IPEMBA ефект или защо гореща вода замръзва по-бързо от студено? Това, което не знаехте за водата.

Ефект на MPEMBA. (Парадокс на mpembi) - парадокс, който казва, че горещата вода при някои условия замръзва по-бързо от студено, въпреки че трябва да се подложи на температурата на студената вода в процеса на замръзване. Този парадокс е експериментален фактПротивно на обичайните идеи, според които със същите условия по-нагрятото тяло за охлаждане до определена температура изисква повече време от по-малко нагрята тяло за охлаждане до същата температура.

Това явление е забелязано едновременно, Аристотел, Франсис Бейкън и Рене Декарт, но едва през 1963 г., Танзанските ученици Erassto Mpembea откриха, че горещата смес от сладолед замръзва по-бързо от студено.

Като ученик от гимназията на Маглабаба в Танзания Ерастуда Mpemba практическа работа в куфарчето. Трябваше да направи домашно сладолед - кипене на мляко, да разтвори захарта в нея, да го охлади до стайна температура и след това го сложи в хладилника за замръзване. Очевидно MPEMBA не е особено усърден студент и да се прецени с изпълнението на първата част от задачата. Страхувайки се, че няма да има време за края на урока, той постави в хладилника все още мляко. За негова изненада той замръзна още по-рано от млякото на неговите другари, приготвени според дадена технология.

След това MPEMBA експериментира не само с мляко, но и с обикновена вода. Във всеки случай, вече като ученик на гимназията MKVAVA, той зададе въпроса за проф. Денис Осборн от университетския колеж в Дарс Салама (да прочете учениците лекция на физиката в университетската класна стая: "Ако вземете две идентични Контейнери с равни обеми вода Така, в една от тях, водата има температура от 35 ° C, а в друга - 100 ° C и ги сложи във фризера, след това във втората вода замръзва по-бързо. Защо? " Осборн се интересува от този въпрос и скоро през 1969 г. заедно с MPEMBA публикува резултатите от техните експерименти в списанието "Физика образование". Оттогава намереният ефект се нарича ефекта на mpemba.

Досега никой не знае как да обясни този странен ефект. Учените нямат нито една версия, въпреки че има много. Всичко е свързано с разликата в свойствата на топлата и студена вода, но все още не е ясно кои имоти играят роля в този случай: разликата в свръхколажността, изпаряването, образуването на лед, конвекцията или ефектите на изхвърлените газове върху вода в различни температури.

Парадоксичността на ефекта на MPEMBA е, че времето, през което тялото се охлажда до температура атмосфертрябва да бъде пропорционална на разликата в температурите на този орган и околната среда. Този закон все още е създаден от Нютон и оттогава многократно потвърждава на практика. В този ефект водата с температура 100 ° C се охлажда до температура от 0 ° С по-бързо от същото количество вода с температура от 35 ° С.

Въпреки това, той не предполага парадокс, тъй като ефектът на MPEMBA може да бъде намерен обяснение и в рамките на известната физика. Ето няколко обяснения за ефекта на MPEMBA:

Изпаряване

Горещата вода по-бърза изпарява от контейнера, като по този начин намалява обема му, а по-малкият обем вода със същата температура замръзва по-бързо. Нагряването до 100 с вода губи 16% от масата си по време на охлаждане до 0 ° С.

Ефект на изпаряване - двоен ефект. Първо, масата на водата се намалява, което е необходимо за охлаждане. И второ, температурата се намалява поради факта, че топлината на изпаряване на прехода от водната фаза към парна фаза се намалява.

Температурна разлика

Благодарение на факта, че температурната разлика между топла вода и студен въздух е повече - следователно топлообмен в този случай има по-интензивна и топла вода се охлажда по-бързо.

Свръхколаж

Когато водата се охлажда под 0 ° С, тя не винаги замръзва. При някои условия тя може да претърпи хипотермия, като продължава да остава течност при температури под температурата на точката на замръзване. В някои случаи водата може да остане течност дори при температура от -20 ° С.

Причината за това е, че за да започнем да се образуват първите ледени кристали се нуждаят от центрове за формиране на кристал. Ако те не са в течна вода, тогава суперкулажът ще продължи, докато температурата намалее толкова много, че кристалите ще започнат да се образуват спонтанно. Когато започнат да се образуват в супена течност, те ще започнат да растат по-бързо, образувайки Лорърт Шухух, който замръзва ще образува лед.

Горещата вода е най-податлива на суперкултура, тъй като отоплението му елиминира разтворените газове и мехурчета, което от своя страна може да служи като центрове за образуването на ледени кристали.

Защо суперкултурата причинява гореща вода да се придържа по-бързо? В случай на студена вода, която не се прегръща от следното. В този случай тънък слой лед ще се образува на повърхността на съда. Този слой лед ще действа като изолатор между вода и студен въздух и ще предотврати по-нататъшното изпаряване. Скоростта на образуване на ледени кристали в този случай ще бъде по-малко. В случай на топла вода, подложена на преохлаждане, свръхколадната вода няма защитен повърхностен слой лед. Затова губи топлина много по-бързо чрез отворен връх.

Когато процесът на хипотермията свършва и водата замръзва, много повече топлина се губи и затова се образува повече лед.

Много изследователи на този ефект смятат, че преувеличността към основния фактор в случай на ефект на MPEMB.

Конвекция

Студената вода започва да замръзва отгоре, като по този начин влошава процесите на емисиите и конвекцията и следователно за загуба на топлина, докато горещата вода започва да се замръзне отдолу.

Този ефект на аномалията на плътността на водата е обяснена. Водата има максимална плътност при 4 ° С. при охлаждане на вода до 4 s и го сложи при по-ниска температура, повърхностният слой вода ще замръзне по-бързо. Тъй като тази вода е по-малко плътна от вода при температура от 4 s, тя ще остане на повърхността, образувайки тънък студен слой. При тези условия тънък слой лед ще се образува на повърхността на водата за кратко време, но този слой лед ще бъде изолатор, който предпазва долните слоеве вода, които ще останат при температура 4 ° С. Следователно по-нататъшният процес на охлаждане ще бъде по-бавен.

В случай на гореща вода ситуацията е напълно различна. Повърхният слой вода ще бъде охладен по-бърз поради изпаряване и по-големи различия температури. В допълнение, студените водни слоеве са по-плътни от слоевете с гореща вода, затова студеният воден слой ще падне, вдигайки слой от топла вода към повърхността. Такова циркулация на водата осигурява бърза спад на температурата.

Но защо този процес не достига до равновесната точка? За да се обясни ефектът на MPEMBA от тази гледна точка на конвекцията, би било необходимо да се направят този студен и горещ воден слой да се разделят и самият процес на конвекция продължава след средната температура на водата под 4 ° С.

Въпреки това, няма експериментални данни, които да потвърдят тази хипотеза, че студените и горещите водни пластове са разделени по време на конвекцията.

Разтворени газове

Водата винаги съдържа газове, разтворени в него - кислород и въглероден диоксид. Тези газове имат способността да намалят точката на замръзване на водата. Когато водата се нагрява, тези газове се освобождават от вода, тъй като разтворимостта им във вода при високи температури по-долу. Следователно, когато топлата вода се охлажда, винаги има по-малко разтворени газове в нея, отколкото при нетопряща се студена вода. Следователно, точката на замразяване на нагрята вода е по-висока и замръзва по-бързо. Този фактор понякога се счита за основно нещо, когато обяснява ефекта на МРББ, въпреки че няма експериментални данни, потвърждаващи този факт.

Топлопроводимост

Този механизъм може да играе значителна роля, когато водата се поставя във фризера на хладилната камера в малки контейнери. При тези условия се отбелязва, че контейнерът за гореща вода се измества от фризерен лед от фризер, като по този начин се подобрява топлинният контакт със стената на фризера и топлинната проводимост. В резултат на това топлината се отстранява от контейнера с гореща вода по-бързо, отколкото от студ. От своя страна контейнерът със студена вода не се счупи под снега.

Всички тези (както и други) са изследвани в много експерименти, но недвусмислен отговор на въпроса - кой от тях осигурява сто процента репродукция на ефекта MPEMBE - и не е получен.

Например, през 1995 г. германският физик Дейвид Ауербах изучава ефекта на водната хипотермия в този ефект. Той открива, че топлата вода, достигаща до пресово състояние, замръзва при по-висока температура от студа, което означава по-бързо последното. Но студена вода достига до превъзходно състояние по-бързо от горещото, като по този начин се компенсира предишното закъснение.

В допълнение, резултатите от Ауербак противоречат на данните, получени по-рано, че топлата вода може да постигне по-голямо претоварване поради по-малък брой центрове за кристализация. Когато водата се нагрява от нея, газовете, разтворени в нея, се отстраняват и по време на кипене, някои соли, разтворени в него, се утаяват.

Можете да кажете досега, само едно е възможно - възпроизвеждането на този ефект значително зависи от условията, при които се извършва експериментът. Именно защото не винаги се възпроизвежда.

О. В. Мосин

Литературизточници:

- Горещата вода замръзва по-бързо от студената вода. Защо го прави това? ", Джейл Уокър в любителския учен, научен американец, том. 237, № 3, pp 246-257; Септември 1977 година.

"Замръзване на топла и студена вода", g.С. Kell в American Journal of Physics, Vol. 37, № 5, стр. 564-565; Май, 1969.

"Свръхколаж и ефект на MPEMBA", Дейвид Ауербах, в американското списание на физиката, том. 63, № 10, стр. 882-885; Окт, 1995.

"Ефектът на MPEMBA: времето за замръзване на топла и студена вода", Charles A. Knight, в American Journal of Physics, Vol. 64, № 5, p 524; Май, 1996.

Изглежда очевидно, че студена вода замръзва по-бързо от горещото, тъй като при равни условия на гореща вода отнема повече време, за да се охлади и впоследствие - замразяване. Въпреки това, хилядолесни наблюдения, както и съвременни експерименти, показаха, че обратното е вярно: при определени условия горещата вода замръзва по-бързо от студено. Science Channel Sciencium обяснява това явление:

Както е обяснено на видеото по-горе, явлението, когато топлата вода замръзва по-бързо от студено, известно като ефект на борда, наречена след Ерастумббеа - студент от Танзания, който през 1963 г. е създаден сладолед като част от училищния проект. Учениците трябваше да донесат смес от сметана и захар на кипене, дайте го на хладно и след това поставете във фризера.

Вместо това, Ерастуда веднага постави сместа, гореща, без да чака, докато се охлади. В резултат на това след 1,5 часа сместа вече беше замръзнала и смесите на други студенти - не. Интересува се от феномен, MPEMBA започва да проучва въпроса заедно с професор Физика Денис Осборн, а през 1969 г. те публикуват статия, в която е посочен, че топлата вода замръзва по-бързо от студената вода. Това беше първото рецензирано проучване, но самият феномен се споменава в кръчмите на Аристотел от IV в. Пр. Хр. д. Франсис Бейкън и Декарт също отбелязаха това явление в изследванията си.

Видеоклипът изброява няколко варианта за обяснение какво се случва:

1. Frost е диелектрик и затова мразовната студена вода се затопля по-добре от топла стъкло, която се топи лед, докосвайки го
2. В студена вода повече разтварят газове, отколкото в топло, а изследователите предполагат, че тя може да играе роля в скоростта на охлаждане, въпреки че не е ясно как
3. Горещата вода губи повече водни молекули поради изпаряване, така че има по-малко за замръзване
4. Топлата вода може да се охлажда по-бързо поради увеличаване на конвективните потоци. Тези потоци се появяват, защото преди всичко вода в стъклото се охлажда на повърхността и от двете страни, принуждавайки студена вода да потъне и горещо - изкачване. При топло стъкло, конвективните потоци са по-активни, които могат да повлияят на скоростта на охлаждане.

Въпреки това, през 2016 г. беше проведено внимателно контролирано проучване, което показва обратното: горещата вода беше замразена много по-бавна студена. В същото време учените забелязаха, че промяната в местоположението на термодвойката - устройството определянето на температурните разлики е само сантиметърът води до появата на ефекта на MPEMB. Изследването на друга подобна работа показа, че във всички случаи, когато този ефект е наблюдаван, има изместване на термодвойката в рамките на сантиметър.

Водата е една от най-удивителните течности в светлината, които необичайните свойства са присъщи. Например, ледът е солидно състояние на течността, има специфично тегло по-ниско от самата вода, което направи появата и развитието на живота на земята. В допълнение, в близката технология и научен свят В ход са дискусиите, каква вода замръзва по-бързо - гореща или студена. Този, който доказва по-бързото замразяване на гореща течност при определени условия и научно оправдава решението си, ще получи от британското кралско общество на химиците награда в 1000 паунда.

История на въпроса

Фактът, че при извършване на редица условия за топла вода в скоростта на замръзване е пред студа, е забелязано през средновековието. Обяснението на този феномен бе изразходвано много усилия за Франсис Бейкън (Франсис Бейкън) и Рене Декарт. Въпреки това, от гледна точка на класическото топлинно инженерство, този парадокс е невъзможно да се обясни и те се опитаха да се срамуват. Донякъде любопитна история, която се случи с Танзанския ученик Erasto MPEMBA през 1963 г., беше стимул за продължаване на споровете. Един ден по време на урока за готвене в училището на готвачите, момчето, разсеяно от външни лица, не е имало време да охлади сместа за сладолед навреме и да постави захарен разтвор във фризера във фризера. На негова изненада продуктът се охлажда донякъде по-бързо, отколкото в коартисите, които наблюдават температурата на приготвянето на сладолед.

Опитвайки се да разберем същността на явлението, момчето обжалва на учител по физика, който, без да навлиза в детайли, осмиват кулинарните си експерименти. Въпреки това, Erasto се отличава със завидна упоритост и не е продължила експериментите си вече по млякото, а върху водата. Беше убеден, че в някои случаи замразяването на топла вода се среща по-бързо от студено.

Влизайки в университета в Дарс Салаам, Erasto Mpember посети лекването на проф. Денис Осбърн (Денис Г. Осбърн). След края си ученикът озадачи учен за скоростта на замръзване на водата в зависимост от температурата му. D.G. Осборн е ридил самия въпрос, казвайки с Aplomb, че всяка двустаен е известна, че студената вода ще замръзне по-бързо. Въпреки това, естествената упоритост на младия мъж се почувства. Той подписа залог с професор, предлагайки тук, в лабораторията, за провеждане на експериментална проверка. Erasto постави два контейнера с вода във фризера, чиято температура в единия е равна на 95 ° F (35 ° С), а във втория - 212 ° F (100 ° С). Каква беше изненадата на преподавателите и околните "фенове", когато водата във втория контейнер замрази по-бързо. Оттогава този феномен е получил името на "парадокса на mpems".

Досега обаче няма стройна теоретична хипотеза, обясняваща парадокса на MPEMBA. Не е ясно какво външни фактори, химичен състав Водата, наличието на разтворени газове и минерали в нея влияе върху скоростта на замръзване на течности при различни температури. Парадоксита на "MPEMBE ефект" е, че тя противоречи на един от законите, отворени от I. Нютон, който посочва, че времето на охлаждащата вода е пряко пропорционално на разликата в температурата на течността и околната среда. И ако всички други течности са напълно спазвани от този закон, водата в някои случаи е изключение.

Защо горещата вода по-бърза замразенаt.

Има няколко версии, защо горещата вода замръзва по-бързо от студа. Основните се считат за:

• горещата вода се изпарява по-бързо, а обема му намалява и по-малък обем течност се охлажда по-бързо - когато водата се охлажда от + 100 ° С до 0 ° С, обемните загуби при атмосферното налягане достигат 15%;
• интензивността на топлообмена между течността и околната среда е по-висока, толкова по-висока е температурната разлика, така че топлинната загуба на вряща вода е по-бърза;
• при охлаждане на гореща вода на повърхността му се образува викът, който предотвратява пълното замразяване на течността и нейното изпаряване;
• при висока температура на водата се появява нейното конвекционно смесване, времето за намаляване на замръзването;
• газовете, разтворени във вода, намаляват точката на замръзване, като избират енергията до кристално образуване, - няма разтворени газове в гореща вода.

Всички тези условия бяха многократно подложени на експериментална проверка. По-специално, германският учен Дейвид Ауербах (Дейвид Ауербах) установи, че температурата на кристализацията на горещата вода е малко по-висока от тази на студа, което прави възможно най-бързо замразяване на първия. Въпреки това, по-късно неговите експерименти бяха критикувани и много учени са убедени, че "MPMBE ефект" за това каква вода замръзва по-бързо - гореща или студена, е възможно да се възпроизвежда само при определени условия, търсенето и конкретизацията, в която никой не е бил ангажиран текущото време.

Един от любимите ми артикули в училище беше химия. Веднъж учител по химия ни даде много странна и сериозна задача. Той ни даде списък с въпроси, от които трябваше да отговорим от гледна точка на химията. Бяхме дадени за тази задача няколко дни и позволено да използваме библиотеки и други налични информационни източници. Един от тези въпроси се отнасят до температурата на замръзване на водата. Не си спомням как звучи въпросът, но ако вземете две дървени кофи с еднакъв размер, един с гореща вода, друг с студ (с точно посочена температура) и ги поставете в сряда със сигурност Температура, която от тях ще замръзне по-бързо? Разбира се, отговорът веднага предложи - кофа със студена вода, но това ни се струваше твърде просто. Но това не беше достатъчно, за да даде пълен отговор, трябваше да го докажем от химическа гледна точка. Въпреки всичките ми отражения и изследвания, не можех да направя логично заключение. На този ден дори реших да пропусна този урок, така че никога не съм научил решението на тази загадка.

Минаха години и научих много домакински митове за точката на кипене и замръзване на водата, и един мит чете: "Горещата вода замръзва по-бързо." Погледнах през много уеб сайтове, но информацията беше твърде противоречива. И това бяха просто мнения неразумни от гледна точка на науката. И реших да прекарам собствен опит. Тъй като не можах да намеря дървени кофи, използвах фризера, печка, малко вода и цифров термометър. Ще ви разкажа за резултатите от моя опит по-късно по-късно. Първоначално ще споделя с вас някои интересни аргументи за водата:

Горещата вода замръзва по-бързо студено. Повечето експерти твърдят, че студената вода ще замръзне по-бързо от горещото. Но една забавна явления (т.нар. MEMBA ефект), поради неразбираеми причини, доказва обратното: горещата вода замръзва по-бързо от студа. Една от няколко обяснения е процесът на изпаряване: ако се поставя много гореща вода в студена среда, водата ще започне да се изпарява (останалото количество вода ще замръзне по-бързо). И според законите на химията, това изобщо не е мит и най-вероятно е, че учителят иска да чуе от нас.

Варена вода замръзва по-бърза вода вода. Въпреки предишното обяснение, някои експерти твърдят, че варяната вода, която въглищата до стайна температура трябва да замръзне по-бързо, тъй като количеството кислород се намалява поради кипене.

Студената вода се кипи по-бързо от горещата вода. Ако горещата вода замръзва по-бързо, тогава може би студена вода кипи по-бързо! Това е противоречиво здрав разум И учените твърдят, че това просто не може да бъде. Горещата вода от кран трябва да се търкаля по-бързо от студа. Но използвайки гореща вода за кипене, не спестявате енергия. Може би ще похарчите по-малко газ или светлина, но бойлерът ще използва същото количество енергия, което е необходимо за нагряване на студената вода. (От слънчева енергия Ситуацията е малко по-различна). В резултат на нагряване на вода с бойлер може да се появи утайка, така че водата ще се нагрява по-дълго.

Ако добавите сол във водата, тя ще заври по-бързо. Солта увеличава температурата на кипене (и съответно намалява температурата на замръзване - затова някои домакини се добавят към сладоледа малка скална сол). Но в този случай, в този случай, вие се интересувате от друг въпрос: колко време ще заври водата и дали точката на кипене може да се повиши над 100 ° C в този случай). Въпреки факта, че пишат кулинарни книгиУчените твърдят, че количеството сол, което добавяме към кипящата вода, не е достатъчно, за да повлияят на времето или точката на кипене.

Но какво ми се случи:

Студена вода: Използвах три стъклени чаши от 100 ml пречистена вода: едно стъкло с стайна температура (72 ° F / 22 ° C), с гореща вода (115 ° F / 46 ° С) и един с варено ( 212 ° F / 100 ° C). И трите чаши, поставени във фризера при температури -18 ° C. И тъй като знаех, че водата не се превръща в лед, определих степента на замръзване според "дървената поплавъка". Когато пръчката постави в центъра на стъклото, вече не се отнасяше от основаването, помислих си, че водата е замръзнала. Очила проверих на всеки пет минути. И какви са моите резултати? Водата в първото стъкло замразени за 50 минути. Гореща вода замразена за 80 минути. Варено - след 95 минути. Моите заключения: Като се имат предвид условията във фризера и водата, която използвах, не можех да възпроизведа ефекта на MEMBA.

Аз също се опитах да прекарам такъв опит с по-рано сварена водаНай-готино до стайна температура. Това е замръзнало след 60 минути - все още отне повече време, отколкото да замръзне студена вода.

Варена вода: Взех литър вода при стайна температура и го сложих в огън. Тя кипи в 6 минути. След това отново го охладих до стайна температура и го добавих в горещо. С един и същ огън, горещата вода се вари за 4 часа и 30 минути. Заключение: Както се очаква, горещата вода кипи много по-бързо.

Варена вода (със сол): добавих 2 големи лъжици от основната сол на 1 литър вода. Сваля се след 6 минути 33 секунди и след като термометърът показва достигане на температура 102 ° С. Несъмнено сол засяга точката на кипене, но не много. Заключение: Солта във водата не мълчи влияе върху температурата и времето на кипене. Честно казано признавам, че моята кухня е трудно да се обадя на лабораторията и може би моите заключения са в противоречие с реалността. Моят фризер може да бъде неравномерен продукт. Стъклените ми очила могат да бъдат грешна форма и т.н. Но каквото и да се е случило в лабораторията, когато говорим си За замръзване или вряща вода в кухнята, най-важното е здравият разум.

справка с забавни факти за водните води
Тъй като този ефект е предложен на форума forum.ixbt.com (ефектът от замразяването на горещата вода е по-бърз от студа) се нарича "ефект на Aristotle-mpemba"

Тези. По-бърза замръзва преварена вода (охладена), а не "сурова"

IPEMBA ефект или защо гореща вода замръзва по-бързо от студено? Ефектът на MPEMBA (парадокс на mpembi) е парадокс, който казва, че горещата вода ще замръзне в някои условия по-бързо от студено, въпреки че трябва да преминат температурата на студената вода по време на процеса на замръзване. Този парадокс е експериментален факт, който противоречи на обичайните идеи, според които със същите условия по-нагрятото тяло за охлаждане до определена температура изисква повече време от по-малкото нагряващо тяло за охлаждане до същата температура. Това явление е забелязано едновременно, Аристотел, Франсис Бейкън и Рене Декарт, но едва през 1963 г., Танзанските ученици Erassto Mpembea откриха, че горещата смес от сладолед замръзва по-бързо от студено. Като ученик в гимназията на Маглабаба в Танзания, Erasto Mpembea направи практическа работа по случай на готвене. Трябваше да направи домашно сладолед - кипене на мляко, да разтвори захарта в нея, да го охлади до стайна температура и след това го сложи в хладилника за замръзване. Очевидно MPEMBA не е особено усърден студент и да се прецени с изпълнението на първата част от задачата. Страхувайки се, че няма да има време за края на урока, той постави в хладилника все още мляко. За негова изненада той замръзна още по-рано от млякото на неговите другари, приготвени според дадена технология. След това MPEMBA експериментира не само с мляко, но и с обикновена вода. Във всеки случай, вече като ученик на гимназията MKVAVA, той зададе въпроса за проф. Денис Осборн от университетския колеж в Дарс Салама (да прочете учениците лекция на физиката в университетската класна стая: "Ако вземете две идентични Контейнери с равни обеми вода Така, в една от тях, водата има температура от 35 ° C, а в друга - 100 ° C и ги сложи във фризера, след това във втората вода замръзва по-бързо. Защо? " Осборн се интересува от този въпрос и скоро през 1969 г. заедно с MPEMBA публикува резултатите от техните експерименти в списанието "Физика образование". Оттогава откритият от тях ефект се нарича ефект на измама. Досега никой не знае как да обясни този странен ефект. Учените нямат нито една версия, въпреки че има много. Всичко е свързано с разликата в свойствата на топлата и студена вода, но все още не е ясно кои имоти играят роля в този случай: разликата в свръхколажността, изпаряването, образуването на лед, конвекцията или ефектите на изхвърлените газове върху вода в различни температури. Парадоксичността на ефекта на MPEMBA е, че времето, през което тялото се охлажда до температурата на околната среда, трябва да бъде пропорционално на разликата в температурите на този орган и околната среда. Този закон все още е създаден от Нютон и оттогава многократно потвърждава на практика. В този ефект водата с температура 100 ° C се охлажда до температура от 0 ° С по-бързо от същото количество вода с температура от 35 ° С. Въпреки това, той не предполага парадокс, тъй като ефектът на MPEMBA може да бъде намерен обяснение и в рамките на известната физика. Ето няколко обяснения на ефекта на mpemba: изпаряването на топла вода се изпарява по-бързо от контейнера, като по този начин намалява обема му, а по-малкият обем вода със същата температура замръзва по-бързо. Поддържането на до 100 с вода губи 16% от масата си при охлаждане до 0 ° С. Ефект на ефекта - двоен ефект. Първо, масата на водата се намалява, което е необходимо за охлаждане. И второ, температурата се намалява поради факта, че топлината на изпаряване на прехода от водната фаза към парна фаза се намалява. Разликата на температурата поради факта, че температурната разлика между топла вода и студен въздух е повече - следователно топлообмен в този случай има по-интензивна и топла вода е по-бърза от охлаждането. Преоложение, когато водата се охлажда под 0 ° C, тя не винаги замразява. При някои условия тя може да претърпи хипотермия, като продължава да остава течност при температури под температурата на точката на замръзване. В някои случаи водата може да остане течност дори при температура от -20 ° С. Причината за това е, че за да започне да се образува първите ледени кристали, се нуждаят от центрове за формиране на кристал. Ако те не са в течна вода, тогава суперкулажът ще продължи, докато температурата намалее толкова много, че кристалите ще започнат да се образуват спонтанно. Когато започнат да се образуват в супена течност, те ще започнат да растат по-бързо, образувайки Лорърт Шухух, който замръзва ще образува лед. Горещата вода е най-податлива на суперкултура, тъй като отоплението му елиминира разтворените газове и мехурчета, което от своя страна може да служи като центрове за образуването на ледени кристали. Защо суперкултурата причинява гореща вода да се придържа по-бързо? В случай на студена вода, която не се прегръща от следното. В този случай тънък слой лед ще се образува на повърхността на съда. Този слой лед ще действа като изолатор между вода и студен въздух и ще предотврати по-нататъшното изпаряване. Скоростта на образуване на ледени кристали в този случай ще бъде по-малко. В случай на топла вода, подложена на преохлаждане, свръхколадната вода няма защитен повърхностен слой лед. Затова губи топлина много по-бързо чрез отворен връх. Когато процесът на хипотермията свършва и водата замръзва, много повече топлина се губи и затова се образува повече лед. Много изследователи на този ефект смятат, че преувеличността към основния фактор в случай на ефект на MPEMB. Конвекционната студена вода започва да замръзва отгоре, като по този начин се влошават процесите на топлинни емисии и конвекция, а оттам и топлинната загуба, докато топлата вода започва да замръзва отдолу. Този ефект на аномалията на плътността на водата е обяснена. Водата има максимална плътност при 4 ° С. при охлаждане на вода до 4 s и го сложи при по-ниска температура, повърхностният слой вода ще замръзне по-бързо. Тъй като тази вода е по-малко плътна от вода при температура от 4 s, тя ще остане на повърхността, образувайки тънък студен слой. При тези условия тънък слой лед ще се образува на повърхността на водата за кратко време, но този слой лед ще бъде изолатор, който предпазва долните слоеве вода, които ще останат при температура 4 ° С. Следователно по-нататъшният процес на охлаждане ще бъде по-бавен. В случай на гореща вода ситуацията е напълно различна. Повърхностният слой вода ще бъде охладен по-бързо поради изпаряване и по-голяма температурна разлика. В допълнение, студените водни слоеве са по-плътни от слоевете с гореща вода, затова студеният воден слой ще падне, вдигайки слой от топла вода към повърхността. Такова циркулация на водата осигурява бърза спад на температурата. Но защо този процес не достига до равновесната точка? За да се обясни ефектът от предложението от тази гледна точка на конвекцията, би било необходимо да се приеме, че студените и горещи водни слоеве са разделени и самият процес на конвекция продължава след като средната температура на водата спада под 4 ° С. Въпреки това, има обаче Няма експериментални данни, които биха потвърдили тази хипотеза, че студените и горещите водни пластове са разделени по време на конвекция. Водата, разтворена във вода във вода, винаги съдържа газове, разтворени в него - кислород и въглероден диоксид. Тези газове имат способността да намалят точката на замръзване на водата. Когато водата се нагрява, тези газове се освобождават от вода, тъй като разтворимостта им във вода при високи температури по-долу. Следователно, когато топлата вода се охлажда, винаги има по-малко разтворени газове в нея, отколкото при нетопряща се студена вода. Следователно, точката на замразяване на нагрята вода е по-висока и замръзва по-бързо. Този фактор понякога се счита за основно нещо, когато обяснява ефекта на МРББ, въпреки че няма експериментални данни, потвърждаващи този факт. Топлинна проводимост Този механизъм може да играе значителна роля, когато водата се поставя във фризера на хладилника в малки контейнери. При тези условия се отбелязва, че контейнерът за гореща вода се измества от фризерен лед от фризер, като по този начин се подобрява топлинният контакт със стената на фризера и топлинната проводимост. В резултат на това топлината се отстранява от контейнера с гореща вода по-бързо, отколкото от студ. От своя страна контейнерът със студена вода не се счупи под снега. Всички тези (както и други) са изследвани в много експерименти, но недвусмислен отговор на въпроса - кой от тях осигурява сто процента репродукция на ефекта MPEMBE - и не е получен. Например, през 1995 г. германският физик Дейвид Ауербах изучава ефекта на водната хипотермия в този ефект. Той открива, че топлата вода, достигаща до пресово състояние, замръзва при по-висока температура от студа, което означава по-бързо последното. Но студената вода достига по-бързо от горещо състояние от горещо, като по този начин компенсира предишното МИГ. В допълнение, резултатите от Ауербак противоречат на данните, получени по-рано, че топлата вода може да постигне по-голямо претоварване поради по-малък брой центрове за кристализация. Когато водата се нагрява от нея, газовете, разтворени в нея, се отстраняват и по време на кипене, някои соли, разтворени в него, се утаяват. Можете да кажете досега, само едно е възможно - възпроизвеждането на този ефект значително зависи от условията, при които се извършва експериментът. Именно защото не винаги се възпроизвежда. О. В. Мосин