenema, vabastades vesiniksidemetest energiat. Sel juhul kaasneb energia vabanemisega temperatuuri langus.

2017. aasta oktoobris leidsid Hispaania füüsikud ühe teise uuringu käigus, et efekti tekkimisel mängib suurt rolli just aine eemaldamine tasakaalust (tugev kuumutamine enne tugevat jahutamist). Nad määrasid kindlaks tingimused, mille korral on efekti tõenäosus maksimaalne. Lisaks on Hispaania teadlased kinnitanud vastupidise Mpemba efekti olemasolu. Nad leidsid, et kuumutamisel võib ulatuda külmem proov kõrge temperatuur kiiremini kui soojas.

Vaatamata ammendavale teabele ja arvukatele katsetele kavatsevad teadlased selle mõju uurimist jätkata.

Mpemba efekt päriselus

Kas olete kunagi mõelnud, miks talvel täitub uisuväljak kuuma veega, mitte külmaga? Nagu te juba aru saite, teevad nad seda seetõttu, et kuuma veega täidetud liuväli külmub kiiremini kui siis, kui see oleks täidetud külma veega. Samal põhjusel valatakse talviste jäälinnakute liumäed kuuma veega.

Seega võimaldavad teadmised nähtuse olemasolust inimestel talispordialade ettevalmistamisel aega kokku hoida.

Lisaks kasutatakse Mpemba efekti mõnikord ka tööstuses – vett sisaldavate toodete, ainete ja materjalide külmumisaja vähendamiseks.