To je pravda, aj keď to znie neuveriteľne, pretože v procese zmrazovania musí predhriata voda prejsť teplotou studenej vody. Medzitým je tento efekt široko používaný. Napríklad klziská a šmýkačky sú v zime naplnené horúcou vodou, nie studená voda. Odborníci motoristom radia, aby do nádržky ostrekovačov v zime nalievali radšej studenú ako horúcu vodu. Paradox je celosvetovo známy ako „Mpembov efekt“.

Tento jav svojho času spomínali Aristoteles, Francis Bacon a René Descartes, ale až v roku 1963 mu profesori fyziky venovali pozornosť a pokúsili sa ho preskúmať. Všetko to začalo, keď si tanzánsky školák Erasto Mpemba všimol, že sladené mlieko, ktoré používal na výrobu zmrzliny, po predhriatí rýchlejšie tuhlo a navrhol, aby horúca voda zamrzne rýchlejšie ako zima. Obrátil sa na učiteľa fyziky so žiadosťou o vysvetlenie, ale ten sa študentovi iba vysmial a povedal: "Toto nie je svetová fyzika, ale fyzika Mpemba."

Našťastie jedného dňa školu navštívil Dennis Osborn, profesor fyziky z univerzity v Dar es Salaame. A Mpemba sa naňho obrátil s rovnakou otázkou. Profesor bol menej skeptický, povedal, že nemôže posúdiť, čo nikdy nevidel, a po návrate domov požiadal personál, aby vykonal príslušné experimenty. Vyzerá to tak, že potvrdili chlapcove slová. V každom prípade, v roku 1969 Osborne hovoril o spolupráci s Mpembom v časopise „Eng. fyzikaVzdelávanie". V tom istom roku George Kell z Kanadskej národnej rady pre výskum publikoval článok popisujúci fenomén v angličtine. americkýDenníkzfyzika».

Existuje niekoľko možných vysvetlení tohto paradoxu:

• Horúca voda sa rýchlejšie odparuje, čím sa zmenšuje jej objem a menší objem vody s rovnakou teplotou rýchlejšie zamrzne. V uzavretých nádobách studená voda by mal zamrznúť rýchlejšie.
• Prítomnosť snehovej podšívky. nádoba s horúca voda roztápa sneh pod ním, čím zlepšuje tepelný kontakt s chladiacim povrchom. Studená voda pod ňou neroztopí sneh. Bez snehovej podšívky by nádoba na studenú vodu mala zamrznúť rýchlejšie.
• Studená voda začína zamŕzať zhora, čím sa zhoršujú procesy vyžarovania a prúdenia tepla, a tým aj straty tepla, zatiaľ čo horúca voda začína zamŕzať zdola. Pri dodatočnom mechanickom miešaní vody v nádobách by mala studená voda rýchlejšie zamrznúť.
• Prítomnosť kryštalizačných centier v ochladenej vode – látok v nej rozpustených. Pri malom počte takýchto centier v studenej vode je premena vody na ľad ťažká a dokonca je možné aj jej prechladenie, keď zostane v tekutom stave s teplotami pod nulou.

Nedávno bolo zverejnené ďalšie vysvetlenie. Doktor Jonathan Katz z Washingtonskej univerzity tento jav skúmal a dospel k záveru, že dôležitú úlohu v ňom zohrávajú látky rozpustené vo vode, ktoré sa pri zahrievaní vyzrážajú.
Pod rozpustené látky dr Katz označuje hydrogénuhličitany vápnika a horčíka, ktoré sa nachádzajú v tvrdej vode. Pri ohrievaní vody sa tieto látky vyzrážajú, voda „zmäkne“. Voda, ktorá nebola nikdy ohrievaná, obsahuje tieto nečistoty a je „tvrdá“. Keď mrzne a tvoria sa ľadové kryštály, koncentrácia nečistôt vo vode sa zvyšuje 50-krát. Tým sa zníži bod tuhnutia vody.

Toto vysvetlenie sa mi nezdá presvedčivé, pretože. nesmieme zabúdať, že účinok sa zistil pri pokusoch so zmrzlinou, a nie s tvrdou vodou. Príčiny tohto javu sú s najväčšou pravdepodobnosťou termofyzikálne a nie chemické.

Doteraz nebolo prijaté jednoznačné vysvetlenie Mpembovho paradoxu. Musím povedať, že niektorí vedci nepovažujú tento paradox za hodný pozornosti. Je však veľmi zaujímavé, že jednoduchý školák dosiahol uznanie fyzického účinku a získal popularitu vďaka svojej zvedavosti a vytrvalosti.

Pridané vo februári 2014

Poznámka bola napísaná v roku 2011. Odvtedy sa objavili nové štúdie Mpemba efektu a nové pokusy o jeho vysvetlenie. V roku 2012 Kráľovská spoločnosť pre chémiu Veľkej Británie teda vyhlásila medzinárodnú súťaž na odhalenie vedeckého tajomstva „The Mpemba Effect“ s cenovým fondom 1000 libier. Termín bol stanovený na 30.7.2012. Víťazom sa stal Nikola Bregovik z laboratória Univerzity v Záhrebe. Publikoval svoju prácu, v ktorej rozoberal predchádzajúce pokusy o vysvetlenie tohto javu a dospel k záveru, že neboli presvedčivé. Model, ktorý navrhol, je založený na základných vlastnostiach vody. Záujemcovia si prácu nájdu na http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

Tým sa výskum neskončil. V roku 2013 fyzici zo Singapuru teoreticky dokázali príčinu Mepemba efektu. Dielo možno nájsť na http://arxiv.org/abs/1310.6514.

Súvisiace články na stránke:

Ďalšie články sekcie

Komentáre:

Alexej Mišnev. , 06.10.2012 04:14

Prečo sa horúca voda vyparuje rýchlejšie? Vedci prakticky dokázali, že pohár horúcej vody zamrzne rýchlejšie ako voda studená. Vedci nevedia vysvetliť tento jav z toho dôvodu, že nerozumejú podstate javov: teplo a chlad! Teplo a chlad sú fyzikálne vnemy spôsobené interakciou častíc hmoty vo forme protistlačenia magnetických vĺn, ktoré sa pohybujú zo strany vesmíru a zo stredu Zeme. Preto čím väčší je potenciálny rozdiel tohto magnetického napätia, tým rýchlejšie sa výmena energie uskutočňuje metódou protiprenikania jednej vlny do druhej. Teda difúziou! V reakcii na môj článok jeden oponent píše: 1) “..Horúca voda sa RÝCHLEJŠIE vyparuje, následkom čoho je jej menej, takže rýchlejšie zamŕza” Otázka! Aká energia spôsobuje rýchlejšie odparovanie vody? 2) V mojom článku hovoríme o pohári, a nie o drevenom koryte, čo oponent uvádza ako protiargument. Čo nie je správne! Odpovedám na otázku: „Z AKÉHO DÔVODU V PRÍRODE VYPARUJE VODA? Magnetické vlny, ktoré sa vždy pohybujú zo stredu Zeme do vesmíru, prekonávajú protitlak magnetických kompresných vĺn (ktoré sa vždy pohybujú z vesmíru do stredu Zeme), zároveň rozprašujú častice vody, keďže sa pohybujú do vesmíru , zväčšujú svoj objem. To znamená, expandovať! V prípade prekonania magnetických kompresných vĺn sa tieto vodné pary stláčajú (kondenzujú) a vplyvom týchto magnetických kompresných síl sa voda vracia späť na zem vo forme zrážok! S pozdravom Alexej Mišnev. 6. októbra 2012.

Alexej Mišnev. , 6.10.2012 04:19

Čo je teplota. Teplota je miera elektromagnetického napätia magnetických vĺn s energiou kompresie a expanzie. V prípade rovnovážneho stavu týchto energií je teplota telesa alebo látky v stabilnom stave. Ak je rovnovážny stav týchto energií narušený, smerom k energii rozpínania sa teleso alebo látka zväčšuje v objeme priestoru. V prípade prekročenia energie magnetických vĺn v smere stlačenia teleso alebo látka zmenšuje objem priestoru. Stupeň elektromagnetického namáhania je určený stupňom expanzie alebo kontrakcie referenčného telesa. Alexej Mišnev.

Mojsejová Natália, 23.10.2012 11:36 | VNIIM

Alexey, hovoríte o nejakom článku, ktorý načrtáva vaše myšlienky na pojem teplota. Ale nikto to nečítal. Daj mi prosim link. Vo všeobecnosti sú vaše názory na fyziku veľmi zvláštne. Nikdy som nepočul o "elektromagnetickej expanzii referenčného telesa".

Jurij Kuznecov , 4.12.2012 12:32

Navrhuje sa hypotéza, že ide o prácu intermolekulárnej rezonancie a poneromotorickej príťažlivosti medzi molekulami, ktoré vytvára. V studenej vode sa molekuly pohybujú a vibrujú náhodne, s rôznymi frekvenciami. Keď sa voda ohrieva, so zvyšovaním frekvencie kmitov sa ich rozsah zužuje (zmenšuje sa frekvenčný rozdiel od tekutej horúcej vody po bod odparovania), frekvencie kmitov molekúl sa navzájom približujú, v dôsledku čoho dochádza k rezonancii medzi molekulami. Pri ochladení sa táto rezonancia čiastočne zachová, nevyhasne hneď. Skúste stlačiť jednu z dvoch gitarových strún, ktoré sú v rezonancii. Teraz pustite - struna začne opäť vibrovať, rezonancia obnoví jej vibrácie. Takže v zamrznutej vode sa vonkajšie chladené molekuly snažia stratiť amplitúdu a frekvenciu oscilácií, ale „teplé“ molekuly vo vnútri nádoby „stiahnu“ oscilácie späť, fungujú ako vibrátory a vonkajšie ako rezonátory. Ponderomotorická príťažlivosť* vzniká medzi vibrátormi a rezonátormi. Keď sa ponderomotorická sila stane väčšou ako sila spôsobená kinetickou energiou molekúl (ktoré nielen vibrujú, ale sa aj lineárne pohybujú), nastáva zrýchlená kryštalizácia – „Mpemba efekt“. Ponderomotorické spojenie je veľmi nestabilné, Mpemba efekt silne závisí od všetkých sprievodných faktorov: objem vody, ktorá sa má zmraziť, charakter jej ohrevu, podmienky mrazu, teplota, konvekcia, podmienky výmeny tepla, saturácia plynom, vibrácie chladiacej jednotky , vetranie, nečistoty, vyparovanie atď. Možno aj z osvetlenia... Efekt má preto veľa vysvetlení a niekedy je ťažké ho reprodukovať. Z rovnakého „rezonančného“ dôvodu prevarená voda vrie rýchlejšie ako neprevarené - rezonancia si ešte nejaký čas po uvarení zachováva intenzitu vibrácií molekúl vody (strata energie pri ochladzovaní je spôsobená najmä stratou kinetickej energie priamočiareho pohybu molekúl). Pri intenzívnom zahrievaní molekuly vibrátora menia úlohu s molekulami rezonátora v porovnaní so zmrazením - frekvencia vibrátorov je menšia ako frekvencia rezonátorov, čo znamená, že medzi molekulami nedochádza k príťažlivosti, ale k odpudzovaniu, čo urýchľuje prechod na inú. stav agregácie (pár).

Vlad, 11.12.2012 03:42

Zlomil mi mozog...

Anton , 04.02.2013 02:02

1. Je táto poneromotorická príťažlivosť skutočne taká veľká, že ovplyvňuje proces prenosu tepla? 2. Znamená to, že keď sa všetky telesá zahrejú na určitú teplotu, ich štruktúrne častice vstúpia do rezonancie? 3. Prečo táto rezonancia po ochladení zmizne? 4. Je to váš odhad? Ak existuje zdroj, uveďte. 5. Podľa tejto teórie bude hrať dôležitú úlohu tvar nádoby a ak bude tenká a plochá, tak rozdiel v čase tuhnutia nebude veľký, t.j. môžete to skontrolovať.

Gudrat , 11.03.2013 10:12 | METAK

Studená voda už má atómy dusíka a vzdialenosti medzi molekulami vody sú bližšie ako v horúcej vode. Čiže záver: Horúca voda absorbuje atómy dusíka rýchlejšie a zároveň rýchlo zamrzne ako studená voda - to je porovnateľné s tvrdnutím železa, pretože horúca voda sa mení na ľad a horúce železo pri rýchlom ochladení tvrdne!

Vladimír , 13.03.2013 06:50

alebo možno toto: hustota horúcej vody a ľadu je menšia ako hustota studenej vody, a preto voda nemusí meniť svoju hustotu, stráca na tom nejaký čas a zamrzne.

Alexey Mishnev , 21.03.2013 11:50 hod.

Predtým, ako budeme hovoriť o rezonanciách, príťažlivosti a vibráciách častíc, je potrebné pochopiť a odpovedať na otázku: Aké sily spôsobujú vibrácie častíc? Pretože bez kinetickej energie nemôže dôjsť ku kompresii. Bez kompresie nemôže dôjsť k expanzii. Bez expanzie nemôže existovať žiadna kinetická energia! Keď začnete hovoriť o rezonancii strún, najprv ste sa snažili, aby jedna z týchto strún začala vibrovať! Keď hovoríme o príťažlivosti, musíte predovšetkým uviesť silu, ktorá spôsobuje, že tieto telá priťahujú! Tvrdím, že všetky telesá sú stláčané elektromagnetickou energiou atmosféry, ktorá stláča všetky telesá, látky a elementárne častice silou 1,33 kg. nie na cm2, ale na elementárnu časticu.Keďže tlak atmosféry nemôže byť selektívny!Nemýľte si to s množstvom sily!

Dodik , 31.05.2013 02:59

Zdá sa mi, že ste zabudli na jednu pravdu - "Veda začína tam, kde začínajú merania." Aká je teplota "horúcej" vody? Aká je teplota „studenej“ vody? V článku sa o tom nehovorí ani slovo. Z toho môžeme usúdiť – celý článok je kravina!

Grigorij, 6.4.2013 12:17

Dodik, pred nazvanim clanku nezmyslom sa treba zamysliet, aby sa aspon trosku poucil. A nielen merať.

Dmitry , 24.12.2013 10:57

Molekuly horúcej vody sa pohybujú rýchlejšie ako v studenej vode, preto dochádza k ich bližšiemu kontaktu životné prostredie Zdá sa, že absorbujú všetok chlad a rýchlo sa spomaľujú.

Ivan, 10.01.2014 05:53

Je prekvapujúce, že sa na tejto stránke objavil takýto anonymný článok. Článok je úplne nevedecký. Autor aj komentátori medzi sebou súperili pri hľadaní vysvetlenia javu, pričom sa neobťažovali zisťovať, či je jav vôbec pozorovaný, a ak je pozorovaný, tak za akých podmienok. Navyše neexistuje ani zhoda v tom, čo vlastne pozorujeme! Autor teda trvá na potrebe vysvetliť vplyv rýchleho zmrazovania horúcej zmrzliny, hoci z celého textu (a slov „účinok bol zistený pri pokusoch so zmrzlinou“) vyplýva, že on sám takúto experimenty. Z variantov „vysvetlenia“ javu uvedených v článku je vidieť, že sú popísané úplne iné experimenty, zasadené v r. rozdielne podmienky s rôznymi vodné roztoky. Podstata vysvetlení, ako aj konjunktívna nálada v nich naznačujú, že sa neuskutočnilo ani elementárne overenie vyslovených myšlienok. Niekto náhodou počul kurióznu historku a nenútene vyjadril svoj špekulatívny záver. Je mi ľúto, ale nie je to fyzické Vedecký výskum a rozhovor vo fajčiarskej miestnosti.

Ivan , 1.10.2014 06:10

Pokiaľ ide o komentáre v článku o plnení valcov horúcou vodou a zásobníkov studenej umývačky. Všetko je z pohľadu elementárnej fyziky jednoduché. Klzisko je naplnené horúcou vodou len preto, že pomalšie zamŕza. Klzisko musí byť rovné a hladké. Skúste ho naplniť studenou vodou – vzniknú vám hrče a „prívaly“, pretože. voda _rýchlo_ zamrzne bez toho, aby sa stihla rozliať v jednotnej vrstve. A horúca sa stihne rozptýliť v rovnomernej vrstve a roztopí existujúce ľadové a snehové hrbole. S podložkou tiež nie je ťažké: nalejte čistá voda v mraze to nemá zmysel – na skle (aj horúcom) mrzne; a horúca nemrznúca zmes môže spôsobiť prasknutie studeného skla, plus sklo bude mať zvýšená teplota zmrazenie v dôsledku zrýchleného odparovania alkoholov ešte na ceste do pohára (pozná každý princíp fungovania mesačného svitu stále? - alkohol sa odparuje, voda zostáva).

Ivan , 1.10.2014 6:34

Ale v skutočnosti je tento jav hlúpe pýtať sa, prečo dva rôzne experimenty v rôznych podmienkach prebiehajú odlišne. Ak je experiment nastavený čisto, musíte si vziať teplú a studenú vodu z toho istého chemické zloženie- z tej istej kanvice odoberte predchladenú vriacu vodu. Nalejte do rovnakých nádob (napríklad tenkostenných pohárov). Položili sme nie na sneh, ale na rovnaký rovný, suchý podklad, napríklad drevený stôl. A nie v mikromrazničke, ale v dostatočne objemnom termostate - experiment som uskutočnil pred pár rokmi v krajine, keď bolo vonku stabilné mrazivé počasie, asi -25 ° C. Voda kryštalizuje pri určitej teplote po uvoľnení kryštalizačného tepla. Hypotéza sa scvrkáva na tvrdenie, že horúca voda sa ochladzuje rýchlejšie (to je pravda, podľa klasickej fyziky je rýchlosť prenosu tepla úmerná teplotnému rozdielu), ale zachováva zvýšená rýchlosť chladenie aj vtedy, keď sa jeho teplota rovná teplote studenej vody. Otázkou je, ako sa líši voda, ktorá sa vonku ochladila na +20 C, od úplne tej istej vody, ktorá sa ochladila na teplotu +20 C hodinu predtým, ale v miestnosti? Klasická fyzika (mimochodom, založená nie na klebetení vo fajčiarni, ale na státisícoch a miliónoch experimentov) hovorí: áno, nič, ďalšia dynamika ochladzovania bude rovnaká (iba vriaca voda neskôr dosiahne +20 bodu ). A experiment ukazuje to isté: keď už je v pohári pôvodne studenej vody pevná kôra ľadu, horúca voda ani nepomyslela na zamrznutie. P.S. Ku komentárom Jurija Kuznecova. Prítomnosť určitého účinku možno považovať za preukázanú, keď sú opísané podmienky jeho výskytu a je stabilne reprodukovaný. A keď máme nepochopiteľné experimenty s neznámymi podmienkami, je predčasné budovať teórie ich vysvetlenia a to nič nedáva vedecký bod vízie. P.P.S. Nie je možné čítať komentáre Alexeja Mišneva bez sĺz emócií - človek žije v nejakom fiktívnom svete, ktorý nemá nič spoločné s fyzikou a skutočnými experimentmi.

Grigory, 13.01.2014 10:58

Ivan, chápem, že vyvraciaš Mpembov efekt? Neexistuje, ako ukazujú vaše experimenty? Prečo je to vo fyzike také známe a prečo sa to mnohí snažia vysvetliť?

Ivan , 14.02.2014 1:51

Dobré popoludnie, Gregory! Efekt nečisto zinscenovaného experimentu existuje. Ale, ako ste pochopili, nie je to dôvod na hľadanie nových vzorcov vo fyzike, ale dôvod na zlepšenie zručností experimentátora. Ako som už poznamenal v komentároch, pri všetkých spomínaných pokusoch vysvetliť „Mpembov efekt“ vedci ani nevedia jasne formulovať, čo presne a za akých podmienok merajú. A chcete povedať, že ide o experimentálnych fyzikov? Nerozosmievaj ma. Účinok je známy nie vo fyzike, ale v pseudovedeckých diskusiách na rôznych fórach a blogoch, ktorých je teraz more. Ako skutočný fyzikálny efekt (v zmysle ako dôsledok nejakých nových fyzikálnych zákonov, a nie ako dôsledok nesprávnej interpretácie alebo len mýtu) ho vnímajú ľudia, ktorí majú k fyzike ďaleko. Takže nie je dôvod hovoriť ako jeden fyzický efekt o výsledkoch rôznych experimentov v úplne odlišných podmienkach.

Pavel, 18.02.2014 09:59

hmm, chlapi... článok pre "Speed ​​​​Info"... Bez urážky... ;) Ivan má vo všetkom pravdu...

Gregory, 19.02.2014 12:50 hod

Ivan, súhlasím, že teraz existuje veľa pseudovedeckých stránok, ktoré publikujú neoverený senzačný materiál.? Koniec koncov, účinok Mpemby sa stále skúma. Vedci z univerzít navyše skúmajú. Napríklad v roku 2013 tento efekt skúmala skupina z Technickej univerzity v Singapure. Pozrite si odkaz http://arxiv.org/abs/1310.6514. Veria, že našli vysvetlenie tohto efektu. Nebudem podrobne písať o podstate objavu, ale podľa ich názoru je účinok spojený s rozdielom v energiách uložených vo vodíkových väzbách.

Moiseeva N.P. , 19.02.2014 03:04

Pre všetkých, ktorí sa zaujímajú o výskum Mpemba efektu, som mierne doplnil materiál článku a uviedol odkazy, kde si môžete prečítať najnovšie výsledky(pozri text). Ďakujem za komentáre.

Ildar , 24.02.2014 4:12 | nemá zmysel vypisovať všetko

Ak k tomuto Mpembovmu efektu naozaj dôjde, potom vysvetlenie treba hľadať, myslím, v molekulárnej štruktúre vody. Voda (ako som sa dozvedel z populárno-náučnej literatúry) existuje nie ako jednotlivé molekuly H2O, ale ako zhluky niekoľkých molekúl (aj desiatok). So zvyšovaním teploty vody sa zvyšuje rýchlosť pohybu molekúl, zhluky sa proti sebe rozpadajú a valenčné väzby molekúl nestihnú poskladať veľké zhluky. Vytvorenie zhlukov trvá o niečo viac času ako spomalenie rýchlosti molekúl. A keďže sú zhluky menšie, tvorba kryštálovej mriežky je rýchlejšia. V studenej vode zrejme veľké, pomerne stabilné zhluky bránia vytvoreniu mriežky, ich zničenie nejaký čas trvá. Sám som videl v televízii kuriózny efekt, keď studená voda pokojne stojaca v tégliku zostala v chlade niekoľko hodín tekutá. Ale len čo sa nádoba zdvihla, teda mierne sa posunula zo svojho miesta, voda v nádobe okamžite skryštalizovala, stala sa nepriehľadnou a nádoba praskla. No kňaz, ktorý ukázal tento efekt, to vysvetlil tým, že voda bola posvätená. Mimochodom, ukázalo sa, že voda výrazne mení svoju viskozitu v závislosti od teploty. My ako veľké tvory si to nevšímame, no na úrovni malých (mm a menej) kôrovcov a ešte viac baktérií je viskozita vody veľmi podstatným faktorom. Táto viskozita je, myslím, daná aj veľkosťou zhlukov vody.

ŠEDÁ , 15.03.2014 05:30

všetko okolo, čo vidíme, sú povrchové charakteristiky (vlastnosti), takže za energiu berieme len to, čo vieme akýmkoľvek spôsobom zmerať alebo dokázať existenciu, inak je to slepá ulička. Tento jav, Mpembov efekt, možno vysvetliť iba jednoduchou objemovou teóriou, ktorá zjednotí všetky fyzikálne modely do jedinej štruktúry interakcie. v skutočnosti je to jednoduché

Nikita, 6.6.2014 4:27 | auto

ale ako dosiahnuť, aby voda zostala studená a nebola teplá, keď idete v aute!

alexey, 03.10.2014 01:09

A tu je ďalší „objav“ na cestách. Voda v plastovej fľaši zamrzne oveľa rýchlejšie s otvorenou zátkou. Pre zábavu som veľakrát experimentoval v silnom mraze. Účinok je zrejmý. Ahojte teoretici!

Eugene , 27.12.2014 08:40

Princíp odparovacieho chladiča. Vezmeme dve hermeticky uzavreté fľaše so studenou a horúcou vodou. Dáme do chladu. Studená voda rýchlejšie zamrzne. Teraz vezmeme tie isté fľaše so studenou a horúcou vodou, otvoríme a vložíme do chladu. Horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená. Ak vezmeme dve umývadlá so studenou a horúcou vodou, horúca voda zamrzne oveľa rýchlejšie. Je to spôsobené tým, že zvyšujeme kontakt s atmosférou. Čím intenzívnejšie je odparovanie, tým rýchlejší je pokles teploty. Tu je potrebné spomenúť faktor vlhkosti. Čím je vlhkosť nižšia, tým je odparovanie silnejšie a chladenie silnejšie.

šedá TOMSK, 3.1.2015 10:55

ŠEDÁ, 15.03.2014 05:30 - pokračovanie To, čo viete o teplote, nie je všetko. Je tu ešte niečo. Ak správne zostavíte fyzikálny model teploty, stane sa kľúčom k popisu energetických procesov od difúzie, topenia a kryštalizácie až po také stupnice, ako je zvýšenie teploty so zvýšením tlaku, zvýšenie tlaku so zvýšením teploty. Z vyššie uvedeného bude zrejmý aj fyzikálny model energie Slnka. som v zime. . začiatkom jari 20013 som po zhliadnutí teplotných modelov zostavil všeobecný teplotný model. Po pár mesiacoch som si spomenul na teplotný paradox a potom som si uvedomil... že môj teplotný model opisuje aj Mpembov paradox. Bolo to v máji - júni 2013. S ročným oneskorením, ale tak je to najlepšie. Môj fyzikálny model je zmrazený rámček a dá sa posúvať dopredu aj dozadu a má motorické zručnosti aktivity, práve aktivitu, pri ktorej sa všetko hýbe. Mám 8 tried školy a 2 roky vysokej školy s opakovaním témy. prešlo 20 rokov. Takže nemôžem pripísať žiadne fyzikálne modely slávnych vedcov, ako aj vzorce. Tak ľúto.

Andrey , 08.11.2015 08:52

Vo všeobecnosti mám predstavu o tom, prečo horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená. A v mojich vysvetleniach je všetko veľmi jednoduché, ak máte záujem, napíšte mi e-mail: [e-mail chránený]

Andrey , 08.11.2015 08:58

Ospravedlňujem sa, dal som nesprávnu e-mailovú schránku, tu je správny e-mail: [e-mail chránený]

Viktor , 23.12.2015 10:37

Zdá sa mi, že všetko je jednoduchšie, sneh padá s nami, je to odparený plyn, ochladzuje sa, takže možno v mraze rýchlejšie ochladzuje teplo, pretože sa vyparuje a hneď kryštalizuje ďaleko od stúpania a voda v plynnom stave sa ochladzuje rýchlejšie ako v kvapaline )

Bekzhan , 28.01.2016 09:18

Ak by aj niekto odhalil tieto zákony sveta, ktoré sú s týmto efektom spojené, tak by sem nepísal.Z môjho pohľadu by nebolo logické prezrádzať jeho tajomstvá používateľom internetu, keď to môže publikovať v známych vedeckých časopisoch a dokáž to sám pred ľudom.Takže čo sa tu bude písať o tomto efekte, celá táto väčšina je nelogická.)))

Alex , 22.02.2016 12:48

Ahoj experimentátori Máte pravdu, keď hovoríte, že veda začína tam, kde... nie merania, ale výpočty. "Experiment" - večný a nevyhnutný argument pre tých, ktorí sú zbavení predstavivosti a lineárneho myslenia Urazil každého, teraz v prípade E \u003d mc2 - pamätá si každý? Rýchlosť molekúl vyletujúcich zo studenej vody do atmosféry určuje množstvo energie, ktorú odnesú z vody (ochladzovanie - strata energie) Rýchlosť molekúl z horúcej vody je oveľa vyššia a odvádzaná energia je kvadratická (miera ochladenie zvyšnej masy vody) To je všetko, ak odídete z „experimentovania“ a pamätáte si Základy Veda

Vladimír , 25.04.2016 10:53 | Meteo

V tých časoch, keď bola nemrznúca zmes raritou, sa voda z chladiaceho systému áut v nevykurovanej garáži vozového parku vypúšťala po pracovnom dni, aby sa nerozmrazil blok valcov alebo chladič - niekedy oboje naraz. Ráno sa naliala horúca voda. V silných mrazoch motory štartovali bez problémov. Nejako sa kvôli nedostatku teplej vody vyliala voda z kohútika. Voda okamžite zamrzla. Experiment bol drahý - presne toľko, koľko stojí nákup a výmena bloku valcov a chladiča automobilu ZIL-131. Kto neverí, nech si preverí. a Mpemba experimentoval so zmrzlinou. V zmrzline prebieha kryštalizácia inak ako vo vode. Skúste si zubami odhryznúť kúsok zmrzliny a kúsok ľadu. S najväčšou pravdepodobnosťou nezamrzol, ale v dôsledku ochladenia zhustol. A čerstvá voda, či už je horúca alebo studená, zamŕza pri 0*C. Studená voda je rýchla, ale horúca potrebuje čas na vychladnutie.

Tulák , 06.05.2016 12:54 | Alexovi

"c" - rýchlosť svetla vo vákuu E=mc^2 - vzorec vyjadrujúci ekvivalenciu hmotnosti a energie

Albert , 27.07.2016 08:22

Po prvé, analógia s pevné telesá(nedochádza k procesu odparovania). Nedávno spájkované medené vodovodné potrubia. Proces prebieha zahriatím plynového horáka na teplotu topenia spájky. Doba ohrevu jedného spoja so spojkou je približne jedna minúta. Spájkoval som jeden spoj so spojkou a po pár minútach som zistil, že som to zle zaspájkoval. Trochu to trvalo, kým sa potrubie v spojke posúvalo. Spoj som opäť začal nahrievať horákom a na zahriatie spoja na bod topenia napodiv trvalo 3-4 minúty. Ako to!? Koniec koncov, potrubie je stále horúce a zdalo by sa, že na jeho zahriatie na bod topenia je potrebné oveľa menej energie, no všetko sa ukázalo byť naopak. Je to všetko o tepelnej vodivosti, ktorá je oveľa vyššia pre už zahriate potrubie a hranica medzi vyhrievaným a studeným potrubím sa podarilo posunúť ďaleko od spoja za dve minúty. Teraz o vode. Budeme pracovať s konceptmi horúcej a polovyhrievanej nádoby. V horúcej nádobe vzniká úzka teplotná hranica medzi horúcimi, vysoko pohyblivými časticami a pomaly sa pohybujúcimi, studenými, ktorá sa pomerne rýchlo presúva z periférie do stredu, pretože na tejto hranici rýchle častice rýchlo odovzdávajú svoju energiu (chladné ) časticami na druhej strane hranice. Keďže objem vonkajších studených častíc je väčší, potom rýchle častice, čím ich termálna energia nemôže výrazne zahriať vonkajšie studené častice. Preto proces chladenia horúcej vody prebieha pomerne rýchlo. Poloohriata voda má na druhej strane oveľa nižšiu tepelnú vodivosť a šírka hranice medzi poloohriatymi a studenými časticami je oveľa širšia. K posunutiu do stredu takejto širokej hranice dochádza oveľa pomalšie ako v prípade horúcej nádoby. V dôsledku toho sa horúca nádoba ochladí rýchlejšie ako teplá. Myslím si, že je potrebné sledovať dynamiku chladiaceho procesu vody rôznych teplôt umiestnením niekoľkých teplotných senzorov od stredu po okraj nádoby.

Max , 19.11.2016 05:07

Overené: v Jamale v mraze zamrzne potrubie s horúcou vodou a treba ho zohriať, ale nie studiť!

Artem, 09.12.2016 01:25

Je to náročné, ale myslím si, že studená voda je hustejšia ako horúca, dokonca lepšia ako prevarená a potom dochádza k zrýchleniu ochladzovania, t.j. horúca voda dosiahne studenú teplotu a predbehne ju, a ak vezmete do úvahy skutočnosť, že horúca voda zamŕza zdola a nie zhora, ako je napísané vyššie, veľmi to urýchli proces!

Alexander Sergejev, 21.08.2017 10:52

Neexistuje žiadny takýto účinok. žiaľ. V roku 2016 vyšiel podrobný článok na túto tému v Nature: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect Z toho je zrejmé, že ak sa experimenty vykonávajú opatrne (ak sú vzorky teplej a studenej vody rovnaký vo všetkom okrem teploty), účinok sa nepozoruje .

Headlab, 22.08.2017 05:31

Viktor , 27.10.2017 03:52

"To naozaj je." - ak škola nepochopila, čo je tepelná kapacita a zákon zachovania energie. Je ľahké to skontrolovať - ​​na to potrebujete: túžbu, hlavu, ruky, vodu, chladničku a budík. A klziská, ako píšu odborníci, sú zamrznuté (napustené) studenou vodou a teplou vodou vyrovnávajú narezaný ľad. A v zime musíte do nádržky ostrekovačov naliať nemrznúcu kvapalinu, nie vodu. Voda aj tak zamrzne a studená voda zamrzne rýchlejšie.

Irina , 23.01.2018 10:58

S týmto paradoxom zápasia vedci na celom svete už od čias Aristotela a Viktor, Zavlab a Sergeev sa ukázali ako najmúdrejší.

Denis , 2.1.2018 8:51

V článku je všetko správne. Ale dôvod je trochu iný. V procese varu sa v ňom rozpustený vzduch odparuje z vody, takže keď sa vriaca voda ochladzuje, jej hustota bude menšia ako hustota surovej vody s rovnakou teplotou. Neexistujú žiadne iné dôvody pre rozdielnu tepelnú vodivosť okrem rozdielnej hustoty.

Headlab, 3.1.2018 8:58 | hlavné laboratórium

Irina :), "vedci celého sveta" s týmto "paradoxom" nebojujú, pre skutočných vedcov tento "paradox" jednoducho neexistuje - to sa ľahko overí v dobre reprodukovateľných podmienkach. "Paradox" sa objavil kvôli nereprodukovateľným pokusom afrického chlapca Mpemba a bol nafúknutý podobnými "vedcami" :)

Mnoho výskumníkov predložilo a predkladá svoje vlastné verzie, prečo horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená. Zdalo by sa to paradoxné – veď na zamrznutie musí horúca voda najskôr vychladnúť. Faktom však zostáva a vedci to vysvetľujú rôznymi spôsobmi.

Hlavné verzie

V súčasnosti existuje niekoľko verzií, ktoré túto skutočnosť vysvetľujú:

1. Keďže vyparovanie v horúcej vode je rýchlejšie, jej objem sa zmenšuje. Menšie množstvo vody rovnakej teploty rýchlejšie zamrzne.
2. Mraziaci priestor chladničky má snehovú výstelku. Nádoba s horúcou vodou roztopí sneh pod ňou. To zlepšuje tepelný kontakt s mrazničkou.
3. Zmrazovanie studenej vody, na rozdiel od horúcej, začína zhora. V tomto prípade sa zhoršuje konvekcia a tepelné žiarenie a tým aj tepelné straty.
4. V studenej vode sú centrá kryštalizácie – látky v nej rozpustené. Pri ich malom obsahu vo vode je námraza ťažká, aj keď zároveň je možná jej podchladenie – keď má pri mínusových teplotách tekuté skupenstvo.

Aj keď je to spravodlivé povedať tento efekt nie vždy dodržané. Studená voda často zamrzne rýchlejšie ako horúca voda.

Pri akej teplote voda zamrzne

Prečo voda vôbec zamŕza? Obsahuje určité množstvo minerálnych alebo organických častíc. Môžu to byť napríklad veľmi jemné častice piesku, prachu alebo hliny. Keď teplota vzduchu klesá, tieto častice sa stávajú centrami, okolo ktorých sa tvoria ľadové kryštály.

Úlohu kryštalizačných jadier môžu plniť aj vzduchové bubliny a praskliny v nádobe s vodou. Rýchlosť procesu premeny vody na ľad je do značnej miery ovplyvnená počtom takýchto centier - ak ich je veľa, kvapalina zamrzne rýchlejšie. Za normálnych podmienok pri normálnom atmosférickom tlaku prechádza voda z kvapaliny do tuhého skupenstva pri teplote 0 stupňov.

Podstata Mpemba efektu

Mpembov efekt je chápaný ako paradox, ktorého podstatou je, že za určitých okolností horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená. Tento jav si všimli už Aristoteles a Descartes. Avšak až v roku 1963 Erasto Mpemba, školák z Tanzánie, zistil, že horúca zmrzlina zamrzne vo viac ako krátky čas než zima. Takýto záver urobil pri vykonávaní úlohy varenia.

Vo prevarenom mlieku musel rozpustiť cukor a po vychladnutí ho vložiť do chladničky zamraziť. Mpemba sa očividne nelíšil v osobitnej usilovnosti a prvú časť úlohy začal vykonávať neskoro. Preto nečakal, kým mlieko vychladne, a dal ho horúce do chladničky. Bol veľmi prekvapený, keď to zamrzlo ešte rýchlejšie ako u jeho spolužiakov, ktorí robili prácu v súlade s danou technológiou.

Táto skutočnosť mladého muža veľmi zaujala a začal experimentovať s čistou vodou. V roku 1969 publikoval časopis Physics Education výsledky výskumu Mpembu a profesora Dennisa Osborna z University of Dar es Salaam. Efekt, ktorý opísali, dostal názov Mpemba. Ani dnes však neexistuje jasné vysvetlenie tohto javu. Všetci vedci sa zhodujú, že hlavnú úlohu v tom majú rozdiely vo vlastnostiach chladenej a horúcej vody, ale čo presne, nie je známe.

Singapurská verzia

Fyzikov z jednej zo singapurských univerzít zaujímala aj otázka, ktorá voda mrzne rýchlejšie – horúca alebo studená? Tím výskumníkov pod vedením Xi Zhanga vysvetlil tento paradox práve vlastnosťami vody. Každý ešte zo školy pozná zloženie vody – atóm kyslíka a dva atómy vodíka. Kyslík do určitej miery čerpá elektróny z vodíka, takže molekula je určitým druhom „magnetu“.

V dôsledku toho sa určité molekuly vo vode navzájom mierne priťahujú a sú spojené vodíkovou väzbou. Jeho pevnosť je mnohonásobne nižšia ako u kovalentnej väzby. Singapurskí vedci sa domnievajú, že vysvetlenie Mpembovho paradoxu spočíva práve vo vodíkových väzbách. Ak sú molekuly vody umiestnené veľmi blízko seba, potom takáto silná interakcia medzi molekulami môže deformovať kovalentnú väzbu v strede samotnej molekuly.

Ale keď sa voda zahreje, viazané molekuly sa od seba mierne vzdialia. V dôsledku toho dochádza v strede molekúl k relaxácii kovalentných väzieb s návratom prebytočnej energie a prechodom na najnižšiu energetickú hladinu. To vedie k tomu, že horúca voda začne rýchlo chladnúť. Aspoň to ukazujú teoretické výpočty, ktoré vykonali singapurskí vedci.

Okamžité zmrazenie vody – 5 neuveriteľných trikov: Video

Britská kráľovská spoločnosť pre chémiu ponúka odmenu 1 000 libier každému, kto vie vedecky vysvetliť, prečo v niektorých prípadoch horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená.

„Moderná veda stále nedokáže odpovedať na túto zdanlivo jednoduchú otázku. Zmrzlinári a barmani využívajú tento efekt pri svojej každodennej práci, no nikto vlastne nevie, prečo to funguje. Tento problém je známy už tisícročia a filozofi ako Aristoteles a Descartes o ňom uvažovali,“ povedal profesor David Philips, prezident Britskej kráľovskej spoločnosti pre chémiu, citovaný v tlačovej správe spoločnosti.

Ako africký šéfkuchár porazil britského profesora fyziky

Toto nie je prvoaprílový žart, ale tvrdá fyzická realita. Dnešná veda, ktorá jednoducho operuje s galaxiami a čiernymi dierami a stavia obrovské urýchľovače na hľadanie kvarkov a bozónov, nevie vysvetliť, ako „funguje“ elementárna voda. Školská učebnica jednoznačne hovorí, že ochladenie horúceho telesa trvá dlhšie ako ochladenie studeného telesa. Ale pre vodu sa tento zákon nie vždy dodržiava. Na tento paradox upozornil Aristoteles v 4. storočí pred Kristom. e. Tu je to, čo staroveký Grék napísal v knihe „Meteorologica I“: „Skutočnosť, že voda je predhriata, prispieva k jej zamrznutiu. Preto veľa ľudí, keď chce rýchlo ochladiť horúcu vodu, najprv ju dá na slnko ... “V stredoveku sa Francis Bacon a Rene Descartes pokúsili vysvetliť tento jav. Žiaľ, nepodarilo sa to ani veľkým filozofom, ani početným vedcom, ktorí vyvinuli klasickú tepelnú fyziku, a preto sa na takýto nepríjemný fakt dlho „zabudlo“.

A až v roku 1968 si „spomenuli“ vďaka školákovi Erastovi Mpembovi z Tanzánie, ďaleko od akejkoľvek vedy. Počas štúdia na kuchárskej škole dostal v roku 1963 13-ročný Mpembe za úlohu vyrábať zmrzlinu. Podľa technológie bolo potrebné uvariť mlieko, rozpustiť v ňom cukor, ochladiť na izbovú teplotu a potom vložiť do chladničky zmraziť. Mpemba zrejme nebol usilovným študentom a váhal. Zo strachu, že nestihne do konca hodiny, dal ešte horúce mlieko do chladničky. Na jeho prekvapenie zamrzlo ešte skôr ako mlieko jeho súdruhov, pripravené podľa všetkých pravidiel.

Keď sa Mpemba o svoj objav podelil s učiteľom fyziky, zosmiešnil ho pred celou triedou. Mpemba si spomenul na urážku. O päť rokov neskôr, už ako študent univerzity v Dar es Salaame, bol na prednáške slávneho fyzika Denisa G. Osborna. Po prednáške položil vedcovi otázku: „Ak vezmete dve rovnaké nádoby s rovnakým množstvom vody, jednu s teplotou 35 °C (95 °F) a druhú s teplotou 100 °C (212 °F) a dáte ich v mrazničke, potom voda v horúcej nádobe rýchlejšie zamrzne. Prečo?" Viete si predstaviť reakciu britského profesora na otázku mladého muža z bohom zabudnutej Tanzánie. Robil si srandu zo študenta. Mpemba bol však na takúto odpoveď pripravený a vyzval vedca na stávku. Ich hádka vyvrcholila experimentálnym testom, ktorý ukázal, že Mpemba má pravdu a Osborne porazil. Takže študent-kuchár zapísal svoje meno do histórie vedy a tento jav sa odteraz nazýva "Mpemba efekt". Zahodiť ho, vyhlásiť ho za „neexistujúci“ nefunguje. Tento jav existuje, a ako napísal básnik, „nie v zube s nohou“.

Môžu za to prachové častice a rozpustené látky?

V priebehu rokov sa mnohí pokúšali odhaliť záhadu mrznúcej vody. Bolo navrhnutých celý rad vysvetlení tohto javu: vyparovanie, konvekcia, vplyv rozpustených látok – ale žiadny z týchto faktorov nemožno považovať za definitívny. Množstvo vedcov zasvätilo Mpembovmu efektu celý svoj život. Pracovník oddelenia radiačnej bezpečnosti Štátna univerzita New York – James Brownridge – v voľný časštuduje paradox už viac ako desať rokov. Po vykonaní stoviek experimentov vedec tvrdí, že má dôkazy o „vine“ podchladenia. Brownridge vysvetľuje, že pri 0 °C sa voda iba podchladzuje a začína zamŕzať, keď teplota klesne pod. Bod tuhnutia je regulovaný nečistotami vo vode – menia rýchlosť tvorby ľadových kryštálikov. Nečistoty, a to sú prachové častice, baktérie a rozpustené soli, majú svoju charakteristickú nukleačnú teplotu, kedy sa okolo kryštalizačných centier tvoria kryštáliky ľadu. Keď je vo vode prítomných niekoľko prvkov naraz, bod tuhnutia je určený tým, ktorý má najvyššiu nukleačnú teplotu.

Pre experiment odobral Brownridge dve vzorky vody s rovnakou teplotou a umiestnil ich do mrazničky. Zistil, že jeden z exemplárov vždy zamrzne skôr ako druhý - pravdepodobne kvôli inej kombinácii nečistôt.

Brownridge tvrdí, že horúca voda sa ochladzuje rýchlejšie vďaka väčší rozdiel medzi teplotami vody a mrazničky – pomáha to dosiahnuť bod mrazu skôr, ako studená voda dosiahne svoj prirodzený bod mrazu, ktorý je minimálne o 5°C nižší.

Brownridgeova úvaha však vyvoláva veľa otázok. Preto tí, ktorí si dokážu vysvetliť Mpembov efekt po svojom, majú šancu súťažiť o tisíc libier šterlingov od Britskej kráľovskej spoločnosti pre chémiu.

Ahoj milí milenci zaujímavosti. Dnes budeme hovoriť o. Myslím si však, že otázka v nadpise sa môže zdať jednoducho absurdná – ale treba vždy úplne dôverovať notoricky známym“ zdravý rozum“, namiesto prísne stanoveného overovacieho experimentu. Skúsme prísť na to, prečo horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená?

Odkaz na históriu

Že v problematike mrazivej studenej a horúcej vody „nie všetko je čisté“ bolo spomenuté v dielach Aristotela, potom podobné poznámky urobili F. Bacon, R. Descartes a J. Black. V nedávnej histórii sa s týmto efektom spájalo pomenovanie „Mpembov paradox“ – podľa mena školáka z Tanganiky Erasto Mpemba, ktorý rovnakú otázku položil hosťujúcemu profesorovi fyziky.

Chlapcova otázka nevznikla od nuly, ale z čisto osobných pozorovaní procesu chladenia zmrzlinových zmesí v kuchyni. Samozrejme, spolužiaci, ktorí tam boli prítomní, spolu s školský učiteľ Mpemba bol zosmiešňovaný – po experimentálnom overení osobne profesorom D. Osbornom sa však z nich „vyparila“ túžba robiť si srandu z Erasta. Okrem toho Mpemba spolu s profesorom publikoval podrobný popis tohto efektu v roku 1969 v Physics Education - a odvtedy je vyššie uvedené meno zafixované vo vedeckej literatúre.

Čo je podstatou javu?

Usporiadanie experimentu je celkom jednoduché: za rovnakých okolností sa testujú identické tenkostenné nádoby, v ktorých sú striktne rovnaké množstvá vody, líšia sa len teplotou. Nádoby sa vložia do chladničky, po ktorej sa zaznamená čas pred vytvorením ľadu v každej z nich. Paradoxom je, že v nádobe s pôvodne teplejšou kvapalinou sa to deje rýchlejšie.

Ako to vysvetľuje moderná fyzika?

Paradox nemá univerzálne vysvetlenie, pretože spolu prebieha niekoľko paralelných procesov, ktorých prínos sa môže líšiť od konkrétnych počiatočných podmienok – ale s jednotným výsledkom:

• schopnosť kvapaliny prechladzovať - ​​spočiatku studená voda je náchylnejšia na podchladenie, t.j. zostáva tekutý, keď je jeho teplota už pod bodom mrazu
• zrýchlené chladenie - para z horúcej vody sa premieňa na ľadové mikrokryštály, ktoré pri páde zrýchľujú proces a fungujú ako dodatočný "externý výmenník tepla"
• izolačný efekt - na rozdiel od horúcej vody studená voda zamŕza zhora, čo vedie k zníženiu prenosu tepla konvekciou a sálaním

Existuje množstvo ďalších vysvetlení (naposledy súťaž o najlepšiu hypotézu usporiadala Britská kráľovská spoločnosť pre chémiu nedávno, v roku 2012) - ale stále neexistuje jednoznačná teória pre všetky prípady kombinácií vstupných podmienok ...

21.11.2017 11.10.2018 Alexander Fircev

« Ktorá voda zamrzne rýchlejšie studená alebo horúca?“- skúste položiť otázku svojim priateľom, s najväčšou pravdepodobnosťou väčšina z nich odpovie, že studená voda zamrzne rýchlejšie - a urobte chybu.

V skutočnosti, ak súčasne vložíte do mrazničky dve nádoby rovnakého tvaru a objemu, z ktorých jedna bude obsahovať studenú vodu a druhá horúcu, horúca voda zamrzne rýchlejšie.

Takéto vyhlásenie sa môže zdať absurdné a nerozumné. Horúca voda musí logicky najskôr vychladnúť na studenú teplotu a studená by sa už v tomto čase mala zmeniť na ľad.

Prečo teda horúca voda predbehne studenú na ceste k zamrznutiu? Skúsme na to prísť.

História pozorovaní a výskumov

Ľudia tento paradoxný efekt pozorovali už od staroveku, no nikto ho nedal osobitný význam. Takže nezrovnalosti v rýchlosti zmrazovania studenej a horúcej vody zaznamenali vo svojich poznámkach Arestotel, ako aj René Descartes a Francis Bacon. nezvyčajný jav sa často prejavuje v každodennom živote.

Úkaz dlho nebol nijako skúmaný a medzi vedcami nevzbudil veľký záujem.

Štúdium nezvyčajného efektu začalo v roku 1963, keď si zvedavý študent z Tanzánie Erasto Mpemba všimol, že horúce mlieko na zmrzlinu zamrzne rýchlejšie ako studené. V nádeji, že dostane vysvetlenie dôvodov neobvyklého efektu, sa mladý muž opýtal svojho učiteľa fyziky v škole. Učiteľ sa mu však iba vysmial.

Neskôr Mpemba experiment zopakoval, no vo svojom experimente už nepoužíval mlieko, ale vodu a paradoxný efekt sa opäť zopakoval.

O šesť rokov neskôr, v roku 1969, položil Mpemba túto otázku profesorovi fyziky Dennisovi Osborneovi, ktorý prišiel do jeho školy. Profesor sa zaujímal o pozorovanie mladého muža, v dôsledku čoho sa uskutočnil experiment, ktorý potvrdil prítomnosť účinku, ale dôvody tohto javu neboli stanovené.

Odvtedy sa fenoménu hovorí Mpemba efekt.

Počas histórie vedeckých pozorovaní bolo predložených veľa hypotéz o príčinách tohto javu.

Takže v roku 2012 Britská kráľovská spoločnosť pre chémiu vyhlásila súťaž hypotéz na vysvetlenie Mpemba efektu. Do súťaže sa zapojili vedci z celého sveta, celkovo bolo prihlásených 22 000 vedeckých prác. Napriek takémuto pôsobivému počtu článkov ani jeden neobjasnil Mpembov paradox.

Najbežnejšia verzia bola, podľa ktorej horúca voda zamŕza rýchlejšie, pretože sa jednoducho rýchlejšie vyparuje, jej objem sa zmenšuje a so zmenšujúcim sa objemom sa rýchlosť ochladzovania zvyšuje. Najbežnejšia verzia bola nakoniec vyvrátená, pretože sa uskutočnil experiment, v ktorom bolo vyparovanie vylúčené, ale účinok sa napriek tomu potvrdil.

Iní vedci sa domnievali, že dôvodom Mpemba efektu je odparovanie plynov rozpustených vo vode. Podľa ich názoru sa počas procesu ohrevu odparujú plyny rozpustené vo vode, vďaka čomu získava vyššiu hustotu ako studená voda. Ako je známe, zvýšenie hustoty vedie k zmene fyzikálne vlastnosti vody (zvýšenie tepelnej vodivosti), a tým zvýšiť rýchlosť chladenia.

Okrem toho bolo predložených niekoľko hypotéz, ktoré opisujú rýchlosť cirkulácie vody ako funkciu teploty. V mnohých štúdiách bol urobený pokus zistiť vzťah medzi materiálom nádob, v ktorých sa kvapalina nachádzala. Mnohé teórie sa zdali veľmi pravdepodobné, ale nemohli byť vedecky potvrdené pre nedostatok počiatočných údajov, rozpory v iných experimentoch alebo pre skutočnosť, že identifikované faktory jednoducho neboli porovnateľné s rýchlosťou ochladzovania vody. Niektorí vedci vo svojich prácach existenciu efektu spochybňovali.

V roku 2013 vedci z Technologickej univerzity Nanyang v Singapure tvrdili, že vyriešili záhadu Mpemba efektu. Podľa ich štúdie dôvod javu spočíva v tom, že množstvo energie uloženej vo vodíkových väzbách medzi molekulami studenej a horúcej vody sa výrazne líši.

Metódy počítačová simulácia ukázal nasledujúce výsledky: čím vyššia je teplota vody, tým väčšia je vzdialenosť medzi molekulami v dôsledku toho, že sa zvyšujú odpudivé sily. V dôsledku toho sa vodíkové väzby molekúl naťahujú a ukladajú veľká kvantita energie. Po ochladení sa molekuly začnú k sebe približovať, čím sa uvoľní energia z vodíkových väzieb. V tomto prípade je uvoľňovanie energie sprevádzané poklesom teploty.

V októbri 2017 španielski fyzici v rámci inej štúdie zistili, že pri vytváraní efektu zohráva veľkú úlohu práve odstránenie hmoty z rovnováhy (silné zahrievanie pred silným ochladením). Stanovili podmienky, za ktorých je pravdepodobnosť účinku maximálna. Vedci zo Španielska navyše potvrdili existenciu reverzného Mpemba efektu. Zistili, že po zahriatí môže dosiahnuť chladnejšia vzorka vysoká teplota rýchlejšie ako teplo.

Napriek vyčerpávajúcim informáciám a početným experimentom majú vedci v úmysle pokračovať v skúmaní účinku.

Mpemba efekt v reálnom živote

Zamysleli ste sa niekedy nad tým, prečo je v zime ľadová plocha naplnená horúcou vodou a nie studenou? Ako ste už pochopili, robia to preto, lebo klzisko naplnené horúcou vodou zamrzne rýchlejšie, ako keby bolo naplnené studenou vodou. Z rovnakého dôvodu sa šmykľavky v zimných ľadových mestách polievajú horúcou vodou.

Poznatky o existencii fenoménu tak ľuďom umožňujú ušetriť čas pri príprave lokalít pre zimné športy.

Okrem toho sa v priemysle niekedy využíva aj Mpemba efekt – na skrátenie doby tuhnutia produktov, látok a materiálov obsahujúcich vodu.