ทันทีที่น้ำกลายเป็นน้ำแข็ง จะร้อนหรือเย็น ผลกระทบของ mpembi ทำไมน้ำร้อนถึงแข็งตัวเร็วกว่าน้ำเย็น ทำไมน้ำถึงแข็งตัวเร็วกว่าน้ำเย็นหรือน้ำร้อน

สวัสดีผู้ที่รักข้อเท็จจริง วันนี้เราจะมาพูดถึง. แต่ฉันคิดว่าสิ่งที่รวมอยู่ในชื่ออาหารอาจดูไร้สาระ - หากเพียงเราควรเชื่อใจ "ลำไส้ที่ดีต่อสุขภาพ" ที่น่าสังเวชอย่างเหลือล้นอีกครั้งและไม่ใช่หลักฐานยืนยันที่ส่งมาอย่างงุ่มง่าม ลองคิดดูว่าเหตุใดน้ำร้อนถึงแข็งตัวเร็วกว่าและเย็นกว่า?

ภูมิหลังทางประวัติศาสตร์

ว่าในอาหารที่มีน้ำเย็นและน้ำร้อนแช่แข็ง "ไม่ใช่ทุกสิ่งที่บริสุทธิ์" นั้นเป็นที่เข้าใจกันอยู่แล้วในคำพูดของอริสโตเติล จากนั้น F. Bacon, R. Descartes และ J. Black ก็ทำบันทึกที่คล้ายกัน ในประวัติศาสตร์สมัยใหม่ เอฟเฟกต์นี้ได้รับการตั้งชื่อว่า "Mpembi's Paradox" - ตามชื่อของนักเรียนจาก Tanganyika, Erasto Mpembi ผู้ซึ่งนำปัญหาเดียวกันนี้ไปใช้กับศาสตราจารย์ฟิสิกส์ชาวต่างชาติ

โภชนาการของเด็กชายไม่ได้หายไปจากเครื่องเปล่า แต่เป็นเพราะการดูแลเป็นพิเศษในกระบวนการทำความเย็นถุงแช่แข็งในห้องครัว น่าแปลกที่เพื่อนร่วมชั้นคนปัจจุบันและครูในโรงเรียนทำให้ Mpemba หัวเราะ - หลังจากการตรวจสอบการทดลองโดยเฉพาะอย่างยิ่งศาสตราจารย์ดี. ออสบอร์น ความกลัวที่จะล้อเลียน Erasto ก็ "หายไป" จากพวกเขา ยิ่งไปกว่านั้น Mpemba ร่วมกับศาสตราจารย์ Roku ได้ตีพิมพ์คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับผลกระทบนี้ในวิชาฟิสิกส์ศึกษาในปี 1969 และตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ชื่อนี้ก็ได้กลายเป็นที่ยึดที่มั่นในวรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์

สาระสำคัญของรูปลักษณ์ภายนอกคืออะไร?

การตั้งค่านั้นค่อนข้างง่าย: สำหรับภาชนะอื่นๆ ที่เท่าเทียมกัน ให้ลองใช้ภาชนะที่มีผนังบางใหม่ ซึ่งมีปริมาณน้ำเท่ากันมาก ซึ่งจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ วางจานไว้ในตู้เย็นหลังจากนั้นหนึ่งชั่วโมงจนน้ำแข็งละลายในผิวหนัง ความขัดแย้งอยู่ที่ว่าในภาชนะที่มีสภาพแวดล้อมที่ร้อนกว่า จะปรากฏเร็วขึ้น

ฟิสิกส์ในชีวิตประจำวันอธิบายเรื่องนี้ได้อย่างไร?

ไม่มีคำอธิบายที่เป็นสากลสำหรับความขัดแย้งนี้ เนื่องจากกระบวนการคู่ขนานจำนวนหนึ่งดำเนินไปอย่างราบรื่น การมีส่วนร่วมของกระบวนการนี้สามารถแบ่งย่อยออกจากจิตใจซังเฉพาะได้ - แต่ให้ผลลัพธ์เดียวกัน:

อายุของประเทศก่อนอุณหภูมิร่างกายต่ำกว่าปกติ - น้ำเริ่มแรกเย็นจนถึงอุณหภูมิร่างกายต่ำแล้ว ปราศจากอาหารที่หายากหากอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง
การระบายความร้อนแบบเร่ง - ไอน้ำจากน้ำร้อนจะถูกเปลี่ยนเป็นไมโครคริสตัลของน้ำแข็ง ซึ่งเมื่อถอยกลับจะเร่งกระบวนการโดยทำหน้าที่เป็น "ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนภายนอก" เพิ่มเติม
ผลของฉนวน - เมื่อน้ำร้อนและน้ำเย็นทำให้สัตว์แข็งตัว ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงการถ่ายเทความร้อนโดยการพาความร้อนและการสั่นสะเทือน

และมีคำอธิบายอื่นๆ อีกเล็กน้อย (ห้างหุ้นส่วนเคมีแห่งอังกฤษได้จัดการแข่งขันเพื่อตั้งสมมติฐานที่ดีที่สุดเมื่อเร็วๆ นี้ ในปี 2012) - แต่ไม่มีทฤษฎีที่ชัดเจนสำหรับการผสมผสานของความคิดนำเข้าทุกประเภท...

British Royal Chemical Partnership กำลังบริจาคเงิน 1 พันปอนด์ให้กับใครก็ตามที่สามารถอธิบายทางวิทยาศาสตร์ได้ว่าทำไมในบางตอนของน้ำร้อนถึงแข็งตัวเร็วกว่าความเย็น

“วิทยาศาสตร์ในปัจจุบันยังไม่สามารถให้หลักฐานเกี่ยวกับโภชนาการง่ายๆ นี้ได้ตั้งแต่แรกเห็น ผู้ผลิตตู้แช่แข็งและบาร์เทนเดอร์ใช้เอฟเฟกต์นี้ในการทำงานประจำวัน แต่ไม่มีใครรู้จริงๆ ว่าพวกเขากำลังทำอะไรอยู่ ปัญหานี้เป็นที่ทราบกันมานานนับพันปีแล้ว และนักปรัชญาเช่นอริสโตเติลและเดส์การตส์ก็ได้พูดคุยถึงเรื่องนี้” ศาสตราจารย์ David Phillips ประธาน British Royal Chemical Partnership กล่าวตามที่ระบุไว้ในการแถลงข่าวของ Partnership

ความสำเร็จของศาสตราจารย์ฟิสิกส์ชาวอังกฤษในฐานะแม่ครัวจากแอฟริกา

นี่ไม่ใช่ความร้อนของพริกไทยและเนย แต่เป็นความจริงทางกายภาพ ไม่มีวิทยาศาสตร์ใดที่ดำเนินการได้ง่ายกับกาแลคซีและหลุมดำซึ่งเป็นภัยพิบัติขนาดยักษ์ในการค้นหาควาร์กและโบซอน ไม่สามารถอธิบายได้ว่า "ทำงาน" ของน้ำที่เป็นธาตุได้อย่างไร คู่มือโรงเรียนระบุไว้อย่างชัดเจนว่าต้องใช้เวลามากกว่าหนึ่งชั่วโมงเพื่อทำให้ร่างกายเย็นลง แต่จะใช้เวลาน้อยกว่าหนึ่งชั่วโมงในการทำให้ร่างกายเย็นลง และแกนของน้ำจะไม่ถูกปรับตลอดไป ปรากฏการณ์นี้ทำให้อริสโตเติลสนใจในศตวรรษที่ 4 ก่อนคริสต์ศักราช จ. ดังที่ชาวกรีกโบราณเขียนไว้ในหนังสือ “Meteorologica I”: “การที่น้ำร้อนล่วงหน้าจะทำให้น้ำแข็งละลาย มีคนจำนวนมากที่ถ้าพวกเขาต้องการทำให้น้ำร้อนเย็นลงโดยเร็วที่สุด ให้นำไปตากแดด...” ในยุคกลาง ฟรานซิส เบคอน และเรอเน เดการ์ต พยายามอธิบายปรากฏการณ์นี้ น่าเสียดายที่ทั้งนักปรัชญาผู้ยิ่งใหญ่และนักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ไม่ได้เรียนรู้วิธีการพัฒนาเทอร์โมฟิสิกส์แบบคลาสสิก และพวกเขาลืมไปนานแล้วเกี่ยวกับข้อเท็จจริงที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ดังกล่าว

มันเป็นเพียงในปี 1968 เท่านั้นที่ชะตากรรมถูก "คาดเดา" โดยเด็กนักเรียน Erasto Mpembe จากวิทยาศาสตร์อันห่างไกลของประเทศแทนซาเนีย หลังจากเริ่มต้นที่โรงเรียนเวทย์มนตร์ด้านการทำอาหาร ในปี 1963 แม่น้ำ Mpembe แห่งที่ 13 ได้ละทิ้งงานทำน้ำค้างแข็ง เทคโนโลยีนี้จำเป็นต้องต้มนม บดนมลงในชาม ทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง จากนั้นนำไปแช่ในตู้เย็นเพื่อแช่แข็ง เห็นได้ชัดว่า Mpemba ไม่ได้เรียนหนักเกินไปและเบื่อหน่ายกับมัน กลัวเรียนไม่จบจึงเอานมร้อนแช่ตู้เย็น ในโอกาสนี้มันถูกแช่แข็งก่อนหน้านี้และนมของสหายของฉันก็เตรียมตามกฎทั้งหมด

เมื่อ Mpemba แบ่งปันคำพูดของเขากับครูฟิสิกส์ เขาก็ทำให้เขาหัวเราะต่อหน้าทั้งชั้น Mpemba ถูกจดจำในภาพ ห้าปีต่อมา ขณะที่เป็นนักศึกษาที่มหาวิทยาลัยในดาร์เอสซาลาม เขาได้เข้าร่วมการบรรยายของนักฟิสิกส์ชื่อดัง เดนิส จี. ออสบอร์น หลังจากการบรรยาย เขาถามว่า: “ถ้าคุณนำภาชนะใหม่สองใบที่มีน้ำในปริมาณเท่ากัน ใบหนึ่งที่อุณหภูมิ 35 °C (95 °F) และอีกใบที่อุณหภูมิ 100 °C (212 °F) แล้วนำไปแช่ในช่องแช่แข็ง แล้วน้ำในภาชนะที่ร้อนจะแข็งตัวเร็วขึ้น ทำไม คุณสามารถเห็นปฏิกิริยาของศาสตราจารย์ชาวอังกฤษต่อโภชนาการของชายหนุ่มจากแทนซาเนียผู้ถูกทอดทิ้งจากพระเจ้า เขาเยาะเย้ยนักเรียน อย่างไรก็ตาม Mpemba พร้อมสำหรับสถานการณ์ดังกล่าวและเรียกร้องให้จำนอง การทดสอบขั้นสูงนี้จบลงด้วยการยืนยันเชิงทดลองอีกครั้ง ซึ่งยืนยันความถูกต้องของ Mpembi และความพ่ายแพ้ของ Osborne ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์ปรุงอาหารจึงได้ใส่ชื่อของเธอเข้าไปในประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์และจากนี้ไปปรากฏการณ์นี้เรียกว่า "เอฟเฟกต์ Mpembi" โยนเขาออกไป ตะโกนเขาออกไป ราวกับว่าเขาไม่ได้ออกไปข้างนอก ความเป็นจริงนั้นชัดเจน และดังที่ผู้เขียนร้องเพลงว่า “ฉันไม่ได้ก้าวเท้าเข้าไปในฟัน”

วินนี่แป้งแล้วเลิกพูดเหรอ?

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา หลายคนพยายามไขความลับของห้องลับที่มีน้ำเยือกแข็ง มีการระบุปรากฏการณ์อธิบายมากมาย: การระเหย การพาความร้อน การแช่ของสารที่ละลาย - แต่จากปัจจัยเหล่านี้จึงไม่สามารถรับรู้ถึงสิ่งตกค้างได้ vchenih ผู้ต่ำอุทิศทั้งชีวิตของเธอให้กับเอฟเฟกต์ Mpemba เจมส์ บราวน์ริดจ์ นักวิทยาศาสตร์จากแผนกความปลอดภัยทางรังสีแห่งมหาวิทยาลัยแห่งรัฐนิวยอร์ก กำลังศึกษาความขัดแย้งนี้มาเป็นเวลากว่าทศวรรษแล้ว จากการทดลองหลายร้อยครั้ง การศึกษายืนยันว่าภาวะอุณหภูมิต่ำกว่าปกติอาจเป็น “ความผิด” บราวน์ริดจ์อธิบายว่าอุณหภูมิที่สูงกว่า 0°C น้ำจะเย็นลงเป็นพิเศษ และเริ่มแข็งตัวเมื่ออุณหภูมิลดลงต่ำลง จุดเยือกแข็งถูกควบคุมโดยบ้านที่ตั้งอยู่ใกล้กับน้ำ - พวกเขาเปลี่ยนการไหลของการก่อตัวของผลึกน้ำแข็งด้วยตัวเอง บ้าน รวมถึงผง แบคทีเรีย และเกลือที่ละลายน้ำ จึงมีอุณหภูมินิวเคลียสที่เป็นลักษณะเฉพาะเมื่อผลึกน้ำแข็งก่อตัวขึ้นรอบๆ จุดศูนย์กลางของการตกผลึก หากน้ำมีองค์ประกอบหลายอย่าง อุณหภูมิเยือกแข็งจะถูกกำหนดโดยองค์ประกอบใดจะเป็นอุณหภูมินิวเคลียส

เพื่อยืนยันว่า Brownridge ได้นำตัวอย่างน้ำสองตัวอย่างที่อุณหภูมิเดียวกันแล้วนำไปแช่ในช่องแช่แข็ง พบว่าตัวอย่างหนึ่งมักจะแข็งตัวก่อนอีกตัวอย่างหนึ่งเสมอ โดยส่วนใหญ่แล้วจะผ่านบ้านอื่น

บราวน์ริดจ์ทำให้น้ำร้อนถึงความแตกต่างมากขึ้นระหว่างอุณหภูมิของน้ำและช่องแช่แข็ง - ซึ่งช่วยให้ไปถึงจุดเยือกแข็งก่อน ในขณะที่น้ำเย็นด้านล่างถึงจุดเยือกแข็งตามธรรมชาติซึ่งต่ำกว่า ยอมรับที่ 5°C .

ในขณะเดียวกัน เมืองบราวน์ริดจ์ก็ได้รับการเลี้ยงดูอย่างอุดมสมบูรณ์ ผู้ที่สามารถอธิบายผลกระทบของ Mpembi ในแบบของตนเองอาจมีโอกาสแข่งขันเพื่อเงินหนึ่งพันปอนด์จาก British Royal Chemical Partnership

เมื่อน้ำกลายเป็นน้ำแข็ง ไม่ว่าจะร้อนหรือเย็น ปัจจัยหลายอย่างจะไหลเข้ามา และอาหารเองก็ดูน่าประหลาดใจเล็กน้อย เป็นที่เข้าใจได้และชัดเจนจากฟิสิกส์ว่าน้ำร้อนยังต้องใช้เวลาหนึ่งชั่วโมงเพื่อทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิของน้ำเย็นที่เทลงไปเพื่อที่จะกลายเป็นน้ำแข็ง ขั้นตอนนี้สามารถข้ามได้ แต่เห็นได้ชัดว่าชั่วโมงนี้จะชนะ

มาคุยกันว่าน้ำกลายเป็นน้ำแข็งได้อย่างไรไม่ว่าจะหนาวหรือร้อน ข้างนอกหนาวจัด ไม่ว่าแดนละติจูดที่ปกคลุมไปด้วยหิมะจะเป็นเช่นไรก็ตาม ในความเป็นจริง ตามหลักวิทยาศาสตร์ ปรากฎว่าไม่ว่าในกรณีใด น้ำเย็นมักถูกตำหนิว่าเป็นน้ำเย็น

ครูสอนฟิสิกส์คิดแบบเดียวกันว่าเด็กนักเรียน Erasto Mpemba ในปี 1963 คลั่งไคล้ขนาดไหนที่จะอธิบายว่าทำไมผลรวมเย็นของน้ำค้างแข็งครั้งต่อไปจึงแข็งตัวด้านบน ด้านล่างเท่ากัน แล้วก็ร้อน

“นี่ไม่ใช่ฟิสิกส์สากล แต่เป็นฟิสิกส์ Mpembi”

ครั้งหนึ่งการลิดรอนของทิลกิซึ่งมืดมนลง Ale Denis Osborne ศาสตราจารย์ของ Fiziki ผู้ซึ่งมองข้ามเวลาของเขาไปโรงเรียน de -the -eramental เขาในความเป็นจริงของเชื้อชาติดังกล่าว เขาไม่ทราบความชัดเจนของ โทดี. ในปี 1969 วารสารวิทยาศาสตร์ยอดนิยมตีพิมพ์บทความที่ครอบคลุมโดยคนสองคนที่บรรยายถึงผลกระทบนี้

จากนี้ไป ก่อนที่จะพูด เรื่องราวเกี่ยวกับการที่น้ำมักจะกลายเป็นน้ำแข็ง ร้อนหรือเย็น อาจเรียกได้ว่าเป็นสายลม ผลกระทบ หรือความขัดแย้ง Mpembi

อาหารดำเนินไปเป็นเวลานาน

โดยธรรมชาติแล้วปรากฏการณ์ดังกล่าวเคยมีอยู่ในอดีตและในผลงานของนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ไม่ใช่แค่เด็กนักเรียนเท่านั้นที่กินอาหารเหล่านี้ แต่ยังรวมถึง René Descartes และ Aristotle ที่คิดเกี่ยวกับเรื่องนี้ด้วย

จนถึงสิ้นศตวรรษที่ 20 ผู้คนเริ่มพูดตลกเกี่ยวกับความขัดแย้งนี้

ลองคิดดูเพื่อให้เกิดความขัดแย้ง

เช่นเดียวกับน้ำค้างแข็ง ไม่ใช่แค่น้ำดั้งเดิมที่แข็งตัวในระหว่างการทดลอง มันขึ้นอยู่กับคุณแล้วที่จะร้องเพลงเพื่อเริ่มต่อต้าน ในขณะที่น้ำกลายเป็นน้ำแข็งไม่ว่าจะเย็นหรือร้อน การขัดจังหวะกระบวนการนี้หมายความว่าอย่างไร

ในปัจจุบัน ในศตวรรษที่ 21 มีตัวเลือกมากมายที่สามารถอธิบายความขัดแย้งนี้ได้ ผู้ที่น้ำกลายเป็นน้ำแข็งเร็วกว่า ไม่ว่าจะร้อนหรือเย็น สามารถเก็บไว้ได้เนื่องจากมีสภาพคล่องในการระเหยมากขึ้นในช่วงเย็นด้านล่าง ด้วยวิธีนี้ ปริมาตรจะเปลี่ยนไป และเมื่อปริมาตรเปลี่ยนไป ระยะเวลาในการแช่แข็งจะสั้นลงกว่าการใช้น้ำเย็นในปริมาณเท่าเดิม

ช่องแช่แข็งถูกแช่แข็งมาเป็นเวลานาน

หากน้ำกลายเป็นน้ำแข็งเร็วกว่าปกติ คุณสามารถสอดผ้าบุหิมะซึ่งสามารถนำไปใส่ในตู้เย็นที่ใช้ในการทดลองได้ หากคุณนำภาชนะสองใบที่เหมือนกัน แต่ในภาชนะหนึ่งจะมีน้ำร้อนและอีกภาชนะหนึ่ง - เย็นละลายหิมะใต้ภาชนะด้วยน้ำร้อนซึ่งจะช่วยลดการสัมผัสพื้นผิวความร้อนกับผนังของ ตู้เย็น. เราไม่สามารถทำภาชนะแบบนี้ด้วยน้ำเย็นได้ เนื่องจากไม่มีซับในเนื่องจากหิมะในช่องตู้เย็น น้ำเย็นจึงมีส่วนทำให้เพิ่มขึ้น

บน-ล่าง

นอกจากนี้ยังเป็นปรากฏการณ์ที่น้ำกลายเป็นน้ำแข็งบ่อยขึ้น - ร้อนหรือเย็น โดยมีคำอธิบายดังนี้ ตามกฎหมายเดียวกัน น้ำเย็นจะเริ่มแข็งตัวจากด้านบน และเมื่อน้ำร้อนเริ่มแข็งตัวจากล่างขึ้นบน เมื่อปรากฎว่าน้ำเย็นโดยมองหาสัตว์ร้ายชามน้ำแข็งเย็นซึ่งได้ตกลงในสถานที่แล้วถูกดูดซับในกระบวนการพาความร้อนและการสั่นสะเทือนทางความร้อนนี้สิ่งนี้จะอธิบายว่าน้ำกลายเป็นน้ำแข็งทั้งเย็นและร้อนได้อย่างไร มีภาพถ่ายจากการทดลองสมัครเล่นรวมอยู่ด้วยและมองเห็นได้ชัดเจน

ความร้อนออกมาพุ่งขึ้นไปบนเนินเขาและไปพบกับลูกบอลที่ระบายความร้อนสม่ำเสมอ ไม่มีวิธีที่ดีในการถ่ายเทความร้อน ดังนั้นกระบวนการทำความเย็นจึงมีความซับซ้อน น้ำร้อนไม่เป็นอันตรายต่อคนเหล่านี้ระหว่างทาง จะหนาวจัด จะหนาว หรือร้อน ถ้าได้ผล เราก็สามารถขยายความคิดได้ว่า ไม่ว่าน้ำจะมีเพลง มีวาจา ก็ต้องถูกรบกวน

บ้านใกล้แหล่งกักเก็บน้ำเป็นปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อผล

หากคุณไม่เขย่าและเขย่าน้ำจากแหล่งเก็บเดียวกันซึ่งมีความเข้มข้นของสารออกฤทธิ์เท่ากัน น้ำเย็นมีแนวโน้มที่จะแข็งตัวเร็วขึ้น หากมีสถานการณ์ที่องค์ประกอบทางเคมีแตกตัวในน้ำร้อนและน้ำเย็นไม่มีน้ำ แสดงว่าน้ำร้อนอาจกลายเป็นน้ำแข็งเร็วกว่าปกติได้ มีการอธิบายว่าการละลายของสารในน้ำทำให้เกิดจุดศูนย์กลางการตกผลึก และสำหรับจุดศูนย์กลางเหล่านี้จำนวนไม่มาก การเปลี่ยนแปลงของน้ำในของแข็งจะยากขึ้น มันเป็นไปได้ที่จะทำให้น้ำเย็นลงเป็นพิเศษ เพราะที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์นั้นแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย

แต่บางทีเวอร์ชันทั้งหมดเหล่านี้อาจไม่ได้รับการปฏิบัติตามอย่างสมบูรณ์และพวกเขายังคงพัฒนาอาหารเหล่านี้ต่อไป ในปี 2013 ทีมสืบสวนใกล้สิงคโปร์ประกาศว่าพวกเขาได้ไขปริศนาอันเก่าแก่นี้แล้ว

กลุ่มการศึกษาของจีนยืนยันว่าความลับของผลกระทบนี้อยู่ที่ปริมาณพลังงานที่เก็บไว้ระหว่างโมเลกุลของน้ำในพันธะซึ่งเรียกว่าโมเลกุลของน้ำ

ทางออกของตำนานจีน

ด้านล่างนี้คุณจะพบข้อมูลที่ต้องใช้ความรู้ทางเคมีเพื่อทำความเข้าใจว่าน้ำกลายเป็นน้ำแข็งได้อย่างไรไม่ว่าจะร้อนหรือเย็น เห็นได้ชัดว่ามันประกอบด้วยอะตอม H สองอะตอม (น้ำ) และหนึ่งอะตอม (กรด) ซึ่งถูกพันธะเข้าด้วยกันด้วยพันธะโควาเลนต์

นอกจากนี้อะตอมของน้ำของโมเลกุลเดียวกันยังถูกดึงดูดไปยังโมเลกุลของเหลวเพื่อกักเก็บกรด การเชื่อมต่อดังกล่าวเรียกว่าการเชื่อมต่อทางน้ำ

โปรดจำไว้ว่าในเวลาเดียวกันโมเลกุลของน้ำก็เหมือนกัน แสดงให้เห็นแล้วว่าเมื่อน้ำร้อน การก่อตัวระหว่างโมเลกุลจะเพิ่มขึ้น และทำให้เกิดแรงที่ทำหน้าที่เป็นแรง ปรากฎว่าเมื่อคุณครอบครองช่องว่างหนึ่งช่องระหว่างโมเลกุลในสภาวะเย็น คุณสามารถพูดได้ว่าพวกมันยืดออก และพวกมันก็มีพลังงานมากขึ้น พลังงานสำรองนี้จะเปลี่ยนแปลงเมื่อโมเลกุลของน้ำเริ่มเข้าใกล้กันและเกิดการเย็นตัวลง ปรากฎว่าน้ำร้อนมีการสำรองพลังงานมากกว่า และความเข้มข้นของน้ำร้อนจะมากขึ้นเมื่อเย็นลงถึงอุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์จะสังเกตได้เร็วกว่าน้ำเย็นซึ่งมีพลังงานสำรองน้อยกว่า แล้วน้ำจะกลายเป็นน้ำแข็งเร็วขึ้นได้อย่างไร - เย็นหรือร้อน? บนถนนและในห้องทดลอง ความขัดแย้งของ Mpembi อาจเกิดขึ้น และน้ำร้อนอาจกลายเป็นน้ำแข็ง

อาหารเอลยังคงเปิดอยู่

ไม่มีการยืนยันทางทฤษฎีสำหรับวิธีแก้ปัญหานี้ - ทุกอย่างเขียนด้วยสูตรที่สวยงามและดูน่าเชื่อถือ หากนำข้อมูลจากการทดลองว่าน้ำมักจะแข็งตัว - ร้อนหรือเย็นบ่อยแค่ไหน และจะนำเสนอผลลัพธ์ก็เป็นไปได้ที่จะปิดความขัดแย้งทางโภชนาการของ Mpemby

ในบทความนี้ เราจะมาดูว่าทำไมน้ำร้อนถึงแข็งตัวเร็วกว่าน้ำเย็น

น้ำอุ่นจะแข็งเร็วขึ้น ลดความเย็นลง! พลังของน้ำนั้นมหัศจรรย์มาก และไม่มีใครสามารถอธิบายมันได้จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ ตัวอย่างเช่นแม้แต่ในอริสโตเติลก็มีคำอธิบายของการตกปลาในฤดูหนาว: ชาวประมงสอดเบ็ดเข้าไปในช่องในน้ำแข็งและเพื่อให้กลิ่นเหม็นแข็งเร็วขึ้นพวกเขาจึงเทน้ำอุ่นลงบนน้ำแข็ง ชื่อของการค้นพบนี้ตั้งชื่อตาม Erasto Mpembi ในช่วงทศวรรษที่ 60 ของศตวรรษที่ 20 เมมเบรนสังเกตเห็นผลอันน่าอัศจรรย์เมื่อปรุงสุกเย็นจัด และอธิบายถึงคุณูปการด้านฟิสิกส์ของเขา - ดร. เดนิส ออสบอร์น Mpemba และ Dr. Osborne ทดลองกับน้ำที่อุณหภูมิต่างกัน และพัฒนาแนวคิด: น้ำเดือดบางส่วนเริ่มแข็งตัวเร็วขึ้น และน้ำบางส่วนอยู่ที่อุณหภูมิห้อง คนอื่นๆ ได้ทำการทดลองที่คล้ายกันในอดีต และในไม่ช้าก็พบผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกัน

คำอธิบายของปรากฏการณ์ทางกายภาพ

ยังไม่มีคำอธิบายที่ชัดเจนว่าเหตุใดจึงน่าตื่นเต้นมาก ผู้ติดตามหลายคนสันนิษฐานว่าทุกสิ่งทางด้านขวาอยู่ตรงกลางที่มีความเย็นยิ่งยวด ซึ่งคาดว่าจะเกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลงต่ำกว่าอุณหภูมิเยือกแข็ง มิฉะนั้น หากน้ำกลายเป็นน้ำแข็งที่อุณหภูมิต่ำกว่า 0°W น้ำที่เย็นยิ่งยวดก็อาจมีอุณหภูมิ เช่น -2°W ซึ่งจะส่งผลให้มีโอกาสที่จะเกิดขึ้นได้ยากที่จะกลายเป็นน้ำแข็ง หากเราพยายามทำให้น้ำเย็นแข็งตัว มีแนวโน้มว่าน้ำเย็นเกินไปทันที และจะแข็งตัวภายในหนึ่งชั่วโมง น้ำอุ่นต้องผ่านกระบวนการอื่น ส่วนผสมนี้จะถูกเปลี่ยนเป็นน้ำแข็งอย่างรวดเร็วเนื่องจากการพาความร้อน

การพาความร้อน- นี่คือปรากฏการณ์ทางกายภาพที่ลูกบอลล่างของตรงกลางลอยขึ้น และลูกบอลบนเมื่อเย็นลง

คำอธิบายสั้นๆ ว่าเหตุใดน้ำร้อนจึงแข็งตัวเร็วขึ้น

ปรากฎว่ากลางท้องฟ้าเองก็ปะปนกันและตกลงไป เมื่อกระบวนการพาความร้อนในน้ำร้อนทำงาน ผลึกน้ำแข็งจากพื้นผิวจะจมลงอย่างรวดเร็วและทำให้น้ำอุ่นที่ด้านล่างเย็นลง

ลูกหลานหลายคนแขวนคอและแขวนเวอร์ชันไว้เพื่อให้น้ำร้อนแข็งตัวเร็วกว่าเย็น ดูเหมือนว่าจะเป็นปรากฏการณ์ - แม้จะแช่แข็งก็จำเป็นต้องใช้น้ำร้อนเพื่อทำให้ซังเย็นลง อย่างไรก็ตาม ข้อเท็จจริงนี้ปราศจากข้อเท็จจริงแล้ว และจะมีการอธิบายต่อไปในรูปแบบต่างๆ

ในขณะนี้ มีหลายเวอร์ชันที่อธิบายข้อเท็จจริงนี้:

สารตกค้างที่ระเหยในน้ำร้อนจะเร็วขึ้นและต้องเปลี่ยน และถ้าน้ำกลายเป็นน้ำแข็งน้อยลง อุณหภูมิก็จะสูงขึ้นเร็วขึ้น
ช่องแช่แข็งของตู้เย็นถูกปกคลุมไปด้วยหิมะ ภาชนะที่บรรจุน้ำร้อนจะละลายหิมะที่อยู่ด้านล่าง ซึ่งจะทำให้การสัมผัสความร้อนกับช่องแช่แข็งลดลง
น้ำเย็นจะแข็งตัวเมื่อน้ำร้อนเริ่มแข็งตัว ในกรณีนี้การพาความร้อนและการถ่ายเทความร้อน ดังนั้น การลดลงของความร้อนจะแย่ลง
น้ำเย็นมีจุดศูนย์กลางการตกผลึก - เสียงพูดหยุดชะงัก เมื่ออุณหภูมิต่ำ การแข็งตัวในน้ำจะทำได้ยากขึ้น แม้ว่าในขณะเดียวกันก็อาจเกิดภาวะอุณหภูมิต่ำลงได้ หากที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์ จะกลายเป็นของหายาก

เพื่อความเป็นธรรม เราสามารถพูดได้ว่าผลกระทบนี้ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้ตลอดไป ส่วนใหญ่แล้วน้ำเย็นจะแข็งตัวเร็วกว่าน้ำร้อน

น้ำจะแข็งตัวที่อุณหภูมิเท่าใด?

ทำไมน้ำถึงแข็งตัว? คลังสินค้าแห่งนี้มีแร่ธาตุและอนุภาคอินทรีย์จำนวนมาก ตัวอย่างเช่น อาจเป็นอนุภาคทราย เลื่อย หรือดินเหนียวที่มีขนาดเล็กกว่าก็ได้ ที่อุณหภูมิต่ำ อนุภาคเหล่านี้จะกลายเป็นจุดศูนย์กลางที่ผลึกคริสตัลก่อตัวขึ้น

บทบาทของนิวเคลียสของการตกผลึกสามารถเล่นได้ด้วยกระเปาะลมและรอยแตกในภาชนะที่วางน้ำ ในระหว่างกระบวนการเปลี่ยนน้ำให้เป็นน้ำแข็ง จุดศูนย์กลางดังกล่าวจำนวนมากจะไหลเข้าสู่ของเหลว - เนื่องจากมีจำนวนมาก จุดศูนย์กลางจึงแข็งตัวเร็วขึ้น สำหรับจิตใจที่รุนแรงที่สุด ด้วยความดันบรรยากาศปกติ น้ำจะไหลจากสถานะของแข็งไปเป็นสถานะหายากที่อุณหภูมิ 0 องศา

สาระสำคัญของเอฟเฟกต์ Mpembi

ภายใต้อิทธิพลของ Mpembi เราเข้าใจถึงความขัดแย้งซึ่งสาระสำคัญก็คือน้ำร้อนจะแข็งตัวเร็วกว่าน้ำเย็น ปรากฏการณ์นี้ถูกสังเกตครั้งแรกโดยอริสโตเติลและเดส์การตส์ Erast Mpemba เด็กนักเรียนจากแทนซาเนียในปี 1963 ตั้งข้อสังเกตว่ายิ่งร้อนจัดในเวลาที่สั้นลงเท่าไรก็ยิ่งหนาวมากขึ้นเท่านั้น หลังจากได้รับความเชี่ยวชาญดังกล่าวแล้ว เราจึงลงนามในใบรับรองห้องครัว

คุณควรสับซูกอร์ในนมต้ม และหลังจากเย็นแล้ว ให้นำไปแช่ในตู้เย็นเพื่อแช่แข็ง ด้วยความเคารพในทุกสิ่ง Mpemba ด้วยความขยันเป็นพิเศษไม่ยอมแพ้และเริ่มสรุปส่วนแรกของงาน ดังนั้นโดยไม่ต้องกวนนมให้เย็นจึงนำไปแช่ไว้ในตู้เย็นในขณะที่ยังร้อนอยู่ เขากังวลแล้วว่ามันจะแข็งตัวมากขึ้นไปอีก และในหมู่เพื่อนร่วมชั้นของเขา พวกเขากำลังสร้างหุ่นยนต์ตามเทคโนโลยีที่กำหนด

ชายหนุ่มรู้สึกทึ่งกับข้อเท็จจริงนี้แล้ว และเริ่มการทดลองด้วยน้ำเปล่า ในปี 1969 วารสาร Physics Education ได้ตีพิมพ์ผลการวิจัยของ Mpembi และศาสตราจารย์ Dennis Osborne จากมหาวิทยาลัย Dar es Salaam เอฟเฟกต์ที่อธิบายไว้ได้รับจากชื่อ Mpembi อย่างไรก็ตาม ปรากฏการณ์ในปัจจุบันยังขาดคำอธิบายที่ชัดเจน ทุกคนเห็นด้วยกับ Duma เสมอว่าบทบาทหลักเป็นของหน่วยงานน้ำเย็นและน้ำร้อนซึ่งไม่เป็นที่รู้จัก

เวอร์ชั่นสิงคโปร์

นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแห่งหนึ่งในสิงคโปร์ยังกังวลว่าน้ำร้อนหรือน้ำเย็นจะกลายเป็นน้ำแข็งได้เร็วแค่ไหน ทีมสืบสวนภายใต้การนำของซือจางได้อธิบายปรากฏการณ์นี้ให้เจ้าหน้าที่น้ำทราบด้วยตนเอง นอกจากนี้ยังมีคลังเก็บน้ำในลาวาของโรงเรียน ได้แก่ อะตอมของกรดและอะตอมของน้ำ 2 อะตอม Kisen เหมือนเพลงที่ดึงอิเล็กตรอนลงไปในน้ำ ดังนั้นโมเลกุลจึงเป็น "แม่เหล็ก" ชนิดหนึ่ง

ในช่วงสงคราม โมเลกุลในน้ำดื่มจะถูกดึงดูดเข้าหากันและก่อตัวเป็นพันธะของน้ำ มูลค่าของมันมักจะต่ำกว่าเนื่องจากพันธะโควาเลนต์ ผู้สืบเชื้อสายชาวสิงคโปร์ชื่นชมที่มีการอธิบายความขัดแย้งของ Mpembi ในเรื่องการเชื่อมต่อทางน้ำเท่านั้น เนื่องจากโมเลกุลของน้ำตั้งอยู่ใกล้กันมาก ปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลที่รุนแรงเช่นนี้ทำให้เกิดพันธะโควาเลนต์ที่อยู่ตรงกลางโมเลกุลผิดรูป

และเมื่อน้ำร้อนขึ้น โมเลกุลที่เกาะติดกันจะถูกกำจัดออกทีละโมเลกุลอย่างง่ายดาย เป็นผลให้ในช่วงกลางของโมเลกุลการคลายตัวของพันธะโควาเลนต์เกิดขึ้นเนื่องจากการปลดปล่อยพลังงานและการเปลี่ยนไปสู่ระดับพลังงานที่ต่ำกว่า นำไปสู่จุดที่น้ำร้อนเริ่มเย็นลง เป็นการดีกว่าที่จะแสดงพัฒนาการทางทฤษฎีที่เกิดขึ้นในพิธีการของสิงคโปร์ในลักษณะนี้