MPEMBA efekt nebo proč teplá voda zmrazí rychleji než zima? Co jste nevěděli o vodě.

MPEMBA Efekt (Paradox mpembi) - paradox, který říká, že horká voda v některých podmínkách zamrzne rychleji než zima, i když musí podstoupit teplotu studené vody v procesu mrazu. Tento paradox je experimentální faktNa rozdíl od obvyklých myšlenek, podle které se stejnými podmínkami, více vyhřívaným tělem pro chlazení na určitou teplotu vyžaduje více času než méně vyhřívané těleso pro chlazení na stejnou teplotu.

Tento fenomén byl zaznamenán najednou Aristotle, Francis Bacon a Rene Descart, ale pouze v roce 1963, Tanzanian školák Erassto MPEMBEA zjistil, že horká směs zmrzliny zamrzne rychleji než zima.

Jako student Magamba High School v Tanzanii Erasto Mpemba udělal praktická práce u pouzdra kuchaře. Potřeboval, aby se domácí zmrzliny - vařené mléko, rozpustil cukr v něm, vychladnout ji na teplotu místnosti, a pak ji vložte do lednice pro mrazu. Mpembba zřejmě nebylo zvlášť pilný student a prosazoval naplnění první části úkolu. Bojí se, že nebude mít čas na konec lekce, dal do chladničky ještě horkého mléka. K jeho překvapení ztuhlo ještě dříve než mléko svých soudruhů vařených podle dané technologie.

Poté MPemba experimentoval nejen mlékem, ale také s běžnou vodou. V každém případě, již jako student Mkvavy střední školy, zeptal se otázku profesora Dennis Osborne z univerzitní vysoké školy v Dar Es Salama (číst studenty přednášku o fyzice v univerzitní učebně: "Pokud si vezmete dva identické Kontejnery se stejnými objemy vody, v jednom z nich, má voda teplotu 35 ° C a v druhé - 100 ° C, a dát je do mrazničky, pak ve druhé vodě rychleji zamrzne. Proč? " Osborne se o tuto problematiku stal zájem a brzy v roce 1969, spolu s MPEMBA zveřejnil výsledky svých experimentů v časopise "Fyzika vzdělávání". Od té doby se nazývá nalezený efekt Účinek MPEMBA.

Až do teď nikdo neví, jak to vysvětlit tento podivný účinek. Vědci nemají jednu verzi, i když existuje mnoho. Je to všechno o rozdílu ve vlastnostech horké a studené vody, ale ještě není jasné, které vlastnosti hrají roli v tomto případě: rozdíl v supercoolingu, odpařování, tvorbě ledu, konvekcí nebo účinků vypouštěných plynů na vodě v různých účincích teploty.

Paradoxnost účinku MPEMBA je, že čas, kdy tělo vychladne až na teplotu okolníMusí být úměrný rozdílu v teplotách tohoto těla a životního prostředí. Tento zákon byl stále založen Newtonem a od té doby se mnohokrát potvrdil v praxi. V tomto účinku se voda s teplotou 100 ° C ochladí na teplotu 0 ° C rychleji než stejné množství vody s teplotou 35 ° C.

Nicméně, to neznamená paradox, protože účinek MPEMBA lze nalézt vysvětlení a v rámci slavné fyziky. Zde je několik vysvětlení účinku MPEMBU:

Vypařování

Horká voda rychleji se odpařuje z nádoby, čímž se sníží jeho objem a menší objem vody se stejnou teplotou zamrzne rychleji. Zahřátý na 100 vodou ztrácí 16% hmotnosti během chlazení na 0 ° C.

Vliv odpařování - dvojitý efekt. Nejprve se sníží hmotnost vody, která je nezbytná pro chlazení. A za druhé, teplota se sníží v důsledku skutečnosti, že teplo odpaření přechodu z vodní fáze do parní fáze se sníží.

Teplotní rozdíl

Vzhledem k tomu, že teplotní rozdíl mezi teplou vodou a studeným vzduchem je více - tedy tepelná výměna v tomto případě je intenzivnější a horká voda je chlazena rychleji.

Přechlazení

Když je voda ochlazena pod 0 ° C, ne vždy zmrazí. Za určitých podmínek může podstoupit hypotermií, pokračování zůstat kapalné při teplotě pod teplotou bodu mrazu. V některých případech může voda zůstat kapalná i při teplotě -20 ° C.

Důvodem tohoto efektu je, že za účelem začít tvořit první ledové krystaly potřebují krystalová formační centra. Pokud nejsou v kapalné vodě, pak bude supercooling pokračovat, dokud teplota nesnižuje tak, že krystaly začnou tvořit spontánně. Když se začínají tvořit v superkupní tekutině, začnou růst rychleji, tvoří Lorth Shuhuh, který zmrazení bude tvořit led.

Horká voda je nejvíce citlivá na SuperCooling, protože jeho topení eliminuje rozpuštěné plyny a bubliny, které mohou sloužit jako centra pro tvorbu ledových krystalů.

Proč supercooling způsobí, že horká voda se rychleji stáhne? V případě studené vody, která není nadměrně převařena následujícími. V tomto případě bude tenká vrstva ledu vytvořena na povrchu nádoby. Tato vrstva ledu bude působit jako izolátor mezi vodou a studeným vzduchem a zabrání dalšímu odpařování. Rychlost tvorby ledových krystalů v tomto případě bude menší. V případě horké vody, podstupující SuperCooling, supercooled voda nemá ochrannou povrchovou vrstvu ledu. Proto ztrácí teplo mnohem rychleji prostřednictvím otevřeného vrcholu.

Když proces hypotermie končí a voda zamrzne, je ztraceno mnohem více tepla, a proto je vytvořeno více ledu.

Mnozí výzkumníci tohoto efektu zvažují SuperCooling k hlavnímu faktoru v případě efekt MPEMB.

Proudění

Studená voda začne zmrazit shora, čímž se zhoršuje procesy emise tepla a konvekce, a proto tepelná ztráta, zatímco horká voda začne zmrazit zespodu.

Tento účinek anomálie hustoty vody je vysvětlen. Voda má maximální hustotu při 4 ° C. Pokud je chladicí voda na 4 s a položte ji při nižší teplotě, povrchová vrstva vody zmrazí rychleji. Protože tato voda je méně hustá než voda při teplotě 4 s, zůstane na povrchu, tvoří tenkou studenou vrstvu. Za těchto podmínek bude tenká vrstva ledu vytvořena na povrchu vody na krátkou dobu, ale tato vrstva ledu bude izolátor, který chrání spodní vrstvy vody, které zůstanou při teplotě 4 C. Proto bude další proces chlazení pomalejší.

V případě horké vody je situace zcela odlišná. Povrchová vrstva vody bude chlazena rychleji v důsledku odpařování a větší rozdíly teploty. Kromě toho jsou vrstvy studené vody hustější než vrstvy horké vody, proto se vrstva studená voda spadá dolů, zvednou vrstvu teplé vody na povrch. Taková cirkulace vody poskytuje rychlý pokles teploty.

Proč však tento proces nedosáhne rovnovážného bodu? Chcete-li vysvětlit účinek MPEMBA z tohoto hlediska konvekce, bylo by nutné provést, že studené a teplé vodní vrstvy jsou odděleny a proces konvekce pokračuje po průměrné teplotě vody klesne pod 4 C.

Neexistují však žádná experimentální data, která by potvrdila tuto hypotézu, že studené a horké vrstvy vody jsou rozděleny během konvekce.

Rozpuštěné plyny

Voda vždy obsahuje plyny rozpuštěné v něm - kyslík a oxid uhličitý. Tyto plyny mají schopnost snížit bod zamrznutí vody. Když se voda zahřívá, jsou tyto plyny uvolňovány z vody, protože jejich rozpustnost ve vodě při vysokých teplotách níže. Proto, když je horká voda ochlazena, jsou v něm vždy méně rozpuštěných plynů než v neohřívané studené vodě. Proto je bod zmrazení ohřáté vody vyšší a rychleji zamrzne. Tento faktor je někdy považován za hlavní věc při vysvětlování vlivu MPEMB, i když tato skutečnost neexistují žádné experimentální údaje.

Tepelná vodivost

Tento mechanismus může hrát významnou roli, když je voda umístěna v mrazničce chladicí komory v malých nádobách. Za těchto podmínek je třeba poznamenat, že nádoba na teplou vodu je posunuta mrazákem ledem z mrazáku, čímž se zlepšuje tepelný kontakt s mrazicí stěnou a tepelnou vodivostí. Výsledkem je, že teplo se odstraní z nádoby s horkou vodou rychleji než z chladu. Na tahu se kontejner se studenou vodou nelíbí pod sněhem.

Všechny tyto (stejně jako jiné) podmínky byly studovány v mnoha experimentech, ale jednoznačná odpověď na otázku - který z nich poskytují sto procent reprodukce efekt mpembe - a nebyl přijat.

Například v roce 1995, německý fyzik David Auerbach studoval účinek vody hypotermie v tomto efektu. Zjistil, že horká voda, která dosáhne stavu superclarovaného stavu, zamrzne na vyšší teplotu než chlad, což znamená rychlejší. Ale studená voda Dosáhne supercooled stavu rychleji než horké, čímž kompenzuje předchozí zpoždění.

Kromě toho výsledky Auerbakh odporují data získané dříve, že horká voda je schopna dosáhnout většího ovladení v důsledku menšího počtu krystalizačních center. Když je voda zahřívána z ní, plyny rozpuštěné v něm se odstraní, a během jeho varu se vysráží některé soli rozpuštěné v něm.

Můžete říci tak daleko jen jedna věc je možná - reprodukce tohoto efektu významně závisí na podmínkách, ve kterých se experiment provádí. Je to právě proto, že není vždy reprodukováno.

O. V. Mosin.

Literárnízdroje:

"Horká voda zamrzne rychleji než studená voda. Proč to dělá?", JEARL Walker v amatérském vědci, vědecká americká, sv. 237, Ne. 3, pp 246-257; Září, 1977.

"Zmrazení horké a studené vody", g.S. Kell v americkém časopise fyziky, sv. 37, ne. 5, pp 564-565; Květen, 1969.

"SuperCooling a Mpemba efekt", David Auerbach, v americkém časopisu fyziky, sv. 63, Ne. 10, pp 882-885; Oct, 1995.

"MPEMBA Efekt: Mrazení doby horké a studené vody", Charles A. Knight, v americkém časopise fyziky, sv. 64, ne. 5, p 524; Květen, 1996.

Zdá se, že studená voda zamrzne rychleji než horká, protože ve stejných podmínkách horké vody trvá více času na vychladnutí a následně - zmrazení. Nicméně, tisícileté pozorování, stejně jako moderní experimenty, ukázaly, že opak je pravdivá: za určitých podmínek, teplá voda zamrzne rychleji než zima. Science Channel Sciencium vysvětluje tento fenomén:

Jak bylo vysvětleno na výše uvedeném videu, fenomén, když horká voda zamrzne rychleji než zima, známý jako účinek škrábance, pojmenované po Erasto MPEMBEA - student z Tanzanie, který v roce 1963 udělal zmrzlinu jako součást školního projektu. Studenti museli přivést směs smetany a cukru do varu, dejte jí vychladnout a pak vložte mrazničku.

Místo toho Erasto okamžitě položil svou směs, horko, aniž by čekala, až se ochladí. Výsledkem je, že po 1,5 hodině byla jeho směs zmrazena a směsi ostatních studentů - ne. Zajímá se o fenomén, MPEMBA začal studovat otázku spolu s profesorem fyzikou Denis Osborne, a v roce 1969 vydali článek, ve kterém byl uveden, že teplá voda zamrzne rychleji než studená voda. Jednalo se o první peer-revided podobné studie, ale samotný jev je zmíněn v hospodách Aristotle datu na BC IV století. E. Francis slanina a Descartes také oslavil tento fenomén ve svém výzkumu.

Video uvádí několik možností pro vysvětlení, co se děje:

Mráz je dielektrika, a proto mrazivý studená voda udržuje teplý lépe než teplé sklo, které se roztaví led, dotýká se ho
Ve studené vodě více rozpuštěných plynů než v teple a výzkumníci naznačují, že může hrát roli v míře chlazení, i když není jasné, jak
Horká voda ztrácí více vodních molekul kvůli odpařování, takže je méně pro zmrazení
Teplá voda může být chlazena rychleji v důsledku zvýšení konvivivních toků. Tyto toky se vyskytují, protože první ze všech, voda ve skle je ochlazena na povrchu a po stranách, což nutí klesat studenou vodu a horkého stoupání. V teplém skle jsou aktivnější konvektivní toky, které mohou ovlivnit rychlost chlazení.

V roce 2016 však byla provedena pečlivě kontrolovaná studie, která ukázala opak: horká voda byla zmrazena mnohem pomalejší zima. Zároveň vědci si všimli, že změna umístění termočlánku - zařízení určující teplotní rozdíly je pouze centimetr vede k vzhledu účinku MPEMB. Studie jiných podobných prací ukázala, že ve všech případech, kdy byl tento účinek pozorován, došlo k vysídlení termočlánku v centimetri.

Voda je jednou z nejúžasnějších kapalin ve světle, že neobvyklé vlastnosti jsou inherentní. Například led je pevný stav tekutiny, má specifickou hmotnost nižší než samotná voda, která učinila vznik a vývoj života na Zemi. Kromě toho, v blízkých tech a vědecký svět Probíhají diskuse, jaká voda zamrzne rychleji - horké nebo studené. Ten, kdo dokazuje rychlejší zmrazení horké tekutiny za určitých podmínek a vědecky odůvodňuje své rozhodnutí, obdrží od britské královské společnosti chemiků odměnu v 1000 liber.

Historie otázky

Skutečnost, že při provádění řady podmínek pro teplou vodu v rychlosti zmrazení je před chladem, bylo zaznamenáno ve středověku. Vysvětlení tohoto fenoménu bylo vynaložit hodně úsilí na Františka slaninu (Francis Slanon) a René Descartes. Z hlediska klasického tepelného inženýrství však tento paradox není možné vysvětlit, a snažili se o tom plachnout. Poněkud zvědavý příběh, který se stalo s Tanzánským školákem Erasto Mpemba v roce 1963, byl podnětem pro pokračování sporů. Jednoho dne během lekce vaření ve škole kuchařů, chlapec, rozptýlený outsiders, neměl čas ochladit směs na zmrzlinu včas a dát cukrové roztok v mrazničce v mrazničku teplejší. Při jeho překvapení produkt chlazil poněkud rychleji než v jeho sbětech, které pozorují teplotu zmrzliny vaření.

Snažím se pochopit podstatu fenoménu, chlapec apeloval na učitel fyziky, který, aniž by šel do detailů, zesměšnil své kulinářské experimenty. Erlasto se však rozlišoval závidavou vytrvalostí a pokračovala v experimentech, které již nejsou na mléce, ale na vodě. Byl přesvědčen, že v některých případech se zamrznutí horké vody vyskytuje rychleji než zima.

Erasto MPPAD, který vstoupil na univerzitu v Dar Es Salaam, navštívil přednášku profesora Denis Osborne (Dennis G. Osborne). Po svém konci student zmatil vědce o míře zmrazení vody v závislosti na teplotě. D.g. Osborne se oslovil samotnou otázku a řekl s Aplombem, že každý dvoupokojový pokoj je znám, že studená voda zmrazí rychleji. Nicméně, přirozená vytrvalost mladého muže se cítila. Podepsal sázku s profesorem, nabízet zde v laboratoři, provést experimentální kontrolu. Erlasto umístil dvě nádoby s vodou v mrazničce, jejichž teplota v jednom se rovná 95 ° F (35 ° C) a ve druhém - 212 ° F (100 ° C). Jaké bylo překvapení profesorů a okolních "fanoušků", když voda ve druhém kontejneru zmrazila rychleji. Od té doby tento jev obdržel název "Paradox MPEMS".

Přesto však není žádná štíhlá teoretická hypotéza vysvětlující paradox mpemba. Není jasné co. vnější faktory, chemické složení Voda, přítomnost rozpuštěných plynů a minerálů v IT ovlivňují rychlost mrazu tekutin při různých teplotách. Paradoxnost "mpembe effect" je, že je v rozporu s jedním z právních předpisů otevřených I. Newton, který uvádí, že doba chladicí vody je přímo úměrná rozdílu v tekutinách a životním prostředí. A pokud jsou všechny ostatní tekutiny zcela poslouchány tímto zákonem, voda v některých případech je výjimkou.

Proč horká voda rychleji zmrazenát.

Existuje několik verzí, proč horká voda zamrzne rychleji než zima. Hlavní jsou zvažovány:

horká voda se rychleji vypařuje, zatímco jeho objem se snižuje, a menší objem tekutiny se rychleji ochladí - když voda ochladí od + 100 ° C do 0 ° C, objemové ztráty v atmosférickém tlaku dosahuje 15%;
intenzita výměny tepla mezi kapalinou a životním prostředím je vyšší, čím vyšší je teplotní rozdíl, takže tepelná ztráta vroucí vody je rychlejší;
při ochlazené horké vodě na jeho povrchu je tvořen výkřik, který zabraňuje úplnému zmrazení kapaliny a jeho odpařování;
při vysoké teplotě vody dochází k jeho konvekčním směšování, doba redukce mrazu;
plyny rozpuštěné ve vodě snižují bod mrazu, vyberou energii na krystal tvorbu, - v horké vodě nejsou žádné rozpuštěné plyny.

Všechny tyto podmínky byly opakovaně podrobeny experimentálnímu ověření. Zejména německý vědec David Auerbach (David Auerbach) zjistil, že teplota krystalizace horké vody je o něco vyšší, než je zima, což umožňuje rychlejší zmrazení první. Nicméně, později jeho experimenty byly kritizovány a mnoho vědců je přesvědčeno, že "MPMBE effect" o tom, jakou vodu zamrzne rychlejší - horké nebo chladné, je možné reprodukovat pouze za určitých podmínek, hledání a konkretizace, jejichž nikdo nebyl zaměstnán aktuální čas.

Jeden z mých oblíbených položek ve škole byla chemie. Jednou, učitel chemie nám dal velmi podivný a vážný úkol. Dal nám seznam otázek, které jsme museli odpovědět z pohledu chemie. Byli jsme pro tento úkol uveden několik dní a povoleni používat knihovny a další dostupné informační zdroje. Jedním z těchto otázek se týkala teploty vody zmrazení. Nepamatuji si přesně tak, jak zněla otázka, ale bylo to, že když užíváte dvě dřevěné kbelíky stejné velikosti, jeden s horkou vodou, další s chladou (s přesně indikovanou teplotou), a dát je ve středu s určitým způsobem teplota, která z nich zmrazí rychleji? Samozřejmě, že odpověď okamžitě navrhla - kbelík se studenou vodou, ale zdálo se nám to příliš jednoduché. Ale to nestačilo, aby poskytl úplnou odpověď, potřebovali jsme to dokázat z chemického hlediska. Navzdory všem mým odrazům a výzkumem jsem nemohl dělat logický závěr. V tento den jsem se rozhodl tuto lekci přeskočit, takže jsem se nikdy nenaučil rozhodnutí této hádanky.

Projedené roky a já jsem se naučil spoustu mýtů domácností o bodu varu a zmrazení vody a jeden mýtus čtení: "Horká voda zamrzne rychleji." Díval jsem se přes mnoho webových stránek, ale informace byly příliš kontroverzní. A ty byly jen názory nerozumné z pohledu vědy. A rozhodl jsem se strávit vlastní zkušenost. Protože jsem nemohl najít dřevěné kbelíky, použil jsem mrazák, sporák, trochu vody a digitální teploměr. Řeknu vám o výsledcích mé zkušenosti později později. Zpočátku se s vámi podělím o některé zajímavé argumenty o vodě:

Horká voda zamrzne rychleji. Většina odborníků argumentuje, že studená voda zmrazí rychleji než horká. Jedním z legračních jevů (tzv. Efekt memba), pro nepochopitelné důvody, dokazuje opak: horká voda zamrzne rychleji než zima. Jedním z několika vysvětlení je proces odpařování: Pokud je velmi horká voda umístěna do studeného média, voda se začne odpařit (zbývající množství vody bude zmrazeno rychleji). A podle zákonů chemie to není mýtus vůbec, a s největší pravděpodobností je to, že učitel chtěl slyšet od nás.

Vařená voda zamrzne rychlejší vodu. Navzdory předchozímu vysvětlení někteří odborníci tvrdí, že vařená voda, že uhlí na pokojovou teplotu by měly zmrazit rychleji, protože množství kyslíku je sníženo v důsledku varu.

Studená voda se vaří rychleji než teplá voda. Pokud horká voda zamrzne rychleji, pak se ochladí studená voda rychleji! To je protichůdný zdravý rozum A vědci tvrdí, že to prostě nemůže být. Teplá voda z jeřábu by se měla skutečně rychleji než zima. Ale používat teplou vodu pro vaření, neušetříte energii. Možná budete trávit méně plynu nebo světla, ale ohřívač vody bude používat stejné množství energie, která je nezbytná pro vytápění studené vody. (Z solární energie Situace je trochu jiná). V důsledku ohřevu vody ohřívačem vody se může objevit sraženina, takže voda zahřeje déle.

Pokud přidáte sůl do vody, bude rychlejší. Sůl zvyšuje bod varu (a tedy snižuje teplotu mrazu - což je důvod, proč se některé hostesky přidávají do zmrzliny malou skalní sůl). Ale v tomto případě, v tomto případě máte zájem o další otázku: Jak dlouho bude voda varovat a zda se teplota varu může v tomto případě zvýšit nad 100 ° C). Navzdory skutečnosti, že píší kulinářské knihyVědci tvrdí, že množství soli, kterou přidáváme do vroucí vody, nestačí k ovlivnění času nebo bodu varu.

Ale co se mi stalo:

Studená voda: Použil jsem tři skleněné sklenice 100 ml purifikované vody: jedno sklo s pokojovou teplotou (72 ° F / 22 ° C), jedna - s teplou vodou (115 ° F / 46 ° C) a jeden s vařeným (1) 212 ° F / 100 ° C). Všechny tři sklenice I umístěné v mrazničce při teplotách -18 ° C. A protože jsem věděl, že voda se okamžitě nezmění v ledu, definoval jsem stupeň zmrazení podle "dřevěného plováku". Když hůlka umístěná ve středu skla, už se nezajímá nadaci, myslel jsem si, že voda zmrazená. Sklenice jsem zkontroloval každých pět minut. A jaké jsou mé výsledky? Voda v prvním skle zmrazená za 50 minut. Teplá voda zmrazená za 80 minut. Vařené - po 95 minutách. Moje závěry: Vzhledem k podmínkám v mrazničku a voda, kterou jsem použil, nemohl jsem reprodukovat efekt memba.

Také jsem se snažil strávit takové zkušenosti s dříve vařící vodaNejchladnější na pokojovou teplotu. Zmrazeno po 60 minutách - stále trvalo více času, než zmrazit studenou vodu.

Vařená voda: Vzal jsem si litr vody při pokojové teplotě a položil ho do ohně. Vařila se za 6 minut. Pak jsem ho znovu ochlazil na pokojovou teplotu a přidal se k němu. Se stejným ohněm, teplou vodou vařenou za 4 hodiny a 30 minut. Závěr: Jak se očekávalo, teplá voda se vaří mnohem rychleji.

Vařená voda (se solí): Přidal jsem 2 velké lžíce základní soli na 1 litr vody. Vařil se po 6 minutách 33 sekund a jak se teploměr ukázal dosáhnout teploty 102 ° C. Nepochybně, sůl ovlivňuje bod varu, ale ne moc. Závěr: Sůl ve vodě nemá tichý vliv na dobu teploty a varu. Upřímně si uznávám, že moje kuchyně je těžké zavolat laboratoř a možná mé závěry jsou v rozporu s realitou. Můj mraznička může být nerovnoměrné zmrazené produkty. Moje skleněné brýle by mohly být špatný tvar atd. Ale co se stalo v laboratoři, kdy mluvíme O zmrazení nebo vroucí vodě v kuchyni, nejdůležitější je zdravý rozum.

odkaz na zábavné skutečnosti o vodní vodě
Vzhledem k tomu, že tento efekt navrhl na fórum fórum.IXBT.com (účinek teplé vody zmrazení je rychlejší než studený) se nazývá "aristotle-mpemba efekt"

Ty. Rychlejší zamrzne vařená voda (chlazená) než "RAW"

MPEMBA efekt nebo proč teplá voda zmrazí rychleji než zima? Účinek MPEMBA (Paradox MPEMBI) je paradox, který říká, že teplá voda zamrzne v některých podmínkách rychleji než zima, ačkoli to musí projít teplotu studené vody během procesu mrazu. Tento paradox je experimentální fakt, který odporuje obvyklým myšlenkám, podle kterého se stejnými podmínkami vyžaduje více vyhřívaným tělem pro chlazení na určitou teplotu více času než méně vyhřívané těleso pro chlazení na stejnou teplotu. Tento fenomén byl zaznamenán najednou Aristotle, Francis Bacon a Rene Descart, ale pouze v roce 1963, Tanzanian školák Erassto MPEMBEA zjistil, že horká směs zmrzliny zamrzne rychleji než zima. Jako student Magamba High School v Tanzanii, Erlasto MPEMBEA udělal praktickou práci na pouzdře Cook. Potřeboval, aby se domácí zmrzliny - vařené mléko, rozpustil cukr v něm, vychladnout ji na teplotu místnosti, a pak ji vložte do lednice pro mrazu. Mpembba zřejmě nebylo zvlášť pilný student a prosazoval naplnění první části úkolu. Bojí se, že nebude mít čas na konec lekce, dal do chladničky ještě horkého mléka. K jeho překvapení ztuhlo ještě dříve než mléko svých soudruhů vařených podle dané technologie. Poté MPemba experimentoval nejen mlékem, ale také s běžnou vodou. V každém případě, již jako student Mkvavy střední školy, zeptal se otázku profesora Dennis Osborne z univerzitní vysoké školy v Dar Es Salama (číst studenty přednášku o fyzice v univerzitní učebně: "Pokud si vezmete dva identické Kontejnery se stejnými objemy vody, v jednom z nich, má voda teplotu 35 ° C a v druhé - 100 ° C, a dát je do mrazničky, pak ve druhé vodě rychleji zamrzne. Proč? " Osborne se o tuto problematiku stal zájem a brzy v roce 1969, spolu s MPEMBA zveřejnil výsledky svých experimentů v časopise "Fyzika vzdělávání". Od té doby, účinek objevený nimi se nazývá účinek podvodu. Až do teď nikdo neví, jak to vysvětlit tento podivný účinek. Vědci nemají jednu verzi, i když existuje mnoho. Je to všechno o rozdílu ve vlastnostech horké a studené vody, ale ještě není jasné, které vlastnosti hrají roli v tomto případě: rozdíl v supercoolingu, odpařování, tvorbě ledu, konvekcí nebo účinků vypouštěných plynů na vodě v různých účincích teploty. Paradoxnost účinku MPEMBA je, že doba, během kterého tělo vychladne až do okolní teploty, by mělo být v poměru k rozdílu v teplotách tohoto tělesa a životního prostředí. Tento zákon byl stále založen Newtonem a od té doby se mnohokrát potvrdil v praxi. V tomto účinku se voda s teplotou 100 ° C ochladí na teplotu 0 ° C rychleji než stejné množství vody s teplotou 35 ° C. Nicméně, to neznamená paradox, protože účinek MPEMBA lze nalézt vysvětlení a v rámci slavné fyziky. Zde je několik vysvětlení účinku MPEMBA: Odpaření teplé vody se z kontejneru odpaří, čímž se sníží jeho objem a menší objem vody se stejnou teplotou zamrzne rychleji. Udržování až 100 vodou ztrácí 16% své hmoty při chlazení na 0 ° C. Efekt efekt - dvojitý efekt. Nejprve se sníží hmotnost vody, která je nezbytná pro chlazení. A za druhé, teplota se sníží v důsledku skutečnosti, že teplo odpaření přechodu z vodní fáze do parní fáze se sníží. Teplotní rozdíl v důsledku skutečnosti, že teplotní rozdíl mezi teplou vodou a studeným vzduchem je více - tedy výměna tepla v tomto případě je intenzivnější a horká voda je rychlejší než chlazená voda. Předpočení, když je voda ochlazena pod 0 ° C, ne vždy zmrazí. Za určitých podmínek může podstoupit hypotermií, pokračování zůstat kapalné při teplotě pod teplotou bodu mrazu. V některých případech může voda zůstat kapalná i při teplotě -20 ° C. Důvodem tohoto účinku je, že za účelem začít tvořit první krystaly ledu potřebují krystalová formační centra. Pokud nejsou v kapalné vodě, pak bude supercooling pokračovat, dokud teplota nesnižuje tak, že krystaly začnou tvořit spontánně. Když se začínají tvořit v superkupní tekutině, začnou růst rychleji, tvoří Lorth Shuhuh, který zmrazení bude tvořit led. Horká voda je nejvíce citlivá na SuperCooling, protože jeho topení eliminuje rozpuštěné plyny a bubliny, které mohou sloužit jako centra pro tvorbu ledových krystalů. Proč supercooling způsobí, že horká voda se rychleji stáhne? V případě studené vody, která není nadměrně převařena následujícími. V tomto případě bude tenká vrstva ledu vytvořena na povrchu nádoby. Tato vrstva ledu bude působit jako izolátor mezi vodou a studeným vzduchem a zabrání dalšímu odpařování. Rychlost tvorby ledových krystalů v tomto případě bude menší. V případě horké vody, podstupující SuperCooling, supercooled voda nemá ochrannou povrchovou vrstvu ledu. Proto ztrácí teplo mnohem rychleji prostřednictvím otevřeného vrcholu. Když proces hypotermie končí a voda zamrzne, je ztraceno mnohem více tepla, a proto je vytvořeno více ledu. Mnozí výzkumníci tohoto efektu zvažují SuperCooling k hlavnímu faktoru v případě efekt MPEMB. Konvekční studená voda začne zmrazit shora, čímž se zhoršuje procesy emisí a konvekce tepla, a tím i tepelné ztráty, zatímco horká voda začne zmrazit zespodu. Tento účinek anomálie hustoty vody je vysvětlen. Voda má maximální hustotu při 4 ° C. Pokud je chladicí voda na 4 s a položte ji při nižší teplotě, povrchová vrstva vody zmrazí rychleji. Protože tato voda je méně hustá než voda při teplotě 4 s, zůstane na povrchu, tvoří tenkou studenou vrstvu. Za těchto podmínek bude tenká vrstva ledu vytvořena na povrchu vody na krátkou dobu, ale tato vrstva ledu bude izolátor, který chrání spodní vrstvy vody, které zůstanou při teplotě 4 C. Proto bude další proces chlazení pomalejší. V případě horké vody je situace zcela odlišná. Povrchová vrstva vody bude chlazena rychleji v důsledku odpařování a větším teplotním rozdílem. Kromě toho jsou vrstvy studené vody hustější než vrstvy horké vody, proto se vrstva studená voda spadá dolů, zvednou vrstvu teplé vody na povrch. Taková cirkulace vody poskytuje rychlý pokles teploty. Proč však tento proces nedosáhne rovnovážného bodu? Vysvětlit účinek pohybu z tohoto hlediska k konvekci by bylo nutné přijmout, že vrstvy studené a teplé vody jsou odděleny a konvekční proces pokračuje po průměrné teplotě vody klesne pod 4 ° C. Žádná experimentální data, která by potvrdila tuto hypotézu, která jsou studená a horké vrstvy vody rozděleny během konvekce. Voda rozpuštěná ve vodě ve vodě vždy obsahuje plyny rozpuštěné v něm - kyslíku a oxid uhličitý. Tyto plyny mají schopnost snížit bod zamrznutí vody. Když se voda zahřívá, jsou tyto plyny uvolňovány z vody, protože jejich rozpustnost ve vodě při vysokých teplotách níže. Proto, když je horká voda ochlazena, jsou v něm vždy méně rozpuštěných plynů než v neohřívané studené vodě. Proto je bod zmrazení ohřáté vody vyšší a rychleji zamrzne. Tento faktor je někdy považován za hlavní věc při vysvětlování vlivu MPEMB, i když tato skutečnost neexistují žádné experimentální údaje. Tepelná vodivost Tento mechanismus může hrát významnou roli, když je voda umístěna do mrazničky chladničky v malých nádobách. Za těchto podmínek je třeba poznamenat, že nádoba na teplou vodu je posunuta mrazákem ledem z mrazáku, čímž se zlepšuje tepelný kontakt s mrazicí stěnou a tepelnou vodivostí. Výsledkem je, že teplo se odstraní z nádoby s horkou vodou rychleji než z chladu. Na tahu se kontejner se studenou vodou nelíbí pod sněhem. Všechny tyto (stejně jako jiné) podmínky byly studovány v mnoha experimentech, ale jednoznačná odpověď na otázku - který z nich poskytují sto procent reprodukce efekt mpembe - a nebyl přijat. Například v roce 1995, německý fyzik David Auerbach studoval účinek vody hypotermie v tomto efektu. Zjistil, že horká voda, která dosáhne stavu superclarovaného stavu, zamrzne na vyšší teplotu než chlad, což znamená rychlejší. Studená voda však dosáhne nadšeným schránkovým stavem rychleji než horké, čímž kompenzuje předchozí zpoždění. Kromě toho výsledky Auerbakh odporují data získané dříve, že horká voda je schopna dosáhnout většího ovladení v důsledku menšího počtu krystalizačních center. Když je voda zahřívána z ní, plyny rozpuštěné v něm se odstraní, a během jeho varu se vysráží některé soli rozpuštěné v něm. Můžete říci tak daleko jen jedna věc je možná - reprodukce tohoto efektu významně závisí na podmínkách, ve kterých se experiment provádí. Je to právě proto, že není vždy reprodukováno. O. V. Mosin