De îndată ce apa îngheață, este caldă sau rece. Efectul mpembi, de ce apa calda ingheata mai repede decat apa rece?De ce apa ingheata mai repede decat apa rece sau calda?

Bună ziua, dragi iubitori de fapte. Astăzi vom vorbi despre. Dar cred că ceea ce este inclus în titlul mâncării poate părea pur și simplu absurd - dacă ar trebui să avem din nou încredere în „intestinul sănătos” necruțător de jalnic, și nu în dovezile de verificare livrate cu stângăcie. Să încercăm să ne dăm seama de ce apa fierbinte îngheață mai repede și este mai rece?

Fundal istoric

Că într-o dietă de apă rece și fierbinte înghețată „nu totul este pur” era deja înțeles în cuvintele lui Aristotel, apoi note similare au fost făcute de F. Bacon, R. Descartes și J. Black. În istoria modernă, acest efect a primit numele „Paradoxul lui Mpembi” - după numele unui student din Tanganyika, Erasto Mpembi, care a pus aceeași problemă unui profesor străin de fizică.

Alimentația băiatului nu s-a pierdut pe o mașină goală, ci din cauza îngrijirii speciale în procesul de răcire a pungilor de congelare din bucătărie. În mod surprinzător, colegii prezenți și profesorul școlii l-au făcut pe Mpemba să râdă - după o verificare experimentală a profesorului D. Osborne în special, frica de a-l face de râs pe Erasto a „dispărut” de la ei. Mai mult decât atât, Mpemba, împreună cu profesorul Roku, a publicat o descriere detaliată a acestui efect în Educația fizică în 1969 - și din acel moment numele s-a înrădăcinat în literatura științifică.

Care este esența aspectului?

Configurația este destul de simplă: pentru alți egali, încercați vase noi cu pereți subțiri, acestea conțin cantități foarte egale de apă, care sunt afectate de temperatură. Pune vasele la frigider, după care va trece o oră până când gheața s-a dizolvat în piele. Paradoxul constă în faptul că într-un vas cu un mediu mai cald apare mai rapid.

Cum explică fizica de zi cu zi acest lucru?

Nu există o explicație universală pentru paradox, deoarece o serie de procese paralele se desfășoară în mod constant, ale căror contribuții pot fi subdivizate de la minți specifice cob - dar cu același rezultat:

vârsta țării înainte de hipotermie - apa este inițial rece până la hipotermie, apoi. este lipsit de alimente rare dacă temperatura este sub punctul de îngheț
Răcire accelerată - aburul din apa fierbinte este transformat în microcristale de gheață, care, atunci când cad înapoi, accelerează procesul, acționând ca un „schimbător de căldură extern” suplimentar.
efect de izolare - atunci când apa fierbinte, rece îngheață animalul, ceea ce duce la o modificare a transferului de căldură prin convecție și vibrație

Și există puține alte explicații (Parteneriatul Chimic Regal Britanic a organizat recent un concurs pentru cea mai bună ipoteză, în 2012) - dar nu există o teorie clară pentru toate tipurile de combinații de minți de intrare...

British Royal Chemical Partnership donează 1 mie de lire sterline oricui poate explica științific de ce în unele episoade de apă caldă îngheață mai repede decât rece.

„Știința actuală nu este încă în măsură să ofere dovezi cu privire la această nutriție simplă la prima vedere. Producătorii de congelatoare și barmanii folosesc acest efect în munca lor de zi cu zi, dar nimeni nu știe cu adevărat ce fac. Această problemă este cunoscută de mii de ani, iar filozofi precum Aristotel și Descartes au discutat-o”, a declarat președintele British Royal Chemical Partnership, profesorul David Phillips, după cum se arată în comunicatul de presă al Parteneriatului.

Succesul unui profesor de fizică britanic ca bucătar din Africa

Aceasta nu este căldură de piper și unt, ci mai degrabă realitate fizică. Această știință, care operează cu ușurință cu galaxii și găuri negre, care sunt flageluri uriașe pentru căutarea quarcilor și bosonilor, nu poate explica cum „funcționează” apa elementară. Manualul școlii spune clar că durează mai mult de o oră pentru a răci un corp fierbinte, dar mai puțin pentru a răci un corp rece. Iar axa pentru apă nu va fi reglată pentru totdeauna. Acest fenomen a fost adus în atenția lui Aristotel în secolul al IV-lea î.Hr. e. După cum scria grecul antic în cartea „Meteorologica I”: „Faptul că apa este încălzită în prealabil îi topește înghețarea. Sunt mulți oameni care, dacă vor să răcească cât mai repede apa fierbinte, o pun la soare...” În Evul Mediu, Francis Bacon și Rene Descartes au încercat să explice acest fenomen. Din păcate, nici marii filozofi, nici marii oameni de știință nu au învățat cum să dezvolte termofizica clasică și au uitat de mult de un fapt atât de inevitabil.

Abia în 1968, soarta a fost „ghicită” de școlari Erasto Mpembe din îndepărtata știință a Tanzaniei. După ce a început la școala de misticism bucătar, în 1963, al 13-lea râu Mpembe a renunțat la sarcina de a face îngheț. Tehnologia presupunea fierberea laptelui, măcinarea acestuia într-un castron, răcirea lui la temperatura camerei și apoi punerea lui la frigider pentru a îngheța. Evident, Mpemba nu a studiat prea mult și s-a săturat de asta. De teamă că nu vei termina lecția, pui lapte fierbinte în frigider. Cu această ocazie a fost congelat mai devreme, iar laptele tovarășilor mei a fost pregătit după toate regulile.

Când Mpemba și-a împărtășit cuvintele profesorului de fizică, l-a făcut să râdă în fața întregii clase. Mpemba este amintit în imagine. Cinci ani mai târziu, pe când era student la universitatea din Dar es Salaam, a participat la o prelegere susținută de celebrul fizician Denis G. Osborne. După prelegere, el a întrebat: „Dacă luați două recipiente noi cu cantități egale de apă, unul la 35 °C (95 °F) și celălalt la 100 °C (212 °F) și le puneți în congelator , apoi Apa dintr-un recipient fierbinte îngheață mai repede. De ce? Puteți vedea reacția profesorului britanic la alimentația unui tânăr din Tanzania părăsită de Dumnezeu. Îl bate joc de student. Cu toate acestea, Mpemba a fost pregătit pentru un astfel de scenariu și a cerut o ipotecă. Acest super test s-a încheiat cu o re-verificare experimentală, care a confirmat corectitudinea lui Mpembi și înfrângerea lui Osborne. Astfel, omul de știință-bucătar și-a intrat numele în istoria științei, iar de acum înainte acest fenomen se numește „efectul Mpembi”. Aruncă-l afară, strigă-l, de parcă n-ar fi ieșit. Realitatea este clară și, așa cum cântă scriitorul, „Nu pun piciorul în dinte”.

Winnie praful și rup discursul?

De-a lungul anilor, mulți oameni au încercat să dezlege camera secretă a apei înghețate. Au fost identificate o grămadă de fenomene explicative: evaporarea, convecția, infuzia de substanțe dizolvate - dar din acești factori nu se poate recunoaște reziduul. Low vchenih și-a dedicat întreaga viață efectului Mpemba. Un om de știință de la Departamentul pentru Siguranța Radiațiilor de la Universitatea de Stat din New York, James Brownridge, studiază paradoxul de un deceniu. După ce au efectuat sute de experimente, studiile confirmă că hipotermia poate fi „de vină”. Brownridge explică că peste 0°C apa devine suprarăcită și începe să înghețe atunci când temperatura scade. Punctul de îngheț este reglat de casele situate în apropierea apei - ele însele schimbă fluiditatea formării cristalelor de gheață. Casele și, prin urmare, pulberile, bacteriile și sărurile dizolvate își manifestă temperatura de nucleare caracteristică atunci când se formează cristale de gheață în jurul centrelor de cristalizare. Dacă apa conține mai multe elemente, temperatura de îngheț este determinată de care dintre ele va fi temperatura de nucleare.

Pentru a confirma, Brownridge a luat două mostre de apă la aceeași temperatură și le-a pus în congelator. S-a descoperit că unul dintre exemplare îngheață întotdeauna înaintea celuilalt - cel mai probabil, printr-o altă casă.

Brownridge se întărește astfel încât apa fierbinte să atingă o diferență mai mare între temperaturile apei și cele ale congelatorului - ceea ce îi permite să atingă mai întâi punctul de îngheț, în timp ce apa rece inferioară atinge punctul de îngheț natural, care este mai scăzut. C.

Între timp, orașul Brownridge este bogat hrănit. Cei care sunt capabili să explice efectul Mpembi în felul lor pot avea șansa de a concura pentru o mie de lire sterline de la British Royal Chemical Partnership.

Când apa îngheață, fierbinte sau rece, intra o mulțime de factori, iar mâncarea în sine se dovedește a fi puțin surprinzătoare. Este de înțeles, și reiese clar din fizică, că apa fierbinte mai are nevoie de o oră pentru a se răci la temperatura apei rece turnate pentru a se transforma în gheață. Această etapă poate fi sărită, dar, se pare, ora va câștiga.

Să vorbim despre modul în care apa îngheață, fie că este rece sau caldă – este geroasă afară, știi, orice bagaj de latitudinile înzăpezite. De fapt, într-un mod științific, se dovedește că, în orice caz, apa rece este pur și simplu de vină pentru apa rece.

După ce a gândit la fel, profesorul de fizică, în ce măsură școlarul Erasto Mpemba în 1963 a luat-o razna pentru a explica de ce suma rece a înghețului următor îngheață deasupra, sub același și apoi fierbinte.

„Aceasta nu este fizica universală, ci mai degrabă fizica Mpembi”

Că, odată privarea lui Tilki, care era întunecat, Ale Denis Osborne, profesor de Fiziki, care exagera cu propria sa oră la școală, de -focalizarea unei astfel de ecdivniy a unei astfel de etnii, el nu cunoștea claritatea Todi. În 1969, o jurnal științific popular a publicat un articol cuprinzător scris de două persoane care au descris acest efect.

De acum înainte, înainte de a vorbi, povestea este despre modul în care apa îngheață adesea - fierbinte sau rece, poate fi numită o briză - un efect, sau un paradox, Mpembi.

Mâncarea se întâmplă de mult timp

Desigur, un astfel de fenomen a existat în trecut și în lucrările altor oameni de știință. Nu numai școlarii au mâncat aceste mese, ci și René Descartes și Aristotel care s-au gândit la asta.

Abia până la sfârșitul secolului al XX-lea oamenii au început să glumească despre acest paradox.

Gândește-te la asta, astfel încât să existe un paradox

Ca și în cazul înghețului, nu este doar apa originală care îngheață în timpul experimentului. Depinde de tine să-ți cânți mintea pentru a începe să reziste, deoarece apa îngheață fie rece, fie fierbinte. Ce înseamnă întreruperea acestui proces?

Acum, în secolul 21, există o serie de opțiuni care pot explica acest paradox. Cele a căror apă îngheață mai devreme, fierbinte sau rece, pot fi depozitate datorită lichidității mai mari a evaporării în frigul inferior. În acest fel, volumul acestuia se modifică, iar cu un volum schimbat, timpul de congelare devine mai scurt decât dacă luați același volum de apă rece.

Congelatorul a fost înghețat de mult timp

Dacă apa îngheață mai devreme și de ce nu, puteți introduce o căptușeală de zăpadă, care poate fi pusă în frigiderul care este folosit pentru experiment. Dacă luați două recipiente, identice cu serviciul, cu excepția faptului că într-unul dintre ele va fi apă caldă, iar în celălalt - rece, topiți zăpada sub recipient cu apă fierbinte, reducând astfel contactul suprafeței termice cu peretele frigiderului. Nu putem face un astfel de recipient cu apă rece. Deoarece nu există o astfel de căptușeală din cauza zăpezii în compartimentul frigider, apa rece este responsabilă de creștere.

Sus jos

Este, de asemenea, un fenomen că apa îngheață mai des - caldă sau rece, se explică astfel. Urmând aceleași legi, apa rece începe să înghețe de sus, iar când apa fierbinte începe să înghețe de jos în sus. Când se dovedește că apa este rece, se profilează pentru fiară un bol rece de gheață, care s-a așezat deja pe alocuri, este absorbit în acest proces de convecție și vibrație termică, aceasta explică modul în care apa îngheață fie rece, fie fierbinte. Fotografiile din experimentele de amatori sunt incluse și sunt clar vizibile.

Căldura iese, se repezi pe deal și acolo se întâlnește cu bila răcită uniform. Nu există o modalitate bună de transfer de căldură, așa că procesul de răcire devine complicat. Apa fierbinte nu dăunează acestor oameni pe drum. Fie că îngheață, fie că este rece sau cald, acolo unde se pot obține rezultate posibile, putem extinde ideea că, indiferent dacă apa are un cântec sau un discurs, aceasta va fi deranjată.

Casele din apropierea depozitului de apă ca factor care influențează rezultatul

Dacă nu agitați și vikorizați apa din același depozit, unde concentrațiile de substanțe active sunt identice, atunci apa rece este susceptibilă să înghețe mai repede. Dacă există o situație în care elementele chimice sunt defalcate în apă caldă, iar apa rece nu conține apă, atunci există posibilitatea ca apa fierbinte să înghețe mai devreme. Se explică că dizolvarea substanțelor în apă creează centre de cristalizare, iar pentru un număr mic dintre acești centri, transformarea apei în solide devine mai dificilă. Este posibil să provoace suprarăcirea apei, deoarece la temperaturi sub zero este rareori posibilă.

Dar toate aceste versiuni, poate, nu au fost respectate complet și au continuat să lucreze la aceste alimente. În 2013, o echipă de anchetatori de lângă Singapore a anunțat că au rezolvat un mister vechi.

Un grup de studii chineze confirmă că secretul acestui efect constă în cantitatea de energie stocată între moleculele de apă din legăturile lor, care se numesc molecule de apă.

Soluția la legendele chinezești

Mai jos veți găsi informații care necesită anumite cunoștințe de chimie pentru a înțelege cum îngheață apa, fie că este caldă sau rece. Aparent, este format din doi atomi de H (apă) și un atom (acid), care sunt legați împreună prin legături covalente.

De asemenea, atomii de apă ai acelorași molecule sunt atrași de moleculele lichide, de depozitarea acidă a acestora. Astfel de conexiuni în sine sunt numite conexiuni de apă.

Amintiți-vă că, în același timp, moleculele de apă sunt aceleași. S-a demonstrat deja că atunci când apa este încălzită, formarea dintre molecule crește, iar acest lucru creează o forță care acționează ca o forță. Se dovedește că atunci când ocupi un spațiu între molecule în stare rece, poți spune că se întind și au o rezervă mai mare de energie. Această rezervă de energie în sine se modifică atunci când moleculele de apă încep să se apropie una de alta și are loc răcirea. Se dovedește că apa caldă are o rezervă mai mare de energie, iar intensitatea ei mai mare atunci când este răcită la temperaturi sub zero este observată mai devreme decât cea a apei reci, care are o rezervă mai mică de astfel de energie. Deci, cum îngheață apa mai devreme - rece sau fierbinte? Pe stradă și în laborator poate apărea paradoxul lui Mpembi, iar apa fierbinte se poate transforma în gheață.

Mâncare cu bere încă deschisă

Nu există nicio confirmare teoretică a acestei soluții - totul este scris în formule frumoase și pare credibil. Dacă datele din experimente despre modul în care apa îngheață des - fierbinte sau rece vor fi puse în sens practic și rezultatele lor vor fi prezentate, atunci va fi posibil să închidem paradoxul nutrițional al lui Mpemby.

În acest articol vom vedea de ce apa fierbinte îngheață mai repede decât apa rece.

Apa încălzită îngheață mai repede, mai puțin rece! Puterea apei este uimitoare și nimeni nu o poate explica cu adevărat până de curând. De exemplu, chiar și la Aristotel există o descriere a pescuitului de iarnă: pescarii au introdus undițe în deschiderile din gheață și, pentru ca mirosurile să înghețe mai repede, au turnat apă caldă pe gheață. Numele acestei descoperiri a fost numit după Erasto Mpembi în anii 60 ai secolului XX. Membrana a remarcat un efect minunat atunci când a fost gătită înghețată și a continuat o explicație a contribuției sale la fizică - Dr. Denis Osborne. Mpemba și dr. Osborne au experimentat cu apă la diferite temperaturi și au dezvoltat un concept: o parte de apă clocotită începe să înghețe mai repede, iar o parte de apă este la temperatura camerei. Alții au efectuat experimente similare în trecut și au găsit în curând rezultate similare.

Explicarea fenomenului fizic

Nu există încă o explicație clară a motivului pentru care acest lucru este atât de interesant. Mulți adepți presupun că totul din dreapta este în mijlocul suprarăcit, ceea ce este de așteptat atunci când temperatura sa scade sub temperatura de îngheț. În caz contrar, dacă apa îngheață la o temperatură sub 0°W, atunci apa suprarăcită poate atinge o temperatură de, de exemplu, -2°W, ceea ce va duce la posibilitatea rară de a se transforma în gheață. Dacă încercăm să înghețăm apa rece, este probabil să devină prea rece imediat și să se întărească în decurs de o oră. Apa încălzită suferă alte procese. Acest amestec este rapid transformat în gheață datorită convecției.

Convecție- Acesta este un fenomen fizic în care bilele inferioare ale mijlocului se ridică, iar cele superioare, când se răcesc, cad.

O scurtă explicație a motivului pentru care apa fierbinte îngheață mai repede

Se pare că mijlocul cerului însuși se amestecă și se așează. Când procesul de convecție în apa încălzită este activ, cristalele de gheață de la suprafață se scufundă rapid și răcesc apa caldă de la fund.

Mulți descendenți au atârnat și își atârnă versiunile astfel încât apa caldă să înghețe mai devreme decât cea rece. S-ar părea un fenomen - chiar și pentru a îngheța, este nevoie de apă fierbinte pentru a răci stiulețul. Cu toate acestea, faptul este lipsit de fapt și va continua să fie explicat în moduri diferite.

În prezent, există o serie de versiuni care explică acest fapt:

Reziduurile evaporate în apa fierbinte devin mai rapide și trebuie să se schimbe. Și dacă mai puțină apă îngheață, temperatura crește mai repede.
Compartimentul congelator al frigiderului este acoperit cu zăpadă. Recipientul care conține apa fierbinte topește zăpada de sub el. Acest lucru face ca contactul termic cu congelatorul să scadă.
Apa rece îngheață când apa fierbinte începe să înghețe. În acest caz, convecția și transferul de căldură, prin urmare, declinul termic se va agrava.
Apa rece are centri de cristalizare - vorbirea ei este întreruptă. Când temperatura este scăzută, înghețarea în apă este mai dificilă, deși în același timp este posibilă hipotermia – dacă la temperaturi sub zero aceasta devine rară.

De dragul corectitudinii, putem spune că acest efect nu poate fi evitat pentru totdeauna. Cel mai adesea, apa rece îngheață mai repede decât apa fierbinte.

La ce temperatură îngheață apa?

De ce îngheață apa? Acest depozit conține un număr mare de particule minerale și organice. Acestea, de exemplu, pot fi particule și mai mici de nisip, ferăstrău sau lut. La temperaturi scăzute, aceste particule devin centre în jurul cărora se formează cristale de cristal.

Rolul nucleelor de cristalizare poate fi jucat de bulbii de vant si fisurile din recipientul in care este asezata apa. În timpul procesului de transformare a apei în gheață, un număr mare de astfel de centre curg în fluid - deoarece există o mulțime, centrul îngheață mai devreme. Pentru cele mai extreme minți, cu presiune atmosferică normală, apa trece de la o stare solidă la una rară la o temperatură de 0 grade.

Esența efectului Mpembi

Sub efectul lui Mpembi, se înțelege paradoxul, a cărui esență este că apa caldă îngheață mai repede decât apa rece. Acest fenomen a fost observat pentru prima dată de Aristotel și Descartes. Prote în 1963, un școlar din Tanzania, Erast Mpemba, a remarcat că cu cât îngheață mai cald într-o oră mai scurtă, cu atât este mai rece. După ce am dobândit o astfel de măiestrie, am semnat certificatul de bucătărie.

Ar trebui să tocați zukorul în laptele fiert și, după ce l-ați răcit, îl puneți la frigider pentru a se îngheța. Respectând totul, Mpemba, cu o diligență deosebită, nu a cedat și a început să încheie prima parte a sarcinii. Așadar, fără să te chinui să răcească laptele, acesta a fost pus la frigider cât era fierbinte. Era deja îngrijorat că înghețase și mai mult, iar printre colegii săi de clasă făceau un robot conform tehnologiei date.

Tânărul era deja intrigat de acest fapt și au început experimentele cu apă plată. În 1969, revista Physics Education a publicat rezultatele cercetării lui Mpembi și a profesorului Dennis Osborne de la Universitatea din Dar es Salaam. Efectul descris a fost dat de numele Mpembi. Cu toate acestea, fenomenului de astăzi îi lipsește o explicație clară. Toată lumea este întotdeauna de acord cu Duma că rolul principal revine autorităților apei reci și calde, ceea ce este necunoscut.

Versiunea Singapore

Fizicienii de la una dintre universitățile din Singapore au fost, de asemenea, îngrijorați de cât de repede îngheață apa – caldă sau rece? O echipă de anchetatori sub conducerea lui Si Zhang a explicat acest fenomen înseși autorităților de apă. Există și un depozit de apă în lava școlii – un atom de acid și doi atomi de apă. Kisen ca un cântec atrage electroni în apă, deci molecula este un fel de „magnet”.

În timpul războiului, moleculele din apa potabilă sunt atrase unele de altele și formează o legătură de apă. Valoarea sa este adesea mai mică datorită legăturii covalente. Descendenții din Singapore apreciază că paradoxul Mpembi este explicat doar în conexiunile de apă. Deoarece moleculele de apă sunt situate foarte strâns, astfel de interacțiuni puternice între molecule provoacă deformarea legăturii covalente în mijlocul moleculei în sine.

Și când apa este încălzită, moleculele legate sunt ușor separate una după alta. Ca urmare, în mijlocul moleculelor, are loc relaxarea legăturilor covalente din cauza eliberării de energie și a trecerii la un nivel de energie mai scăzut. Acest lucru duce la punctul în care apa fierbinte începe să se răcească. Este mai bine să arătăm în acest fel evoluțiile teoretice care au fost realizate la ceremoniile din Singapore.