Effetto mpemba o perché l'acqua calda si congela più veloce del freddo? Quello che non sapevi sull'acqua.

Effetto mpemba (Paradotto di MPEMBI) - Un paradosso che dice che l'acqua calda ad alcune condizioni si blocca più velocemente del freddo, sebbene deve sottoporsi alla temperatura dell'acqua fredda nel processo di congelamento. Questo paradosso è fatti sperimentaliContrariamente alle solite idee, in base alle quali, con le stesse condizioni, un corpo più riscaldato per il raffreddamento a una determinata temperatura richiede più tempo rispetto al corpo meno riscaldato per il raffreddamento alla stessa temperatura.

Questo fenomeno è stato notato in una volta Aristotele, Francis Bacon e Rene Descart, ma solo nel 1963, Schoolboy Tanzaniano Erassto Mpembea ha scoperto che la miscela calda del gelato si blocca più velocemente del freddo.

Come studente di Magambaba High School in Tanzania Erasto Mpemba ha fatto lavoro pratico al caso del cook. Aveva bisogno di fare il gelato fatto in casa - far bollire il latte, sciogliere lo zucchero in esso, raffreddare a temperatura ambiente, quindi metterlo in frigo per il congelamento. Apparentemente, MPEMBBA non era particolarmente uno studente diligente e priedito con l'adempimento della prima parte del compito. Timore che non avrebbe avuto il tempo per la fine della lezione, mise nel frigorifero ancora latte caldo. A sua sorpresa, si bloccò anche prima del latte dei suoi compagni cucinati secondo una data tecnologia.

Dopo di ciò, Mpemba sperimenta non solo con latte, ma anche con l'acqua ordinaria. In ogni caso, già come studente della High School Mkvava, ha chiesto alla questione del professor Dennis Osborne dal college universitario a Dar Es Salama (per leggere gli studenti una conferenza sulla fisica nella classe universitaria: "Se prendi due identiche Contenitori con uguali volumi d'acqua così, in uno di essi, l'acqua ha una temperatura di 35 ° C, e nell'altro - 100 ° C, e li ha messi nel congelatore, quindi nella seconda acqua si blocca più velocemente. Perché? " Osborne si è interessato a questo problema e presto nel 1969, insieme a Mpemba ha pubblicato i risultati dei loro esperimenti nella rivista "Educazione fisica". Da allora, l'effetto trovato è chiamato l'effetto di Mpemba.

Fino ad ora, nessuno sa come spiegare questo strano effetto. Gli scienziati non hanno singolo versione, anche se ce ne sono molti. È tutto sulla differenza nelle proprietà delle acque calde e fredde, ma non è ancora chiaro quali proprietà svolgono un ruolo in questo caso: la differenza di supercisione, evaporazione, formazione di ghiaccio, convezione o effetti dei gas scaricati sull'acqua in diversi temperature.

La paradossalità dell'effetto del mpemba è che il tempo durante il quale il corpo si raffredda alla temperatura ambientaledeve essere proporzionale alla differenza nelle temperature di questo corpo e dell'ambiente. Questa legge è stata ancora stabilita da Newton e da allora molte volte confermò in pratica. In tal senso, l'acqua con una temperatura di 100 ° C si raffredda a una temperatura di 0 ° C più veloce rispetto alla stessa quantità di acqua con una temperatura di 35 ° C.

Tuttavia, non implica un paradosso, dal momento che l'effetto dello mpemba può essere trovato una spiegazione e nel quadro della famosa fisica. Ecco alcune spiegazioni dell'effetto di Mpemba:

Evaporazione

Acqua calda più veloce evapora dal contenitore, riducendo così il suo volume e il volume di acqua più piccolo con la stessa temperatura si blocca più velocemente. Riscaldato a 100 con acqua perde il 16% della sua massa durante il raffreddamento a 0 C.

Effetto dell'evaporazione - doppio effetto. Innanzitutto, la massa d'acqua è ridotta, che è necessaria per il raffreddamento. E in secondo luogo, la temperatura è ridotta a causa del fatto che il calore dell'evaporazione della transizione dalla fase dell'acqua alla fase del vapore è ridotta.

Differenza di temperatura

A causa del fatto che la differenza di temperatura tra acqua calda e aria fredda è più - quindi lo scambio di calore in questo caso c'è più intenso e acqua calda viene raffreddata più velocemente.

Superceller

Quando l'acqua viene raffreddata sotto 0 c, non si blocca sempre. In alcune condizioni, può subire ipotermia, continuando a rimanere liquidi a temperature al di sotto della temperatura del punto di congelamento. In alcuni casi, l'acqua può rimanere liquida anche ad una temperatura di -20 C.

La ragione di questo effetto è che per cominciare a formare i primi cristalli di ghiaccio necessita di centri di formazione di cristalli. Se non sono in acqua liquida, la supercellatura continuerà fino a quando la temperatura diminuirà così tanto che i cristalli inizieranno a formare spontaneamente. Quando iniziano a formarsi in un fluido supercolare, inizieranno a crescere più velocemente, formando un lorth shuhuh, che il congelamento formerà il ghiaccio.

L'acqua calda è più suscettibile al superockoling poiché il suo riscaldamento elimina gas e bolle disciolti, che a loro volta possono fungere da centri per la formazione di cristalli di ghiaccio.

Perché il superkooling causa acqua calda per attaccarsi più velocemente? Nel caso dell'acqua fredda, che non è troppo cotta dal seguente. In questo caso, il sottile strato di ghiaccio sarà formato sulla superficie della nave. Questo strato di ghiaccio fungerà da isolante tra acqua e aria fredda e impedirà un'ulteriore evaporazione. Il tasso di formazione di cristalli di ghiaccio in questo caso sarà inferiore. Nel caso di acqua calda, sottoposti a supercooling, l'acqua supercolare non ha uno strato di ghiaccio di protezione protettivo. Pertanto, perde il calore molto più veloce attraverso la parte superiore aperta.

Quando il processo di ipotermia finisce e si congela l'acqua, molto più calore è perso e quindi è formato più ghiaccio.

Molti ricercatori di questo effetto considerano il supercrooling al fattore principale nel caso dell'effetto MPEmb.

Convezione

L'acqua fredda inizia a congelare dall'alto, peggiorando così i processi di emissione di calore e convezione, e quindi perdita di calore, mentre l'acqua calda inizia a congelare dal basso.

Questo effetto della anomalia della densità dell'acqua è spiegato. L'acqua ha una densità massima a 4 C. Se l'acqua di raffreddamento a 4 s e mettela ad una temperatura inferiore, lo strato superficiale dell'acqua si bloccherà più velocemente. Poiché questa acqua è meno densa dell'acqua ad una temperatura di 4 s, rimarrà in superficie, formando uno strato freddo sottile. In queste condizioni, il sottile strato di ghiaccio sarà formato sulla superficie dell'acqua per un breve periodo, ma questo strato di ghiaccio sarà un isolante che protegge gli strati inferiori dell'acqua, che rimarranno ad una temperatura di 4 C. Pertanto, l'ulteriore processo di raffreddamento sarà più lento.

Nel caso dell'acqua calda, la situazione è completamente diversa. Lo strato superficiale dell'acqua verrà raffreddato a causa di evaporazione e differenze più grandi temperature. Inoltre, gli strati dell'acqua fredda sono più densi dei livelli di acqua calda, quindi lo strato dell'acqua fredda cadrà, sollevando uno strato di acqua calda in superficie. Tale circolazione dell'acqua fornisce una rapida caduta di temperatura.

Ma perché questo processo non raggiunge il punto di equilibrio? Per spiegare l'effetto dello Mpemba da questo punto di vista della convezione, sarebbe necessario effettuare gli strati di acqua fredda e calda sono separati e il processo di convezione stesso continua dopo la temperatura media dell'acqua scende sotto 4 C.

Tuttavia, non ci sono dati sperimentali che confermano questa ipotesi che gli strati di acqua calda e calda sono suddivisi durante la convezione.

Gas dissolte

L'acqua contiene sempre gas disciolti in esso - ossigeno e anidride carbonica. Questi gas hanno la capacità di ridurre il punto di congelamento dell'acqua. Quando l'acqua viene riscaldata, questi gas vengono rilasciati dall'acqua, dalla loro solubilità in acqua alle alte temperature di seguito. Pertanto, quando si raffredda l'acqua calda, ci sono sempre meno gas disciolti in esso che in acqua fredda non riscaldata. Pertanto, il punto di congelamento dell'acqua riscaldata è più alto e si blocca più velocemente. Questo fattore è talvolta considerato come la cosa principale quando si spiega l'effetto del MPEmb, anche se non ci sono dati sperimentali che confermano questo fatto.

Conduttività termica

Questo meccanismo può svolgere un ruolo significativo quando l'acqua è collocata nel congelatore della camera di refrigerazione in piccoli contenitori. In queste condizioni, è notato che il contenitore dell'acqua calda viene spostato da un ghiaccio congelatore da un congelatore, migliorando così il contatto termico con il muro del congelatore e la conduttività termica. Di conseguenza, il calore viene rimosso dal contenitore con acqua calda più veloce rispetto al freddo. A loro volta, il contenitore con acqua fredda non si avvolge sotto la neve.

Tutte queste condizioni (così come altre) sono state studiate in molti esperimenti, ma una risposta inequivocabile alla domanda - quale di essi fornisce la riproduzione al cento per cento dell'effetto MPEMBE - e non è stato ricevuto.

Ad esempio, nel 1995, il fisico tedesco David Auerbach ha studiato l'effetto dell'ipotermia dell'acqua su questo effetto. Trovò quell'acqua calda, raggiungendo uno stato supercolare, si blocca a una temperatura più alta del freddo, il che significa più velocemente il secondo. Ma acqua fredda Raggiunge uno stato supercolare più veloce del caldo, compensando così il ritardo precedente.

Inoltre, i risultati di Auerbakh hanno contraddetto i dati ottenuti in precedenza che l'acqua calda è in grado di ottenere un maggiore sovraccarico a causa di un numero minore di centri di cristallizzazione. Quando l'acqua viene riscaldata da esso, i gas disciolti in esso vengono rimossi, e durante il suo bollente, alcuni sali disciolti in esso sono precipitati.

Puoi dire finora solo una cosa è possibile - la riproduzione di questo effetto dipende in modo significativo dalle condizioni in cui viene effettuato l'esperimento. È precisamente perché non è sempre riprodotto.

O. V. Mosin.

Letterariofonti:

"L'acqua calda si blocca più velocemente dell'acqua fredda, perché lo fa?", Jearl Walker nello scienziato amatoriale, scientifico americano, vol. 237, No. 3, PP 246-257; Settembre 1977.

"Il congelamento di acqua calda e fredda", G.S. Kell in American Journal of Physics, Vol. 37, No. 5, PP 564-565; Maggio, 1969.

"Supercooling e l'effetto mpemba", David Auerbach, in American Journal of Physics, Vol. 63, No. 10, PP 882-885; Ott, 1995.

"L'effetto mpemba: i tempi di congelamento di acqua calda e fredda", Charles A. Knight, in American Journal of Physics, Vol. 64, No. 5, P 524; Maggio, 1996.

Sembra ovvio che l'acqua fredda si congela più velocemente del caldo, dal momento che in condizioni uguali di acqua calda richiede più tempo per raffreddare e successivamente - congelare. Tuttavia, osservazioni millenarie, così come gli esperimenti moderni, hanno dimostrato che il contrario è vero: in determinate condizioni, l'acqua calda si congela più veloce del freddo. Science Channel Sciencium spiega questo fenomeno:

Come spiegato sul video sopra, il fenomeno quando l'acqua calda si congela più velocemente del freddo, conosciuta come l'effetto di un scramble, dal nome dopo Erasto Mpembea - uno studente della Tanzania, che nel 1963 ha fatto gelato come parte di un progetto scolastico. Gli studenti hanno dovuto portare una miscela di crema e zucchero a ebollizione, darlo a raffreddare, e quindi inserire il congelatore.

Invece, Erasto mise immediatamente la sua miscela, calda, senza aspettare fino a quando non si raffreddava. Di conseguenza, dopo 1,5 ore, la sua miscela era già congelata e le miscele di altri studenti - no. Interessato al fenomeno, Mpemba ha iniziato a studiare la domanda insieme alla fisica del professor Denis Osborne, e nel 1969 hanno pubblicato un articolo in cui è stato dichiarato che l'acqua calda si blocca più velocemente dell'acqua fredda. Era il primo studio simile peer-reviewed, ma il fenomeno stesso è menzionato nei pub di Aristotele datato al IV secolo aC. e. Francis Bacon e Descartes hanno anche celebrato questo fenomeno nella loro ricerca.

Il video elenca diverse opzioni per spiegare cosa sta succedendo:

Il gelo è un dielettrico, e quindi acqua fredda gelida mantiene calda meglio di un bicchiere caldo che scioglie il ghiaccio, toccandolo
In acqua fredda gas più disciolti che in caldo, e i ricercatori suggeriscono che può svolgere un ruolo nel tasso di raffreddamento, anche se non è chiaro come
L'acqua calda perde più molecole acquatiche a causa dell'evaporazione, quindi ci sono meno per il congelamento
L'acqua calda può essere raffreddata più velocemente a causa di un aumento dei flussi convettivi. Questi flussi si verificano, perché, prima di tutto, l'acqua nel bicchiere viene raffreddata sulla superficie e sui lati, costringendo l'acqua fredda per affondare e calda la salita. In vetro caldo, i flussi convettivi sono più attivi, che possono influenzare la velocità di raffreddamento.

Tuttavia, nel 2016 è stato condotto uno studio attentamente controllato, che ha mostrato il contrario: l'acqua calda era congelata molto più lentamente. Allo stesso tempo, gli scienziati hanno notato che il cambiamento nella posizione della termocoppia - il dispositivo che determina le differenze di temperatura è solo il centimetro conduce all'aspetto dell'effetto MPEmb. Lo studio di altri lavori simili ha dimostrato che in tutti i casi quando questo effetto è stato osservato, c'era uno spostamento della termocoppia all'interno di un centimetro.

L'acqua è uno dei liquidi più incredibili della luce che le proprietà insolite sono inerenti. Ad esempio, il ghiaccio è una solida condizione del fluido, ha un peso specifico inferiore all'acqua stessa, che ha reso l'emergere e lo sviluppo della vita sulla terra. Inoltre, nella vicina tecnologia, e mondo scientifico Le discussioni sono in corso, che acqua si congela più velocemente - caldo o freddo. Colui che dimostra il congelamento più rapido del fluido caldo in determinate condizioni e giustifica scientificamente la sua decisione, riceverà dalla British Royal Society of Chemists una ricompensa in 1000 sterline.

Storia della domanda

Il fatto che quando si esegue un numero di condizioni per l'acqua calda nella velocità del congelamento è davanti al freddo, è stato notato nel Medioevo. La spiegazione di questo fenomeno è passata molto sforzo per Francis Bacon (Francis Bacon) e René Descartes. Tuttavia, dal punto di vista dell'ingegneria del calore classica, questo paradosso è impossibile da spiegare e hanno cercato di timidamente. Una storia un po 'curiosa che è accaduta a Schoolboy Tanzanian Erasto Mpemba nel 1963 era l'impulso per la continuazione delle dispute. Un giorno durante la lezione di cucina nella scuola di cuochi, il ragazzo, distratto da estranei, non ha avuto il tempo di raffreddare la miscela per il gelato in tempo e mettere una soluzione di zucchero nel congelatore nel freezer più caldo. A sua sorpresa, il prodotto raffreddato un po 'più velocemente che nelle sue cornici, che osserviamo la temperatura del gelato di cucina.

Cercando di capire l'essenza del fenomeno, il ragazzo ha fatto appello all'insegnante di fisica, che, senza entrare nei dettagli, ridicolizzava i suoi esperimenti culinari. Tuttavia, Erasto si distingueva per invidiabile perseveranza e continuò i suoi esperimenti non più sul latte, ma sull'acqua. Era convinto che in alcuni casi il congelamento dell'acqua calda si verifica più veloce del freddo.

Entrando Università a Dar Es Salaam, Erasto MPember ha visitato la conferenza del professor Denis Osborne (Dennis G. Osborne). Dopo la sua estremità, lo studente ha perplesso lo scienziato sul tasso di congelamento dell'acqua a seconda della sua temperatura. D.g. Osborne ha rammaricato la domanda stessa, dicendo con Aplomb che qualsiasi due stanze è noto che l'acqua fredda si congela più velocemente. Tuttavia, la naturale perseveranza del giovane si è sentita sentita. Ha firmato una scommessa con il professore, offrendo qui, in laboratorio, per condurre un controllo sperimentale. Erasto ha collocato due contenitori con acqua nel congelatore, la cui temperatura in uno era pari a 95 ° F (35 ° C) e nel secondo - 212 ° F (100 ° C). Qual è stata la sorpresa dei professori e dei "fan" circostanti quando l'acqua nel secondo contenitore ha congelato più velocemente. Da allora, questo fenomeno ha ricevuto il nome del "Paradox di MPEMS".

Tuttavia, finora non c'è un'ipotesi teorica snella che spiega il paradosso di Mpemba. Non chiaro cosa fattori esterni, composizione chimica Acqua, la presenza di gas e minerali disciolti influenzano il tasso di congelamento dei fluidi a temperature diverse. La paradossalità dell'effetto "mpembe" è che è contrario a una delle leggi aperte da I. Newton, che afferma che il tempo di acqua di raffreddamento è direttamente proporzionale alla differenza di temperatura del fluido e dell'ambiente. E se tutti gli altri fluidi sono completamente rispettati da questa legge, l'acqua in alcuni casi è un'eccezione.

Perché l'acqua calda viene congelatat.

Ci sono diverse versioni, perché l'acqua calda si congela più veloce del freddo. I principali sono considerati:

l'acqua calda evapora più velocemente, mentre il suo volume diminuisce e un volume più piccolo di fluido si raffredda più velocemente - quando l'acqua si raffredda da + 100 ° C a 0 ° C, le perdite volumetriche a pressione atmosferica raggiungono il 15%;
l'intensità dello scambio di calore tra il liquido e l'ambiente è superiore, maggiore è la differenza di temperatura, quindi la perdita di calore dell'acqua bollente è più veloce;
quando si raffredda acqua calda sulla sua superficie, il grido è formato, il che impedisce il completo congelamento del liquido e della sua evaporazione;
a temperatura dell'acqua alta, si verifica la sua miscelazione della convezione, il tempo di riduzione del congelamento;
i gas disciolti nell'acqua diminuiscono il punto di congelamento, selezionando l'energia alla formazione del cristallo, - non ci sono gas disciolti in acqua calda.

Tutte queste condizioni sono state ripetutamente sottoposte a verifica sperimentale. In particolare, lo scienziato tedesco David Auerbach (David Auerbach) ha rilevato che la temperatura di cristallizzazione dell'acqua calda è leggermente superiore a quella del raffreddore, il che consente di migliorare il primo congelare il primo. Tuttavia, in seguito i suoi esperimenti sono stati criticati e molti scienziati sono convinti che l'effetto "mpmbe" riguardo a quale acqua si congela più velocemente - caldo o freddo, è possibile riprodurre solo in determinate condizioni, la ricerca e la concretizzazione di cui nessuno è stato impegnato l'ora corrente.

Uno dei miei articoli preferiti a scuola era la chimica. Una volta, l'insegnante di chimica ci ha dato un compito molto strano e serio. Ci ha dato una lista di domande che abbiamo dovuto rispondere dal punto di vista della chimica. Ci è stato dato per questo compito per diversi giorni e ha permesso di utilizzare le biblioteche e altre fonti di informazione disponibili. Una di queste domande riguardava la temperatura del congelamento dell'acqua. Non ricordo esattamente come suonava la domanda, ma era che se prendi due secchi di legno della stessa dimensione, uno con acqua calda, un altro con un raffreddore (con temperatura esattamente indicata) e metterli mercoledì con un certo Temperatura, quale di loro si bloccheranno più velocemente? Naturalmente, la risposta suggerì immediatamente - un secchio con acqua fredda, ma mi sembrava troppo semplice. Ma questo non era abbastanza per dare una risposta completa, avevamo bisogno di dimostrarlo da un punto di vista chimico. Nonostante tutte le mie riflessioni e ricerche, non potevo fare una conclusione logica. In questo giorno, ho persino deciso di saltare questa lezione, quindi non ho mai imparato la decisione di questo indovinello.

Passarono gli anni, e ho imparato un sacco di miti domestici sul punto di ebollizione e il congelamento dell'acqua, e un mito letto: "L'acqua calda si blocca più velocemente". Ho guardato attraverso molti siti web, ma le informazioni erano troppo controverse. E queste erano solo opinioni irragionevoli dal punto di vista della scienza. E ho deciso di trascorrere la tua esperienza. Dal momento che non riuscivo a trovare secchi di legno, ho usato il freezer, una stufa, un po 'd'acqua e un termometro digitale. Ti parlerò dei risultati della mia esperienza più tardi dopo. Inizialmente, condividerò con voi alcuni argomenti interessanti sull'acqua:

L'acqua calda si congela a freddo più veloce. La maggior parte degli esperti sostengono che l'acqua fredda si bloccherà più velocemente del caldo. Ma un fenomeno divertente (il cosiddetto effetto Memba), per ragioni incomprensibili, dimostra il contrario: l'acqua calda si congela più veloce del freddo. Una delle diverse spiegazioni è il processo di evaporazione: se l'acqua molto calda è posizionata in un mezzo freddo, l'acqua inizierà ad evaporare (la residua quantità di acqua si bloccherà più velocemente). E secondo le leggi della chimica, questo non è affatto un mito, e molto probabilmente è che l'insegnante voleva sentire da noi.

L'acqua bollita congela acqua acqua più veloce. Nonostante la precedente spiegazione, alcuni esperti sostengono che l'acqua bollita che il carbone alla temperatura ambiente dovrebbe congelare più velocemente, perché la quantità di ossigeno è ridotta a causa di bollente.

L'acqua fredda bolle più veloce di acqua calda. Se l'acqua calda si congela più velocemente, forse forse l'acqua fredda bolle più velocemente! Questo è contraddittorio buon senso E gli scienziati sostengono che questo semplicemente non può essere. L'acqua calda dalla gru dovrebbe effettivamente rotolare più veloce del freddo. Ma usare acqua calda per bollente, non risparmia energia. Forse spenderai meno gas o luce, ma lo scaldabagno utilizzerà la stessa quantità di energia necessaria per riscaldare l'acqua fredda. (A PARTIRE DAL energia solare La situazione è un po 'diversa). Come risultato del riscaldamento dell'acqua da uno scaldabagno, può apparire un precipitato, quindi l'acqua si riscalda più a lungo.

Se aggiungi un sale in acqua, bollò più velocemente. Il sale aumenta il punto di ebollizione (e di conseguenza abbassa la temperatura di congelamento - motivo per cui alcune hostess vengono aggiunte al gelato un piccolo sale rock). Ma in questo caso, in questo caso, sei interessato ad un'altra domanda: per quanto tempo farà bollire l'acqua e se il punto di ebollizione può aumentare sopra i 100 ° C in questo caso). Nonostante il fatto che scrivono in libri culinariGli scienziati sostengono che la quantità di sale, che aggiungiamo a acqua bollente non è sufficiente per influenzare il tempo o il punto di ebollizione.

Ma cosa mi è successo:

Acqua fredda: Ho usato tre bicchieri di vetro da 100 ml di acqua purificata: un bicchiere con temperatura ambiente (72 ° F / 22 ° C), uno - con acqua calda (115 ° F / 46 ° C) e una con bollita ( 212 ° F / 100 ° C). Tutti e tre gli occhiali che ho posto nel congelatore a temperature -18 ° C. E dal momento che sapevo che l'acqua non si trasforma immediatamente in ghiaccio, ho definito il grado di congelamento secondo il "galleggiante in legno". Quando la bacchetta posta al centro del vetro, non si preoccupava più della fondazione, pensavo che l'acqua fosse congelata. Occhiali che ho controllato ogni cinque minuti. E quali sono i miei risultati? Acqua nel primo vetro congelato in 50 minuti. Acqua calda congelata in 80 minuti. Bollito - dopo 95 minuti. Le mie conclusioni: data le condizioni nel freezer e l'acqua che ho usato, non ho potuto riprodurre l'effetto Memba.

Ho anche provato a trascorrere questa esperienza con prima acqua bollitaBredest a temperatura ambiente. Ha surgelato dopo 60 minuti - ha ancora richiesto più tempo piuttosto che congelare l'acqua fredda.

Acqua bollita: ho preso un litro d'acqua a temperatura ambiente e mettilo in fiamme. Bollita in 6 minuti. Poi lo raffreddo di nuovo a temperatura ambiente e ne ho aggiunto a caldo. Con lo stesso fuoco, acqua calda bollita in 4 ore e 30 minuti. Conclusione: come previsto, l'acqua calda si riduce molto più velocemente.

Acqua bollita (con sale): Ho aggiunto 2 grandi cucchiai del sale base su 1 litro d'acqua. Bollita dopo 6 minuti 33 secondi, e poiché il termometro ha mostrato ha raggiunto una temperatura di 102 ° C. Indubbiamente, il sale colpisce il punto di ebollizione, ma non molto. Conclusione: il sale in acqua non silenzioso influenza la temperatura e il tempo di ebollizione. Riconosco onestamente che la mia cucina è difficile da chiamare il laboratorio, e forse le mie conclusioni sono contrarie alla realtà. Il mio congelatore può essere prodotti congelamenti irregolari. I miei bicchieri di vetro potrebbero essere la forma sbagliata, ecc. Ma qualunque cosa sia successo in laboratorio quando noi stiamo parlando Informazioni sul congelamento o sull'acqua bollente in cucina, la cosa più importante è il buon senso.

riferimento con fatti divertenti sull'acqua dell'acqua
Come questo effetto suggerito sul forum forum.ixbt.com (l'effetto del congelamento dell'acqua calda è più veloce del freddo) è chiamato "effetto Aristotele-Mpemba"

Quelli. Più veloce congela acqua bollita (refrigerata) piuttosto che "cruda"

Effetto mpemba o perché l'acqua calda si congela più veloce del freddo? L'effetto del mpemba (Paradox di MPEMBI) è un paradosso che dice che l'acqua calda si congelerà in alcune condizioni più velocemente del freddo, sebbene debba passare la temperatura dell'acqua fredda durante il processo di congelamento. Questo paradosso è un fatto sperimentale che contraddice le solite idee, in base alle quali, con le stesse condizioni, il corpo più riscaldato per il raffreddamento a una determinata temperatura richiede più tempo rispetto al corpo meno riscaldato per il raffreddamento alla stessa temperatura. Questo fenomeno è stato notato in una volta Aristotele, Francis Bacon e Rene Descart, ma solo nel 1963, Schoolboy Tanzaniano Erassto Mpembea ha scoperto che la miscela calda del gelato si blocca più velocemente del freddo. Come studente di Magambaba High School in Tanzania, Erasto Mpembea ha fatto lavori pratici sul caso di cucina. Aveva bisogno di fare il gelato fatto in casa - far bollire il latte, sciogliere lo zucchero in esso, raffreddare a temperatura ambiente, quindi metterlo in frigo per il congelamento. Apparentemente, MPEMBBA non era particolarmente uno studente diligente e priedito con l'adempimento della prima parte del compito. Timore che non avrebbe avuto il tempo per la fine della lezione, mise nel frigorifero ancora latte caldo. A sua sorpresa, si bloccò anche prima del latte dei suoi compagni cucinati secondo una data tecnologia. Dopo di ciò, Mpemba sperimenta non solo con latte, ma anche con l'acqua ordinaria. In ogni caso, già come studente della High School Mkvava, ha chiesto alla questione del professor Dennis Osborne dal college universitario a Dar Es Salama (per leggere gli studenti una conferenza sulla fisica nella classe universitaria: "Se prendi due identiche Contenitori con uguali volumi d'acqua così, in uno di essi, l'acqua ha una temperatura di 35 ° C, e nell'altro - 100 ° C, e li ha messi nel congelatore, quindi nella seconda acqua si blocca più velocemente. Perché? " Osborne si è interessato a questo problema e presto nel 1969, insieme a Mpemba ha pubblicato i risultati dei loro esperimenti nella rivista "Educazione fisica". Da allora, l'effetto scoperto da loro è chiamato l'effetto della truffa. Fino ad ora, nessuno sa come spiegare questo strano effetto. Gli scienziati non hanno singolo versione, anche se ce ne sono molti. È tutto sulla differenza nelle proprietà delle acque calde e fredde, ma non è ancora chiaro quali proprietà svolgono un ruolo in questo caso: la differenza di supercisione, evaporazione, formazione di ghiaccio, convezione o effetti dei gas scaricati sull'acqua in diversi temperature. La paradossalità dell'effetto del mpemba è che il tempo durante il quale il corpo si raffredda fino alla temperatura ambiente dovrebbe essere in proporzione alla differenza nelle temperature di questo corpo e dell'ambiente. Questa legge è stata ancora stabilita da Newton e da allora molte volte confermò in pratica. In tal senso, l'acqua con una temperatura di 100 ° C si raffredda a una temperatura di 0 ° C più veloce rispetto alla stessa quantità di acqua con una temperatura di 35 ° C. Tuttavia, non implica un paradosso, dal momento che l'effetto dello mpemba può essere trovato una spiegazione e nel quadro della famosa fisica. Ecco alcune spiegazioni dell'effetto di Mpemba: l'evaporazione dell'acqua calda viene evaporata più velocemente dal contenitore, riducendo così il suo volume e il volume più piccolo dell'acqua con la stessa temperatura si blocca più velocemente. Mantenere fino a 100 con acqua perde il 16% della sua massa durante il raffreddamento a 0 C. Effetto effetto - doppio effetto. Innanzitutto, la massa d'acqua è ridotta, che è necessaria per il raffreddamento. E in secondo luogo, la temperatura è ridotta a causa del fatto che il calore dell'evaporazione della transizione dalla fase dell'acqua alla fase del vapore è ridotta. La differenza di temperatura dovuta al fatto che la differenza di temperatura tra acqua calda e aria fredda è più - quindi lo scambio di calore in questo caso è più intensa e l'acqua calda è più veloce del raffreddamento. Presooling Quando l'acqua viene raffreddata sotto 0 c non sempre si blocca. In alcune condizioni, può subire ipotermia, continuando a rimanere liquidi a temperature al di sotto della temperatura del punto di congelamento. In alcuni casi, l'acqua può rimanere liquida anche ad una temperatura di -20 C. La ragione di questo effetto è che per cominciare a formare i primi cristalli di ghiaccio necessita di centri di formazione di cristalli. Se non sono in acqua liquida, la supercellatura continuerà fino a quando la temperatura diminuirà così tanto che i cristalli inizieranno a formare spontaneamente. Quando iniziano a formarsi in un fluido supercolare, inizieranno a crescere più velocemente, formando un lorth shuhuh, che il congelamento formerà il ghiaccio. L'acqua calda è più suscettibile al superockoling poiché il suo riscaldamento elimina gas e bolle disciolti, che a loro volta possono fungere da centri per la formazione di cristalli di ghiaccio. Perché il superkooling causa acqua calda per attaccarsi più velocemente? Nel caso dell'acqua fredda, che non è troppo cotta dal seguente. In questo caso, il sottile strato di ghiaccio sarà formato sulla superficie della nave. Questo strato di ghiaccio fungerà da isolante tra acqua e aria fredda e impedirà un'ulteriore evaporazione. Il tasso di formazione di cristalli di ghiaccio in questo caso sarà inferiore. Nel caso di acqua calda, sottoposti a supercooling, l'acqua supercolare non ha uno strato di ghiaccio di protezione protettivo. Pertanto, perde il calore molto più veloce attraverso la parte superiore aperta. Quando il processo di ipotermia finisce e si congela l'acqua, molto più calore è perso e quindi è formato più ghiaccio. Molti ricercatori di questo effetto considerano il supercrooling al fattore principale nel caso dell'effetto MPEmb. L'acqua fredda della convezione inizia a congelare dall'alto, peggiorando così i processi di emissioni di calore e convezione, e quindi la perdita di calore, mentre l'acqua calda inizia a congelare dal basso. Questo effetto della anomalia della densità dell'acqua è spiegato. L'acqua ha una densità massima a 4 C. Se l'acqua di raffreddamento a 4 s e mettela ad una temperatura inferiore, lo strato superficiale dell'acqua si bloccherà più velocemente. Poiché questa acqua è meno densa dell'acqua ad una temperatura di 4 s, rimarrà in superficie, formando uno strato freddo sottile. In queste condizioni, il sottile strato di ghiaccio sarà formato sulla superficie dell'acqua per un breve periodo, ma questo strato di ghiaccio sarà un isolante che protegge gli strati inferiori dell'acqua, che rimarranno ad una temperatura di 4 C. Pertanto, l'ulteriore processo di raffreddamento sarà più lento. Nel caso dell'acqua calda, la situazione è completamente diversa. Lo strato superficiale dell'acqua verrà raffreddato più velocemente a causa dell'evaporazione e della maggiore differenza di temperatura. Inoltre, gli strati dell'acqua fredda sono più densi dei livelli di acqua calda, quindi lo strato dell'acqua fredda cadrà, sollevando uno strato di acqua calda in superficie. Tale circolazione dell'acqua fornisce una rapida caduta di temperatura. Ma perché questo processo non raggiunge il punto di equilibrio? Per spiegare l'effetto del movimento da questo punto di vista della convezione, sarebbe necessario adottare che gli strati dell'acqua calda e calda sono separati e il processo di convezione stesso continua dopo la temperatura media della temperatura dell'acqua inferiore a 4 C. Tuttavia, ci sono tuttavia Nessun dato sperimentale che confermerebbe questa ipotesi che gli strati di acqua calda e calda sono suddivisi durante la convezione. L'acqua disciolta in acqua in acqua contiene sempre gas disciolti in esso - ossigeno e anidride carbonica. Questi gas hanno la capacità di ridurre il punto di congelamento dell'acqua. Quando l'acqua viene riscaldata, questi gas vengono rilasciati dall'acqua, dalla loro solubilità in acqua alle alte temperature di seguito. Pertanto, quando si raffredda l'acqua calda, ci sono sempre meno gas disciolti in esso che in acqua fredda non riscaldata. Pertanto, il punto di congelamento dell'acqua riscaldata è più alto e si blocca più velocemente. Questo fattore è talvolta considerato come la cosa principale quando si spiega l'effetto del MPEmb, anche se non ci sono dati sperimentali che confermano questo fatto. Conduttività termica Questo meccanismo può svolgere un ruolo significativo quando l'acqua è collocata nel congelatore del frigorifero in piccoli contenitori. In queste condizioni, è notato che il contenitore dell'acqua calda viene spostato da un ghiaccio congelatore da un congelatore, migliorando così il contatto termico con il muro del congelatore e la conduttività termica. Di conseguenza, il calore viene rimosso dal contenitore con acqua calda più veloce rispetto al freddo. A loro volta, il contenitore con acqua fredda non si avvolge sotto la neve. Tutte queste condizioni (così come altre) sono state studiate in molti esperimenti, ma una risposta inequivocabile alla domanda - quale di essi fornisce la riproduzione al cento per cento dell'effetto MPEMBE - e non è stato ricevuto. Ad esempio, nel 1995, il fisico tedesco David Auerbach ha studiato l'effetto dell'ipotermia dell'acqua su questo effetto. Trovò quell'acqua calda, raggiungendo uno stato supercolare, si blocca a una temperatura più alta del freddo, il che significa più velocemente il secondo. Ma l'acqua fredda raggiunge uno stato supercolare più velocemente del caldo, compensando così il ritardo precedente. Inoltre, i risultati di Auerbakh hanno contraddetto i dati ottenuti in precedenza che l'acqua calda è in grado di ottenere un maggiore sovraccarico a causa di un numero minore di centri di cristallizzazione. Quando l'acqua viene riscaldata da esso, i gas disciolti in esso vengono rimossi, e durante il suo bollente, alcuni sali disciolti in esso sono precipitati. Puoi dire finora solo una cosa è possibile - la riproduzione di questo effetto dipende in modo significativo dalle condizioni in cui viene effettuato l'esperimento. È precisamente perché non è sempre riprodotto. O. V. Mosin.