Sziasztok kedves szerelmesek Érdekes tények. Ma erről fogunk beszélni. De úgy gondolom, hogy a címben feltett kérdés egyszerűen abszurdnak tűnhet - de mindig teljesen megbízni kell a hírhedt " józan ész", nem pedig egy szigorúan meghatározott tesztkísérlet. Próbáljuk meg kitalálni, miért forró víz gyorsabban fagy mint a hideg?

Történelmi hivatkozás

Hogy a fagyos hideg és meleg víz kérdésében „nem minden tiszta” Arisztotelész műveiben szerepelt, majd F. Bacon, R. Descartes és J. Black is hasonló megjegyzéseket tett. BAN BEN modern történelem Ez a hatás a „Mpemba paradoxona” nevet kapta – a tanganyikai iskolás, Erasto Mpemba után, aki ugyanezt a kérdést tette fel egy vendég fizikaprofesszornak.

A fiú kérdése nem a semmiből merült fel, hanem a fagylaltkeverékek konyhában történő hűtésének folyamatával kapcsolatos tisztán személyes megfigyelésekből. Természetesen az osztálytársak, akik ott voltak, együtt iskolai tanár nevetett Mpembán – D. Osborne professzor által személyesen végzett kísérleti teszt után azonban „elpárolgott” a vágy, hogy Erastót gúnyolódjon. Sőt, Mpemba 1969-ben egy professzorral együtt részletes leírást is közölt erről a hatásról a Fizikaoktatásban - azóta a fent említett név rögzül a tudományos irodalomban.

Mi a jelenség lényege?

A kísérlet beállítása meglehetősen egyszerű: egyéb dolgok egyenlő feltételekkel azonos vékony falú edényeket tesztelnek, bennük - szigorúan egyenlő mennyiségben olyan vizek, amelyek csak hőmérsékletükben különböznek egymástól. Az edényeket a hűtőbe töltjük, majd mindegyikben rögzítjük a jégképződésig eltelt időt. A paradoxon az, hogy egy kezdetben melegebb folyadékkal rendelkező edényben ez gyorsabban történik.

Hogyan magyarázza ezt a modern fizika?

A paradoxonnak nincs univerzális magyarázata, hiszen több párhuzamos folyamat játszódik le együtt, amelyek hozzájárulása a konkrét kezdeti feltételektől függően változhat - de egységes eredménnyel:

• a folyadék túlhűtési képessége – kezdetben hideg víz hajlamosabbak a hipotermiára, pl. folyékony marad, ha hőmérséklete már fagypont alatt van
• gyorsított hűtés - a forró víz gőze jég mikrokristályokká alakul, amelyek visszaeséskor felgyorsítják a folyamatot, további „külső hőcserélőként” működve
• szigetelő hatás - a meleg vízzel ellentétben a hideg víz felülről lefagy, ami a konvekció és a sugárzás miatti hőátadás csökkenéséhez vezet

Számos más magyarázat is létezik ( utoljára A Brit Királyi Kémiai Társaság a közelmúltban, 2012-ben versenyt rendezett a legjobb hipotézisért) – de még mindig nincs egyértelmű elmélet a beviteli feltételek kombinációinak minden esetére...

Ez igaz, bár hihetetlenül hangzik, mert a fagyasztási folyamat során az előmelegített víznek át kell haladnia a hideg víz hőmérsékletén. Eközben ezt a hatást széles körben használják. Például a korcsolyapályákat és csúszdákat télen inkább meleg, mint hideg vízzel töltik meg. A szakértők azt tanácsolják az autósoknak, hogy télen hideg, ne meleg vizet öntsenek a mosótartályba. A paradoxont ​​a világ „Mpemba-effektusként” ismeri.

Ezt a jelenséget egykor Arisztotelész, Francis Bacon és Rene Descartes is említette, de csak 1963-ban figyeltek fel rá a fizikaprofesszorok és próbálták tanulmányozni. Az egész azzal kezdődött, hogy a tanzániai iskolás, Erasto Mpemba észrevette, hogy a fagylalt készítéséhez használt édesített tej gyorsabban megfagy, ha előmelegítik, és azt feltételezte, hogy a forró víz gyorsabban fagy meg, mint a hideg víz. A fizikatanárhoz fordult pontosításért, de ő csak nevetett a diákon, mondván: „Ez nem egyetemes fizika, hanem Mpemba fizika.”

Szerencsére egy napon Dennis Osborne, a Dar es Salaam Egyetem fizikaprofesszora meglátogatta az iskolát. És Mpemba ugyanezzel a kérdéssel fordult hozzá. A professzor kevésbé volt szkeptikus, azt mondta, nem tud megítélni olyasmit, amit soha nem látott, és hazatérve megkérte munkatársait, hogy végezzenek megfelelő kísérleteket. Úgy tűnt, megerősítették a fiú szavait. Mindenesetre 1969-ben Osborne beszélt az Mpembával való együttműködésről az angol magazinban. FizikaOktatás" Ugyanebben az évben George Kell, a Kanadai Nemzeti Kutatási Tanács közzétett egy cikket, amely angolul írja le a jelenséget. AmerikaiFolyóiratnak,-nekFizika».

Ennek a paradoxonnak több lehetséges magyarázata is van:

• A forró víz gyorsabban elpárolog, ezáltal csökken a térfogata, és az azonos hőmérsékletű kisebb térfogatú víz gyorsabban fagy meg. A hideg víznek gyorsabban meg kell fagynia légmentesen záródó edényekben.
• Hóborítás elérhetősége. Tárolóval forró víz megolvasztja az alatta lévő havat, ezáltal javítja a hőkontaktust a hűtőfelülettel. A hideg víz nem olvasztja el a havat alatta. Ha nincs hótakaró, a hidegvizes tartálynak gyorsabban le kell fagynia.
• A hideg víz felülről kezd megfagyni, ami rontja a hősugárzás és a konvekció folyamatait, és ezáltal a hőveszteséget, míg a meleg víz alulról kezd megfagyni. A tartályokban lévő víz további mechanikus keverésével a hideg víznek gyorsabban meg kell fagynia.
• A kristályosodási központok jelenléte hűtött vízben - benne oldott anyagok. Hideg vízben kevés ilyen centrum esetén a víz jéggé alakulása nehézkes, sőt túlhűtés is lehetséges, ha folyékony állapotban marad, nulla alatti hőmérsékleten.

Nemrég egy másik magyarázat is megjelent. Dr. Jonathan Katz (Jonathan Katz) a Washingtoni Egyetemről tanulmányozta ezt a jelenséget, és arra a következtetésre jutott fontos szerep vízben oldott anyagok játsszák, amelyek hevítéskor kicsapódnak.
Alatt feloldódott anyagok dr. A Katz a kalcium- és magnézium-hidrogén-karbonátokra utal, amelyek kemény vízben találhatók. Amikor a vizet melegítjük, ezek az anyagok kicsapódnak, és a víz „puhává” válik. A soha nem melegített víz tartalmazza ezeket a szennyeződéseket, és „kemény”. Ahogy fagy és jégkristályok képződnek, a szennyeződések koncentrációja a vízben 50-szeresére nő. Emiatt a víz fagyáspontja csökken.

Ez a magyarázat számomra nem tűnik meggyőzőnek, mert... Nem szabad elfelejtenünk, hogy a hatást fagylalttal végzett kísérletekben fedezték fel, és nem kemény vízzel. Valószínűleg a jelenség okai termofizikaiak, nem kémiaiak.

Egyelőre nem sikerült egyértelmű magyarázatot találni Mpemba paradoxonára. Azt kell mondanunk, hogy egyes tudósok ezt a paradoxont ​​nem tartják figyelemre méltónak. Nagyon érdekes azonban, hogy egy egyszerű iskolás fiú elérte a fizikai hatás elismerését, és kíváncsiságának és kitartásának köszönhetően tett szert népszerűségre.

Hozzáadva 2014 februárjában

A jegyzet 2011-ben íródott. Azóta új tanulmányok jelentek meg az Mpemba-effektusról és újabb kísérletek a magyarázatára. Így 2012-ben a Royal Society of Chemistry of Great Britain bejelentette nemzetközi verseny megfejteni a „The Mpemba Effect” tudományos rejtélyt 1000 font nyereményalappal. A határidő 2012. július 30. volt. A győztes Nikola Bregovic lett, a Zágrábi Egyetem laboratóriumából. Kiadta munkáját, amelyben elemezte a jelenség magyarázatára tett korábbi kísérleteket, és arra a következtetésre jutott, hogy azok nem voltak meggyőzőek. Az általa javasolt modell alapja alapvető tulajdonságait víz. Az érdeklődők a http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp oldalon találhatnak állást

A kutatás ezzel nem ért véget. 2013-ban szingapúri fizikusok elméletileg bebizonyították a Mepemba-effektus okát. A munka megtalálható a http://arxiv.org/abs/1310.6514 címen.

Kapcsolódó cikkek az oldalon:

További cikkek ebben a részben

Hozzászólások:

Alekszej Mishnev. , 2012.10.06. 04:14

Miért párolog el gyorsabban a forró víz? A tudósok gyakorlatilag bebizonyították, hogy egy pohár forró víz gyorsabban fagy meg, mint a hideg. A tudósok nem tudják megmagyarázni ezt a jelenséget, mert nem értik a jelenségek lényegét: a meleget és a hideget! A hő és a hideg olyan fizikai érzet, amely az anyag részecskéinek kölcsönhatását idézi elő, az űrből és a Föld középpontjából mozgó mágneses hullámok ellensűrítése formájában. Ezért minél nagyobb a potenciálkülönbség, ez a mágneses feszültség, annál gyorsabban megy végbe az energiacsere az egyik hullámnak a másikba való behatolása révén. Vagyis diffúziós módszerrel! A cikkemre válaszolva az egyik ellenfél ezt írja: 1) „..A forró víz GYORSABBAN elpárolog, aminek következtében kevesebb, így gyorsabban fagy meg” Kérdés! Milyen energia hatására párolog el gyorsabban a víz? 2) Az én cikkem egy pohárról szól, és nem egy favályúról, amire az ellenfél ellenérvként hivatkozik. Ami nem helyes! A kérdésre válaszolok: „MIÉRT PÁROLGÁL EL A VÍZ A TERMÉSZETBEN?” A mágneses hullámok, amelyek mindig a Föld középpontjából az űrbe mozognak, leküzdve a mágneses kompressziós hullámok ellennyomását (amelyek mindig az űrből a Föld közepe felé mozognak), ugyanakkor vízrészecskéket permeteznek, mivel az űrbe költöznek. , növelik a hangerőt. Vagyis terjeszkednek! A mágneses kompressziós hullámok leküzdése esetén ezek a vízgőzök összenyomódnak (kondenzálódnak), és ezek hatására mágneses erők kompresszió, a víz csapadék formájában visszatér a földbe! Tisztelettel! Alekszej Mishnev. 2012. október 6.

Alekszej Mishnev. , 2012.10.06. 04:19

Mi a hőmérséklet? A hőmérséklet a kompressziós és tágulási energiával rendelkező mágneses hullámok elektromágneses feszültségének mértéke. Amikor egyensúlyi állapot ezek az energiák, a test vagy anyag hőmérséklete stabil állapotban van. Ha ezeknek az energiáknak az egyensúlyi állapota megbomlik, a tágulási energia irányába a test vagy anyag a tér térfogata megnövekszik. Ha a mágneses hullámok energiája meghaladja a kompresszió irányát, a test vagy az anyag a tér térfogata csökken. Az elektromágneses feszültség mértékét a referenciatest tágulási vagy összenyomódási foka határozza meg. Alekszej Mishnev.

Moiseeva Natalia, 2012.10.23. 11:36 | VNIIM

Alexey, ön egy cikkről beszél, amely a hőmérséklet fogalmával kapcsolatos gondolatait tartalmazza. De senki nem olvasta. Kérlek adj egy linket. Általában véve nagyon egyedi a fizikával kapcsolatos nézeteid. Soha nem hallottam "referenciatest elektromágneses tágulásáról".

Jurij Kuznyecov, 2012.12.04. 12:32

Feltételezik, hogy ez az intermolekuláris rezonanciának és az általa generált molekulák közötti ponderomotive vonzásnak köszönhető. Hideg vízben a molekulák kaotikusan mozognak és rezegnek, azzal különböző frekvenciák. A víz felmelegítésekor a rezgések frekvenciájának növekedésével tartományuk szűkül (a folyékony forró víztől a párolgásig csökken a frekvenciakülönbség), a molekulák rezgési frekvenciái közelednek egymáshoz, aminek következtében a rezonancia molekulák között fordul elő. A hűtés során ez a rezonancia részben megmarad, és nem halványul el azonnal. Próbálja meg megnyomni a rezonanciában lévő két gitárhúr egyikét. Most engedd el - a húr újra vibrálni kezd, a rezonancia helyreállítja rezgéseit. Ugyanígy a fagyott vízben a külső hűtött molekulák megpróbálják elveszíteni a rezgések amplitúdóját és frekvenciáját, de az ér belsejében lévő „meleg” molekulák „visszahúzzák” a rezgéseket, vibrátorként, a külsők pedig rezonátorként működnek. Ponderomotív vonzalom* keletkezik a vibrátorok és a rezonátorok között. Amikor a ponderomotive erő válik több erő, amelyet a molekulák kinetikus energiája okoz (amelyek nem csak vibrálnak, hanem lineárisan is mozognak), felgyorsul a kristályosodás - az „Mpemba-effektus”. A ponderomotoros kapcsolat nagyon instabil, az Mpemba effektus mindentől erősen függ kapcsolódó tényezők: a fagyott víz térfogata, fűtésének jellege, fagyási körülményei, hőmérséklet, légáramlás, hőcsere viszonyok, gáztelítettség, a hűtőegység rezgése, szellőzés, szennyeződések, párolgás stb. Talán még a világítástól is... Ezért a hatásnak sok magyarázata van, és néha nehezen reprodukálható. Ugyanezen „rezonáns” okból forralt víz gyorsabban forr, mint forralatlan - a rezonancia a forralás után egy ideig fenntartja a vízmolekulák rezgésének intenzitását (a hűtés során bekövetkező energiaveszteség főként a mozgási energia elvesztésének köszönhető Lineáris mozgás molekulák). Intenzív melegítés esetén a vibrátormolekulák szerepet cserélnek a rezonátor molekulákkal a fagyáshoz képest - a vibrátorok frekvenciája kisebb, mint a rezonátorok frekvenciája, ami azt jelenti, hogy nem vonzás, hanem taszítás történik a molekulák között, ami felgyorsítja az átmenetet egy másik állapotba az összesítés (pár).

Vlad, 2012.12.11., 03:42

Eltörte az agyam...

Anton, 2013. 02. 04. 02:02

1. Valóban olyan nagy ez a ponderomotív vonzalom, hogy befolyásolja a hőátadási folyamatot? 2. Ez azt jelenti, hogy ha minden testet egy bizonyos hőmérsékletre hevítünk, szerkezeti részecskéi rezonanciába lépnek? 3. Miért tűnik el ez a rezonancia lehűléskor? 4. Ez a te tipped? Ha van forrás, kérjük jelezze. 5. Ezen elmélet szerint az edény alakja fontos szerepet fog játszani, és ha vékony és lapos, akkor a fagyási idő különbsége nem lesz nagy, i.e. ezt ellenőrizheti.

Gudrat, 2013.11.03. 10:12 | METAK

A hideg vízben már vannak nitrogénatomok, és a vízmolekulák közötti távolság kisebb, mint a forró vízben. Vagyis a konklúzió: A forró víz gyorsabban szívja fel a nitrogénatomokat és ugyanakkor gyorsan meg is fagy, mint a hideg víz - ez a vas keményedéséhez hasonlítható, hiszen a forró víz jéggé alakul, a forró vas pedig gyors hűtéssel megkeményedik!

Vlagyimir, 2013.03.13. 06:50

vagy talán ez: a forró víz és a jég sűrűsége kisebb sűrűség hideg víz, és ezért a víznek nem kell változtatnia a sűrűségén, veszít egy kis időt és megfagy.

Alexey Mishnev, 2013.03.21., 11:50

Mielőtt a részecskék rezonanciáiról, vonzásairól és rezgéseiről beszélnénk, meg kell értenünk és meg kell válaszolnunk a kérdést: Milyen erők váltják ki a részecskék rezgését? Mivel, anélkül kinetikus energia, nem lehet tömörítés. Tömörítés nélkül nem lehet bővíteni. Tágulás nélkül nem létezhet mozgási energia! Amikor a húrok rezonanciájáról kezdesz beszélni, először tedd meg az erőfeszítést, hogy ezek közül a húrok egyike elkezdjen vibrálni! Amikor a vonzásról beszélünk, mindenekelőtt azt az erőt kell jelezni, amely vonzza ezeket a testeket! Megerősítem, hogy minden test össze van nyomva elektromágneses energia légkör és amely összenyomja az összes testet, anyagot és elemi részecskék 1,33 kg erővel. nem cm2-re, hanem elemi részecskére, mivel a légköri nyomás nem lehet szelektív!

Dodik, 2013.05.31. 02:59

Úgy tűnik számomra, hogy elfelejtett egy igazságot: "A tudomány ott kezdődik, ahol a mérések kezdődnek." Milyen hőmérsékletű a "forró" víz? Milyen hőmérsékletű a "hideg" víz? A cikk egy szót sem szól erről. Ebből arra következtethetünk - az egész cikk egy baromság!

Grigorij, 2013.04.06. 12:17

Dodik, mielőtt hülyeségnek nevezne egy cikket, legalább egy kicsit el kell gondolkodnia a tanuláson. És nem csak mérni.

Dmitrij, 2013.12.24., 10:57

A forró víz molekulái gyorsabban mozognak, mint a hideg vízben, emiatt szorosabb a kapcsolat a környezettel, úgy tűnik, hogy minden hideget felszívnak, gyorsan lelassul.

Iván, 2014.10.01. 05:53

Meglepő, hogy egy ilyen névtelen cikk jelenik meg ezen az oldalon. A cikk teljesen tudománytalan. A szerző és a kommentátorok egymással versengve keresik a magyarázatot a jelenségre, anélkül, hogy kiderítenék, megfigyelhető-e egyáltalán a jelenség, és ha megfigyelik, akkor milyen feltételekkel. Ráadásul még abban sincs egyetértés, hogy valójában mit is figyelünk meg! Így a szerző ragaszkodik ahhoz, hogy meg kell magyarázni a forró fagylalt gyors fagyasztásának hatását, bár a teljes szövegből (és a „hatást fagylaltkísérletek során fedezték fel” szavakból) az következik, hogy ő maga nem végzett ilyen eljárást. kísérletek. A cikkben felsorolt ​​jelenség „megmagyarázásának” lehetőségeiből egyértelműen kitűnik, hogy teljesen más kísérleteket írnak le, amelyeket különböző körülmények között, eltérő körülmények között végeznek. vizes oldatok. Mind a magyarázatok lényege, mind szubjunktív hangulat azt sugallják, hogy a megfogalmazott gondolatok alapvető tesztelését sem végezték el. Valaki véletlenül hallott egy vicces történetet, és lazán kifejtette spekulatív következtetését. Sajnálom, de ez nem fizikai. Tudományos kutatás, és a beszélgetés a dohányzóban folyik.

Iván, 2014. 10. 01. 06:10

A cikkben a hengerek forró vízzel és az ablakmosó tartályok hideg vízzel való feltöltésével kapcsolatos megjegyzésekkel kapcsolatban. Itt minden egyszerű a szemszögből elemi fizika. A korcsolyapályát pont azért töltik fel forró vízzel, mert lassabban fagy be. A korcsolyapályának vízszintesnek és simának kell lennie. Próbáld meg feltölteni hideg vízzel - dudorokat és „duzzadásokat” kapsz, mert... A víz _gyorsan_ megfagy anélkül, hogy egyenletes rétegben szétterülne. A forrónak pedig lesz ideje egyenletes rétegben szétterülni, és megolvasztja a meglévő jeget és hógumókat. Az alátét szintén nem nehéz: nincs értelme tiszta vizet önteni hideg időben - ráfagy az üvegre (még forrón is); és a forró, nem fagyos folyadék a hideg üveg megrepedéséhez vezethet, ráadásul az üvegnek megnövekszik a fagyáspontja az alkoholok gyorsuló párolgása miatt az üveghez vezető úton (mindenki ismeri a holdfény működési elvét? ? - az alkohol elpárolog, a víz megmarad).

Iván, 2014.10.01. 06:34

De a jelenség lényegét tekintve hülyeség azt kérdezni, hogy két különböző kísérlet különböző körülmények között miért megy eltérően. Ha a kísérletet tisztán hajtják végre, akkor azonos kémiai összetételű hideg és meleg vizet kell venni - ugyanabból a vízforralóból előhűtött forrásban lévő vizet veszünk. Öntsük azonos edényekbe (például vékony falú poharakba). Nem a hóra tesszük, hanem egy ugyanolyan sík, száraz alapra, például egy fa asztalra. És nem egy mikrofagyasztóban, hanem egy meglehetősen terjedelmes termosztátban - néhány éve kísérletet végeztem a dachában, amikor az utca stabil volt. fagyos időjárás-25 C körül. A víz egy bizonyos hőmérsékleten kristályosodik, miután a kristályosodási hőt felszabadítja. A hipotézis arra az állításra vezet, hogy a forró víz gyorsabban hűl (ez igaz, összhangban klasszikus fizika a hőátadási sebesség arányos a hőmérséklet-különbséggel), de megnövelt hűtési sebességet tart fenn akkor is, ha hőmérséklete megegyezik a hideg víz hőmérsékletével. A kérdés az, hogy miben különbözik a kint +20C-ra hűlt víz az egy órával korábban +20C-ra hűtött, de egy helyiségben pontosan ugyanilyen víztől? Klasszikus fizika(amúgy nem a dohányzószoba csacsogása, hanem több százezer és millió kísérlet alapján) azt mondja: semmi, a hűtés további dinamikája ugyanaz lesz (csak a forrásban lévő víz éri el később a +20 pontot) . A kísérlet pedig ugyanezt mutatja: amikor egy pohár kezdetben hideg vízben már erős jégkéreg volt, a forró víznek eszébe sem jutott, hogy megfagyjon. P.S. Jurij Kuznyecov megjegyzéseire. Egy bizonyos hatás megléte akkor tekinthető megállapítottnak, ha leírják annak előfordulásának feltételeit, és következetesen reprodukálják. És ha ismeretlen kísérleteink vannak ismeretlen körülmények között, korai elméleteket építeni ezek magyarázatára, és ez nem ad semmit. tudományos szempont látomás. P.P.S. Nos, Alekszej Mishnev megjegyzéseit lehetetlen a gyengédség könnyei nélkül elolvasni - az ember valamiféle kitalált világban él, amelynek semmi köze a fizikához és a valódi kísérletekhez.

Gergely, 2014.01.13. 10:58

Ivan, jól értem, hogy cáfolod az Mpemba-effektust? Nem létezik, ahogy a kísérleteid mutatják? Miért olyan híres a fizikában, és miért próbálják sokan megmagyarázni?

Iván, 2014.02.14. 01:51

Jó napot, Gregory! Egy tisztátalan kísérlet hatása fennáll. De amint megérti, ez nem ok arra, hogy új törvényeket keressünk a fizikában, hanem egy kísérletező képességének fejlesztésére. Ahogy a kommentekben már megjegyeztem, az „Mpemba-effektus” magyarázatára tett kísérletek mindegyikében a kutatók még azt sem tudják egyértelműen megfogalmazni, hogy mit és milyen feltételek mellett mérnek pontosan. És azt akarod mondani, hogy ezek kísérleti fizikusok? Ne nevettes. A hatást nem a fizika ismeri, hanem a különféle fórumokon és blogokon folyó áltudományos viták, amelyeknek ma már tengere is van. Valódi fizikai hatásként (olyan értelemben, mint valami új fizikai törvények, és nem egy helytelen értelmezés vagy egyszerűen mítosz következményeként) a fizikától távol álló emberek érzékelik. Nincs okunk tehát egyetlen fizikai hatásként beszélni az eredményekről különböző kísérletek, teljesen más körülmények közé helyezve.

Pavel, 2014.02.18., 09:59

hmm srácok... cikk a "Speed ​​​​Info"-hoz... Ne sértődj meg... ;) Ivánnak mindenben igaza van...

Grigorij, 2014.02.19. 12:50

Ivan, egyetértek azzal, hogy ma már sok áltudományos oldal tesz közzé ellenőrizetlen szenzációs anyagokat. Végül is az Mpemba-hatást még mindig tanulmányozzák. Ráadásul egyetemi tudósok kutatnak. Például 2013-ban ezt a hatást egy csoport tanulmányozta Műszaki Egyetem Szingapúrban. Tekintse meg a http://arxiv.org/abs/1310.6514 linket. Úgy vélik, megtalálták a magyarázatot erre a hatásra. A felfedezés lényegéről nem írok részletesen, de véleményük szerint a hatás a hidrogénkötésekben tárolt energiák különbségével függ össze.

Moiseeva N.P. , 2014.02.19. 03:04

Mindenkinek, aki érdeklődik az Mpemba-effektus kutatása iránt, kissé kiegészítettem a cikk anyagát, és hivatkozásokat adtam, ahol többet olvashat legújabb eredményeket(lásd a szöveget). Köszönjük észrevételeit.

Ildar, 2014.02.24. 04:12 | nincs értelme mindent felsorolni

Ha ez az Mpemba-effektus valóban megvalósul, akkor magyarázatot kell keresni, gondolom molekuláris szerkezet víz. Víz (ahogy tanultam népszerű tudományos irodalom) nem létezik egyedi molekulák H2O, de több (akár tucatnyi) molekulából álló klaszterekben. A víz hőmérsékletének növekedésével a molekulák mozgási sebessége nő, a klaszterek felbomlanak egymás ellen, és a molekulák vegyértékkötéseinek nincs idejük nagy klasztereket összeállítani. Kicsit több időbe telik a klaszterek kialakítása, mint a molekuláris mozgás sebességének csökkentése. És mivel a klaszterek kisebbek, a kristályrács kialakulása gyorsabban megy végbe. Hideg vízben láthatóan a nagy, meglehetősen stabil klaszterek megakadályozzák a rácsok kialakulását, és elpusztulnak egy ideig. Jómagam a tévében láttam azt a különös hatást, amikor egy tégelyben nyugodtan álló hideg víz több órán át folyékony maradt a hidegben. De amint az edényt felemelték, vagyis kissé elmozdították a helyéről, az edényben lévő víz azonnal kikristályosodott, átlátszatlanná vált, és az edény szétrepedt. Nos, a pap, aki ezt a hatást mutatta, azzal magyarázta, hogy megáldották a vizet. Egyébként kiderült, hogy a víz a hőmérséklettől függően nagymértékben megváltoztatja a viszkozitását. Ez számunkra, mint nagy lények számára észrevehetetlen, de a kisméretű (mm-es vagy kisebb) rákfélék, és még inkább a baktériumok szintjén a víz viszkozitása nagyon jelentős tényező. Ezt a viszkozitást szerintem a vízfürtök mérete is meghatározza.

SZÜRKE, 2014.03.15 05:30

körülöttünk minden, amit látunk, felszínes jellemzők (tulajdonságok), ezért csak azt fogadjuk el energiának, amit meg tudjuk mérni vagy bármilyen módon bizonyítani tudjuk a létezését, különben zsákutca. ezt a jelenséget, az Mpemba-effektust csak egy egyszerű volumetrikus elmélettel lehet megmagyarázni, amely mindent egyesít fizikai modellek egyetlen interakciós struktúrába. valójában egyszerű

Nikita, 2014. 06. 06. 04:27 | autó

De hogyan lehet megbizonyosodni arról, hogy a víz nem meleg, hanem hideg marad, amikor az autóban vezet?

Alexey, 2014.10.03., 01:09

Íme, egy újabb "felfedezés" az úton. Víz be műanyag palack Sokkal gyorsabban lefagy nyitott kupakkal. A szórakozás kedvéért többször is elvégeztem a kísérletet súlyos fagy. A hatás nyilvánvaló. Sziasztok teoretikusok!

Evgeniy, 2014.12.27., 08:40

Az elpárologtató hűtő elve. Két hermetikusan lezárt palackot veszünk hideg és meleg vízzel. Hűtőbe tesszük. A hideg víz gyorsabban lefagy. Most ugyanazokat a palackokat hideg és meleg vízzel vesszük, kinyitjuk és hidegbe tesszük. A forró víz gyorsabban megfagy, mint a hideg. Ha két medencét veszünk hideg és meleg vízzel, akkor a meleg víz sokkal gyorsabban megfagy. Ez annak köszönhető, hogy egyre fokozódik a kapcsolatunk a légkörrel. Minél intenzívebb a párolgás, annál gyorsabban csökken a hőmérséklet. Itt meg kell említeni a páratartalom tényezőt. Minél alacsonyabb a páratartalom, annál erősebb a párolgás és annál erősebb a hűtés.

szürke TOMSK, 2015. 03. 01. 10:55

SZÜRKE, 2014.03.15 05:30 - folytatás Amit a hőmérsékletről tudsz, az nem minden. Van ott még valami. Ha helyesen szerkeszti meg a hőmérséklet fizikai modelljét, akkor ez lesz a kulcs az energiafolyamatok leírásához a diffúziótól, olvadástól és kristályosodástól az olyan méretig, mint a hőmérséklet növekedése a nyomás növekedésével, a nyomás növekedése a hőmérséklet növekedésével. A fentiekből még a Nap energiájának fizikai modellje is világossá válik. télen vagyok. . 20013 kora tavaszán hőmérsékleti modelleket vizsgálva összeállítottam egy általános hőmérsékleti modellt. Pár hónappal később eszembe jutott a hőmérsékleti paradoxon, majd rájöttem... hogy az én hőmérsékleti modellem az Mpemba paradoxont ​​is leírja. Ez 2013 május-júniusában volt. Egy évet késtem, de ez a legjobb. Az én fizikai modellem egy kimerevített keret, amely előre és hátra is visszatekerhető, és motoros tevékenységet tartalmaz, ugyanazt a tevékenységet, amelyben minden mozog. Van 8 év iskola és 2 év főiskola a téma ismétlésével. 20 év telt el. Tehát nem tudok semmiféle fizikai modellt tulajdonítani híres tudósoknak, és képleteket sem. Nagyon sajnáljuk.

Andrey, 2015.11.08., 08:52

Általában van egy ötletem arról, hogy a meleg víz miért fagy le gyorsabban, mint a hideg. És a magyarázataimban minden nagyon egyszerű, ha érdekel, írj nekem e-mailben: [e-mail védett]

Andrey, 2015.11.08., 08:58

Sajnálom, hogy rosszat adtam Postafiók itt a helyes email: [e-mail védett]

Victor, 2015.12.23., 10:37

Nekem úgy tűnik, minden egyszerűbb, itt esik a hó, elpárolgott gáz, lehűtik, és lehet, hogy hideg időben a meleg gyorsabban hűl, mert elpárolog és azonnal kikristályosodik anélkül, hogy messzire emelkedne, és a víz gáz halmazállapotú gyorsabban lehűl, mint a folyadék)

Bekzhan, 2016.01.28., 09:18

Még ha valaki felfedte volna a világnak ezeket a törvényeit, amelyek ehhez a hatáshoz kapcsolódnak, nem írta volna ide. Az én szemszögemből nem lenne logikus, hogy felfedje a titkait az internetezőknek, amikor közzéteheti tudományos folyóiratokés személyesen bizonyítsd be az embereknek, szóval, ami itt erről a hatásról lesz írva, az nem logikus.)))

Alex, 2016.02.22. 12:48

Helló Kísérletezők Igazad van, amikor azt mondod, hogy a tudomány ott kezdődik, ahol... nem a mérésekkel, hanem a számításokkal. A „Kísérlet” örök és nélkülözhetetlen érv a képzelettől és a lineáris gondolkodástól megfosztottak számára. Mindenkit megbántott, most az E= mc2 esetében - mindenki emlékszik? A hideg vízből a légkörbe kirepülő molekulák sebessége határozza meg az általuk a vízből elszállított energia mennyiségét (a lehűlés energiaveszteség A meleg vízből érkező molekulák sebessége sokkal nagyobb, és az elszállított energia négyzetes). a megmaradt víztömeg lehűlési sebessége) Ez minden, ha megússza a "kísérletezést" és emlékszik a tudomány alapjaira

Vlagyimir, 2016. 04. 25. 10:53 | Meteo

Azokban az időkben, amikor a fagyálló ritka volt, egy munkanap után egy fűtetlen garázsban leeresztették a vizet az autó hűtőrendszeréből, hogy ne olvadjon le a hengerblokk vagy a hűtő – néha mindkettő együtt. Reggel forró vizet öntöttek. Erős fagyban a motorok gond nélkül beindultak. Valahogy a meleg víz hiánya miatt a csapból kifolyt a víz. A víz azonnal megfagyott. A kísérlet drága volt - pontosan annyiba került, mint egy ZIL-131 autó hengerblokkjának és hűtőjének vásárlása és cseréje. Aki nem hiszi, nézze meg. és Mpemba fagylalttal kísérletezett. A fagylaltban a kristályosodás másképp megy végbe, mint a vízben. Próbáljon meg a fogaival leharapni egy darab fagylaltot és egy darab jeget. Valószínűleg nem fagyott meg, hanem a lehűlés hatására besűrűsödött. A friss víz pedig, akár meleg, akár hideg, 0*C-on megfagy. A hideg víz gyors, de a forró víznek idő kell, hogy lehűljön.

Vándor, 2016. 05. 06. 12:54 | Alexnek

"c" - fénysebesség vákuumban E=mc^2 - a tömeg és az energia egyenértékűségét kifejező képlet

Albert, 2016. 07. 27. 08:22

Először az analógia a szilárd anyagok(nincs párolgási folyamat). Nemrég forrasztottam réz vízcsöveket. A folyamat úgy történik, hogy egy gázégőt a forraszanyag olvadáspontjára melegítenek. Egy kötés felfűtési ideje egy tengelykapcsolóval körülbelül egy perc. Egy kötést felforrasztottam a tengelykapcsolóra és pár perc múlva rájöttem, hogy rosszul forrasztottam. Kicsit el kellett forgatni a csövet a csatlakozóban. Újra elkezdtem égővel melegíteni a hézagot, és meglepetésemre 3-4 percbe telt, amíg a hézag olvadáspontra melegedett. Hogy hogy!? Végül is a cső még mindig forró, és úgy tűnik, hogy sokkal kevesebb energiára van szükség ahhoz, hogy felmelegítse az olvadási hőmérsékletre, de minden az ellenkezőjét mutatta. Minden a hővezető képességről szól, ami a már felfűtött csőben lényegesen magasabb, és a fűtött és hideg cső határvonala két perc alatt sikerült messze elmozdulni a csatlakozástól. Most a vízről. A forró és félig fűtött edény fogalmával fogunk működni. A forró edényben a forró, erősen mozgékony részecskék és a lassan mozgó, hideg részecskék között szűk hőmérsékleti határ képződik, amely viszonylag gyorsan mozog a perifériáról a középpontba, mert ezen a határon a gyors részecskék gyorsan leadják energiájukat (lehűtve) a határ túloldalán lévő részecskék által. Mivel a külső hideg részecskék térfogata nagyobb, a gyors részecskék adják a magukét hőenergia, nem tudja jelentősen felmelegíteni a külső hideg részecskéket. Ezért a forró víz hűtésének folyamata viszonylag gyorsan megy végbe. A félig melegített víz hővezető képessége sokkal kisebb, és a félig melegített és hideg részecskék közötti határ szélessége sokkal szélesebb. Az ilyen széles határ középpontjába való eltolódás sokkal lassabban megy végbe, mint egy forró edény esetében. Ennek eredményeként a forró edény gyorsabban hűl, mint a meleg. Úgy gondolom, hogy a lehűlési folyamat dinamikáját különböző módokon kell követnünk. hőmérsékletű víz több hőmérséklet-érzékelő elhelyezésével az edény közepétől a széléig.

Max, 2016.11.19. 05:07

Bebizonyosodott: Jamalban, ha hideg van, lefagy a forró vizes cső, és fel kell melegíteni, de a hideget nem!

Artem, 2016.12.09. 01:25

Nehéz, de szerintem a hideg víz sűrűbb, mint a forró, sőt jobb, mint a forralt víz, és itt felgyorsul a hűtés stb. a meleg víz eléri a hideg hőmérsékletet és túlszárnyalja azt, és ha figyelembe vesszük, hogy a meleg víz alulról fagy le és nem felülről, ahogy fent írták, ez nagyon felgyorsítja a folyamatot!

Alekszandr Szergejev, 21.08.2017 10:52

Nincs ilyen hatás. Jaj. 2016-ban részletes cikk jelent meg a témában a Nature-ben: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect Ebből jól látszik, hogy gondos kísérletekkel (ha a meleg és a hideg víz mintája mindenben megegyezik a hőmérséklet kivételével), a hatás nem figyelhető meg.

Zavlab, 2017.08.22. 05:31

Victor , 2017.10.27., 03:52

– Valóban az. - ha az iskolában nem értette, mi a hőkapacitás és az energiamegmaradás törvénye. Könnyű ellenőrizni - ehhez szüksége van: vágy, fej, kezek, víz, hűtőszekrény és ébresztőóra. A korcsolyapályákat pedig, ahogy a szakemberek írják, hideg vízzel lefagyasztják (töltik), a levágott jeget pedig meleg vízzel kiegyenlítik. Télen pedig fagyálló folyadékot kell önteni a mosótartályba, nem vizet. A víz minden esetben megfagy, a hideg víz pedig gyorsabban megfagy.

Irina, 2018.01.23. 10:58

A tudósok az egész világon Arisztotelész óta küzdenek ezzel a paradoxonnal, és Viktor, Zavlab és Szergejev bizonyult a legokosabbnak.

Denis, 2018. 02. 01. 08:51

Minden helyesen van írva a cikkben. De az ok némileg más. A forralás során a benne oldott levegő elpárolog a vízből, ezért a forrásban lévő víz lehűlésével a sűrűsége végső soron kisebb lesz, mint az azonos hőmérsékletű nyers vízé. Az eltérő hővezetőképesség egyéb okai mellett különböző sűrűségűek Nem.

Zavlab, 2018.01.03. 08:58 | Laboratórium vezetője

Irina:), a „tudósok szerte a világon” nem küzdenek ezzel a „paradoxonnal” a valódi tudósok számára ez a „paradoxon” egyszerűen nem létezik - jól reprodukálható körülmények között könnyen ellenőrizhető. A „paradoxon” az afrikai fiú, Mpemba megismételhetetlen kísérletei miatt jelent meg, és hasonló „tudósok” fújták fel :)

miroland, 2019.03.23. 07:20

egy Afrika szívében élő tanzániai fiú, aki nagy valószínűséggel még soha nem látott havat... ;-D nem keverek össze semmit???)))

A párologtatással, hűtéssel és kondenzációval tisztított folyadék különleges fizikai tulajdonságok. Fűtési rendszerben ajánlott használni, mivel nem tartalmaz sókat vagy oxigént. Ez pozitív hatással van a berendezés élettartamára.

De sok embert érdekel a kérdés: megfagy-e a desztillált víz 0˚ C alatti hőmérsékleten?

Könnyű kísérletet végezni otthon, és választ kapni erre a kérdésre. Látni fogjuk, hogy 0˚ C-on folyékony marad. Még akkor is, ha csökkentjük a hőmérsékletet fizikai állapot nem fog megváltozni.

Tehát milyen fokon fagy meg a víz?

Megfigyelt érdekes ingatlan desztillált víz negatív hőmérsékleten. Ha egy darab jeget, havat, levegőt vagy port ejtesz bele, a kristályok azonnal megjelennek a teljes térfogatban.

Ez azzal magyarázható, hogy a csapvíznek számos kristályosodási központja van: sók, belsejében lévő levegő, a tartály felülete stb. A tisztított folyadékoknak nincsenek ilyen központjai. Emiatt jelentősen hipotermiássá válhat.

A fizika törvényei kimondják, hogy minél jobban megtisztul a folyadék a szennyeződésektől, annál alacsonyabb az átmenet küszöbe. szilárd állapot.

A desztillált víz -10°C-on és az alatt megfagy. Ez magyarázza a fűtési időszakban a többi hűtőközeggel szembeni előnyét. Köszönet ezt az ingatlant, helyiség fűtésekor felveheti a versenyt a fagyállóval.

Ugyanakkor van egy szám további előnyök a többi hűtőfolyadék előtt:

1. környezeti tisztaság;
2. az emberi élet és egészség biztonsága;
3. a csövek gondos kezelése;
4. egyszerű használat;
5. elérhetőség.

Most már tudja, hogy a desztillált víz 10 fok alatt megfagy, így biztos lehet benne a fűtési rendszerben.

Reméljük, hogy a cikk hasznos volt az Ön számára. Hálásak leszünk, ha megosztod a közösségi oldalakon.

Legyen szép napod!

Olvassa el még:

Hűtőfolyadék a fűtési rendszerhez - mit használnak ma?
Vízmelegítés magánházban - technológia a megvalósításához
Vízszivattyú fűtéshez: működési elve és telepítés

A víz a világ egyik legcsodálatosabb folyadéka, amely szokatlan tulajdonságokkal rendelkezik. Például a jég szilárd folyékony halmazállapotú, van fajsúly alacsonyabb, mint maga a víz, ami nagymértékben lehetővé tette az élet kialakulását és fejlődését a Földön. Emellett az áltudományos, ill tudományos világ Vannak viták arról, hogy melyik víz fagy le gyorsabban - meleg vagy hideg. Bárki, aki be tudja bizonyítani, hogy a forró folyadék gyorsabban fagy be bizonyos feltételekés tudományosan indokolni fogja döntését, megkapja a britektől királyi Társaság vegyészeket 1000 fonttal jutalmazták.

Háttér

Azt a tényt, hogy számos körülmény között a meleg víz gyorsabban fagy meg, mint a hideg, már a középkorban észrevették. Francis Bacon és René Descartes sok erőfeszítést fordított ennek a jelenségnek a magyarázatára. A klasszikus hőtechnika szempontjából azonban ez a paradoxon nem magyarázható, és szemérmesen hallgatni próbálták. A vita folytatásának ösztönzője egy kissé furcsa történet volt, amely Erasto Mpembával, a tanzániai iskolással 1963-ban történt. Egyik nap, egy szakácsiskola desszertkészítési leckén a fiúnak, akit más dolgok tereltek el, nem volt ideje időben lehűteni a fagylaltkeveréket, és forró tejes cukoroldatot tenni a fagyasztóba. Meglepetésére a termék valamivel gyorsabban hűlt le, mint a megfigyelő gyakorlótársaié hőmérsékleti rezsim fagylaltkészítés.

A fiú a jelenség lényegét próbálva megérteni egy fizikatanárhoz fordult, aki a részletekbe nem bocsátkozva kigúnyolta kulináris kísérleteit. Erastót azonban irigylésre méltó szívósság jellemezte, és nem tejjel, hanem vízzel folytatta kísérleteit. Meggyőződése lett, hogy bizonyos esetekben a forró víz gyorsabban fagy, mint a hideg.

Erasto Mpembe, miután belépett a Dar es Salaam Egyetemre, részt vett Dennis G. Osborne professzor előadásán. Ennek befejezése után a diák zavarba ejtette a tudóst a víz hőmérsékletétől függő fagyási sebességgel kapcsolatos problémával. DG Osborne már a kérdés feltevésén is nevetségessé tette, és szánalmasan kijelentette, hogy minden szegény diák tudja, hogy a hideg víz gyorsabban megfagy. A fiatalember természetes szívóssága azonban éreztette magát. Fogadást kötött a professzorral, és azt javasolta, hogy végezzenek el egy kísérleti tesztet itt, a laboratóriumban. Az Erasto két tartály vizet helyezett a fagyasztóba, az egyiket 35 °C-os, a másikat 100 °C-os hőmérsékletű vízzel. Képzeld el a professzor és a környező „rajongók” meglepetését, amikor a második tartályban gyorsabban fagyott meg a víz. Azóta ezt a jelenséget „Mpemba-paradoxonnak” hívják.

A mai napig azonban nincs koherens elméleti hipotézis, amely megmagyarázná az „Mpemba-paradoxont”. Nem világos, melyik külső tényezők, kémiai összetétel víz, a benne oldott gázok jelenléte és ásványok helyen található folyadékok fagyási sebességét befolyásolják különböző hőmérsékletek. Az „Mpemba-effektus” paradoxona, hogy ellentmond az I. Newton által felfedezett egyik törvénynek, amely szerint a víz hűtési ideje egyenesen arányos a folyadék és a folyadék hőmérséklet-különbségével. környezet. És ha minden más folyadék teljesen betartja ezt a törvényt, akkor a víz bizonyos esetekben kivétel.

Miért fagy le gyorsabban a forró víz?T

Számos változat létezik arra vonatkozóan, hogy miért fagy le gyorsabban a forró víz, mint a hideg. A főbbek a következők:

• a forró víz gyorsabban elpárolog, miközben térfogata csökken, és kisebb mennyiségű folyadék gyorsabban lehűl - a víz + 100 ° C-ról 0 ° C-ra történő hűtésekor térfogati veszteségek légköri nyomás eléri a 15%-ot;
• a folyadék és a környezet közötti hőcsere intenzitása annál nagyobb több különbség hőmérséklet, ezért hőveszteségek a forrásban lévő víz gyorsabban áthalad;
• amikor a forró víz lehűl, a felületén jégkéreg képződik, amely megakadályozza a folyadék teljes megfagyását és elpárolgását;
• nál nél magas hőmérsékletű a vizet konvekcióval keverik össze, csökkentve a fagyasztási időt;
• A vízben oldott gázok csökkentik a fagyáspontot, így energiát vonnak el a kristályképződéshez - a forró vízben nincsenek oldott gázok.

Mindezek a feltételek többször is ki voltak téve kísérleti ellenőrzés. Különösen David Auerbach német tudós fedezte fel, hogy a forró víz kristályosodási hőmérséklete valamivel magasabb, mint a hideg vízé, ami lehetővé teszi az előbbi gyorsabb megfagyását. Később azonban bírálat érte kísérleteit, és sok tudós meg van győződve arról, hogy az „Mpemba-effektus”, amely meghatározza, hogy melyik víz fagy le gyorsabban - melegen vagy hidegen, csak bizonyos feltételek mellett reprodukálható, amelyeket eddig senki sem keresett és pontosított.

Milyen hőmérsékleten fagy meg a víz? Egyszerű kérdésnek tűnik, amelyre még egy gyerek is meg tud válaszolni: a víz fagyáspontja normál, 760 Hgmm légköri nyomáson nulla Celsius fok.

A víz azonban (annak ellenére, hogy rendkívül széles elterjedése bolygónkon) a legtitokzatosabb és legtökéletesebben tanulmányozott anyag, ezért a kérdés megválaszolásához részletes és megfontolt beszélgetésre van szükség.

• Oroszországban és Európában a hőmérsékletet a legtöbb Celsius-skála szerint mérik magas érték amelynek 100 fokos jele van.
• Az amerikai tudós, Fahrenheit kifejlesztette saját skáláját 180 felosztással.
• Van egy másik hőmérsékletmérés egysége - a kelvin, amelyet Thomson angol fizikusról neveztek el, aki Lord Kelvin címet kapott.

A víz feltételei és fajtái

A Föld bolygón a víz három fő fizikai állapotot ölthet: folyékony, szilárd és gáznemű halmazállapotot, amelyek átalakulhatnak különböző formák, egyidejűleg együtt élnek egymással (jéghegyek tengervíz, vízgőz és jégkristályok a felhőkben az égen, gleccserek és szabadon folyó folyók).

Az eredet, cél és összetétel jellemzőitől függően a víz lehet:

• friss;
• ásványi;
• tengeri;
• ivás (ide számítjuk a csapvizet);
• eső;
• felolvasztott;
• sós;
• strukturált;
• desztillált;
• ionmentesített.

A hidrogénizotópok jelenléte a vizet:

1. fény;
2. nehéz (deutérium);
3. szupernehéz (trícium).

Mindannyian tudjuk, hogy a víz lehet lágy vagy kemény: ezt a mutatót a magnézium- és kalciumkationok tartalma határozza meg.

Az általunk felsorolt ​​típusok mindegyike és aggregáció állapotai a víznek megvan a maga fagyás- és olvadáspontja.

A víz fagyáspontja

Miért fagy meg a víz? Tiszta víz mindig tartalmaz bizonyos mennyiségű ásványi vagy szerves eredetű lebegő részecskét. Lehet apró részecskék agyag, homok vagy házipor.

Amikor a környezeti hőmérséklet bizonyos értékekre csökken, ezek a részecskék olyan központok szerepét veszik át, amelyek körül jégkristályok kezdenek képződni.

A levegőbuborékok, valamint a vizet tartalmazó edény falának repedései és sérülései szintén kristályosodási magokká válhatnak. A vízkristályosodási folyamat sebességét nagymértékben meghatározza ezeknek a központoknak a száma: minél több van belőlük, annál gyorsabban fagy meg a folyadék.

Normál körülmények között (normál légköri nyomáson) a hőmérséklet fázisátmenet vízből folyékony halmazállapot szilárdban a 0 Celsius-fok jele. Ezen a hőmérsékleten fagy meg kint a víz.

Miért fagy le gyorsabban a forró víz, mint a hideg víz?

A forró víz gyorsabban fagy meg, mint a hideg – erre a jelenségre Erasto Mpemba, egy tanganyikai iskolás figyelt fel. Fagylaltkeverékekkel végzett kísérletei azt mutatták, hogy a felmelegített masszák fagyasztási sebessége lényegesen nagyobb, mint a hidegeké.

Ennek az érdekes jelenségnek, az úgynevezett „Mpemba-paradoxonnak” az egyik oka a forró folyadék nagyobb hőátadása, valamint a több kristályosodási magok a hideg vízhez képest.

Összefügg a víz fagyáspontja és a tengerszint feletti magasság?

Amikor a nyomás megváltozik, ami gyakran kapcsolódik a bekapcsolt állapothoz különböző magasságúak, a víz fagyási hőmérséklete radikálisan kezd eltérni a normál körülményekre jellemző standardtól.
A víz tengerszint feletti magasságban történő kristályosodása a következő hőmérsékleti értékeken megy végbe:

• Paradox módon 1000 m magasságban a víz 2 Celsius-fokon megfagy;
• 2000 méteres magasságban ez már 4 Celsius-foknál előfordul.

A hegyekben a víz legmagasabb fagyási hőmérséklete 5000 ezer méter feletti magasságban figyelhető meg (például a Fan-hegységben vagy a Pamírban).

Hogyan befolyásolja a nyomás a víz kristályosodási folyamatát?

Próbáljuk meg összekapcsolni a víz fagyási hőmérsékletének változásának dinamikáját a nyomásváltozással.

• 2 atm nyomáson a víz -2 fokos hőmérsékleten megfagy.
• 3 atm nyomáson a -4 Celsius fokos hőmérséklet elkezdi megfagyni a vizet.

A megnövekedett nyomással csökken a hőmérséklet, amelyen a víz kristályosodási folyamata megindul, és a forráspont nő. Alacsony nyomáson homlokegyenest ellenkező képet kapunk.

Emiatt magas tengerszint feletti magasságban és ritka légkörben még a tojást is nagyon nehéz megfőzni, mivel az edényben lévő víz már 80 fokon felforr. Nyilvánvaló, hogy ezen a hőmérsékleten egyszerűen lehetetlen ételt főzni.

Magas nyomáson a jég olvadási folyamata a korcsolya lapátok alatt még nagyon magas hőmérsékleten is megtörténik. alacsony hőmérsékletek ah, de neki köszönhető, hogy a korcsolyák siklanak a jeges felületen.

Hasonlóan magyarázzák Jack London történeteiben az erősen megrakott szánok futóinak megfagyását. A nehéz szánok nyomást gyakorolnak a hóra, és elolvadnak. A keletkező víz megkönnyíti a csúszást. De egyszer a szánkók megállnak és elhúzódnak hosszú idő egy helyen a kiszorított víz megfagyva az útra fagyasztja a futókat.

Vizes oldatok kristályosodási hőmérséklete

Kiváló oldószer lévén a víz könnyen reakcióba lép különféle szerves és szervetlen anyagok, tömegét alkotva olykor váratlan kémiai vegyületek. Természetesen mindegyik más-más hőmérsékleten megfagy. Mutassuk meg ezt egy vizuális listában.

• Az alkohol és víz keverékének fagyáspontja attól függ százalék mindkét komponenst tartalmazza. Hogyan több víz adjuk az oldathoz, minél közelebb van a nullához a fagyáspontja. Ha több alkohol van az oldatban, a kristályosodási folyamat -114 fok közelében kezdődik.

  Fontos tudni, hogy a vizes-alkoholos oldatoknak nincs fix fagyáspontja. Általában a kristályosodási folyamat kezdeti hőmérsékletéről és a szilárd állapotba való végső átmenet hőmérsékletéről beszélnek.

  Az első kristályok képződésének kezdete és az alkoholos oldat teljes megszilárdulása között 7 fokos hőmérsékleti intervallum van. Tehát a víz fagyáspontja alkohollal 40% -os koncentrációnál kezdeti szakaszban-22,5 fok, és a megoldás végső átmenete a szilárd fázis-29,5 fokon fog bekövetkezni.

A víz fagyáspontja sóval az szoros kapcsolat sótartalmának mértékével: minél több só van az oldatban, annál alacsonyabbra fog fagyni a higanyoszlop helyzete.

A víz sótartalmának mérésére egy speciális mértékegységet használnak - „ppm”. Megállapítottuk tehát, hogy a sókoncentráció növekedésével a víz fagyáspontja csökken. Magyarázzuk meg ezt egy példával:

Sótartalom szintje óceán vize egyenlő 35 ppm, míg átlagos érték fagyáspontja 1,9 fok. A Fekete-tenger vizeinek sótartalma 18-20 ppm, ezért magasabb hőmérsékleten, -0,9 és -1,1 Celsius-fok között fagy meg.

• A víz fagyáspontja cukorral (olyan oldatnál, amelynek molalitása 0,8) -1,6 fok.
• A szennyeződéseket tartalmazó víz fagyáspontja nagymértékben függ azok mennyiségétől és a vizes oldatban lévő szennyeződések természetétől.
• A víz fagyáspontja glicerinnel az oldat koncentrációjától függ. A 80 ml glicerint tartalmazó oldat -20 fokon megfagy, amikor a glicerintartalom 60 ml-re csökken, a kristályosodási folyamat -34 fokon kezdődik, és a 20%-os oldat fagyásának kezdete mínusz öt fok. Amint látod, lineáris függőség V ebben az esetben hiányzó. A 10% -os glicerinoldat lefagyasztásához -2 fokos hőmérséklet elegendő.
• A víz fagyáspontja szódával (értelemszerűen maró lúg vagy nátronlúg) még rejtélyesebb képet mutat: +7 Celsius-fokon 44%-os maróoldat fagy meg, +130 fokon pedig 80%.

Édes víztestek befagyása

Az édesvízi testekben a jégképződés folyamata kissé eltérő hőmérsékleti viszonyok között megy végbe.

• A tó vízének fagypontja, akárcsak a folyók vízének fagypontja, nulla Celsius-fok. A legtisztább folyók és patakok befagyása nem a felszínről, hanem a fenékről kezdődik, amelyen a kristályosodási magok fenékiszap részecskék formájában vannak jelen. Az uszadékfát eleinte jégkéreg borítja és vízi növények. Csak megéri fenékjég emelkedik a felszínre, ahogy a folyó azonnal befagy.
• A Bajkál-tó befagyott vize időnként akár nulla fok alá is lehűlhet. Ez csak sekély vízben történik; a víz hőmérséklete nulla fok alatti ezred-, néha századrész is lehet.
• Hőfok Bajkál víz a jégtakaró kérge alatt általában nem haladja meg a +0,2 fokot. Az alsóbb rétegekben fokozatosan +3,2-re emelkedik a legmélyebb medence alján.

A desztillált víz fagyáspontja

Megfagy a desztillált víz? Ne felejtsük el, hogy a víz megfagyásához bizonyos kristályosodási központokra van szükség, amelyek lehetnek légbuborékok, lebegő részecskék, valamint a tartály falának sérülése, amelyben található.

A szennyeződésektől teljesen mentes desztillált vízben nincsenek kristályosodási magok, ezért fagyása nagyon alacsony hőmérsékleten kezdődik. kiindulópont A desztillált víz fagyáspontja -42 fok. A tudósoknak sikerült elérniük a desztillált víz túlhűtését -70 fokra.

Azt a vizet, amelyet nagyon alacsony hőmérsékletnek tettek ki kristályosodás nélkül, „túlhűtöttnek” nevezik. Helyezhet egy üveg desztillált vizet a fagyasztóba, hogy hipotermiát érjen el, majd mutasson be egy nagyon lenyűgöző trükköt - nézze meg a videót:

Ha finoman megütöget egy hűtőszekrényből kivett palackot, vagy egy kis jégdarabot dob ​​bele, megmutathatja, milyen azonnal válik jéggé, amely megnyúlt kristályoknak tűnik.

Desztillált víz: ez a tisztított anyag nyomás alatt megfagy vagy sem? Egy ilyen eljárás csak speciálisan kialakított laboratóriumi körülmények között lehetséges.

A sós víz fagyáspontja

Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete