בנוסחה הישנה והטובה H 2 O, נראה שאין סודות. אך למעשה, המים - מקור החיים והנוזל המפורסם ביותר בעולם - טומנים בחובם תעלומות רבות שלפעמים אפילו מדענים לא יכולים לפתור.

להלן 5 העובדות המעניינות ביותר על מים:

1. מים חמים קופאים מהר יותר ממים קרים

קחו שני מיכלי מים: שופכים מים חמים לאחד ומים קרים לשני ומכניסים למקפיא. מים חמים יקפאו מהר יותר ממים קרים, אם כי באופן הגיוני, מים קרים היו צריכים להפוך קודם כל לקרח: אחרי הכל, מים חמים חייבים קודם כל להתקרר לטמפרטורה קרה, ולאחר מכן להפוך לקרח, בעוד מים קרים לא צריכים להתקרר. למה זה קורה?

בשנת 1963, Erasto B. Mpemba, תלמיד תיכון בכיר בטנזניה, תוך הקפאת תערובת גלידה מוכנה, שם לב שהתערובת החמה מתמצקת מהר יותר במקפיא מאשר הקרה. כשהצעיר שיתף מורה לפיזיקה בתגלית שלו, הוא רק צחק עליו. למרבה המזל, התלמיד התעקש ושכנע את המורה לערוך ניסוי, שאישר את הגילוי שלו: בתנאים מסוימים, מים חמים באמת קופאים מהר יותר ממים קרים.

כעת תופעה זו של מים חמים שקופאים מהר יותר ממים קרים נקראת אפקט Mpemba. נכון, הרבה לפניו, תכונה ייחודית זו של מים צוינה על ידי אריסטו, פרנסיס בייקון ורנה דקארט.

מדענים אינם מבינים עד הסוף את טבעה של תופעה זו, ומסבירים אותה גם על ידי ההבדל בהיפותרמיה, אידוי, היווצרות קרח, הסעה או ההשפעה של גזים נוזליים על מים חמים וקרים.

הערה מ-Х.RU לנושא "מים חמים קופאים מהר יותר ממים קרים".

מכיוון שנושאי הקירור קרובים אלינו יותר, מומחי קירור, נרשה לעצמנו להעמיק במהות הבעיה הזו ולתת שתי דעות לגבי מהותה של תופעה מסתורית שכזו.

1. מדען מאוניברסיטת וושינגטון הציע הסבר לתופעה מסתורית הידועה עוד מתקופת אריסטו: מדוע מים חמים קופאים מהר יותר ממים קרים.

התופעה, המכונה אפקט Mpemba, נמצאת בשימוש נרחב בפועל. לדוגמה, מומחים מייעצים לנהגים לשפוך מים קרים במקום חמים לתוך מאגר הכביסה בחורף. אבל מה שעומד בבסיס התופעה הזו נותר לא ידוע במשך זמן רב.

ד"ר ג'ונתן כץ מאוניברסיטת וושינגטון חקר את התופעה הזו והגיע למסקנה כי חומרים המומסים במים ממלאים בה תפקיד חשוב, אשר משקעים בעת חימום, כך מדווח EurekAlert.

במומסים, ד"ר כץ מתכוון לביקרבונטים של סידן ומגנזיום המצויים במים קשים. כאשר המים מחוממים, חומרים אלו משקעים ויוצרים אבנית על קירות הקומקום. מים שמעולם לא חוממו מכילים זיהומים אלו. ככל שהוא קופא ונוצרים גבישי קרח, ריכוז הזיהומים במים עולה פי 50. זה מוריד את נקודת הקיפאון של המים. "ועכשיו המים צריכים להתקרר כדי לקפוא", מסביר ד"ר כץ.

יש סיבה שנייה שמונעת הקפאת מים לא מחוממים. הורדת נקודת הקיפאון של המים מפחיתה את הפרש הטמפרטורה בין השלב המוצק והנוזל. "מכיוון שקצב איבוד החום של המים תלוי בהפרש הטמפרטורות הזה, למים שלא חוממו יש פחות סיכוי להתקרר", אומר ד"ר כץ.

לדברי המדען, ניתן לבדוק את התיאוריה שלו בניסוי, מכיוון. אפקט Mpemba הופך בולט יותר עבור מים קשים יותר.

2. חמצן פלוס מימן פלוס קור יוצרים קרח. במבט ראשון, החומר השקוף הזה נראה פשוט מאוד. למעשה, הקרח טומן בחובו תעלומות רבות. הקרח שיצר האפריקאי ארסטו מפמבה לא חשב על תהילה. הימים היו חמים. הוא רצה ארטיקים. הוא לקח קרטון מיץ והכניס למקפיא. הוא עשה זאת יותר מפעם אחת ולכן שם לב שהמיץ קופא מהר במיוחד, אם מחזיקים אותו בשמש לפני כן - פשוט מחממים אותו! זה מוזר, חשב תלמיד בית הספר הטנזני, שפעל בניגוד לחוכמת העולם. האם יתכן שכדי שהנוזל יהפוך מהר יותר לקרח צריך קודם... לחמם אותו? הצעיר היה כל כך מופתע ששיתף את המורה בניחוש שלו. הוא דיווח על סקרנות זו בעיתונות.

הסיפור הזה קרה עוד בשנות ה-60. כעת "אפקט המפמבה" מוכר היטב למדענים. אבל במשך זמן רב נותרה התופעה הפשוטה לכאורה הזו בגדר תעלומה. מדוע מים חמים קופאים מהר יותר ממים קרים?

רק ב-1996 מצא הפיזיקאי דוד אורבך פתרון. כדי לענות על השאלה הזו, הוא ערך ניסוי במשך שנה שלמה: הוא חימם מים בכוס וקירר אותם שוב. אז מה הוא גילה? בעת חימום, בועות אוויר מומסות במים מתאדות. מים נטולי גזים קופאים ביתר קלות על דפנות הכלי. "כמובן שגם מים עם תכולת אוויר גבוהה יקפאו", אומר אורבך, "אבל לא באפס מעלות צלזיוס, אלא רק במינוס ארבע עד שש מעלות". כמובן, תצטרך לחכות יותר. אז, מים חמים קופאים לפני מים קרים, זו עובדה מדעית.

אין כמעט חומר שיופיע לנגד עינינו באותה קלות כמו קרח. הוא מורכב רק ממולקולות מים – כלומר מולקולות אלמנטריות המכילות שני אטומי מימן וחמצן אחד. עם זאת, קרח הוא אולי החומר המסתורי ביותר ביקום. מדענים לא הצליחו להסביר חלק מתכונותיו עד כה.

2. קירור-על והקפאת "פלאש".

כולם יודעים שהמים תמיד הופכים לקרח כשהם מתקררים ל-0 מעלות צלזיוס... למעט במקרים מסוימים! מקרה כזה הוא, למשל, "קירור-על", שהוא תכונתם של מים טהורים מאוד להישאר נוזליים גם כשהם מקוררים מתחת לאפס. תופעה זו מתאפשרת בשל העובדה שהסביבה אינה מכילה מרכזי התגבשות או גרעינים שעלולים לעורר היווצרות גבישי קרח. וכך המים נשארים בצורה נוזלית, גם כשהם מקוררים לטמפרטורות מתחת לאפס מעלות צלזיוס. תהליך ההתגבשות יכול להיות מופעל, למשל, על ידי בועות גז, זיהומים (זיהום), משטח לא אחיד של המיכל. בלעדיהם, המים יישארו במצב נוזלי. כאשר מתחיל תהליך ההתגבשות, ניתן לראות כיצד המים המקוררים במיוחד הופכים מיידית לקרח.

צפו בסרטון (2 901 Kb, 60 ג') מאת פיל מדינה (www.mrsciguy.com) ותראו בעצמכם >>

תגובה.מים מחוממים-על נשארים נוזליים גם כשהם מחוממים מעל נקודת הרתיחה שלהם.

3. מים "זכוכית".

ציין במהירות וללא היסוס כמה מצבים שונים יש למים?

אם ענית שלוש (מוצק, נוזל, גז), אז אתה טועה. מדענים מבחינים לפחות ב-5 מצבים שונים של מים בצורה נוזלית ו-14 מצבים של קרח.

זוכרים את השיחה על מים סופר מקוררים? אז, לא משנה מה תעשה, ב-38 מעלות צלזיוס, אפילו המים הסופר-מקוררים הטהורים ביותר הופכים לפתע לקרח. מה קורה עם ירידה נוספת

טֶמפֶּרָטוּרָה? ב-120 מעלות צלזיוס, משהו מוזר מתחיל לקרות למים: הם הופכים להיות סופר צמיגים או צמיגים, כמו מולסה, ובטמפרטורות מתחת ל-135 מעלות צלזיוס הם הופכים למים "זכוכיים" או "זכוכיים" - חומר מוצק שבו אין מבנה גבישי.

4. תכונות קוונטיות של מים

ברמה המולקולרית, מים מפתיעים עוד יותר. בשנת 1995, ניסוי פיזור נויטרונים שנערך על ידי מדענים נתן תוצאה בלתי צפויה: פיזיקאים גילו שניוטרונים המכוונים למולקולות מים "רואים" 25% פחות פרוטוני מימן מהצפוי.

התברר שבמהירות של אטו-שנייה אחת (10 -18 שניות) מתרחשת אפקט קוונטי יוצא דופן, והנוסחה הכימית של מים במקום הרגילה - H 2 O, הופכת ל- H 1.5 O!

5. האם למים יש זיכרון?

הומאופתיה, אלטרנטיבה לרפואה הקונבנציונלית, טוענת שתמיסה מדוללת של מוצר תרופתי יכולה להשפיע על הגוף, גם אם גורם הדילול כה גדול עד שלא נותר בתמיסה דבר מלבד מולקולות מים. תומכי ההומאופתיה מסבירים את הפרדוקס הזה במושג שנקרא "זיכרון של מים", לפיו למים ברמה המולקולרית יש "זיכרון" של החומר ברגע שהתמוסס בהם ושומרים על תכונות התמיסה של הריכוז המקורי לאחר לא. מולקולה בודדת של המרכיב נשארת בתוכה.

צוות בינלאומי של מדענים בראשות פרופסור מדלן אניס מאוניברסיטת קווינס בבלפסט, שביקרה את עקרונות ההומאופתיה, ערך בשנת 2002 ניסוי כדי להפריך את המושג הזה אחת ולתמיד. התוצאה הייתה הפוכה. לאחר מכן, מדענים אמרו שהם הצליחו להוכיח את מציאות ההשפעה של "זיכרון מים. עם זאת, ניסויים שנערכו בפיקוח מומחים בלתי תלויים, לא הביאו תוצאות. המחלוקות על קיומה של תופעת "זיכרון מים" נמשכות.

למים יש תכונות יוצאות דופן רבות אחרות שלא כיסינו במאמר זה.

סִפְרוּת.

1. 5 דברים מוזרים באמת על מים / http://www.neatorama.com.
2. תעלומת המים: נוצרה התיאוריה של אפקט אריסטו-מפמבה / http://www.o8ode.ru.
3. Nepomniachtchi N.N. סודות של טבע דומם. החומר המסתורי ביותר ביקום / http://www.bibliotekar.ru.

חוקרים רבים העלו ומציגים גרסאות משלהם מדוע מים חמים קופאים מהר יותר ממים קרים. זה נראה פרדוקס - אחרי הכל, כדי להקפיא, מים חמים צריכים קודם להתקרר. עם זאת, העובדה נשארת בעינה, ומדענים מסבירים זאת בדרכים שונות.

גרסאות עיקריות

כרגע, יש כמה גרסאות שמסבירות עובדה זו:

1. מכיוון שהאיידוי במים חמים מהיר יותר, נפחם יורד. כמות קטנה יותר של מים באותה טמפרטורה קופאת מהר יותר.
2. לתא ההקפאה של המקרר יש ריפוד שלג. מיכל המכיל מים חמים ממיס את השלג שמתחתיו. זה משפר את המגע התרמי עם המקפיא.
3. הקפאת מים קרים, שלא כמו חמים, מתחילה מלמעלה. במקרה זה, הסעה וקרינת חום, וכתוצאה מכך, איבוד החום מחמיר.
4. במים קרים יש מוקדי התגבשות - חומרים מומסים בהם. עם תכולה קטנה מהם במים, הדובדבן קשה, אם כי במקביל, היפותרמיה שלו אפשרית - כאשר יש לו מצב נוזלי בטמפרטורות מתחת לאפס.

אם כי למען ההגינות ניתן לומר שהאפקט הזה לא תמיד נצפה. מים קרים לרוב קופאים מהר יותר ממים חמים.

באיזו טמפרטורה מים קופאים

למה מים קופאים בכלל? הוא מכיל כמות מסוימת של חלקיקים מינרלים או אורגניים. אלה, למשל, יכולים להיות חלקיקים עדינים מאוד של חול, אבק או חימר. כאשר טמפרטורת האוויר יורדת, חלקיקים אלו הופכים למרכזים שסביבם נוצרים גבישי קרח.

תפקידם של גרעיני התגבשות יכול להתבצע גם על ידי בועות אוויר וסדקים במיכל המכיל מים. קצב תהליך הפיכת המים לקרח מושפע במידה רבה ממספר המרכזים הללו - אם יש רבים מהם, הנוזל קופא מהר יותר. בתנאים רגילים, עם לחץ אטמוספרי תקין, המים עוברים למצב מוצק מנוזל בטמפרטורה של 0 מעלות.

המהות של אפקט Mpemba

אפקט המפמבה מובן כפרדוקס, שעיקרו הוא שבנסיבות מסוימות מים חמים קופאים מהר יותר ממים קרים. לתופעה זו הבחינו אריסטו ודקארט. עם זאת, רק בשנת 1963 קבע ארסטו מפמבה, תלמיד בית ספר מטנזניה, שגלידה חמה קופאת בזמן קצר יותר מגלידה קרה. הוא עשה מסקנה כזו בזמן ביצוע משימת הבישול.

הוא נאלץ להמיס סוכר בחלב מבושל ולאחר קירורו להכניסו למקרר להקפאה. ככל הנראה, Mpemba לא היה שונה בחריצות מיוחדת והחל לבצע את החלק הראשון של המשימה באיחור. לכן לא המתין שהחלב יתקרר, והכניס אותו למקרר חם. הוא הופתע מאוד כשהיא קפאה מהר אפילו יותר מזה של חבריו לכיתה, שעשו את העבודה בהתאם לטכנולוגיה הנתונה.

עובדה זו עניינה את הצעיר מאוד, והוא החל בניסויים במים רגילים. בשנת 1969, כתב העת Physics Education פרסם את תוצאות המחקר של Mpemba ופרופסור דניס אוסבורן מאוניברסיטת דאר א-סלאם. האפקט שתיארו קיבל את השם Mpemba. עם זאת, גם כיום אין הסבר ברור לתופעה. כל המדענים מסכימים שהתפקיד העיקרי בכך שייך להבדלים בתכונות של מים צוננים וחמים, אבל מה בדיוק לא ידוע.

גרסת סינגפור

גם פיזיקאים מאחת האוניברסיטאות בסינגפור התעניינו בשאלה אילו מים קופאים מהר יותר - חמים או קרים? צוות חוקרים בראשות שי ג'אנג הסביר את הפרדוקס הזה בדיוק לפי תכונות המים. כולם עדיין יודעים את הרכב המים מבית הספר - אטום חמצן ושני אטומי מימן. חמצן שואב במידה מסוימת אלקטרונים ממימן, ולכן המולקולה היא סוג מסוים של "מגנט".

כתוצאה מכך, מולקולות מסוימות במים נמשכות מעט זו לזו ומאוחדות על ידי קשר מימן. החוזק שלו נמוך פי כמה מהקשר הקוולנטי. חוקרים מסינגפור מאמינים שההסבר של פרדוקס המפמבה טמון דווקא בקשרי מימן. אם מולקולות מים ממוקמות קרוב מאוד זו לזו, אז אינטראקציה כה חזקה בין מולקולות יכולה לעוות את הקשר הקוולנטי באמצע המולקולה עצמה.

אבל כאשר המים מחוממים, המולקולות הקשורות מתרחקות מעט זו מזו. כתוצאה מכך מתרחשת הרפיה של קשרים קוולנטיים באמצע המולקולות עם החזרת האנרגיה העודפת ומעבר לרמת האנרגיה הנמוכה ביותר. זה מוביל לעובדה שמים חמים מתחילים להתקרר במהירות. כך לפחות מראים החישובים התיאורטיים שביצעו מדענים סינגפורים.

הקפאת מים מיידית - 5 טריקים מדהימים: וידאו

האגודה הבריטית המלכותית לכימיה מציעה פרס של 1,000 פאונד לכל מי שיכול להסביר מדעית מדוע, במקרים מסוימים, מים חמים קופאים מהר יותר ממים קרים.

"המדע המודרני עדיין לא יכול לענות על השאלה הפשוטה לכאורה הזו. יצרני גלידות וברמנים משתמשים באפקט הזה בעבודה היומיומית שלהם, אבל אף אחד לא באמת יודע למה זה עובד. בעיה זו ידועה במשך אלפי שנים, ופילוסופים כמו אריסטו ודקארט חשבו עליה", אמר פרופסור דיוויד פיליפס, נשיא האגודה הבריטית המלכותית לכימיה, שצוטט בהודעה לעיתונות של האגודה.

איך שף אפריקאי ניצח פרופסור בריטי לפיזיקה

זו לא בדיחה של אחד באפריל, אלא מציאות פיזית קשה. המדע של היום, שפועל בקלות על גלקסיות וחורים שחורים, בונה מאיצים ענקיים לחיפוש אחר קווארקים ובוזונים, אינו יכול להסביר כיצד מים יסודיים "פועלים". ספר הלימוד של בית הספר קובע חד משמעי שלוקח יותר זמן לקרר גוף חם מאשר לקרר גוף קר. אבל לגבי מים, החוק הזה לא תמיד מתקיים. אריסטו הפנה את תשומת הלב לפרדוקס זה במאה הרביעית לפני הספירה. ה. הנה מה שכתב היווני הקדום בספר "Meteorologica I": "העובדה שהמים מחוממים מראש תורמת להקפאתם. לכן, אנשים רבים, כאשר הם רוצים לקרר במהירות מים חמים, שמים אותם תחילה בשמש ... "בימי הביניים, פרנסיס בייקון ורנה דקארט ניסו להסביר את התופעה הזו. אבוי, לא הפילוסופים הגדולים ולא המדענים הרבים שפיתחו את הפיזיקה התרמית הקלאסית הצליחו בכך, ולכן עובדה לא נוחה כזו "נשכחה" במשך זמן רב.

ורק בשנת 1968 הם "נזכרו" בזכות תלמיד בית הספר ארסטו מפמבה מטנזניה, רחוק מכל מדע. בזמן שלמדה בבית ספר לבישול, בשנת 1963, קיבלה Mpembe בת ה-13 את המשימה להכין גלידה. לפי הטכנולוגיה, היה צורך להרתיח חלב, להמיס בו סוכר, לקרר אותו לטמפרטורת החדר, ולאחר מכן להכניס אותו למקרר להקפאה. ככל הנראה, מפמבה לא היה תלמיד חרוץ והיסס. מחשש שלא יגיע בזמן עד סוף השיעור, הכניס את החלב החם שעדיין לא יגיע למקרר. להפתעתו, הוא קפא אפילו מוקדם יותר מהחלב של חבריו, שהוכן לפי כל הכללים.

כשמפמבה שיתף את התגלית שלו עם מורה לפיזיקה, הוא עשה ממנו צחוק מול כל הכיתה. מפמבה זכרה את העלבון. חמש שנים מאוחר יותר, כבר סטודנט באוניברסיטת דאר א-סלאם, הוא היה בהרצאה של הפיזיקאי המפורסם דניס ג'י אוסבורן. לאחר ההרצאה, הוא שאל את המדען שאלה: "אם אתה לוקח שני מיכלים זהים עם אותה כמות מים, האחד ב-35 מעלות צלזיוס (95 מעלות צלזיוס) והשני ב-100 מעלות צלזיוס (212 מעלות פרנהייט), ומניחים אותם במקפיא, ואז מים במיכל חם יקפאו מהר יותר. למה?" אתם יכולים לדמיין את תגובתו של פרופסור בריטי לשאלה של בחור צעיר מטנזניה שכוחת האל. הוא עשה צחוק מהתלמיד. עם זאת, Mpemba הייתה מוכנה לתשובה כזו ואתגרה את המדען להמר. הטיעון שלהם הגיע לשיאו במבחן ניסיוני שהוכיח שמפמבה צדק ואוסבורן הביס. אז התלמיד-מבשל רשם את שמו בהיסטוריה של המדע, ומעתה נקראת התופעה הזו "אפקט המפמבה". לזרוק אותו, להכריז עליו כאילו "לא קיים" לא עובד. התופעה קיימת, וכפי שכתב המשורר, "לא בשן עם רגל".

האם חלקיקי אבק וחומרים מומסים אשמים?

במהלך השנים, רבים ניסו לפענח את תעלומת המים הקפואים. הוצעו חבורה שלמה של הסברים לתופעה הזו: אידוי, הסעה, השפעת המומסים - אבל אף אחד מהגורמים הללו לא יכול להיחשב סופי. מספר מדענים הקדישו את כל חייהם לאפקט המפמבה. ג'יימס בראונרידג', חבר במחלקה לבטיחות בקרינה באוניברסיטת המדינה של ניו יורק, חוקר את הפרדוקס בזמנו הפנוי כבר למעלה מעשור. לאחר ביצוע מאות ניסויים, המדען טוען שיש לו עדויות ל"אשמת" ההיפותרמיה. בראונרידג' מסביר שב-0 מעלות צלזיוס, המים מתקררים רק, ומתחילים לקפוא כשהטמפרטורה יורדת מתחת. נקודת הקיפאון מווסתת על ידי זיהומים במים - הם משנים את קצב היווצרותם של גבישי קרח. לזיהומים, ואלה הם חלקיקי אבק, חיידקים ומלחים מומסים, יש טמפרטורת גרעין אופיינית שלהם, כאשר גבישי קרח נוצרים סביב מרכזי ההתגבשות. כאשר מספר יסודות נמצאים במים בו זמנית, נקודת הקיפאון נקבעת על ידי זה עם טמפרטורת הגרעין הגבוהה ביותר.

לצורך הניסוי, בראונרידג' לקח שתי דגימות מים באותה טמפרטורה והכניס אותן למקפיא. הוא גילה שאחת הדגימות תמיד קופאת לפני השנייה - ככל הנראה בגלל שילוב שונה של זיהומים.

בראונרידג' טוענים שמים חמים מתקררים מהר יותר בגלל הפרש הטמפרטורות הגדול יותר בין המים למקפיא – זה עוזר להם להגיע לנקודת הקיפאון שלהם לפני שהמים הקרים מגיעים לנקודת הקיפאון הטבעית שלהם, הנמוכה ב-5 מעלות צלזיוס לפחות.

עם זאת, הנימוק של בראונרידג' מעלה שאלות רבות. לכן, למי שיכול להסביר את אפקט המפמבה בדרכו שלו יש סיכוי להתחרות על אלף לירות שטרלינג מהחברה המלכותית הבריטית לכימיה.

זה נכון, למרות שזה נשמע מדהים, כי בתהליך ההקפאה, מים מחוממים מראש חייבים לעבור את הטמפרטורה של מים קרים. בינתיים, אפקט זה נמצא בשימוש נרחב. לדוגמה, משטחי החלקה על קרח ומגלשות מלאים במים חמים במקום במים קרים בחורף. מומחים ממליצים לנהגים לשפוך מים קרים ולא חמים למאגר הכביסה בחורף. הפרדוקס ידוע בעולם כ"אפקט המפמבה".

תופעה זו הוזכרה פעם על ידי אריסטו, פרנסיס בייקון ורנה דקארט, אך רק ב-1963 שמו לה פרופסורים לפיזיקה וניסו לחקור אותה. הכל התחיל כאשר תלמיד בית הספר הטנזני ארסטו מפמבה שם לב שהחלב הממותק שהשתמש בו להכנת גלידה מתמצק מהר יותר אם הוא מחומם מראש והציע שמים חמים יקפאו מהר יותר ממים קרים. הוא פנה למורה לפיזיקה לבירור, אבל הוא רק צחק על התלמיד, ואמר את הדברים הבאים: "זו לא פיזיקת העולם, אלא הפיזיקה של מפמבה".

למרבה המזל, דניס אוסבורן, פרופסור לפיזיקה מאוניברסיטת דאר א-סלאם, ביקר בבית הספר יום אחד. ומפמבה פנתה אליו באותה שאלה. הפרופסור היה פחות סקפטי, אמר שהוא לא יכול לשפוט את מה שמעולם לא ראה, ועם שובו הביתה ביקש מהצוות לערוך ניסויים מתאימים. נראה שהם אישרו את דבריו של הילד. בכל מקרה, בשנת 1969, אוסבורן דיבר על העבודה עם Mpemba במגזין "Eng. פיזיקהחינוך". באותה שנה פרסם ג'ורג' קל מהמועצה הלאומית למחקר קנדית מאמר המתאר את התופעה באנגלית. אֲמֶרִיקָאִיכתב עתשֶׁלפיזיקה».

ישנם מספר הסברים אפשריים לפרדוקס זה:

• מים חמים מתאדים מהר יותר, ובכך מפחיתים את נפחם, ונפח קטן יותר של מים עם אותה טמפרטורה קופא מהר יותר. במיכלים אטומים, מים קרים צריכים לקפוא מהר יותר.
• נוכחות של רירית שלג. מיכל המים החמים ממיס את השלג שמתחתיו, ובכך משפר את המגע התרמי עם משטח הקירור. מים קרים אינם ממיסים שלג תחתיהם. ללא רירית שלג, מיכל המים הקרים אמור לקפוא מהר יותר.
• מים קרים מתחילים לקפוא מלמעלה, ובכך מחמירים את תהליכי קרינת החום וההסעה, ומכאן איבוד החום, בעוד מים חמים מתחילים לקפוא מלמטה. עם ערבול מכני נוסף של המים במיכלים, המים הקרים צריכים לקפוא מהר יותר.
• הימצאות מרכזי התגבשות במים המקוררים - חומרים המומסים בהם. עם מספר קטן של מרכזים כאלה במים קרים, הפיכת המים לקרח קשה, ואפילו קירור העל שלהם אפשרי כאשר הם נשארים במצב נוזלי, עם טמפרטורה מתחת לאפס.

הסבר נוסף פורסם לאחרונה. ד"ר ג'ונתן כץ מאוניברסיטת וושינגטון חקר תופעה זו והגיע למסקנה כי חומרים המומסים במים ממלאים בה תפקיד חשוב, אשר משקעים בעת חימום.
במומסים, ד"ר כץ מתכוון לביקרבונטים של סידן ומגנזיום המצויים במים קשים. כאשר המים מחוממים, חומרים אלו משקעים, המים הופכים "רכים". מים שמעולם לא חוממו מכילים את הזיהומים הללו והם "קשים". ככל שהוא קופא ונוצרים גבישי קרח, ריכוז הזיהומים במים עולה פי 50. זה מוריד את נקודת הקיפאון של המים.

ההסבר הזה לא נראה לי משכנע, כי. אסור לשכוח שהאפקט נמצא בניסויים עם גלידה, ולא עם מים קשים. ככל הנראה, הגורמים לתופעה הם תרמופיזיים, ולא כימיים.

עד כה, לא התקבל הסבר חד משמעי לפרדוקס המפמבה. אני חייב לומר שחלק מהמדענים לא רואים את הפרדוקס הזה ראוי לתשומת לב. עם זאת, מעניין מאוד שתלמיד בית ספר פשוט השיג הכרה בהשפעה הפיזית וצבר פופולריות בגלל סקרנותו והתמדה שלו.

נוסף בפברואר 2014

הפתק נכתב בשנת 2011. מאז הופיעו מחקרים חדשים על אפקט Mpemba וניסיונות חדשים להסביר אותו. אז, בשנת 2012, האגודה המלכותית לכימיה של בריטניה הכריזה על תחרות בינלאומית כדי לפענח את התעלומה המדעית "אפקט המפמבה" עם קרן פרסים של 1000 פאונד. המועד האחרון נקבע ל-30 ביולי 2012. הזוכה היה ניקולה ברגוביק מהמעבדה של אוניברסיטת זאגרב. הוא פרסם את עבודתו, שבה ניתח ניסיונות קודמים להסביר תופעה זו והגיע למסקנה שהם לא משכנעים. המודל שהציע מבוסס על תכונות היסוד של המים. המעוניינים יכולים למצוא עבודה בכתובת http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

המחקר לא הסתיים בכך. בשנת 2013, פיזיקאים מסינגפור הוכיחו תיאורטית את הסיבה לאפקט המפמבה. את העבודה ניתן למצוא בכתובת http://arxiv.org/abs/1310.6514.

מאמרים קשורים באתר:

מאמרים נוספים של המדור

הערות:

אלכסיי משנב. , 06.10.2012 04:14

מדוע מים חמים מתאדים מהר יותר? מדענים הוכיחו למעשה שכוס מים חמים קופאת מהר יותר ממים קרים. מדענים לא יכולים להסביר את התופעה הזו מהסיבה שהם לא מבינים את מהות התופעות: חום וקור! חום וקור הם תחושות פיזיקליות הנגרמות מאינטראקציה של חלקיקי חומר, בצורה של דחיסה נגדית של גלים מגנטיים הנעים מצד החלל וממרכז כדור הארץ. לכן, ככל שהפרש הפוטנציאל של המתח המגנטי הזה גדול יותר, כך חילופי האנרגיה מתבצעים מהר יותר בשיטה של ​​חדירה נגדית של גל אחד לאחר. כלומר, על ידי דיפוזיה! בתגובה למאמר שלי כותב אחד המתנגדים: 1) "..מים חמים מתאדים מהר יותר, כתוצאה מכך יש פחות מהם, אז הם קופאים מהר יותר" שאלה! איזו אנרגיה גורמת למים להתאדות מהר יותר? 2) במאמרי מדברים על כוס, ולא על שוקת עץ, שהיריב מביא אותה כטיעון נגד. מה לא נכון! אני עונה על השאלה: "מאיזו סיבה מתאדה מים בטבע?" גלים מגנטיים, הנעים תמיד ממרכז כדור הארץ לחלל, מתגברים על הלחץ הנגדי של גלי דחיסה מגנטיים (שנעים תמיד מהחלל למרכז כדור הארץ), בו-זמנית, מרססים חלקיקי מים, מאז שהם עוברים לחלל , הם גדלים בנפח. כלומר, הרחב! במקרה של התגברות על גלי הדחיסה המגנטיים, אדי מים אלו נדחסים (מתעבים) ובהשפעת כוחות הדחיסה המגנטיים הללו, המים חוזרים לקרקע בצורה של משקעים! בכנות! אלכסיי משנב. 6 באוקטובר 2012.

אלכסיי משנב. , 06.10.2012 04:19

מהי טמפרטורה. טמפרטורה היא מידת הלחץ האלקטרומגנטי של גלים מגנטיים עם אנרגיית הדחיסה וההתפשטות. במקרה של מצב שיווי משקל של אנרגיות אלו, הטמפרטורה של הגוף או החומר במצב יציב. אם מצב שיווי המשקל של האנרגיות הללו מופר, לקראת אנרגיית ההתפשטות, הגוף או החומר גדלים בנפח החלל. במקרה של חריגה מאנרגיה של גלים מגנטיים בכיוון הדחיסה, הגוף או החומר יורד בנפח החלל. מידת הלחץ האלקטרומגנטי נקבעת על פי מידת ההתרחבות או ההתכווצות של גוף הייחוס. אלכסיי משנב.

מויסיבה נטליה, 23.10.2012 11:36 | VNIIM

אלכסיי, אתה מדבר על איזה מאמר שמתאר את המחשבות שלך על מושג הטמפרטורה. אבל אף אחד לא קרא את זה. בבקשה תן לי קישור. באופן כללי, הדעות שלך על פיזיקה מאוד מוזרות. מעולם לא שמעתי על "הרחבה אלקטרומגנטית של גוף הייחוס".

יורי קוזנצוב , 04.12.2012 12:32

מוצעת השערה שזוהי העבודה של תהודה בין-מולקולרית והמשיכה הפונדרומטיבית בין מולקולות שנוצרות על ידה. במים קרים, מולקולות נעות ורוטטות באקראי, בתדרים שונים. כאשר מחממים מים, עם עלייה בתדירות התנודות, הטווח שלהם מצטמצם (הפרש התדרים ממים חמים נוזליים לנקודת האידוי יורד), תדרי התנודה של המולקולות מתקרבים זה לזה, וכתוצאה מכך נוצרת תהודה. בין המולקולות. כאשר מתקרר, תהודה זו נשמרת חלקית, היא לא מתה מיד. נסה ללחוץ על אחד משני מיתרי הגיטרה שנמצאים בתהודה. עכשיו שחררו - המיתר יתחיל לרטוט שוב, התהודה תחזיר את הרעידות שלו. אז במים קפואים, המולקולות החיצוניות המקוררות מנסות לאבד את המשרעת והתדירות של התנודות, אבל המולקולות ה"חמות" בתוך הכלי "מושכות" את התנודות אחורה, פועלות כוויברטורים, והחיצוניות פועלות כתהודה. בין הרטט לבין התהודה מתעוררת המשיכה המהירה*. כאשר הכוח הפונדרומטיבי הופך להיות גדול יותר מהכוח הנגרם מהאנרגיה הקינטית של המולקולות (שלא רק רוטטות, אלא גם נעות באופן ליניארי), מתרחשת התגבשות מואצת - "אפקט המפמבה". חיבור ה-poneromotive מאוד לא יציב, אפקט Mpemba תלוי מאוד בכל הגורמים הנלווים: נפח המים שיש להקפיא, אופי החימום שלהם, תנאי הקפאה, טמפרטורה, הסעה, תנאי חילופי חום, רוויית גז, רטט של יחידת הקירור , אוורור, זיהומים, אידוי וכו' אולי אפילו מתאורה... לכן להשפעה יש הרבה הסברים ולעיתים קשה לשחזר. מאותה סיבה "תהודה", מים רותחים רותחים מהר יותר ממים לא רותחים - תהודה במשך זמן מה לאחר הרתיחה משמרת את עוצמת התנודות של מולקולות המים (אובדן אנרגיה במהלך הקירור נובע בעיקר מאובדן האנרגיה הקינטית של התנועה הלינארית של מולקולות ). בחימום אינטנסיבי מולקולות הוויברטור מחליפות תפקידים עם מולקולות התהודה בהשוואה להקפאה - תדירות הרטט נמוכה מתדירות המהודים, כלומר אין משיכה בין המולקולות, אלא דחייה שמאיצה את המעבר לאחרת. מצב צבירה (זוג).

ולאד, 11.12.2012 03:42

שבר לי את המוח...

אנטון , 04.02.2013 02:02

1. האם המשיכה המהירה הזו באמת כל כך גדולה שהיא משפיעה על תהליך העברת החום? 2. האם זה אומר שכאשר כל הגופים מחוממים לטמפרטורה מסוימת, החלקיקים המבניים שלהם נכנסים לתהודה? 3. מדוע התהודה הזו נעלמת עם התקררות? 4. האם זה הניחוש שלך? אם יש מקור נא לציין. 5. לפי תיאוריה זו, צורת הכלי תמלא תפקיד חשוב, ואם הוא דק ושטוח אזי ההבדל בזמן ההקפאה לא יהיה גדול, כלומר. אתה יכול לבדוק את זה.

גודראט , 11.03.2013 10:12 | METAK

במים קרים יש כבר אטומי חנקן והמרחקים בין מולקולות המים קרובים יותר מאשר במים חמים. כלומר, המסקנה: מים חמים סופגים אטומי חנקן מהר יותר ובמקביל הם קופאים במהירות ממים קרים - הדבר דומה להתקשות של ברזל, שכן מים חמים הופכים לקרח וברזל חם מתקשה בקירור מהיר!

ולדימיר , 13/03/2013 06:50

או אולי זה: צפיפות המים החמים והקרח קטנה מצפיפות המים הקרים, ולכן המים אינם צריכים לשנות את הצפיפות שלהם, מאבדים זמן על כך והם קופאים.

אלכסיי משנב , 21/03/2013 11:50

לפני שמדברים על רזוננסים, משיכה ורעידות של חלקיקים, יש צורך להבין ולענות על השאלה: אילו כוחות גורמים לחלקיקים לרטוט? מאז, ללא אנרגיה קינטית, לא יכול להיות דחיסה. ללא דחיסה, לא יכולה להיות התרחבות. ללא התרחבות, לא יכולה להיות אנרגיה קינטית! כשאתה מתחיל לדבר על תהודה של מיתרים, אתה קודם כל התאמצת לגרום לאחד המיתרים האלה להתחיל לרטוט! כשמדברים על משיכה צריך קודם כל לציין את הכוח שגורם לגופים האלה למשוך! אני מאשר שכל הגופים נדחסים על ידי האנרגיה האלקטרומגנטית של האטמוספירה ואשר דוחסת את כל הגופים, החומרים והחלקיקים היסודיים בכוח של 1.33 ק"ג. לא לסמ"ר אלא לחלקיק יסודי. היות והלחץ של האטמוספירה לא יכול להיות סלקטיבי! אין לבלבל אותו עם כמות הכוח!

דודיק , 31/05/2013 02:59

נראה לי ששכחת אמת אחת - "המדע מתחיל היכן שמתחילות המדידות". מהי הטמפרטורה של המים ה"חמים"? מהי הטמפרטורה של מים "קרים"? הכתבה לא אומרת על זה מילה. מכאן אפשר להסיק - כל הכתבה היא שטות!

גריגורי, 06/04/2013 12:17

דודיק, לפני שקוראים למאמר שטויות, צריך לחשוב כדי ללמוד, לפחות קצת. ולא רק למדוד.

דמיטרי , 24/12/2013 10:57

מולקולות מים חמים זזות מהר יותר מאשר במים קרים, בגלל זה יש מגע קרוב יותר עם הסביבה, נראה שהן סופגות את כל הקור, ומאטות במהירות.

איוון, 10.01.2014 05:53

מפתיע שמאמר אנונימי שכזה הופיע באתר זה. המאמר אינו מדעי לחלוטין. גם המחבר וגם הפרשנים התחרו זה בזה בחיפוש אחר הסבר לתופעה, ולא טרחו לברר אם התופעה נצפית בכלל, ואם היא נצפית, אז באילו תנאים. יתרה מכך, אין אפילו הסכמה על מה שאנו רואים בפועל! אז המחבר מתעקש על הצורך להסביר את ההשפעה של הקפאה מהירה של גלידה חמה, אם כי מכל הטקסט (והמלים "ההשפעה נמצאה בניסויים עם גלידה") עולה שהוא עצמו לא הקים כזו. ניסויים. מהווריאציות של "הסבר" של התופעה המפורטות במאמר, ניתן לראות שמתוארים ניסויים שונים לחלוטין, המוקמים בתנאים שונים עם תמיסות מימיות שונות. הן מהות ההסברים והן הלך הרוח המשנה בהם מעידים על כך שאפילו אימות יסודי של הרעיונות שהובעו לא בוצע. מישהו שמע בטעות סיפור מוזר והביע כלאחר יד את מסקנתו הספקולטיבית. סליחה, אבל זה לא מחקר פיזי מדעי, אלא שיחה בחדר עישון.

איוון , 01/10/2014 06:10

לגבי ההערות בכתבה על מילוי הגלילים במים חמים ומאגרי כביסה קרים. הכל פשוט מנקודת המבט של הפיזיקה היסודית. משטח ההחלקה מלא במים חמים רק בגלל שהוא קופא לאט יותר. המשטח חייב להיות מפולס וחלק. נסו למלא אותו במים קרים - תקבלו בליטות ו"זרימות", כי. מים _במהירות_ יקפאו מבלי להספיק להתפשט בשכבה אחידה. ולחם יהיה זמן להתפשט בשכבה אחידה, והוא ימיס את בליטות הקרח והשלג הקיימות. עם מכונת כביסה, זה גם לא קשה: אין טעם לשפוך מים נקיים בכפור - זה קופא על זכוכית (אפילו חם); ונוזל חם שאינו מקפיא עלול להוביל לסדק של זכוכית קרה, בנוסף תהיה לו נקודת הקפאה מוגברת על הזכוכית עקב התאדות מואצת של אלכוהול בדרך לכוס (כולם מכירים את עקרון הפעולה של הירח עדיין? - אלכוהול מתנדף, מים נשארים).

איוון , 01/10/2014 06:34

אבל למעשה התופעה, זה טיפשי לשאול מדוע שני ניסויים שונים בתנאים שונים מתקדמים בצורה שונה. אם הניסוי מוגדר בצורה נקייה, אז אתה צריך לקחת מים חמים וקרים מאותו הרכב כימי - אנחנו לוקחים מים רותחים מצוננים מראש מאותו קומקום. מוזגים לכלים זהים (למשל כוסות דקיקות). שמנו לא על השלג, אלא על אותו בסיס אחיד ויבש, למשל, שולחן עץ. ולא במיקרו-מקפיא, אלא בתרמוסטט בעל נפח מספיק - ערכתי ניסוי לפני כמה שנים בארץ, כשבחוץ היה מזג אוויר כפור יציב, בערך -25C. מים מתגבשים בטמפרטורה מסוימת לאחר שחרור חום ההתגבשות. ההשערה מסתכמת בקביעה כי מים חמים מתקררים מהר יותר (זה נכון, לפי הפיזיקה הקלאסית, קצב העברת החום הוא פרופורציונלי להפרש הטמפרטורות), אך שומרים על קצב קירור מוגבר גם כאשר הטמפרטורה שלהם שווה לטמפרטורת המים הקרים. . השאלה היא, במה שונים מים שהתקררו לטמפרטורה של +20C בחוץ מאותם מים בדיוק שהתקררו לטמפרטורה של +20C שעה לפני כן, אבל בחדר? הפיזיקה הקלאסית (אגב, לא מבוססת על פטפוט בחדר עישון, אלא על מאות אלפי ומיליוני ניסויים) אומרת: כן, שום דבר, דינמיקת קירור נוספת תהיה זהה (רק מים רותחים יגיעו לנקודת +20 מאוחר יותר ). והניסוי מראה את אותו הדבר: כשכבר יש קרום מוצק של קרח בכוס מים קרים בתחילה, מים חמים אפילו לא חשבו על הקפאה. נ.ב. להערותיו של יורי קוזנצוב. נוכחות של השפעה מסוימת יכולה להיחשב מבוססת כאשר מתוארים התנאים להתרחשותה והיא משוכפלת ביציבות. וכשיש לנו ניסויים לא מובנים עם תנאים לא ידועים, זה מוקדם לבנות תיאוריות של ההסבר שלהם וזה לא נותן כלום מנקודת מבט מדעית. P.P.S. ובכן, אי אפשר לקרוא את ההערות של אלכסיי משנב בלי דמעות של רגש - אדם חי באיזשהו עולם בדיוני שאין לו שום קשר לפיזיקה ולניסויים אמיתיים.

גריגורי, 13/01/2014 10:58

איוון, אני מבין שאתה מפריך את אפקט המפמבה? זה לא קיים, כפי שהניסויים שלך מראים? למה זה כל כך מפורסם בפיזיקה, ולמה רבים מנסים להסביר את זה?

איוון , 14/02/2014 01:51

צהריים טובים, גרגורי! ההשפעה של ניסוי מבויים לא טהור קיימת. אבל, כפי שאתם מבינים, זו לא סיבה לחפש דפוסים חדשים בפיזיקה, אלא סיבה לשפר את המיומנות של הנסיין. כפי שכבר ציינתי בהערות, בכל הניסיונות המוזכרים להסביר את "אפקט המפמבה", החוקרים לא יכולים אפילו לבטא בבירור מה בדיוק ובאילו תנאים הם מודדים. ואתה רוצה להגיד שאלו פיזיקאים ניסויים? אל תצחיק אותי. ההשפעה ידועה לא בפיזיקה, אלא בדיונים פסאודו-מדעיים בפורומים ובבלוגים שונים, שהים הוא כיום. כהשפעה פיזיקלית אמיתית (במובן זה כתוצאה מכמה חוקים פיזיקליים חדשים, ולא כתוצאה מפרשנות לא נכונה או סתם מיתוס), אנשים הרחוקים מפיזיקה תופסים זאת. אז אין סיבה לדבר כהשפעה פיזיקלית אחת על תוצאות של ניסויים שונים שהוגדרו בתנאים שונים לחלוטין.

פאבל, 18/02/2014 09:59

הממ, חבר'ה... מאמר ל"Speed ​​​​Info"... בלי להעליב... ;) איוון צודק בכל דבר...

גרגורי, 19/02/2014 12:50

איוון, אני מסכים שיש הרבה אתרים פסאודו-מדעיים שמפרסמים חומר סנסציוני לא מאומת עכשיו.? אחרי הכל, ההשפעה של Mpemba עדיין נחקרת. יתרה מכך, מדענים מאוניברסיטאות חוקרים. לדוגמה, בשנת 2013, השפעה זו נחקרה על ידי קבוצה מאוניברסיטת הטכנולוגיה בסינגפור. עיין בקישור http://arxiv.org/abs/1310.6514. הם מאמינים שמצאו הסבר להשפעה הזו. לא אכתוב בהרחבה על מהות התגלית, אבל לדעתם, ההשפעה קשורה להבדל באנרגיות האגורות בקשרי מימן.

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

לכל מי שמתעניין במחקר על אפקט Mpemba, השלמתי מעט את החומר של המאמר וסיפקתי קישורים שבהם ניתן להכיר את התוצאות העדכניות ביותר (ראה טקסט). תודה על ההערות.

אילדאר , 24/02/2014 04:12 | זה לא הגיוני לרשום הכל

אם אפקט המפמבה הזה באמת מתרחש, אז יש לחפש את ההסבר, לדעתי, במבנה המולקולרי של המים. מים (כפי שלמדתי מהספרות המדעית הפופולרית) קיימים לא כמולקולות H2O בודדות, אלא כצבירים של כמה מולקולות (אפילו עשרות). עם עלייה בטמפרטורת המים, מהירות התנועה של מולקולות עולה, הצבירים מתפרקים זה בזה ולקשרי הערכיות של המולקולות אין זמן להרכיב צבירים גדולים. לוקח קצת יותר זמן ליצור אשכולות מאשר להאט את מהירות המולקולות. ומכיוון שהצבירים קטנים יותר, היווצרות סריג הגביש מהירה יותר. במים קרים, ככל הנראה, אשכולות גדולים ויציבים למדי מונעים היווצרות של סריג; לוקח קצת זמן עד להשמדתם. אני עצמי ראיתי בטלוויזיה אפקט מוזר, כאשר מים קרים שעומדים בשקט בצנצנת נשארו נוזליים במשך מספר שעות בקור. אבל ברגע שהרימו את הצנצנת, כלומר הזיזו מעט ממקומה, המים בצנצנת התגבשו מיד, הפכו אטומים והצנצנת התפוצצה. ובכן, הכומר שהראה השפעה זו הסביר זאת בכך שהמים קודשו. אגב, מסתבר שהמים משנים מאוד את צמיגותם בהתאם לטמפרטורה. אנחנו, כיצורים גדולים, לא שמים לב לכך, אבל ברמת סרטנים קטנים (מ"מ ופחות), ועוד יותר חיידקים, צמיגות המים היא גורם משמעותי ביותר. הצמיגות הזו, לדעתי, ניתנת גם על ידי גודלם של אשכולות המים.

אפור , 15/03/2014 05:30

כל מה שמסביב שאנו רואים הוא מאפיינים פני השטח (מאפיינים), אז אנחנו לוקחים לאנרגיה רק ​​מה שאנחנו יכולים למדוד או להוכיח קיום בכל דרך שהיא, אחרת זה מבוי סתום. ניתן להסביר את התופעה הזו, אפקט Mpemba, רק על ידי תיאוריה נפחית פשוטה שתאחד את כל המודלים הפיזיקליים למבנה אחד של אינטראקציה. למעשה זה פשוט

ניקיטה, 06/06/2014 04:27 | אוטו

אבל איך לגרום למים להישאר קרים ולא להיות חמים כשאתה נכנס למכונית!

אלכסי, 03.10.2014 01:09

והנה עוד "תגלית", בדרכים. מים בבקבוק פלסטיק קופאים הרבה יותר מהר עם פקק פתוח. למען הכיף התנסיתי פעמים רבות בכפור עז. ההשפעה ברורה. שלום לתיאורטיקנים!

יוג'ין, 27/12/2014 08:40

העיקרון של מצנן אידוי. אנחנו לוקחים שני בקבוקים סגורים הרמטית עם מים קרים וחמים. שמנו אותו בקור. מים קרים קופאים מהר יותר. עכשיו אנחנו לוקחים את אותם בקבוקים עם מים קרים וחמים, פותחים אותם ומכניסים לקר. מים חמים יקפאו מהר יותר ממים קרים. אם ניקח שני אגנים עם מים קרים וחמים, אז מים חמים יקפאו הרבה יותר מהר. זאת בשל העובדה שאנו מגבירים את המגע עם האטמוספרה. ככל שהאידוי חזק יותר, כך הטמפרטורה יורדת מהר יותר. כאן יש צורך להזכיר את גורם הלחות. ככל שהלחות נמוכה יותר, האידוי חזק יותר והקירור חזק יותר.

אפור TOMSK, 03/01/2015 10:55

GREY, 15.03.2014 05:30 - המשך מה שאתה יודע על טמפרטורה זה לא הכל. יש משהו אחר. אם תרכיב נכון מודל פיזיקלי של טמפרטורה, אז זה יהפוך למפתח לתיאור תהליכי אנרגיה מדיפוזיה, התכה והתגבשות לסולמות כגון עלייה בטמפרטורה עם עלייה בלחץ, עלייה בלחץ עם עלייה בטמפרטורה. אפילו המודל הפיזי של אנרגיית השמש יתבהר מהאמור לעיל. אני בחורף. . בתחילת האביב של 20013, לאחר שבדקתי את דגמי הטמפרטורה, ערכתי מודל טמפרטורה כללי. אחרי כמה חודשים נזכרתי בפרדוקס הטמפרטורה, ואז הבנתי... שמודל הטמפרטורה שלי מתאר גם את פרדוקס המפמבה. זה היה בחודשים מאי - יוני 2013. באיחור של שנה, אבל זה לטובה. המודל הפיזי שלי הוא מסגרת הקפאה וניתן לגלול אותו גם קדימה וגם אחורה ויש לו את הכישורים המוטוריים של הפעילות, עצם הפעילות שבה הכל זז. יש לי 8 כיתות בית ספר ושנתיים בקולג' עם חזרה על הנושא. עברו 20 שנה. אז אני לא יכול לייחס שום סוג של מודלים פיזיים של מדענים מפורסמים, כמו גם נוסחאות. כל כך מצטער.

אנדריי , 08.11.2015 08:52

באופן כללי, יש לי רעיון למה מים חמים קופאים מהר יותר ממים קרים. ובהסברים שלי הכל מאוד פשוט אם אתה מעוניין אז תכתוב לי מייל: [מוגן באימייל]

אנדריי , 08.11.2015 08:58

אני מצטער, נתתי את תיבת הדואר הלא נכונה הנה האימייל הנכון: [מוגן באימייל]

ויקטור , 23/12/2015 10:37

נראה לי שהכל יותר פשוט, שלג יורד איתנו, זה גז אידוי, מקורר, אז אולי בכפור הוא מתקרר מהר יותר חם כי הוא מתאדה ומיד מתגבש רחוק מלעלות, ומים במצב גז מתקררים מהר יותר מאשר בנוזל. )

בקז'אן , 28/01/2016 09:18

גם אם מישהו היה חושף את חוקי העולם האלה שקשורים להשפעה הזו, הוא לא היה כותב כאן.מנקודת מבטי, זה לא יהיה הגיוני לחשוף את סודותיו למשתמשי האינטרנט כשהוא יכול לפרסם את זה בכתבי עת מדעיים מפורסמים. הוכיח זאת בעצמו בפני האנשים. אז מה שיכתוב על האפקט הזה כאן, כל הרוב הזה לא הגיוני.)))

אלכס , 22/02/2016 12:48

שלום נסיינים אתה צודק באמירת המדע מתחיל איפה... לא מדידות, אלא חישובים. "ניסוי" - טיעון נצחי והכרחי לחסרי דמיון וחשיבה לינארית פגע בכולם, עכשיו במקרה של E \u003d mc2 - האם כולם זוכרים? מהירות הטיסה של מולקולות מתוך מים קרים לאטמוספירה קובעת את כמות האנרגיה שהן מובילות מהמים (קירור - אובדן אנרגיה) מהירות המולקולות ממים חמים גבוהה בהרבה והאנרגיה הנישאת בריבוע (הקצב של קירור של מסת המים הנותרת) זה הכל, אם תצא מ"ניסוי" ותזכור את יסודות המדע

ולדימיר , 25/04/2016 10:53 | מטאו

באותם ימים שבהם חומר מונע קפיאה היה דבר נדיר, המים ממערכת הקירור של מכוניות במוסך לא מחומם של צי רכב נוקזו לאחר יום עבודה כדי לא להפשיר את בלוק הצילינדר או הרדיאטור - לפעמים שניהם יחד. מים חמים נשפכו בבוקר. בכפור עז, המנועים התניעו ללא בעיות. איכשהו, בגלל המחסור במים חמים, נשפכו מים מהברז. המים קפאו מיד. הניסוי היה יקר - בדיוק כמו שעולה לקנות ולהחליף את בלוק הצילינדר והרדיאטור של מכונית ZIL-131. מי שלא מאמין שיבדוק. ומפמבה התנסו בגלידה. בגלידה, ההתגבשות מתנהלת אחרת מאשר במים. נסה לנגוס חתיכת גלידה וחתיכת קרח עם השיניים. סביר להניח שהוא לא קפא, אלא התעבה כתוצאה מהקירור. ומים טריים, בין אם הם חמים או קרים, קופאים ב-0*C. מים קרים הם מהירים, אבל מים חמים צריכים זמן להתקרר.

נודד , 06.05.2016 12:54 | לאלכס

"c" - מהירות האור בוואקום E=mc^2 - נוסחה המבטאת את השקילות של מסה ואנרגיה

אלברט, 27/07/2016 08:22

ראשית, אנלוגיה למוצקים (אין תהליך אידוי). צינורות מים נחושת מולחמים לאחרונה. התהליך מתרחש על ידי חימום מבער הגז לטמפרטורת ההיתוך של ההלחמה. זמן החימום של מפרק אחד עם הצימוד הוא כדקה אחת. הלחמתי מפרק אחד עם הצימוד ואחרי כמה דקות הבנתי שהלחמתי אותו לא נכון. זה לקח קצת כדי לגלול את הצינור בחיבור. התחלתי לחמם את הג'וינט שוב ​​עם מבער ולמרבה ההפתעה לקח 3-4 דקות לחמם את הג'וינט לנקודת ההיתוך. איך זה!? אחרי הכל, הצינור עדיין חם ונראה שצריך הרבה פחות אנרגיה כדי לחמם אותו לנקודת ההיתוך, אבל הכל התברר להיפך. הכל קשור למוליכות התרמית, שהיא הרבה יותר גבוהה עבור צינור שכבר מחומם והגבול בין הצינורות המחוממים והקרים הצליח להתרחק מהצומת תוך שתי דקות. עכשיו לגבי מים. נפעל עם המושגים של כלי חם וחצי מחומם. בכלי חם נוצר גבול טמפרטורה צר בין חלקיקים חמים וניידים מאוד לבין חלקיקים קרים הנעים במהירות יחסית מהפריפריה למרכז, מכיוון שבגבול זה חלקיקים מהירים מוותרים במהירות על האנרגיה שלהם (קרר). ) על ידי חלקיקים בצד השני של הגבול. מכיוון שנפח חלקיקי הקור החיצוניים גדול יותר, החלקיקים המהירים, המוותרים על האנרגיה התרמית שלהם, אינם יכולים לחמם באופן משמעותי את חלקיקי הקור החיצוניים. לכן, תהליך קירור המים החמים מתרחש מהר יחסית. למים מחוממים למחצה, לעומת זאת, יש מוליכות תרמית נמוכה בהרבה, ורוחב הגבול בין חלקיקים מחוממים למחצה וקרים הרבה יותר רחב. העקירה למרכז גבול כה רחב מתרחשת הרבה יותר לאט מאשר במקרה של כלי חם. כתוצאה מכך, כלי חם מתקרר מהר יותר מכלי חם. אני חושב שיש צורך לעקוב אחר הדינמיקה של תהליך הקירור של מים בטמפרטורות שונות על ידי הצבת מספר חיישני טמפרטורה מהאמצע ועד לקצה הכלי.

מקסימום, 19/11/2016 05:07

זה אומת: בימאל, בכפור, צינור עם מים חמים קופא ויש לחמם אותו, אבל לא קר!

ארתם, 09.12.2016 01:25

זה קשה, אבל אני חושב שמים קרים צפופים יותר ממים חמים, אפילו טובים יותר ממים רתוחים, ואז יש האצה בקירור, כלומר. מים חמים מגיעים לטמפרטורה הקרה ועוקפים אותה, ואם לוקחים בחשבון את העובדה שמים חמים קופאים מלמטה ולא מלמעלה, כמו שכתוב למעלה, זה מזרז מאוד את התהליך!

אלכסנדר סרגייב, 21.08.2017 10:52

אין השפעה כזו. אבוי. בשנת 2016 פורסם מאמר מפורט בנושא ב-Nature: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect ממנו ברור שאם הניסויים יבוצעו בזהירות (אם הדגימות של מים חמים וקרים הם זהה בכל דבר מלבד טמפרטורה), ההשפעה אינה נצפה .

Headlab, 22/08/2017 05:31

ויקטור , 27/10/2017 03:52

"זה באמת כך." - אם בית הספר לא הבין מהי יכולת החום וחוק שימור האנרגיה. קל לבדוק - בשביל זה צריך: חשק, ראש, מחוגים, מים, מקרר ושעון מעורר. ומשטחי ההחלקה, כפי שכותבים מומחים, קפואים (מלאים) במים קרים, ובאמצעות מים חמימים מפלסים את הקרח החתוך. ובחורף אתה צריך לשפוך נוזל נגד הקפאה לתוך מאגר מכונת הכביסה, לא מים. מים יקפאו בכל מקרה, ומים קרים יקפאו מהר יותר.

אירינה , 23/01/2018 10:58

מדענים בכל העולם נאבקים עם הפרדוקס הזה מאז תקופת אריסטו, ויקטור, זבלב וסרגייב התבררו כחכמים ביותר.

דניס, 02/01/2018 08:51

הכל נכון בכתבה. אבל הסיבה היא קצת אחרת. בתהליך הרתיחה, האוויר המומס בו מתאדה מהמים, ולכן ככל שהמים הרותחים מתקררים, כתוצאה מכך, צפיפותם תהיה קטנה מזו של מים גולמיים באותה טמפרטורה. אין סיבות אחרות למוליכות תרמית שונה מלבד צפיפות שונה.

Headlab, 03/01/2018 08:58 | מעבדת ראש

אירינה :), "מדענים של כל העולם" לא נלחמים ב"פרדוקס הזה", עבור מדענים אמיתיים ה"פרדוקס" הזה פשוט לא קיים - זה מאומת בקלות בתנאים הניתנים לשחזור היטב. ה"פרדוקס" הופיע עקב הניסויים הבלתי ניתנים לשחזור של הילד האפריקאי Mpemba והוא נופח על ידי "מדענים" דומים :)

נראה ברור שמים קרים קופאים מהר יותר ממים חמים, שכן בתנאים שווים למים חמים לוקח יותר זמן להתקרר ולאחר מכן להקפיא. עם זאת, אלפי שנים של תצפיות, כמו גם ניסויים מודרניים, הראו שגם ההפך הוא הנכון: בתנאים מסוימים, מים חמים קופאים מהר יותר ממים קרים. ערוץ המדע Sciencium מסביר את התופעה הזו:

כפי שהוסבר בסרטון למעלה, התופעה שבה מים חמים קופאים מהר יותר ממים קרים ידועה בשם אפקט Mpemba, על שמו של Erasto Mpemba, תלמיד מטנזניה שהכין גלידה כחלק מפרויקט בית ספר ב-1963. התלמידים היו צריכים להביא את תערובת השמנת והסוכר לרתיחה, לתת לה להתקרר, ואז להכניס אותה למקפיא.

במקום זאת, ארסטו העמיד את התערובת שלו בבת אחת, חמה, מבלי לחכות שתתקרר. כתוצאה מכך, לאחר 1.5 שעות התערובת שלו כבר הייתה קפואה, אבל התערובות של תלמידים אחרים לא. מסוקרנת מהתופעה, החלה Mpemba לחקור את הנושא עם פרופסור לפיזיקה דניס אוסבורן, ובשנת 1969 הם פרסמו מאמר שאומר שמים חמים קופאים מהר יותר ממים קרים. זה היה המחקר הראשון שנערך בביקורת עמיתים מסוג זה, אך התופעה עצמה מוזכרת במאמרים של אריסטו מהמאה הרביעית לפני הספירה. ה. גם פרנסיס בייקון ודקארט ציינו תופעה זו במחקריהם.

הסרטון מפרט מספר אפשרויות להסבר מה קורה:

1. כפור הוא דיאלקטרי, ולכן מים קרים כפור אוגרים חום טוב יותר מאשר כוס חמה הממיסה קרח במגע איתם.
2. במים קרים יש יותר גזים מומסים ממים חמים, והחוקרים משערים שייתכן שיש לכך תפקיד בקצב הקירור, אם כי עדיין לא ברור כיצד.
3. מים חמים מאבדים יותר מולקולות מים באמצעות אידוי, ומשאירים פחות להקפיא
4. מים חמים יכולים להתקרר מהר יותר בגלל זרמי הסעה מוגברים. זרמים אלו מתרחשים מכיוון שהמים בכוס מתקררים תחילה על פני השטח והדפנות, מה שגורם למים הקרים לשקוע ולעליית המים החמים. בכוס חמה, זרמי הסעה פעילים יותר, מה שיכול להשפיע על קצב הקירור.

עם זאת, בשנת 2016 נערך מחקר מבוקר בקפידה, שהראה את ההיפך: מים חמים קפאו הרבה יותר לאט ממים קרים. במקביל, מדענים שמו לב ששינוי במיקום של צמד תרמי - מכשיר הקובע הפרשי טמפרטורה - בסנטימטר בלבד מוביל להופעת אפקט המפמבה. מחקר של עבודות דומות אחרות הראה שבכל המקרים שבהם נצפתה השפעה זו, הייתה תזוזה של הצמד התרמי בתוך סנטימטר.