MPEMBA-Effekt oder warum heißes Wasser schneller einfrieren als kalt? Was Sie über Wasser nicht wussten.

Mpemba-Effekt (Paradoxe von MPEMBI) - ein Paradox, das besagt, dass heißes Wasser an einigen Bedingungen schneller einfriert als kalt, obwohl er die Temperatur des kalten Wassers im Gefrierprozess unterziehen muss. Dieses Paradox ist experimentelle TatsacheIm Gegensatz zu den üblichen Ideen, wonach mit den gleichen Bedingungen ein erhitzter Körper zum Abkühlen auf eine bestimmte Temperatur mehr Zeit erfordert als weniger erhitztem Körper zum Abkühlen auf die gleiche Temperatur.

Dieses Phänomen wurde auf einmal Aristoteles, Francis Bacon und Rene Descart bemerkt, aber erst 1963 fand der tansanianische Schüler Erasto Mpembea, dass das heiße Mischgemisch aus Eis schneller ist als kalt.

Als Student der Magambaba-Highschool in Tansania tat Easto Mpemba praktische Arbeit im Kochkoffer. Er musste hausgemachte Eiscreme herstellen - Milch kochen, den Zucker dabei auflösen, auf Raumtemperatur kühlen und dann zum Einfrieren in den Kühlschrank legen. Anscheinend war Mpembba nicht besonders ein sorgfältiger Student und mit der Erfüllung des ersten Teils der Aufgabe. Angst, dass er keine Zeit für das Ende der Lektion hätte, steckte er den Kühlschrank noch heiße Milch. Zu seiner Überraschung erstarrte es sogar früher als die Milch seiner Kameraden, die nach einer bestimmten Technologie gekocht wurde.

Danach experimentierte Mpemba nicht nur mit Milch, sondern auch mit gewöhnlichem Wasser. In jedem Fall, bereits als Student der MKVAVA High School, stellte er die Frage von Professor Dennis Osborne vom University College in Dar es Salama (um die Schüler ein Vortrag über Physik im Universitätsklassenraum zu lesen: "Wenn Sie zwei identisch nehmen Behälter mit gleichen Wasservolumina, also hat Wasser in einem von ihnen eine Temperatur von 35 ° C und in den anderen - 100 ° C und legte sie in den Gefrierschrank, dann freut sich das zweite Wasser schneller. Warum? " Osborne interessierte sich für dieses Thema und bald 1969 veröffentlichte 1969 zusammen mit Mpemba die Ergebnisse ihrer Experimente in der Zeitschrift "Physik Education". Seitdem wird der gefundene Effekt angerufen der Effekt von Mpemba.

Bisher weiß niemand, wie er diesen seltsamen Effekt erklärt. Wissenschaftler haben keine einzige Version, obwohl es viele gibt. Es geht um den Unterschied in den Eigenschaften von heißem und kaltem Wasser, aber es ist noch nicht klar, welche Eigenschaften in diesem Fall eine Rolle spielen: der Unterschied in der Unterkühlung, Verdampfen, Eisbildung, Konvektion oder die Auswirkungen von entlassenen Gasen auf Wasser auf unterschiedlichem Wasser Temperaturen.

Paradoxältigkeit der Wirkung des Mpemba ist, dass die Zeit, in der der Körper auf die Temperatur abkühlt umfeldMuss proportional zum Unterschied in den Temperaturen dieses Körpers und der Umwelt sein. Dieses Gesetz wurde immer noch von Newton etabliert und seitdem viele Male in der Praxis bestätigt. In diesem Effekt kühlt sich Wasser mit einer Temperatur von 100 ° C auf eine Temperatur von 0 ° C schneller als die gleiche Wassermenge mit einer Temperatur von 35 ° C.

Trotzdem bedeutet es kein Paradoxon, da der Effekt der Mpemba eine Erklärung und im Rahmen der berühmten Physik gefunden werden kann. Hier sind einige Erklärungen zur Wirkung von MPEMBU:

Verdunstung

Warmwasser schneller verdampft aus dem Behälter, wodurch das Volumen reduziert wird, und das kleinere Wasservolumen mit der gleichen Temperatur freudig schneller. Auf 100 erhitzt mit Wasser verliert 16% seiner Masse beim Abkühlen auf 0 ° C.

Effekt der Verdampfung - doppelte Wirkung. Zunächst wird die Wassermasse reduziert, was zum Kühlen erforderlich ist. Zweitens wird die Temperatur aufgrund der Tatsache reduziert, dass die Verdampfungswärme des Übergangs aus der Wasserphase bis zur Dampftphase verringert wird.

Temperaturunterschied

Aufgrund der Tatsache, dass die Temperaturdifferenz zwischen heißem Wasser und kalter Luft mehr ist - daher ist der Wärmeaustausch in diesem Fall mehr intensiver und heißes Wasser schneller gekühlt.

Unterkühlung

Wenn das Wasser unter 0 ° C abgekühlt ist, froht es nicht immer. Unter einigen Bedingungen kann er Unterkühlung unterzogen werden, wobei bei Temperaturen unter der Temperatur des Gefrierpunkts weiterhin flüssig bleibt. In einigen Fällen kann Wasser auch bei einer Temperatur von -20 ° C flüssig bleiben.

Der Grund für diesen Effekt ist, dass Um die ersten Eiskristalle zu beginnen, Kristallformationszentren zu erfordern. Wenn sie nicht in flüssigem Wasser sind, wird der Unterkühlung fortgesetzt, bis die Temperatur so viel abnimmt, dass sich die Kristalle spontan bilden werden. Wenn sie anfangen, sich in einer unterkühlten Flüssigkeit zu bilden, werden sie schneller wachsen, wodurch ein Lorth-SHUHUH bildet, das ein Gefrieren von Eis bilden wird.

Warmwasser ist am anfälligsten für den Superkühlung, da seine Heizung gelöste Gase und Blasen eliminiert, was wiederum als Zentren für die Bildung von Eiskristallen dienen kann.

Warum verursacht der Superkühltes heißes Wasser, um schneller zu bleiben? Im Falle von kaltem Wasser, das nicht durch das Folgende überkocht wird. In diesem Fall wird die dünne Eisschicht auf der Oberfläche des Gefäßes ausgebildet. Diese Eisschicht wirkt als Isolator zwischen Wasser und kalter Luft und verhindert eine weitere Verdampfung. Die Rate der Bildung von Eiskristallen wird in diesem Fall weniger sein. Im Fall von heißem Wasser verfügt über Superkühlung, superkühlendes Wasser keine Schutzoberflächenschicht aus Eis. Daher verliert es durch offene Oberkörper viel schneller.

Wenn der Prozess der Hypothermie endet und Wasser einfriert, ist viel mehr Wärme verloren und daher ist mehr Eis gebildet.

Viele Forscher dieses Effekts betrachten den superkühltesten Faktor im Fall des MPEMB-Effekts.

Konvektion

Kaltes Wasser beginnt von oben einzufrieren, wodurch die Prozesse der Wärmeemission und Konvektion verschlechtert, und daher Wärmeverlust, während heißes Wasser von unten einfrieren beginnt.

Dieser Effekt der Wasserdichteanomalie wird erläutert. Wasser hat eine maximale Dichte bei 4 ° C, wenn Kühlwasser auf 4 S und in eine niedrigere Temperatur eingesetzt wird, fühlt sich die Oberflächenschicht von Wasser schneller ein. Da dieses Wasser bei einer Temperatur von 4 s weniger dicht ist als Wasser, bleibt es auf der Oberfläche, wodurch eine dünne kalte Schicht bildet. Unter diesen Bedingungen wird die dünne Eisschicht für kurze Zeit auf der Wasseroberfläche ausgebildet, aber diese Eisschicht ist ein Isolator, der die unteren Wasserschichten schützt, was bei einer Temperatur von 4 ° C verbleibt. Daher ist der weitere Kühlvorgang langsamer.

Im Fall von heißem Wasser ist die Situation völlig anders. Die Oberflächenschicht aus Wasser wird aufgrund von Verdampfung schneller gekühlt und größere Unterschiede Temperaturen. Darüber hinaus sind kalte Wasserschichten dichter als Heißwasserschichten, daher fällt die kalte Wasserschicht herunter, wodurch eine Schicht warmes Wasser auf die Oberfläche hebt. Eine solche Wasserzirkulation liefert einen schnellen Temperaturabfall.

Aber warum erreicht dieser Prozess nicht den Gleichgewichtspunkt? Um den Effekt der Mpemba aus dieser Sicht der Konvektion zu erläutern, wäre dies erforderlich, um zu ermöglichen, dass kalte und heiße Wasserschichten getrennt werden und der Konvektionsprozess selbst fortgesetzt wird, nachdem die durchschnittliche Wassertemperatur unter 4 ° C fällt.

Es gibt jedoch keine experimentellen Daten, die diese Hypothese bestätigen, dass kalte und heiße Wasserschichten während der Konvektion aufgeteilt werden.

Gelöste Gase

Wasser enthält immer in IT-Sauerstoff und Kohlendioxid gelöstes Gase - Sauerstoff und Kohlendioxid. Diese Gase haben die Fähigkeit, den Wassereinfrieren zu reduzieren. Wenn das Wasser erhitzt wird, werden diese Gase aus Wasser freigesetzt, da ihre Löslichkeit in Wasser bei hohen Temperaturen darunter ist. Wenn also heißes Wasser abgekühlt ist, gibt es immer weniger gelöste Gase als in nicht erhitztem kaltem Wasser. Daher ist der Gefrierpunkt des beheizten Wassers höher und freift schneller ein. Dieser Faktor wird manchmal als Hauptsache betrachtet, wenn er die Wirkung des MPEMB erklärt, obwohl es keine experimentellen Daten gibt, die diese Tatsache bestätigen.

Wärmeleitfähigkeit

Dieser Mechanismus kann eine signifikante Rolle spielen, wenn Wasser in kleinen Behältern in den Gefrierschrank der Kühlkammer gelegt wird. Unter diesen Bedingungen wird angemerkt, dass der Heißwasserbehälter von einem Gefrierschrank von einem Gefrierschrank verschoben wird, wodurch der thermische Kontakt mit der Gefrierwand und der Wärmeleitfähigkeit verbessert wird. Infolgedessen wird die Wärme aus dem Behälter mit heißem Wasser schneller als von Kälte entfernt. Der Behälter mit kaltem Wasser stützt wiederum nicht unter dem Schnee.

All dies (sowie andere) Bedingungen wurden in vielen Experimenten untersucht, aber eine eindeutige Antwort auf die Frage - die von ihnen eine hundertprozentige Reproduktion des Mpembe-Effekts - und wurde nicht empfangen.

Zum Beispiel untersuchte der deutsche Physiker David Auerbach 1995 die Wirkung der Wasserkochermie auf diesen Effekt. Er fand, dass heißes Wasser einen unterkühlten Zustand erreichte, mit einer höheren Temperatur einfriert als die Kälte, was schneller bedeutet. Aber kaltes Wasser erreicht einen superkühlten Zustand schneller als heiß, wodurch die vorherige Verzögerung kompensiert wird.

Darüber hinaus widersprachen die Ergebnisse von Auerbakh den zuvor erzielten Daten, dass heißes Wasser aufgrund einer geringeren Anzahl von Kristallisationszentren eine größere Überkühlung erreichen kann. Wenn das Wasser davon erhitzt wird, werden die darin gelösten Gase entfernt, und während ihres Kochens werden einige in sie gelöste Salze ausgefällt.

Sie können so weit sagen, dass nur eine Sache möglich ist. Die Reproduktion dieses Effekts hängt wesentlich von den Bedingungen ab, in denen das Experiment durchgeführt wird. Es ist genau, weil es nicht immer reproduziert wird.

O. V. MOSIN.

Literarischquellen:

"Warmwasser friert schneller als kaltes Wasser. Warum tut es das?", Jearl Walker im Amateurwissenschaftler, wissenschaftlicher Amerikaner, Vol. 237, Nein. 3, PP 246-257; September 1977.

"Das Einfrieren von heißem und kaltem Wasser", g.S Kell im amerikanischen Journal der Physik, Vol. 37, Nein. 5, PP 564-565; Mai 1969.

"Superkühlung und der Mpemba-Effekt", David Auerbach, im amerikanischen Journal der Physik, Vol. 63, Nein. 10, PP 882-885; Oktober 1995.

"Der MPEMBA-Effekt: die Gefrierzeiten von heißem und kaltem Wasser", Charles A. Ritter, im amerikanischen Journal der Physik, Vol. 64, Nein. 5, P 524; Mai 1996.

Es scheint offensichtlich, dass kaltes Wasser schneller einfriert als heiß, da in gleichen Bedingungen von heißem Wasser mehr Zeit zum Abkühlen und Anschließend dauert - einfrieren. Milinnerne Beobachtungen sowie moderne Experimente zeigten jedoch, dass das Gegenteil wahr ist: Unter bestimmten Bedingungen ist heißes Wasser schneller einfriert als kalt. Science Channel Sciencium erklärt dieses Phänomen:

Wie auf dem oben genannten Video, das das Phänomen, das heißes Wasser schneller ist, schneller als kalt, bekannt als die Wirkung eines Scramble, der nach Erasto Mpembea genannt wird - ein Student aus Tansania, der 1963 als Teil eines Schulprojekts Eis machte. Die Schüler mussten eine Mischung aus Sahne und Zucker zum Kochen bringen, geben sie kühl und dann in den Gefrierschrank.

Stattdessen legte Easto seine Mischung sofort, heiß, ohne zu warten, bis sie kühlte. Infolgedessen wurde seine Mischung nach 1,5 Stunden bereits eingefroren und die Mischungen anderer Schüler - nein. Das Interesse an Phänomen, Mpemba, begann, die Frage zusammen mit Professor Physics Denis Osborne zu studieren, und 1969 veröffentlichten sie einen Artikel, in dem er angegeben wurde, dass warmes Wasser schneller einfriert als kaltes Wasser. Es war die erste Peer-überprüfte ähnliche Studie, aber das Phänomen selbst wird in den Nuhn der Aristotelen erwähnt, die an das IV-Jahrhundert v. Chr. e. Francis Bacon und Descartes feierten dieses Phänomen auch in ihrer Forschung.

Das Video listet mehrere Optionen auf, um zu erklären, was passiert:

Frost ist ein Dielektrikum, und daher hält frostiges kaltes Wasser bei einem warmem Glas, das Eis schmilzt, ihn berührt
In kaltem Wasser löserer Gase als in warmer, und Forscher deuten darauf hin, dass es in der Kühlrate eine Rolle spielen kann, obwohl es nicht klar ist, wie
Warmwasser verliert aufgrund der Verdampfung mehr Wassermoleküle, sodass es weniger zum Einfrieren gibt
Warmes Wasser kann aufgrund einer Erhöhung der Konvektionsströmung schneller gekühlt werden. Diese Flüsse treten auf, da zunächst das Wasser im Glas auf der Oberfläche gekühlt wird und an den Seiten kaltes Wasser zum Waschbecken und heißes Aufstieg zwingt. In warmem Glas sind Konvektionsströme aktiver, was die Kühlrate beeinträchtigen kann.

Im Jahr 2016 wurde jedoch eine sorgfältig kontrollierte Studie durchgeführt, die das Gegenteil zeigte: Heißes Wasser wurde viel langsamer kalt gefroren. Gleichzeitig bemerkte Wissenschaftler, dass die Änderung des Standorts des Thermoelements - das Gerät, das die Temperaturunterschiede ermitteln, nur das Zentimeter ist, das das Erscheinungsbild des MPEMB-Effekts führt. Die Untersuchung anderer ähnlicher Arbeiten hat gezeigt, dass in allen Fällen, in denen dieser Effekt beobachtet wurde, eine Verschiebung des Thermoelements innerhalb eines Zentimals ergab.

Wasser ist eines der erstaunlichsten Flüssigkeiten des Lichts, in dem ungewöhnliche Eigenschaften inhärent sind. Zum Beispiel ist Eis ein fester Zustand des Fluids, hat ein spezifisches Gewicht, das niedriger ist als das Wasser selbst, das die Entstehung und Entwicklung des Lebens auf der Erde machte. Darüber hinaus in der Nähe von Tech und wissenschaftliche Welt Diskussionen sind im Gange, welches Wasser ist schneller freudig - heiß oder kalt. Derjenige, der das schnellere Einfrieren von Heißflüssigkeit in bestimmten Bedingungen beweist und wissenschaftlich ihre Entscheidung wissenschaftlich rechtfertigt, wird von der britischen Königsgesellschaft von Chemiker eine Belohnung in 1000 Pfund erhalten.

Geschichte der Frage

Die Tatsache, dass bei der Durchführung einer Reihe von Bedingungen für heißes Wasser in der Geschwindigkeitsgeschwindigkeit der Kälte voraus ist, wurde sie im Mittelalter bemerkt. Die Erklärung dieses Phänomens wurde von Francis Bacon (Francis Bacon) und René Descartes sehr bemüht. Aus Sicht des klassischen Wärmetechniks ist dieses Paradox jedoch unmöglich zu erklären, und sie versuchten, darüber zu schüchtern. Eine etwas neugierige Geschichte, das 1963 mit dem Tansanian-Schüler Easto Mpemba geschah, war der Anstoß für die Fortsetzung der Streitigkeiten. Eines Tages während der Kochstunde in der Kochschule hatte der von Außenstehende abgelenkte Jungen keine Zeit, die Mischung für Eis pünktlich abzukühlen und eine Zuckerlösung in den Gefrierschrank in den Gefrierschrank heißer zu kühlen. Zu seiner Überraschung kühlte sich das Produkt etwas schneller als in seinen Kostichen, der die Temperatur des Kocheis beobachtete.

Der Versuch, das Wesentliche des Phänomens zu verstehen, appellierte der Junge an den Physik-Lehrer, der, ohne in Details zu gehen, seine kulinarischen Experimente lächelte. Erasto zeichnete sich jedoch durch beneidenswerte Beharrlichkeit aus und setzte seine Experimente nicht mehr auf Milch, sondern auf dem Wasser fort. Er war überzeugt, dass das Einfrieren von heißem Wasser in einigen Fällen schneller als kalt auftritt.

Die Eingabe der Universität in Dar Salamam besuchte ErASTO MPember den Vortrag von Professor Denis Osborne (Dennis G. Osborne). Nach ihrem Ende verwirrte der Schüler den Wissenschaftler über die Gefrierfrequenz von Wasser in Abhängigkeit von ihrer Temperatur. D.g. Osborne hat die Frage selbst ausgerichtet und mit der Aplombe gesagt, dass ein zweier Raum bekannt ist, dass kaltes Wasser schneller einfrieren wird. Die natürliche Ausdauer des jungen Mannes fühlte sich jedoch an. Er unterzeichnete eine Wette mit Professor, das hier im Labor anbietet, um einen experimentellen Scheck durchzuführen. ErASTO stellte zwei Behälter mit Wasser in den Gefrierschrank auf, dessen Temperatur in einem in einem gleich 95 ° F (35 ° C) und in der zweiten - 212 ° F (100 ° C) war. Was war die Überraschung der Professoren und der umgebenden "Fans", wenn das Wasser in dem zweiten Behälter schneller gefroren ist. Seitdem hat dieses Phänomen den Namen des "Paradoxs von Mpems" erhalten.

Bisher gibt es jedoch keine schlanke theoretische Hypothese, die das Paradox von Mpemba erklärt. Nicht klar was externe Faktoren, chemische Zusammensetzung Wasser, das Vorhandensein von gelösten Gasen und Mineralien darin, beeinflusst die Gefriergeschwindigkeit von Flüssigkeiten bei unterschiedlichen Temperaturen. Das Paradoxenity des "Mpembe-Effekts" ist, dass es einem der von I. Newton offenen Gesetze widerspricht, das heißt, dass die Zeit des Kühlwassers direkt proportional zum Unterschied in der Fluidtemperatur und der Umgebung ist. Und wenn alle anderen Flüssigkeiten vollständig von diesem Gesetz gehorcht sind, ist das Wasser in einigen Fällen eine Ausnahme.

Warum heißes wasser schneller gefrorent.

Es gibt mehrere Versionen, warum heißes Wasser schneller einfriert als kalt. Die wichtigsten werden berücksichtigt:

warmwasser verdampft schneller, während sein Volumen abnimmt, und ein kleineres Flüssigkeitsvolumen kühlt sich schneller kühlt - wenn das Wasser von + 100 ° C auf 0 ° C kühlt, erreicht die volumetrischen Verluste bei Atmosphärendruck 15%;
die Intensität des Wärmeaustauschs zwischen der Flüssigkeit und der Umgebung ist höher, desto höher ist die Temperaturdifferenz, so dass der Wärmeverlust an kochendem Wasser schneller ist;
bei gekühltem heißem Wasser auf seiner Oberfläche wird der Schrei gebildet, der das vollständige Einfrieren der Flüssigkeit und deren Verdampfung verhindert;
bei hoher Wassertemperatur tritt das Konvektionsmischen auf, die Reduktionszeit des Gefriermittels;
die in Wasser gelösten Gase verringern den Gefrierpunkt, wodurch die Energie zur Kristallbildung ausgewählt werden, - in heißem Wasser keine gelösten Gase.

Alle diese Bedingungen wurden wiederholt einer experimentellen Überprüfung unterzogen. Insbesondere stellte der deutsche Wissenschaftler David Auerbach (David Auerbach) fest, dass die Heißetwas höher ist als der von Kälte, wodurch es möglich ist, das Erste schneller zu fried. Später wurden seine Experimente jedoch kritisiert, und viele Wissenschaftler sind davon überzeugt, dass der "MPMBE-Effekt" darüber, was Wasser schneller ist - heiß oder kalt ist, nur unter bestimmten Bedingungen reproduziert, deren Suche und Konkretizierung, in der sich niemand in eingesetzt hat die aktuelle Uhrzeit.

Einer meiner Lieblingsartikel in der Schule war Chemie. Einmal gab der Chemielehrer uns eine sehr seltsame und ernsthafte Aufgabe. Er gab uns eine Liste von Fragen, die wir aus der Sicht der Chemie beantworten mussten. Wir wurden für diese Aufgabe seit mehreren Tagen angegeben und darf Bibliotheken und andere verfügbare Informationsquellen verwenden. Eine dieser Fragen betraf die Temperatur des Wassereinfrierens. Ich erinnere mich nicht genau, wie sich die Frage anhang, aber es war, wenn Sie zwei hölzerne Eimer mit der gleichen Größe nehmen, eines mit heißem Wasser, einem anderen mit einer Erkältung (mit genau angegebener Temperatur) und sie am Mittwoch mit einem bestimmten Temperatur, welcher von ihnen wird schneller einfrieren? Natürlich schlug die Antwort sofort vor - ein Eimer mit kaltem Wasser, aber es schien uns zu einfach zu sein. Dies war jedoch nicht genug, um eine vollständige Antwort zu geben, wir mussten es aus chemischer Sicht nachweisen. Trotz all meiner Reflexionen und Forschung konnte ich keine logische Schlussfolgerung vornehmen. An diesem Tag habe ich sogar entschieden, diese Lektion zu überspringen, also habe ich nie die Entscheidung dieses Rätsels gelernt.

Jahre vergingen, und ich lernte viele Haushaltsmythen über den Siedepunkt und das Einfrieren von Wasser, und ein Mythos las: "Warmwasser friert schneller ein." Ich sah viele Websites an, aber die Informationen waren zu kontrovers. Und dies waren nur Meinungen, die aus der Sicht der Wissenschaft unangemessen sind. Und ich beschloss, deine eigene Erfahrung auszugeben. Da ich keine hölzernen Eimer finden konnte, habe ich den Gefrierschrank, einen Herd, ein wenig Wasser und ein digitales Thermometer benutzt. Ich werde Ihnen später von den Ergebnissen meiner Erfahrung erzählen. Anfangs werde ich mit Ihnen einige interessante Argumente über das Wasser teilen:

Warmwasser friert schneller kalt. Die meisten Experten argumentieren, dass kaltes Wasser schneller einfriert als heiß. Aber ein lustiges Phänomen (der sogenannte Memba-Effekt), aus unverständlichen Gründen, beweist das Gegenteil: Warmwasserfriert schneller als kalt. Eine von mehreren Erläuterungen ist der Verdampfungsprozess: Wenn in einem kalten Medium sehr heißes Wasser aufgesetzt wird, beginnt das Wasser zu verdampfen (die verbleibende Wassermenge wird schneller einfrieren). Und laut den Gesetzen der Chemie ist dies kein Mythos, und höchstwahrscheinlich ist es, dass der Lehrer von uns hören wollte.

Gekochtes Wasser friert schneller Wasserwasser ein. Trotz der vorherigen Erklärung argumentieren einige Experten, dass gekochtes Wasser, dass Kohle auf Raumtemperatur schneller einfrieren sollte, da die Sauerstoffmenge aufgrund von Kochen verringert wird.

Kaltes Wasser kocht schneller als heißes Wasser. Wenn heißes Wasser schneller einfriert, fährt vielleicht kaltes Wasser schneller! Das ist widersprüchlich gesunder Menschenverstand Und Wissenschaftler argumentieren, dass dies einfach nicht sein kann. Warmwasser aus dem Kran sollte eigentlich schneller rollen als kalt. Aber mit heißem Wasser zum Kochen sparen Sie keine Energie. Vielleicht verbringen Sie weniger Gas oder Licht, aber der Warmwasserbereiter verwendet die gleiche Menge an Energie, die zum Erhitzen des kalten Wassers erforderlich ist. (VON solarenergie Die Situation ist etwas anders). Infolge der Wasserheizung durch einen Warmwasserbereiter kann ein Niederschlag erscheinen, sodass Wasser länger aufwärmen wird.

Wenn Sie ein Salz in das Wasser hinzufügen, kocht es schneller. Salz erhöht den Siedepunkt (und senkt dementsprechend die Gefriertemperatur, weshalb einige Hostessen dem Eis ein kleines Rocksalz hinzugefügt werden). In diesem Fall interessieren Sie sich in diesem Fall jedoch an einer anderen Frage: Wie lange dauert das Wasser und ob der Siedepunkt in diesem Fall über 100 ° C ansteigen kann). Trotz der Tatsache, dass sie schreiben kulinarische BücherWissenschaftler argumentieren, dass die Menge an Salz, die wir zum kochenden Wasser hinzufügen, nicht ausreicht, um den Zeit- oder Siedepunkt auszuwirken.

Aber was ist mit mir passiert?

Kaltes wasser: Ich habe drei Glasgläser von 100 ml gereinigtem Wasser verwendet: ein Glas mit Raumtemperatur (72 ° F / 22 ° C), eins - mit heißem Wasser (115 ° F / 46 ° C) und eins mit gekocht ( 212 ° F / 100 ° C). Alle drei Gläser, die ich in den Gefrierschrank bei Temperaturen -18 ° C platzierte. Und da ich wusste, dass das Wasser nicht sofort in Eis verwandelt, definierte ich den Grad des Einfrierungsgrades nach dem "Holzfloß". Wenn der Zauberstab in der Mitte des Glases platzierte, war ich nicht mehr die Grundlage mehr, dachte ich, dass das Wasser eingefroren war. Gläser habe ich alle fünf Minuten geprüft. Und was sind meine Ergebnisse? Wasser in dem ersten Glas in 50 Minuten eingefroren. Warmwasser in 80 Minuten eingefroren. Gekocht - nach 95 Minuten. Meine Schlussfolgerungen: Angesichts der Bedingungen in dem Gefrierschrank und dem verwendeten Wasser konnte ich den Memba-Effekt nicht reproduzieren.

Ich habe auch versucht, solche Erfahrungen mit früheren auszugeben gekochtes WasserCoolste auf Raumtemperatur. Es hat nach 60 Minuten eingefroren - es dauerte immer noch mehr Zeit, als kaltes Wasser einzufrieren.

Gekochtes Wasser: Ich nahm einen Liter Wasser bei Raumtemperatur und legte es in Brand. Sie kochte in 6 Minuten. Dann kühlte ich es wieder auf Raumtemperatur und fügte ihm heiß hinzu. Mit demselben Feuer wurde heißes Wasser in 4 Stunden und 30 Minuten gekocht. Fazit: Wie erwartet kocht Warmwasser viel schneller.

Gekochtes Wasser (mit Salz): Ich fügte 2 große Löffel des Basissalzes auf 1 Liter Wasser hinzu. Es wurde nach 6 Minuten 33 Sekunden gekocht, und als das Thermometer zeigte, erreichte eine Temperatur von 102 ° C. Zweifellos betrifft Salz den Siedepunkt, aber nicht viel. Schlussfolgerung: Salz im Wasser schweigt nicht die Temperatur und die kochende Zeit. Ich erkenne ehrlich, dass meine Küche das Labor schwer anzurufen, und vielleicht sind meine Schlussfolgerungen gegen die Realität gerecht. Mein Gefrierfach kann ungleichmäßige Gefrierprodukte sein. Meine Glasbrille könnte die falsche Form sein usw. Aber was auch immer im Labor passiert ist, als wir reden Über das Gefrieren oder kochendes Wasser in der Küche ist das Wichtigste der gesunden Menschenverstand.

referenz mit unterhaltsamen Fakten über Wasserwasser
Da dieser Effekt auf dem Forum forum.ixbt.com vorgeschlagen wurde (der Effekt von Warmwassergefrieren ist schneller als kalt) als "Aristotle-Mpemba-Effekt" bezeichnet.

Jene. Schnellerer Einfrierungen gekochtes Wasser (gekühlt) als "roh"

MPEMBA-Effekt oder warum heißes Wasser schneller einfrieren als kalt? Die Wirkung des Mpemba (Paradoxs von Mpembi) ist ein Paradoxon, das besagt, dass heißes Wasser in einigen Bedingungen schneller einfriert als kalt, obwohl er die Temperatur des kalten Wassers während des Gefrierprozesses passieren muss. Dieses Paradoxon ist eine experimentelle Tatsache, die den üblichen Ideen widerspricht, wonach mit den gleichen Bedingungen der erhitzte Körper zum Abkühlen auf eine bestimmte Temperatur mehr Zeit erfordert als der weniger erhitzte Körper zum Abkühlen auf die gleiche Temperatur. Dieses Phänomen wurde auf einmal Aristoteles, Francis Bacon und Rene Descart bemerkt, aber erst 1963 fand der tansanianische Schüler Erasto Mpembea, dass das heiße Mischgemisch aus Eis schneller ist als kalt. Als Student der Magambaba High School in Tansania tat Easto Mpembea praktische Arbeit an dem Kochkoffer. Er musste hausgemachte Eiscreme herstellen - Milch kochen, den Zucker dabei auflösen, auf Raumtemperatur kühlen und dann zum Einfrieren in den Kühlschrank legen. Anscheinend war Mpembba nicht besonders ein sorgfältiger Student und mit der Erfüllung des ersten Teils der Aufgabe. Angst, dass er keine Zeit für das Ende der Lektion hätte, steckte er den Kühlschrank noch heiße Milch. Zu seiner Überraschung erstarrte es sogar früher als die Milch seiner Kameraden, die nach einer bestimmten Technologie gekocht wurde. Danach experimentierte Mpemba nicht nur mit Milch, sondern auch mit gewöhnlichem Wasser. In jedem Fall, bereits als Student der MKVAVA High School, stellte er die Frage von Professor Dennis Osborne vom University College in Dar es Salama (um die Schüler ein Vortrag über Physik im Universitätsklassenraum zu lesen: "Wenn Sie zwei identisch nehmen Behälter mit gleichen Wasservolumina, also hat Wasser in einem von ihnen eine Temperatur von 35 ° C und in den anderen - 100 ° C und legte sie in den Gefrierschrank, dann freut sich das zweite Wasser schneller. Warum? " Osborne interessierte sich für dieses Thema und bald 1969 veröffentlichte 1969 zusammen mit Mpemba die Ergebnisse ihrer Experimente in der Zeitschrift "Physik Education". Seitdem wird der von ihnen entdeckte Effekt der Effekt von Betrug bezeichnet. Bisher weiß niemand, wie er diesen seltsamen Effekt erklärt. Wissenschaftler haben keine einzige Version, obwohl es viele gibt. Es geht um den Unterschied in den Eigenschaften von heißem und kaltem Wasser, aber es ist noch nicht klar, welche Eigenschaften in diesem Fall eine Rolle spielen: der Unterschied in der Unterkühlung, Verdampfen, Eisbildung, Konvektion oder die Auswirkungen von entlassenen Gasen auf Wasser auf unterschiedlichem Wasser Temperaturen. Die Paradoxität der Wirkung des Mpemba ist, dass die Zeit, in der der Körper auf die Umgebungstemperatur abkühlt, proportional zu dem Unterschied in den Temperaturen dieses Körpers und der Umgebung ist. Dieses Gesetz wurde immer noch von Newton etabliert und seitdem viele Male in der Praxis bestätigt. In diesem Effekt kühlt sich Wasser mit einer Temperatur von 100 ° C auf eine Temperatur von 0 ° C schneller als die gleiche Wassermenge mit einer Temperatur von 35 ° C. Trotzdem bedeutet es kein Paradoxon, da der Effekt der Mpemba eine Erklärung und im Rahmen der berühmten Physik gefunden werden kann. Hierbei handelt es sich um einige Erklärungen zur Wirkung von Mpemba: Die Verdampfung von heißem Wasser wird von dem Behälter schneller eingedampft, wodurch das Volumen reduziert wird, und das kleinere Wasservolumen mit der gleichen Temperatur fügt sich schneller ein. Bei der Aufrechterhaltung von bis zu 100 mit Wasser verliert 16% seiner Masse beim Abkühlen auf 0 ° C. Effekteffekt - doppelte Wirkung. Zunächst wird die Wassermasse reduziert, was zum Kühlen erforderlich ist. Zweitens wird die Temperatur aufgrund der Tatsache reduziert, dass die Verdampfungswärme des Übergangs aus der Wasserphase bis zur Dampftphase verringert wird. Die Temperaturdifferenz aufgrund der Tatsache, dass die Temperaturdifferenz zwischen heißem Wasser und kalter Luft mehr - daher Wärmeaustausch ist, ist in diesem Fall mehr intensiveres und heißes Wasser schneller als gekühlt. Vorkühlung Wenn das Wasser unter 0 ° C abgekühlt ist, froht es nicht immer. Unter einigen Bedingungen kann er Unterkühlung unterzogen werden, wobei bei Temperaturen unter der Temperatur des Gefrierpunkts weiterhin flüssig bleibt. In einigen Fällen kann Wasser auch bei einer Temperatur von -20 ° C flüssig bleiben. Der Grund dafür ist, dass der Bilden der ersten Eiskristalle Kristallformationszentren benötigt. Wenn sie nicht in flüssigem Wasser sind, wird der Unterkühlung fortgesetzt, bis die Temperatur so viel abnimmt, dass sich die Kristalle spontan bilden werden. Wenn sie anfangen, sich in einer unterkühlten Flüssigkeit zu bilden, werden sie schneller wachsen, wodurch ein Lorth-SHUHUH bildet, das ein Gefrieren von Eis bilden wird. Warmwasser ist am anfälligsten für den Superkühlung, da seine Heizung gelöste Gase und Blasen eliminiert, was wiederum als Zentren für die Bildung von Eiskristallen dienen kann. Warum verursacht der Superkühltes heißes Wasser, um schneller zu bleiben? Im Falle von kaltem Wasser, das nicht durch das Folgende überkocht wird. In diesem Fall wird die dünne Eisschicht auf der Oberfläche des Gefäßes ausgebildet. Diese Eisschicht wirkt als Isolator zwischen Wasser und kalter Luft und verhindert eine weitere Verdampfung. Die Rate der Bildung von Eiskristallen wird in diesem Fall weniger sein. Im Fall von heißem Wasser verfügt über Superkühlung, superkühlendes Wasser keine Schutzoberflächenschicht aus Eis. Daher verliert es durch offene Oberkörper viel schneller. Wenn der Prozess der Hypothermie endet und Wasser einfriert, ist viel mehr Wärme verloren und daher ist mehr Eis gebildet. Viele Forscher dieses Effekts betrachten den superkühltesten Faktor im Fall des MPEMB-Effekts. Konvektion kaltes Wasser beginnt sich von oben einzufrieren, wodurch die Prozesse der Wärmeemissionen und der Konvektion verschlechtert und somit der Wärmeverlust, während das heiße Wasser von unten einfrieren beginnt. Dieser Effekt der Wasserdichteanomalie wird erläutert. Wasser hat eine maximale Dichte bei 4 ° C, wenn Kühlwasser auf 4 S und in eine niedrigere Temperatur eingesetzt wird, fühlt sich die Oberflächenschicht von Wasser schneller ein. Da dieses Wasser bei einer Temperatur von 4 s weniger dicht ist als Wasser, bleibt es auf der Oberfläche, wodurch eine dünne kalte Schicht bildet. Unter diesen Bedingungen wird die dünne Eisschicht für kurze Zeit auf der Wasseroberfläche ausgebildet, aber diese Eisschicht ist ein Isolator, der die unteren Wasserschichten schützt, was bei einer Temperatur von 4 ° C verbleibt. Daher ist der weitere Kühlvorgang langsamer. Im Fall von heißem Wasser ist die Situation völlig anders. Die Oberflächenschicht des Wassers wird aufgrund von Verdampfung und höherer Temperaturdifferenz schneller gekühlt. Darüber hinaus sind kalte Wasserschichten dichter als Heißwasserschichten, daher fällt die kalte Wasserschicht herunter, wodurch eine Schicht warmes Wasser auf die Oberfläche hebt. Eine solche Wasserzirkulation liefert einen schnellen Temperaturabfall. Aber warum erreicht dieser Prozess nicht den Gleichgewichtspunkt? Um den Effekt der Bewegung aus dieser Sicht der Konvektion zu erklären, wäre es notwendig, dass die Kälte- und Heißwasserschichten getrennt sind, und der Konvektionsprozess selbst wird nach der Durchschnittswassertemperatur fortgesetzt, nachdem die durchschnittliche Wassertemperatur unter 4 ° C fällt. Es gibt jedoch jedoch Keine experimentellen Daten, die diese Hypothese bestätigen würden, dass kalte und heiße Wasserschichten während der Konvektion geteilt werden. Wasser, das in Wasser in Wasser gelöst ist, enthält immer in ihm gelöste Gase - Sauerstoff und Kohlendioxid. Diese Gase haben die Fähigkeit, den Wassereinfrieren zu reduzieren. Wenn das Wasser erhitzt wird, werden diese Gase aus Wasser freigesetzt, da ihre Löslichkeit in Wasser bei hohen Temperaturen darunter ist. Wenn also heißes Wasser abgekühlt ist, gibt es immer weniger gelöste Gase als in nicht erhitztem kaltem Wasser. Daher ist der Gefrierpunkt des beheizten Wassers höher und freift schneller ein. Dieser Faktor wird manchmal als Hauptsache betrachtet, wenn er die Wirkung des MPEMB erklärt, obwohl es keine experimentellen Daten gibt, die diese Tatsache bestätigen. Wärmeleitfähigkeit Dieser Mechanismus kann eine signifikante Rolle spielen, wenn Wasser in den Gefrierschrank des Kühlschranks in kleinen Behältern platziert wird. Unter diesen Bedingungen wird angemerkt, dass der Heißwasserbehälter von einem Gefrierschrank von einem Gefrierschrank verschoben wird, wodurch der thermische Kontakt mit der Gefrierwand und der Wärmeleitfähigkeit verbessert wird. Infolgedessen wird die Wärme aus dem Behälter mit heißem Wasser schneller als von Kälte entfernt. Der Behälter mit kaltem Wasser stützt wiederum nicht unter dem Schnee. All dies (sowie andere) Bedingungen wurden in vielen Experimenten untersucht, aber eine eindeutige Antwort auf die Frage - die von ihnen eine hundertprozentige Reproduktion des Mpembe-Effekts - und wurde nicht empfangen. Zum Beispiel untersuchte der deutsche Physiker David Auerbach 1995 die Wirkung der Wasserkochermie auf diesen Effekt. Er fand, dass heißes Wasser einen unterkühlten Zustand erreichte, mit einer höheren Temperatur einfriert als die Kälte, was schneller bedeutet. Kaltes Wasser erreicht jedoch einen superkühlten Zustand schneller als heiß, wodurch die vorherige Verzögerung kompensiert wird. Darüber hinaus widersprachen die Ergebnisse von Auerbakh den zuvor erzielten Daten, dass heißes Wasser aufgrund einer geringeren Anzahl von Kristallisationszentren eine größere Überkühlung erreichen kann. Wenn das Wasser davon erhitzt wird, werden die darin gelösten Gase entfernt, und während ihres Kochens werden einige in sie gelöste Salze ausgefällt. Sie können so weit sagen, dass nur eine Sache möglich ist. Die Reproduktion dieses Effekts hängt wesentlich von den Bedingungen ab, in denen das Experiment durchgeführt wird. Es ist genau, weil es nicht immer reproduziert wird. O. V. MOSIN.