V starom dobrom vzorci H 2 O by sa zdalo, že neexistujú žiadne tajomstvá. Ale v skutočnosti je voda – zdroj života a najznámejšia kvapalina na svete – opradená mnohými záhadami, ktoré niekedy nedokážu rozlúštiť ani vedci.

Tu je 5 najzaujímavejších faktov o vode:

1. Horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená

Vezmite dve nádoby s vodou: do jednej nalejte horúcu vodu a do druhej studenú a vložte ich do mrazničky. Horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená, aj keď logicky by sa studená mala najskôr zmeniť na ľad: veď horúca voda musí najprv vychladnúť na studenú teplotu a potom sa premení na ľad, zatiaľ čo studená voda vychladnúť nemusí. Prečo sa to deje?

V roku 1963 si Erasto B. Mpemba, stredoškolák v Tanzánii, pri zmrazovaní pripravenej zmrzlinovej zmesi všimol, že horúca zmes tuhne v mrazničke rýchlejšie ako studená. Keď sa mladík o svoj objav podelil s učiteľom fyziky, len sa mu vysmial. Našťastie bol študent vytrvalý a presvedčil učiteľa, aby urobil experiment, ktorý potvrdil jeho objav: za určitých podmienok horúca voda naozaj zamrzne rýchlejšie ako studená.

Teraz sa tento jav zmrazovania horúcej vody rýchlejšie ako studenej vody nazýva Mpemba efekt. Pravda, dávno pred ním túto jedinečnú vlastnosť vody zaznamenali Aristoteles, Francis Bacon a René Descartes.

Vedci úplne nerozumejú podstate tohto javu, vysvetľujú ho buď rozdielom v podchladení, vyparovaní, tvorbe ľadu, konvekcii alebo účinkom skvapalnených plynov na teplú a studenú vodu.

Poznámka od Х.RU k téme "Horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená".

Keďže nám, odborníkom na chladenie, je problematika chladenia bližšia, dovolíme si ísť hlbšie do podstaty tohto problému a uviesť dva názory na podstatu takéhoto záhadného javu.

1. Vedec z Washingtonskej univerzity ponúkol vysvetlenie záhadného javu známeho už od čias Aristotela: prečo horúca voda zamŕza rýchlejšie ako studená.

Fenomén nazývaný Mpemba efekt je v praxi široko používaný. Odborníci napríklad motoristom radia, aby do nádržky ostrekovačov v zime nalievali radšej studenú ako horúcu vodu. Čo je však základom tohto javu, zostávalo dlho neznáme.

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, uvádza EurekAlert.

Pod pojmom rozpustené látky Dr. Katz označuje hydrogénuhličitany vápnika a horčíka, ktoré sa nachádzajú v tvrdej vode. Pri ohrievaní vody sa tieto látky vyzrážajú a tvoria vodný kameň na stenách kanvice. Voda, ktorá nebola nikdy ohrievaná, obsahuje tieto nečistoty. Keď mrzne a tvoria sa ľadové kryštály, koncentrácia nečistôt vo vode sa zvyšuje 50-krát. Tým sa zníži bod tuhnutia vody. "A teraz musí voda vychladnúť, aby zamrzla," vysvetľuje doktor Katz.

Existuje druhý dôvod, ktorý zabraňuje zamrznutiu neohriatej vody. Zníženie bodu tuhnutia vody znižuje teplotný rozdiel medzi tuhou a kvapalnou fázou. "Pretože rýchlosť, ktorou voda stráca teplo, závisí od tohto teplotného rozdielu, je menej pravdepodobné, že voda, ktorá nebola zohriata, vychladne," hovorí Dr. Katz.

Podľa vedca sa jeho teória dá experimentálne testovať, pretože. Mpemba efekt sa stáva výraznejším pri tvrdšej vode.

2. Kyslík plus vodík plus chlad vytvára ľad. Na prvý pohľad pôsobí táto priehľadná hmota veľmi jednoducho. V skutočnosti je ľad plný mnohých záhad. Ľad, ktorý vytvoril Afričan Erasto Mpemba, nepomýšľal na slávu. Dni boli horúce. Chcel nanuky. Vzal kartón džúsu a dal ho do mrazničky. Urobil to viac ako raz, a preto si všimol, že šťava zamrzne obzvlášť rýchlo, ak ju predtým podržíte na slnku - stačí ju zohriať! To je zvláštne, pomyslel si tanzánsky školák, ktorý konal v rozpore so svetskou múdrosťou. Je možné, že aby sa kvapalina rýchlejšie zmenila na ľad, musí sa najprv ... zahriať? Mladík bol taký prekvapený, že sa o svoj odhad podelil s učiteľkou. O tejto kuriozite informoval v tlači.

Tento príbeh sa stal v šesťdesiatych rokoch minulého storočia. Teraz je "Mpemba efekt" vedcom dobre známy. Tento zdanlivo jednoduchý jav však zostal dlho záhadou. Prečo horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená?

Až v roku 1996 našiel fyzik David Auerbach riešenie. Aby odpovedal na túto otázku, robil celý rok experiment: ohrieval vodu v pohári a znova ju ochladzoval. Čo teda zistil? Pri zahrievaní sa vzduchové bubliny rozpustené vo vode odparujú. Voda zbavená plynov ľahšie zamrzne na stenách nádoby. "Samozrejme, že zamrzne aj voda s vysokým obsahom vzduchu," hovorí Auerbach, "ale nie pri nule stupňov Celzia, ale len pri mínus štyroch až šiestich stupňoch." Samozrejme, budete musieť počkať dlhšie. Takže horúca voda zamrzne skôr ako studená, to je vedecký fakt.

Sotva existuje látka, ktorá by sa nám objavila pred očami s takou ľahkosťou ako ľad. Skladá sa len z molekúl vody – teda elementárnych molekúl obsahujúcich dva atómy vodíka a jeden kyslík. Ľad je však azda najzáhadnejšou látkou vo vesmíre. Niektoré jeho vlastnosti sa vedcom doteraz nepodarilo vysvetliť.

2. Podchladenie a „bleskové“ zmrazenie

Každý vie, že voda sa vždy po ochladení na 0 °C zmení na ľad... okrem niektorých prípadov! Takýmto prípadom je napríklad „prechladenie“, čo je vlastnosť veľmi čistej vody zostať tekutá aj pri ochladení pod bod mrazu. Tento jav je možný vďaka tomu, že prostredie neobsahuje kryštalizačné centrá alebo jadrá, ktoré by mohli vyvolať tvorbu ľadových kryštálikov. A tak voda zostáva v tekutej forme, aj keď sa ochladí na teploty pod nulou stupňov Celzia. Proces kryštalizácie môžu spustiť napríklad bublinky plynu, nečistoty (znečistenie), nerovný povrch nádoby. Bez nich zostane voda v tekutom stave. Keď sa spustí proces kryštalizácie, môžete sledovať, ako sa podchladená voda okamžite zmení na ľad.

Pozrite si video (2 901 Kb, 60 c) od Phila Medinu (www.mrsciguy.com) a presvedčte sa sami >>

Komentujte. Prehriata voda zostáva tekutá aj pri zahriatí nad jej bod varu.

3. "Sklená" voda

Rýchlo a bez váhania vymenujte, koľko rôznych stavov má voda?

Ak ste odpovedali tri (tuhá látka, kvapalina, plyn), tak sa mýlite. Vedci rozlišujú najmenej 5 rôznych stavov vody v tekutej forme a 14 stavov ľadu.

Pamätáte si na rozhovor o super vychladenej vode? Takže nech robíte čokoľvek, pri -38 °C sa aj tá najčistejšia superchladená voda zrazu zmení na ľad. Čo sa stane s ďalším poklesom

teplota? Pri teplote -120 °C sa s vodou začne diať niečo zvláštne: stane sa superviskózna alebo viskózna ako melasa a pri teplotách pod -135 °C sa zmení na „sklovitú“ alebo „sklenitú“ vodu – pevnú látku, v ktorej nemá kryštalickú štruktúru.

4. Kvantové vlastnosti vody

Na molekulárnej úrovni je voda ešte úžasnejšia. V roku 1995 vedci uskutočnili experiment s rozptylom neutrónov, ktorý priniesol neočakávaný výsledok: fyzici zistili, že neutróny zamerané na molekuly vody „vidia“ o 25 % menej vodíkových protónov, ako sa očakávalo.

Ukázalo sa, že rýchlosťou jednej attosekundy (10 -18 sekúnd) dochádza k nezvyčajnému kvantovému efektu a chemický vzorec vody namiesto obvyklého - H 2 O, sa stáva H 1,5 O!

5. Má voda pamäť?

Homeopatia, alternatíva klasickej medicíny, tvrdí, že zriedený roztok liečivého prípravku môže pôsobiť na organizmus ozdravne, aj keď je faktor zriedenia taký veľký, že v roztoku nezostane nič iné ako molekuly vody. Zástancovia homeopatie vysvetľujú tento paradox konceptom zvaným „pamäť vody“, podľa ktorého má voda na molekulárnej úrovni „pamäť“ látky, ktorá je v nej rozpustená a zachováva si vlastnosti roztoku pôvodnej koncentrácie po tom, čo zostáva v ňom jedna molekula zložky.

Medzinárodný tím vedcov pod vedením profesorky Madeleine Ennis z Queen's University of Belfast, ktorý kritizoval princípy homeopatie, uskutočnil v roku 2002 experiment, aby tento koncept raz a navždy vyvrátil. Výsledok bol opačný. Vedci potom povedali, že sa im podarilo dokázať reálnosť účinku "pamäť vody. Pokusy uskutočnené pod dohľadom nezávislých odborníkov však nepriniesli výsledky. Spory o existencii fenoménu "pamäť vody" pokračujú.

Voda má mnoho ďalších nezvyčajných vlastností, ktorým sme sa v tomto článku nevenovali.

Literatúra.

1. 5 naozaj divných vecí o vode / http://www.neatorama.com.
2. Záhada vody: vznikla teória Aristotelovho-Mpembovho efektu / http://www.o8ode.ru.
3. Nepomniachtchi N.N. Tajomstvá neživej prírody. Najzáhadnejšia látka vo vesmíre / http://www.bibliotekar.ru.

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 spravodlivo možno povedať, že tento efekt nie je vždy pozorovaný. 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 za kratší čas ako studená zmrzlina. 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 k relaxácii kovalentných väzieb v strede molekúl 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, filozofi ako Aristoteles a Descartes o ňom uvažovali,“ povedal prezident Britskej kráľovskej spoločnosti pre chémiu, profesor David Philips, 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 buduje obrie urýchľovače na hľadanie kvarkov a bozónov, nevie vysvetliť, ako elementárna voda „funguje“. 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 chcú rýchlo ochladiť horúcu vodu, najprv ju umiestnia 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. James Brownridge, člen Katedry radiačnej bezpečnosti na Štátnej univerzite v New Yorku, študuje paradox vo svojom voľnom čase 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 kvôli väčšiemu teplotnému rozdielu medzi vodou a mrazničkou – to jej pomáha 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.

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 namiesto studenej vody. 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, rýchlejšie stuhlo, ak bolo predhriate, a naznačil, že horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená. 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. Vo vzduchotesných nádobách by mala studená voda zamrznúť rýchlejšie.
• Prítomnosť snehovej podšívky. Nádoba na teplú vodu roztopí sneh pod ňou, čím sa zlepší tepelný kontakt s chladiacou plochou. 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 podchladenie, keď zostáva v kvapalnom stave s teplotou pod nulou.

Nedávno bolo zverejnené ďalšie vysvetlenie. Doktor Jonathan Katz z Washingtonskej univerzity tento jav skúmal a dospel k záveru, že látky rozpustené vo vode hrajú dôležitú úlohu a pri zahrievaní sa zrážajú.
Pod pojmom 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 o Mpembovom efekte a nové pokusy o jeho vysvetlenie. V roku 2012 teda Kráľovská spoločnosť pre chémiu Veľkej Británie 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 nie sú 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 vibrácií, ale „teplé“ molekuly vo vnútri nádoby „ťahajú“ vibrácie 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, nasýtenie 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 neprevarená voda – rezonancia ešte nejaký čas po uvarení zachováva intenzitu vibrácií molekúl vody (strata energie pri ochladzovaní je spôsobená najmä stratou kinetickej energie lineárneho 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. Teda záver: Horúca voda rýchlejšie absorbuje atómy dusíka 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, kvôli tomu dochádza k užšiemu kontaktu s prostredím, 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 medzi sebou súperiaci komentátori sa pustili do hľadania vysvetlenia javu, pričom sa neobťažovali zisťovať, či je jav vôbec pozorovaný, a ak áno, za akých podmienok. Navyše neexistuje ani zhoda v tom, čo vlastne pozorujeme! Autor teda trvá na potrebe vysvetliť efekt rýchleho zmrazovania horúcej zmrzliny, hoci z celého textu (a slov „účinok bol objavený 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, zostavené za iných podmienok s rôznymi vodnými roztokmi. 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. Prepáčte, ale toto nie je fyzikálna vedecká štúdia, ale 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 práčkou to tiež nie je ťažké: nemá zmysel nalievať čistú vodu v chlade - zamrzne na skle (aj horúce); a horúca nemrznúca kvapalina môže viesť k prasknutiu studeného skla, navyše bude mať zvýšený bod tuhnutia na skle v dôsledku zrýchleného vyparovania alkoholov na ceste do skla (poznáte ešte každý princíp mesačného svitu? - alkohol sa odparí, zostane voda).

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 odobrať horúcu a studenú vodu rovnakého chemického zloženia - berieme predchladenú vriacu vodu z tej istej kanvice. 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 (v súlade s klasickou fyzikou je rýchlosť prenosu tepla úmerná rozdielu teplôt), ale zachováva si zvýšenú rýchlosť ochladzovania, aj keď sa jej teplota rovná teplote. studenej vody. Otázkou je, ako sa líši voda, ktorá vonku vychladla na teplotu +20C, od úplne tej istej vody, ktorá hodinu predtým vychladla na teplotu +20C, 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 dosiahne bod +20 neskôr ). 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 z vedeckého hľadiska nič nedáva. 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 o vysvetlenie „Mpemba efektu“ vedci nedokážu ani 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. Nie je teda dôvod hovoriť ako o jednom fyzickom efekte o výsledkoch rôznych experimentov za úplne odlišných podmienok.

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 sa môžete zoznámiť s najnovšími výsledkami (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 nevšimneme a 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 povrchné 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 interakčnej štruktúry. 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 niečo iné. 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 niekoľkých 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 tú 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 schránku, tu je správny email: [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 prezradil tieto zákony sveta, ktoré sú s týmto efektom spojené, tak by sem nepísal.Z môjho pohľadu by nebolo logické prezrádzať jeho tajomstvá užívateľom 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 nenahraditeľný 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 (rýchlosť ochladzovania zvyšná masa vody) To je všetko, ak odídete z „experimentovania“ a spomeniete si na Základy vedy

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 pevnými látkami (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 medzi horúcimi, vysoko pohyblivými časticami a pomaly sa pohybujúcimi studenými časticami úzka teplotná hranica, ktorá sa pomerne rýchlo presúva z periférie do stredu, pretože na tejto hranici rýchle častice rýchlo odovzdávajú svoju energiu (chlad ) časticami na druhej strane hranice. Pretože objem vonkajších studených častíc je väčší, rýchle častice, ktoré odovzdávajú svoju tepelnú energiu, nemôžu 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 vzhľadom na to, že horúca voda zamŕza zospodu a nie zhora, ako je napísané vyššie, veľmi to urýchľuje 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 bojujú 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 vzduch rozpustený v nej 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" :)

Zdá sa jasné, že studená voda zamrzne rýchlejšie ako horúca voda, pretože za rovnakých podmienok horúcej vode trvá dlhšie ochladenie a následné zamrznutie. Tisíce rokov pozorovaní, ale aj moderných experimentov však ukázali, že to platí aj naopak: horúca voda za určitých podmienok zamrzne rýchlejšie ako studená. Vedecký kanál Scientium vysvetľuje tento jav:

Ako je vysvetlené vo videu vyššie, jav, kedy horúca voda mrzne rýchlejšie ako studená, je známy ako Mpembov efekt, pomenovaný po Erastovi Mpembovi, študentovi z Tanzánie, ktorý vyrobil zmrzlinu ako súčasť školského projektu v roku 1963. Žiaci museli zmes smotany a cukru priviesť do varu, nechať vychladnúť a potom vložiť do mrazničky.

Namiesto toho Erasto nechal svoju zmes okamžite zapáliť, bez toho, aby čakal, kým vychladne. Výsledkom bolo, že po 1,5 hodine bola jeho zmes už zmrazená, ale zmesi ostatných študentov nie. Mpemba, zaujatý týmto javom, začal študovať tento problém s profesorom fyziky Denisom Osbornom av roku 1969 publikovali článok, v ktorom sa uvádza, že teplá voda zamrzne rýchlejšie ako studená. Bola to prvá recenzovaná štúdia tohto druhu, ale samotný fenomén sa spomína v Aristotelových spisoch zo 4. storočia pred Kristom. e. Tento jav zaznamenali vo svojich štúdiách aj Francis Bacon a Descartes.

Video obsahuje niekoľko možností, ako vysvetliť, čo sa deje:

1. Mráz je dielektrikum, a preto mrazivá studená voda uchováva teplo lepšie ako teplé sklo, ktoré pri kontakte s ním roztápa ľad.
2. Studená voda má viac rozpustených plynov ako teplá voda a vedci špekulujú, že to môže hrať úlohu v rýchlosti ochladzovania, aj keď zatiaľ nie je jasné ako.
3. Horúca voda stráca viac molekúl vody vyparovaním, takže menej molekúl zamrzne
4. Teplá voda sa môže rýchlejšie ochladiť v dôsledku zvýšených konvekčných prúdov. Tieto prúdy vznikajú preto, že voda v pohári sa najprv ochladzuje na povrchu a bokoch, čím studená voda klesá a horúca stúpa. V teplom pohári sú konvekčné prúdy aktívnejšie, čo môže ovplyvniť rýchlosť ochladzovania.

V roku 2016 však prebehla starostlivo kontrolovaná štúdia, ktorá ukázala opak: horúca voda mrzla oveľa pomalšie ako studená. Vedci si zároveň všimli, že zmena polohy termočlánku – zariadenia, ktoré určuje teplotné rozdiely – len o centimeter vedie k vzniku Mpemba efektu. Skúmanie iných podobných prác ukázalo, že vo všetkých prípadoch, keď bol tento efekt pozorovaný, došlo k posunutiu termočlánku v rámci centimetra.