Så snart vannet fryser, er det varmt eller kaldt. Mpembi-effekten, hvorfor fryser varmt vann raskere enn kaldt vann Hvorfor fryser vann raskere enn kaldt eller varmt vann?

Hei, kjære elskere av fakta. I dag skal vi snakke om. Men jeg tror at det som er inkludert i tittelen på maten kan virke rett og slett absurd - hvis vi bare nok en gang skulle stole på den sparsommelig sørgelige "friske tarmen", og ikke det klønete leverte bekreftelsesbeviset. La oss prøve å finne ut hvorfor varmt vann fryser raskere og er kaldere?

Historisk bakgrunn

At i en diett med frossent kaldt og varmt vann "ikke alt er rent" ble allerede forstått i ordene til Aristoteles, da ble lignende notater gjort av F. Bacon, R. Descartes og J. Black. I moderne historie har denne effekten fått navnet "Mpembis paradoks" - etter navnet til en student fra Tanganyika, Erasto Mpembi, som la det samme problemet på en utenlandsk fysikkprofessor.

Guttens ernæring gikk ikke tapt på en tom maskin, men på grunn av spesiell forsiktighet i prosessen med å avkjøle fryseposene på kjøkkenet. Overraskende nok fikk de nåværende klassekameratene og skolelæreren Mpemba til å le - etter en eksperimentell verifikasjon av spesielt professor D. Osborne, "forsvant" frykten for å gjøre narr av Erasto fra dem. Dessuten publiserte Mpemba, sammen med professor Roku, en detaljert beskrivelse av denne effekten i Physics Education i 1969 - og fra den tiden ble navnet forankret i den vitenskapelige litteraturen.

Hva er essensen av utseendet?

Oppsettet er ganske enkelt: For andre like, prøv nye tynnveggede kar, de inneholder svært like mengder vann, som påvirkes av temperaturen. Sett oppvasken i kjøleskapet, hvoretter det går en time til isen har løst seg opp i huden. Paradokset ligger i det faktum at i et fartøy med varmere omgivelser, vises det raskere.

Hvordan forklarer hverdagsfysikken dette?

Det er ingen universell forklaring på paradokset, siden en rekke parallelle prosesser går jevnt, hvis bidrag kan deles inn fra spesifikke cob-sinner - men med samme resultat:

landets alder før hypotermi - vannet er i utgangspunktet kaldt til hypotermi, da. er fratatt sjelden mat hvis temperaturen er under frysepunktet
akselerert avkjøling - damp fra varmt vann omdannes til mikrokrystaller av is, som, når de faller tilbake, akselererer prosessen, og fungerer som en ekstra "ekstern varmeveksler"
isolasjonseffekt - når varmt, kaldt vann fryser dyret, noe som fører til en endring i varmeoverføring ved konveksjon og vibrasjon

Og det er få andre forklaringer (det britiske Royal Chemical Partnership holdt en konkurranse om den beste hypotesen nylig, i 2012) - men det er ingen entydig teori for alle typer kombinasjoner av input-hjerner...

British Royal Chemical Partnership donerer 1000 pund sterling til alle som vitenskapelig kan forklare hvorfor i enkelte episoder med varmt vann fryser raskere enn kaldt.

"Nåværende vitenskap er fortsatt ikke i stand til å gi bevis på denne enkle ernæringen ved første øyekast. Frysemakere og bartendere bruker denne effekten i sitt daglige arbeid, men ingen vet egentlig hva de driver med. Dette problemet har vært kjent i tusenvis av år, og filosofer som Aristoteles og Descartes har diskutert det», sa presidenten for British Royal Chemical Partnership, professor David Phillips, som det heter i pressemeldingen fra Partnership.

En britisk fysikkprofessors suksess som kokk fra Afrika

Dette er ikke pepper-og-smør-varme, men snarere fysisk virkelighet. Ingen vitenskap, som enkelt opererer med galakser og sorte hull, som er gigantiske plager for leting etter kvarker og bosoner, kan ikke forklare hvordan elementært vann «fungerer». Skolehåndboken sier tydelig at det tar mer enn en time å avkjøle en varm kropp, men mindre å kjøle ned en kald kropp. Og aksen for vann vil ikke bli justert for alltid. Dette fenomenet ble gjort oppmerksom på Aristoteles på 400-tallet f.Kr. e. Som den gamle grekeren skrev i boken "Meteorologica I": "Det faktum at vannet varmes opp på forhånd, smelter bort frysingen. Det er mange mennesker som, hvis de vil avkjøle varmt vann så raskt som mulig, legger det i solen...» I middelalderen forsøkte Francis Bacon og Rene Descartes å forklare dette fenomenet. Dessverre lærte verken de store filosofene eller de store forskerne å utvikle klassisk termofysikk, og de har lenge glemt et slikt uunngåelig faktum.

Det var først i 1968 at skjebnen ble "gjettet" av skolebarn Erasto Mpembe fra den fjerne vitenskapen i Tanzania. Etter å ha startet på skolen for matlagingsmystikk, satte den 13. elven Mpembe i 1963 oppgaven med å lage frost til side. Teknologien krevde å koke melken, male den til en bolle, avkjøle den til romtemperatur og deretter sette den i kjøleskapet for å fryse. Tydeligvis har ikke Mpemba studert for hardt og har blitt lei av det. Redd for at du ikke skulle fullføre leksjonen, legger du varm melk i kjøleskapet. Ved denne anledningen ble den frosset tidligere, og melken til kameratene mine ble tilberedt i henhold til alle reglene.

Da Mpemba delte ordene sine med fysiklæreren, fikk han ham til å le foran hele klassen. Mpemba huskes i bildet. Fem år senere, mens han var student ved universitetet i Dar es Salaam, deltok han på et foredrag av den kjente fysikeren Denis G. Osborne. Etter forelesningen spurte han: «Hvis du tar to nye beholdere med like mengder vann, en ved 35 °C (95 °F), og den andre ved 100 °C (212 °F), og legger dem i fryseren , da fryser vannet i en varm beholder raskere. Hvorfor? Du kan se reaksjonen til den britiske professoren på ernæringen til en ung mann fra gudsforlatt Tanzania. Han hånet studenten. Mpemba var imidlertid klar for et slikt scenario og ba om et boliglån. Denne supertesten endte med en eksperimentell re-verifisering, som bekreftet Mpembis korrekthet og Osbornes nederlag. Dermed skrev vitenskapskokken navnet hennes inn i vitenskapens historie, og fra nå av kalles dette fenomenet "Mpembi-effekten". Kast ham ut, rop ham ut, som om han ikke skulle ut. Virkeligheten er klar, og som forfatteren synger: "Jeg setter ikke en fot i tannen."

Winnie the powder og bryte opp talen?

Gjennom årene har mange mennesker forsøkt å nøste opp i det hemmelige kammeret med iskaldt vann. En hel haug med forklarende fenomener er identifisert: fordampning, konveksjon, infusjon av oppløste stoffer - men fra disse faktorene er det ikke mulig å gjenkjenne resten. Den lave vchenih viet hele livet hennes til Mpemba-effekten. En forsker ved Institutt for strålesikkerhet ved State University of New York, James Brownridge, har studert paradokset i et tiår nå. Etter å ha utført hundrevis av eksperimenter, bekrefter studier at hypotermi kan være "skylden". Brownridge forklarer at over 0°C blir vannet superkjølt, og begynner å fryse når temperaturen synker lavere. Frysepunktet er regulert av hus som ligger i nærheten av vannet - de endrer selv fluiditeten til dannelsen av iskrystaller. Hus, og derfor pulver, bakterier og oppløste salter, viser sin karakteristiske kjernedannelsestemperatur når iskrystaller dannes rundt sentrene for krystallisering. Hvis vannet inneholder flere grunnstoffer, bestemmes frysetemperaturen av hvilken av dem som blir kjernedannelsestemperaturen.

For å bekrefte tok Brownridge to prøver av vann ved samme temperatur og plasserte dem i fryseren. Det ble oppdaget at det ene eksemplaret alltid fryser før det andre - mest sannsynlig gjennom et annet hus.

Brownridge herder at varmtvann når en større forskjell mellom temperaturene på vannet og fryseren - noe som gjør at det når frysepunktet først, mens det lavere kalde vannet når sitt naturlige frysepunkt, som er lavere. aksepter, ved 5°C .

I mellomtiden er byen Brownridge rikt næret. De som er i stand til å forklare Mpembi-effekten på sin egen måte kan ha en sjanse til å konkurrere om tusen pund sterling fra British Royal Chemical Partnership.

Når vannet fryser, varmt eller kaldt, strømmer det inn mange faktorer, og maten i seg selv viser seg å være litt overraskende. Det er forståelig, og det er klart fra fysikken, at varmt vann fortsatt trenger en time på å kjøle seg ned til temperaturen til hellet kaldt vann for å bli til is. Denne etappen kan hoppes over, men tilsynelatende vil timen vinne.

La oss snakke om hvordan vannet fryser enten det er kaldt eller varmt – det er frost ute, vet du, uansett hva skurken på snødekte breddegrader er. Faktisk, på en vitenskapelig måte, viser det seg at i alle fall er kaldt vann rett og slett skylden for det kalde vannet.

Etter å ha tenkt på samme måte, fysikklæreren, i hvilken grad skolegutten Erasto Mpemba i 1963 ble gal for å forklare hvorfor den kalde summen av neste frost fryser over, under det samme, og deretter varmt.

"Dette er ikke universell fysikk, men snarere Mpembi-fysikk"

En gang berøvelsen av Tilki, som ble mørklagt, Ale Denis Osborne, professor i Fiziki, som overså sin tid til skolen, de-eramental, han var i virkeligheten av en slik etnisitet, han visste ikke klarheten i Todi. I 1969 publiserte et populærvitenskapelig tidsskrift en omfattende artikkel av to personer som beskrev denne effekten.

Fra nå av, før vi snakker, handler historien om hvordan vannet ofte fryser - varmt eller kaldt, det kan kalles en bris - en effekt, eller et paradoks, Mpembi.

Mat har pågått lenge

Naturligvis eksisterte et slikt fenomen tidligere, og i verkene til andre forskere. Det var ikke bare skolebarna som spiste disse måltidene, men også René Descartes og Aristoteles som tenkte på det.

Det var først til slutten av 1900-tallet at folk begynte å spøke med dette paradokset.

Tenk på det slik at det er et paradoks

Som med frost, er det ikke bare det originale vannet som fryser under eksperimentet. Det er opp til deg å synge tankene dine for å begynne å gjøre motstand, siden vannet fryser enten kaldt eller varmt. Hva betyr det å avbryte denne prosessen?

Nå, i det 21. århundre, er det en rekke alternativer som kan forklare dette paradokset. De hvis vannet fryser tidligere, varmt eller kaldt, kan lagres på grunn av den større likviditeten til fordampning i lavere kulde. På denne måten endres volumet, og med endret volum blir frysetiden kortere enn om du tar samme volum kaldt vann.

Fryseren har vært frossen lenge

Hvis vannet fryser tidligere, og hvorfor ikke, kan du sette inn en snøfôr, som kan settes i kjøleskapet som brukes til forsøket. Hvis du tar to beholdere som er identiske, men i en av dem vil det være varmt vann, og i den andre - kaldt, smelt snøen under beholderen med varmt vann, og reduserer dermed kontakten mellom den termiske overflaten og veggen til kjøleskap. Vi kan ikke lage en slik beholder med kaldt vann. Siden det ikke er slik fôr på grunn av snø i kjølerommet, er kaldt vann ansvarlig for økningen.

Topp bunn

Det er også et fenomen at vann fryser oftere – varmt eller kaldt, forklares det slik. Etter de samme lovene begynner kaldt vann å fryse fra toppen, og når varmt vann begynner å fryse fra bunnen og opp. Når det viser seg at vannet er kaldt, truende for udyret, absorberes en kald skål med is, som allerede har lagt seg på steder, i denne prosessen med konveksjon og termisk vibrasjon, dette forklarer hvordan vann fryser enten kaldt eller varmt. Bilder fra amatøreksperimenter er inkludert og er godt synlige.

Varmen kommer ut, suser opp bakken, og der møtes den med den jevnt avkjølte ballen. Det er ingen god måte for varmeoverføring, så kjøleprosessen blir komplisert. Varmt vann skader ikke slike mennesker på vei. Enten det fryser eller er kaldt eller varmt, der mulige resultater kan oppnås, kan vi utvide ideen om at enten vannet har en sang eller en tale, vil det bli forstyrret.

Hus nær vannlageret som en faktor som påvirker resultatet

Hvis du ikke rister og vikoriserer vannet fra samme lager, hvor konsentrasjonene av virkestoffene er identiske, kan det kalde vannet fryse raskere. Hvis det er en situasjon når kjemiske elementer brytes ned i varmt vann, og kaldt vann ikke inneholder vann, er det en mulighet for at varmtvann fryser tidligere. Det forklares at oppløsningen av stoffene i vann skaper krystalliseringssentre, og for et lite antall av disse sentrene blir omdannelsen av vann til faste stoffer vanskeligere. Det er mulig å forårsake underkjøling av vannet, fordi ved minusgrader er det sjelden mulig.

Men alle disse versjonene ble kanskje ikke fulgt helt, og de fortsatte å jobbe med disse matvarene. I 2013 kunngjorde et team av etterforskere nær Singapore at de hadde løst et eldgammelt mysterium.

En gruppe kinesiske studier bekrefter at hemmeligheten bak denne effekten ligger i mengden energi som er lagret mellom vannmolekyler i deres bindinger, som kalles vannmolekyler.

Løsningen på kinesiske legender

Nedenfor finner du informasjon som krever litt kunnskap om kjemi for å forstå hvordan vann fryser enten det er varmt eller kaldt. Tilsynelatende består den av to H-atomer (vann) og ett atom (syre), som er bundet sammen med kovalente bindinger.

Dessuten blir vannatomene til de samme molekylene tiltrukket av væskemolekylene, til deres syrelagring. Slike forbindelser i seg selv kalles vannforbindelser.

Husk at samtidig er vannmolekylene de samme. Det er allerede vist at når vannet varmes opp, øker dannelsen mellom molekylene, og dette skaper en kraft som virker som en kraft. Det viser seg at når du okkuperer ett mellomrom mellom molekylene i kald tilstand, kan du si at de strekker seg ut, og at de har større tilførsel av energi. Denne energireserven i seg selv endres når vannmolekyler begynner å nærme seg hverandre, og avkjøling skjer. Det viser seg at varmt vann har en større energireserve, og dets større intensitet når det avkjøles til minusgrader observeres tidligere enn kaldt vann, som har en mindre reserve av slik energi. Så hvordan fryser vann tidligere - kaldt eller varmt? På gaten og i laboratoriet kan Mpembis paradoks oppstå, og varmt vann kan bli til is.

Ale mat fortsatt åpen

Det er ingen teoretisk bekreftelse på denne løsningen - alt er skrevet i vakre formler og virker troverdig. Hvis dataene fra eksperimenter om hvordan vann ofte fryser - varmt eller kaldt, vil bli satt i praktisk forstand, og resultatene deres vil bli presentert, vil det være mulig å lukke ernæringsparadokset til Mpemby.

I denne artikkelen skal vi se på hvorfor varmt vann fryser raskere enn kaldt vann.

Oppvarmet vann fryser raskere, lavere kulde! Kraften til vann er fantastisk, og ingen kan virkelig forklare det før nylig. For eksempel, selv i Aristoteles er det en beskrivelse av vinterfiske: Fiskere satte stenger inn i åpninger i isen, og for at stinken frøs raskere, helte de varmt vann på isen. Navnet på denne oppdagelsen ble oppkalt etter Erasto Mpembi på 60-tallet av det 20. århundre. Membranen bemerket en fantastisk effekt når den ble kokt frost, og gikk på en forklaring på hans bidrag til fysikk - Dr. Denis Osborne. Mpemba og Dr. Osborne eksperimenterte med vann ved forskjellige temperaturer og utviklet et konsept: noe kokende vann begynner å fryse raskere, og noe vann har romtemperatur. Andre har utført lignende eksperimenter tidligere og har snart funnet lignende resultater.

Forklaring av det fysiske fenomenet

Det er fortsatt ingen klar forklaring på hvorfor dette er så spennende. Mange følgere antar at alt til høyre er i den superkjølte midten, som forventes når temperaturen faller under frysepunktet. Ellers, hvis vann fryser ved en temperatur under 0°W, kan superkjølt vann nå en temperatur på for eksempel -2°W, noe som vil resultere i den sjeldne muligheten for å bli til is. Prøver vi å fryse kaldt vann er det sannsynlig at det blir for kaldt med en gang, og det stivner i løpet av en time. Oppvarmet vann gjennomgår andre prosesser. Denne blandingen omdannes raskt til is på grunn av konveksjon.

Konveksjon– Dette er et fysisk fenomen der de nedre kulene i midten stiger, og de øvre faller når de er kjølige.

En kort forklaring på hvorfor varmtvann fryser raskere

Det viser seg at selve midten av himmelen blander seg og legger seg. Når konveksjonsprosessen i det oppvarmede vannet er aktiv, synker iskrystallene fra overflaten raskt og avkjøler det varme vannet i bunnen.

Mange etterkommere hang og henger sine versjoner slik at varmt vann fryser raskere enn kaldt. Det virker som et fenomen - selv for å fryse, er det nødvendig med varmt vann for å avkjøle kolben. Faktumet er imidlertid fratatt faktum, og det vil fortsatt bli forklart på forskjellige måter.

For øyeblikket er det en rekke versjoner som forklarer dette faktum:

Rester som fordampes i varmt vann blir raskere og må endres. Og hvis mindre vann fryser, stiger temperaturen raskere.
Fryserommet i kjøleskapet er dekket av snø. Beholderen som inneholder det varme vannet smelter snøen under den. Dette fører til at den termiske kontakten med fryseren reduseres.
Kaldt vann fryser når varmt vann begynner å fryse. I dette tilfellet, konveksjon og varmeoverføring, vil derfor den termiske nedgangen forverres.
Kaldt vann har krystalliseringssentre - talen er forstyrret. Når temperaturen er lav, er det vanskeligere å fryse i vannet, men samtidig er hypotermi mulig – hvis det blir sjeldent ved minusgrader.

For rettferdighetens skyld kan vi si at denne effekten ikke kan unngås for alltid. Oftest fryser kaldt vann raskere enn varmt vann.

Ved hvilken temperatur fryser vannet?

Hvorfor fryser vann? Dette lageret inneholder et stort antall mineralske og organiske partikler. Dette kan for eksempel være enda mindre partikler av sand, sag eller leire. Ved lave temperaturer blir disse partiklene sentre rundt hvilke krystallkrystaller dannes.

Rollen som krystalliseringskjerner kan spilles av vindpærer og sprekker i beholderen der vann er plassert. Under prosessen med å konvertere vann til is, strømmer et stort antall slike sentre inn i væsken - siden det er mange av dem, fryser senteret raskere. For de mest ekstreme sinnene, med normalt atmosfærisk trykk, går vann fra en fast tilstand til en sjelden tilstand ved en temperatur på 0 grader.

Essensen av Mpembi-effekten

Under effekten av Mpembi forstår man paradokset, hvis essens er at varmt vann fryser raskere enn kaldt vann. Dette fenomenet ble først bemerket av Aristoteles og Descartes. Prote i 1963, en skolegutt fra Tanzania, Erast Mpemba, bemerket at jo varmere som fryser på en kortere time, jo kaldere er det. Etter å ha tilegnet oss en slik mestring skrev vi under på kjøkkenets sertifikat.

Du bør hakke opp zukoren i den kokte melken og etter avkjøling sette den i kjøleskapet for å fryse. Med respekt for alt ga Mpemba, med spesiell flid, ikke opp og begynte å avslutte den første delen av oppgaven. Derfor ble den, uten å bry seg med å avkjøle melken, plassert i kjøleskapet mens den var varm. Han var allerede bekymret for at det hadde frosset enda mer, og blant klassekameratene laget de en robot i henhold til den gitte teknologien.

Den unge mannen var allerede fascinert av dette faktum, og eksperimenter med vanlig vann begynte. I 1969 publiserte tidsskriftet Physics Education resultatene av forskning av Mpembi og professor Dennis Osborne ved University of Dar es Salaam. Den beskrevne effekten ble gitt av navnet Mpembi. Dagens fenomen mangler imidlertid en klar forklaring. Alle er alltid enige om Dumaen om at hovedrollen tilhører myndighetene for kaldt og varmt vann, noe som er ukjent.

Singapore versjon

Fysikere ved et av universitetene i Singapore var også bekymret for hvor raskt vannet fryser – varmt eller kaldt? Et team av etterforskere under ledelse av Si Zhang forklarte dette fenomenet til vannmyndighetene selv. Det er også et lager med vann i skolens lava – et surt atom og to vannatomer. Kisen som en sang trekker elektroner inn i vannet, så molekylet er en slags "magnet".

Gjennom krigen blir molekylene i drikkevannet tiltrukket av hverandre og danner en binding av vann. Verdien er ofte lavere på grunn av den kovalente bindingen. Singaporeanske etterkommere setter pris på at Mpembi-paradokset er forklart bare i vannforbindelsene. Siden vannmolekyler ligger veldig tett sammen, forårsaker slike sterke interaksjoner mellom molekyler deformasjon av den kovalente bindingen i midten av selve molekylet.

Og når vannet varmes opp, fjernes de bundne molekylene enkelt etter hverandre. Som et resultat, i midten av molekylene, oppstår avslapning av kovalente bindinger på grunn av frigjøring av energi og overgang til et lavere energinivå. Dette fører til det punktet hvor varmtvannet begynner å kjøle seg ned. Det er bedre å vise på denne måten den teoretiske utviklingen som ble gjennomført ved Singapore-seremoniene.