Efekt MPEMBA lub dlaczego gorąca woda zamarzają szybciej niż zimno? Czego nie wiedziałeś o wodzie.

Efekt MPEMBA. (Paradox MPEMBI) - paradoks, który mówi, że gorąca woda w niektórych warunkach zamarza szybciej niż zimna, chociaż musi przejść temperaturę zimnej wody w procesie zamrażania. Ten paradoks jest eksperymentalny faktW przeciwieństwie do zwykłych pomysłów, zgodnie z tymi samymi warunkami, bardziej ogrzewany korpus do chłodzenia do pewnej temperatury wymaga więcej czasu niż mniej podgrzewanego korpusu do chłodzenia do tej samej temperatury.

Zjawisko to zostało zauważone w jednym czasie Arystoteles, Francis Bacon i Rene Estcart, ale tylko w 1963 r. Tanzanian Studioboy Erassto Mpembea odkrył, że gorąca mieszanka lodów zamarza szybciej niż zimna.

Jako student Magambaba High School w Tanzanii Erasto Mpemba praktyczna praca w przypadku gotowania. Musiał zrobić domowej roboty lody - gotować mleko, rozpuścić w nim cukier, fajka do temperatury pokojowej, a następnie umieść go w lodówce do zamarzania. Najwyraźniej MPEMBBA nie była szczególnie pilnym studentem i prożem z wypełnieniem pierwszej części zadania. Obawiając się, że nie miał czasu na koniec lekcji, włożył w lodówkę wciąż gorące mleko. Ku swojemu zaskoczeniu, zamarł nawet wcześniej niż mleko swoich towarzyszy ugotowanych zgodnie z daną technologią.

Po tym MPEMBA eksperymentował nie tylko z mlekiem, ale także zwykłą wodą. W każdym razie, już jako student Mkvava High School, zadał pytanie profesora Dennis Osborne z uczelni Uniwersytetu w Dar Es Salama (aby przeczytać uczniów wykład na temat fizyki w klasie uniwersyteckiej: "Jeśli weźmiesz dwa identyczne Pojemniki o równych ilościach wody, więc w jednym z nich woda ma temperaturę 35 ° C, a w drugim - 100 ° C i umieścić je w zamrażarce, a następnie w drugiej wodzie zamarza szybciej. Czemu? " Osborne zainteresowała się tym problemem, a wkrótce w 1969 r. Wraz z MPEMBA opublikowała wyniki swoich eksperymentów w magazynie "Edukacja fizyki". Od tego czasu znalazł się efekt efekt MPEMBA.

Do tej pory nikt nie wie, jak wyjaśnić ten dziwny efekt. Naukowcy nie mają jednej wersji, chociaż jest wiele. Chodzi o różnicę we właściwościach ciepłej i zimnej wody, ale nie jest jeszcze jasne, które właściwości odgrywają rolę w tym przypadku: różnica w przeładunku, parowaniu, tworzenia lodu, konwekcji lub skutków odprowadzanych gazów na wodzie w różnych temperatury.

Paradoksalność wpływu MPEMBA jest to, że czas, w którym ciało chłodzi się do temperatury otaczającymusi być proporcjonalny do różnicy w temperaturze tego ciała i środowiska. Prawo to było nadal ustanowione przez Newtona i od tego czasu wiele razy potwierdzono w praktyce. W tym celu woda o temperaturze 100 ° C chłodzi do temperatury 0 ° C szybciej niż ta sama ilość wody o temperaturze 35 ° C

Niemniej jednak nie oznacza to paradoksu, ponieważ efekt MPEMBA można znaleźć wyjaśnienie iw ramach słynnej fizyki. Oto kilka wyjaśnień efektu MPEMBA:

Odparowanie

Gorąca woda szybciej odparowuje z pojemnika, zmniejszając tym samym jego objętość, a mniejsza objętość wody o tej samej temperaturze szybciej zamarza. Ogrzewany do 100 z wodą traci 16% jej masy podczas chłodzenia do 0 C.

Wpływ parowania - podwójny efekt. Po pierwsze, masa wody jest zmniejszona, która jest niezbędna do chłodzenia. I po drugie, temperatura jest zmniejszona ze względu na fakt, że ciepło odparowania przejścia z fazy wody do fazy pary jest zmniejszona.

Różnica temperatur

Ze względu na fakt, że różnica temperatur między gorącą wodą a zimnym powietrzem jest więcej - dlatego wymiana ciepła w tym przypadku jest bardziej intensywna, a gorąca woda jest chłodzona szybsza.

Supercooling

Gdy woda jest chłodzona poniżej 0 C, nie zawsze jest zamrażać. W pewnych warunkach może przejść hipotermię, kontynuując pozostawienie cieczy w temperaturach poniżej temperatury punktu zamrażania. W niektórych przypadkach woda może pozostać ciecz nawet w temperaturze -20 ° C.

Powodem tego efektu jest to, że w celu rozpoczęcia tworzenia pierwszych kryształów lodu potrzebują centrów tworzenia kryształów. Jeśli nie znajdują się w płynnej wodzie, surooling będzie kontynuowany, aż temperatura tak wiele się zmniejsza, że \u200b\u200bkryształy zaczną tworzyć spontanicznie. Kiedy zaczynają tworzyć się w płynie podłożonego, zaczną rosnąć szybciej, tworząc Lorth Shuhuh, który zamarznięcie tworzy lód.

Gorąca woda jest najbardziej podatna na ochłodzenie, ponieważ ogrzewanie eliminuje rozpuszczone gazy i pęcherzyki, które z kolei może służyć jako centra do tworzenia kryształów lodu.

Dlaczego supercooling powoduje szybsze trzymanie ciepłej wody? W przypadku zimnej wody, która nie jest rozgotowana przez poniższe. W tym przypadku cienka warstwa lodu zostanie utworzona na powierzchni naczynia. Ta warstwa lodu będzie działać jako izolator między wodą a zimnym powietrzem i zapobiegnie dalszemu odparowaniu. Szybkość tworzenia kryształów lodowych w tym przypadku będzie mniejsza. W przypadku ciepłej wody, poddawana ochronne, wódka przeładowna nie ma ochronnej warstwy powierzchniowej lodu. Dlatego traci ciepło znacznie szybciej przez otwartą górę.

Gdy proces hipotermii kończy się i zawieszenia wody, znacznie więcej ciepła jest utracone, a zatem powstaje więcej lodu.

Wielu badaczy tego efektu rozważa upoolowanie do głównego czynnika w przypadku efektu MPEMB.

Konwekcja

Zimna woda zaczyna zamrozić z góry, w ten sposób pogorszeniu procesów emisji ciepła i konwekcji, a zatem straty ciepła, podczas gdy gorąca woda zaczyna zamrozić od dołu.

Wyjaśniono ten wpływ anomalii gęstości wody. Woda ma maksymalną gęstość w 4 ° C. Jeśli woda chłodząca do 4 s i umieścić go w niższej temperaturze, warstwa powierzchni wody będzie zamrozi szybciej. Ponieważ woda jest mniej gęsta niż woda w temperaturze 4 s, pozostanie na powierzchni, tworząc cienką zimną warstwę. W tych warunkach cienka warstwa lodu zostanie utworzona na powierzchni wody przez krótki czas, ale ta warstwa lodu będzie izolatorem, który chroni dolne warstwy wody, które pozostaną w temperaturze 4 C. Dlatego dalszy proces chłodzenia będzie wolniejszy.

W przypadku gorącej wody sytuacja jest zupełnie inna. Warstwa powierzchniowa wody zostanie chłodzona szybsza ze względu na odparowanie i większe różnice temperatury. Ponadto warstwy zimnej wody są bardziej gęste niż warstwy gorącej wody, dlatego warstwa zimnej wody spadnie, podnosząc warstwę ciepłej wody do powierzchni. Taka cyrkulacja wody zapewnia szybki spadek temperatury.

Ale dlaczego ten proces nie osiąga punktu równowagi? Aby wyjaśnić efekt MPEMBA z tego punktu widzenia konwekcji, konieczne byłoby wykonanie, że warstwy zimnej i ciepłej wody są oddzielone, a sam proces konwekcji będzie kontynuowany po średniej temperaturze wody spadnie poniżej 4 C.

Nie ma jednak danych eksperymentalnych, które potwierdziłyby tę hipotezę, że zimne i ciepłe warstwy wodne są podzielone podczas konwekcji.

Rozpuszczone gazy

Woda zawsze zawiera gazy rozpuszczone w IT - tlen i dwutlenek węgla. Gazy te mają zdolność do zmniejszenia punktu zamarzania wody. Gdy woda jest ogrzewana, gazy te są uwalniane z wody, ponieważ ich rozpuszczalność w wodzie w wysokich temperaturach poniżej. Dlatego, gdy gorąca woda jest chłodzona, zawsze są mniej rozpuszczonego gazów w nim niż w niemal zimnej wodzie. W związku z tym punkt zamarzający gorącej wody jest wyższy i szybciej zamarza. Czynnik ten jest czasami uważany za główną rzecz przy wyjaśnianiu wpływu MPEMB, chociaż nie ma danych eksperymentalnych, potwierdzających ten fakt.

Przewodność cieplna

Mechanizm ten może odgrywać znaczącą rolę, gdy woda umieszcza się w zamrażarce komory chłodnicy w małych pojemnikach. W tych warunkach odnotowuje się, że pojemnik na ciepłą wodę jest przesuwany przez lód zamrażarki z zamrażarki, poprawiając tym samym kontakt termiczny z zamrażarką i przewodnością termiczną. W rezultacie ciepło jest usuwane z pojemnika z gorącą wodą szybciej niż z zimna. Z kolei pojemnik z zimną wodą nie śnieguje się pod śniegiem.

Wszystkie te (jak również inne) badano warunki w wielu eksperymentach, ale jednoznaczna odpowiedź na pytanie - które z nich zapewniają stu procent reprodukcji efektu MPEMBE - i nie został odebrany.

Na przykład w 1995 r. Niemiecki fizyk David Auerbach badał wpływ hipotermii wody na ten efekt. Znalazł tę gorącą wodę, osiągając stan posłupca, zawiesza się w wyższej temperaturze niż zimno, co oznacza szybsze ten ostatni. Ale zimna woda dociera do stanu posupu szybszego niż gorąco, kompensując w ten sposób poprzednie opóźnienie.

Ponadto wyniki Auerbakha zaprzeczają dane uzyskane wcześniej, że gorąca woda jest zdolna do osiągnięcia większego przymocowania z powodu mniejszej liczby centrów krystalizacji. Gdy woda jest z niego ogrzewana, gazy rozpuszczone w nim są usuwane, a podczas jej gotowania niektóre sole rozpuszczone w nim są wytrącane.

Można powiedzieć, że do tej pory można tylko jedna rzecz - reprodukcja tego efektu znacząco zależy od warunków, w których przeprowadzany jest eksperyment. Jest to dokładnie dlatego, że nie zawsze jest reprodukowana.

O. V. MOSIN.

LiterackiŹRÓDŁA:

"Gorąca woda zamarza szybciej niż zimna woda. Dlaczego tak to robi?", Jearl Walker w amatorskim naukowiec, naukowy amerykański, obj. 237, Nie. 3, PP 246-257; Wrzesień 1977 roku.

"Zamrożenie gorącej i zimnej wody", g.S. Kell w amerykańskim dzienniku fizyki, obj. 37, Nie. 5, PP 564-565; Maj, 1969.

"Supercooling i efekt MPEMBA", David Auerbach, w Ameryce Journal of Fizyka, obj. 63, Nie. 10, PP 882-885; Październik, 1995.

"Efekt MPEMBA: czas zamrażania gorącej i zimnej wody", Karola A. Knight, w Ameryce Journal of Fihics, obj. 64, Nie. 5, p 524; Maj 1996.

Wydaje się oczywiste, że zimna woda zamarza szybciej niż gorąco, ponieważ w równych warunkach gorącej wody trwa więcej czasu, aby ostygnąć, a następnie - zamrożenie. Jednak obserwacje tysiąclecia, a także nowoczesne eksperymenty, pokazały, że odwrotnie jest prawdziwe: pod pewnymi warunkami gorąca woda zamarza szybciej niż zimna. Science Science Sciencium wyjaśnia to zjawisko:

Jak wyjaśniono na powyższym wideo, zjawisku, gdy gorąca woda zamarza szybciej niż zimno, znany jako efekt wspornika, nazwany na cześć Erasta Mpembea - student z Tanzanii, który w 1963 r. Wykonał lody w ramach projektu szkolnego. Uczniowie musieli przynieść mieszankę kremu i cukru do wrzenia, daj mu chłodzić, a następnie umieścić w zamrażarce.

Zamiast tego Erasta natychmiast umieścił mieszankę, gorąco, bez czekania, aż się ochłodziła. W rezultacie, po 1,5 godziny, jego mieszanina była już zamrożona, a mieszaniny innych uczniów - nie. Zainteresowany fenomen, Mpemba zaczęła studiować pytanie wraz z profesorem fizyki Denis Osborne, aw 1969 r. Opublikowali artykuł, w którym stwierdził, że ciepła woda zamarza szybciej niż zimna woda. Była to pierwsza recenzja podobne badania, ale sam zjawisko jest wymienione w pubach Arystotelesa z IV wieku pne. mi. Francis Bacon i Kartezjaki obchodziły również to zjawisko w swoich badaniach.

Wideo wymienia kilka opcji wyjaśniania, co się dzieje:

1. Mróz jest dielektryczny, a zatem mroźna zimna woda utrzymuje ciepło lepiej niż ciepłe szkło, które topi lód, dotykając go
2. W zimnej wodzie bardziej rozpuszczone gazy niż w ciepłe, a naukowcy sugerują, że może odgrywać rolę w szybkości chłodzenia, choć nie jest jasne, jak
3. Gorąca woda traci więcej cząsteczek wodnych ze względu na odparowanie, więc jest mniej dla zamrażania
4. Ciepła woda może być chłodzona szybsza ze względu na wzrost przepływów konwekcyjnych. Te przepływy występują, ponieważ przede wszystkim woda w szklance chłodzi się na powierzchni, a po bokach, zmuszając zimną wodę do zatopienia i gorąco - wspinaczka. W ciepłym szkle, przepływy konwekcyjne są bardziej aktywne, co może wpływać na szybkość chłodzenia.

Jednak w 2016 r. Przeprowadzono starannie kontrolowane badanie, które wykazały odwrotnie: gorąca woda była zamrożona znacznie wolniejsze zimno. Jednocześnie naukowcy zauważyli, że zmiana lokalizacji termopary - urządzenie określające różnice temperatury jest tylko centymetr prowadzi do wyglądu efektu MPEMB. Badanie innych podobnych prac wykazało, że we wszystkich przypadkach, gdy zaobserwowano ten efekt, nastąpił przemieszczenie termopary w centymetrze.

Woda jest jedną z najbardziej niesamowitych płynów w świetle, że niezwykłe właściwości są nieodłączne. Na przykład, lód jest stałym stanem płynu, ma określoną wagę niższą niż sama woda, co spowodowało powstanie i rozwój życia na Ziemi. Ponadto w Blisko-Tech i Świat naukowy Dyskusje są w toku, co woda zamarza szybciej - gorąco lub zimno. Ten, który udowodni, że szybsze zamrażanie gorącego płynu w pewnych warunkach i naukowo usprawiedliwia jego decyzję, otrzyma od British Royal Towarzystwo Chemików nagrody w 1000 funtach.

Historia pytania

Fakt, że podczas wykonywania wielu warunków do gorącej wody w prędkości zamarzania jest przed zimnem, została zauważona w średniowieczu. Wyjaśnienie tego zjawiska spędziło wiele wysiłków na rzecz Franciszka Bacona (Francis Bacon) i René Cartinges. Jednak z punktu widzenia klasycznej inżynierii ciepła, ten paradoks jest niemożliwy do wyjaśnienia i próbowali o tym nieśmiały. Nieco ciekawa historia, która stała się z Tanzanianem UndoBoy Erasto MPemba w 1963 r. Była impulsem do kontynuacji sporów. Pewnego dnia podczas lekcji gotowania w szkole kucharzy, chłopiec, rozproszony przez osoby z zewnątrz, nie miał czasu, aby schłodzić mieszaninę do lodów na czas i umieścić roztwór cukru w \u200b\u200bzamrażarce w zamrażarce gorętszej. U jego zaskoczeniu produkt chłodził się nieco szybciej niż w jego krzepnięciu, które obserwuje temperaturę do gotowania lodów.

Próbując zrozumieć istotę zjawiska, chłopiec odwołał się do nauczyciela fizyki, który, nie wchodząc do szczegółów, wyśmiewał swoje kulinarne eksperymenty. Jednak Erasto wyróżniał się pozazdroszczenia wytrwałości i kontynuowała eksperymenty już nie na mleku, ale na wodzie. Był przekonany, że w niektórych przypadkach zamarznięcie gorącej wody występuje szybciej niż zimna.

Nagrywanie Uniwersytetu w Dar Es Salaam, Erasto Mpember odwiedził wykład profesora Denis Osborne (Dennis G. Osborne). Po jej zakończeniu student twierdził naukowiec o tempie zamrożenia wody w zależności od temperatury. D.g. Osborne wyśmiewał pytanie samego, mówiąc z APLOME, że każdy dwupokojowy jest znany, że zimna woda będzie się zamrozić szybciej. Jednak naturalna wytrwałość młodego człowieka sam się czuł. Podpisał zakład z profesorem, oferując tutaj w laboratorium, aby przeprowadzić kontrolę eksperymentalną. Erasta umieściła dwa pojemniki wodą w zamrażarce, której temperatura w jednym była równa 95 ° F (35 ° C), aw drugim - 212 ° F (100 ° C). Jaka była niespodzianka profesorów i otaczających "fanów", gdy woda w drugim pojemniku zamarznięta szybciej. Od tego czasu zjawisko to otrzymało nazwę "Paradox MPems".

Jednak do tej pory nie ma smukłej hipotezy teoretycznej wyjaśniającą paradoks MPEMBA. Nie wyczyść co czynniki zewnętrzne, skład chemiczny Woda, obecność rozpuszczonych gazów i minerałów wpływa na szybkość zamrażania płynów w różnych temperaturach. Paradoksalność "efektu MPEMBE" jest to, że jest sprzeczne z jednym z praw otwartych przez I. Newton, który stanowi, że czas wody chłodzącej jest bezpośrednio proporcjonalna do różnicy w temperaturze płynu i środowiska. A jeśli wszystkie inne płyny są całkowicie przestrzegane przez tę ustawę, woda w niektórych przypadkach jest wyjątkiem.

Dlaczego gorąca woda szybciej zamrożonat.

Jest kilka wersji, dlaczego gorąca woda zamarza szybciej niż zimno. Główne są brane pod uwagę:

• gorąca woda odparuje szybciej, podczas gdy jego objętość zmniejsza się, a mniejsza objętość płynu chłodzi szybciej - gdy woda chłodzi się z + 100 ° C do 0 ° C, straty objętościowe przy ciśnieniu atmosferycznym osiąga 15%;
• intensywność wymiany ciepła między cieczą a środowiskiem jest wyższa, tym większa różnica temperatur, więc utrata ciepła wrzącej wody jest szybsza;
• po ochłodzeniu gorącej wody na powierzchni, tworzy się krzyk, co zapobiega pełnym zamarzaniu cieczy i jej odparowania;
• w wysokiej temperaturze wody występuje jego mieszanie konwekcyjne, czas redukcji zamarzania;
• gazy rozpuszczone w wodzie zmniejszają punkt zamrażania, wybierając energię do tworzenia kryształu, - nie ma żadnych rozpuszczonych gazów w gorącej wodzie.

Wszystkie te warunki były wielokrotnie poddawane weryfikacji eksperymentalnej. W szczególności, niemiecki naukowiec David Auerbach (David Auerbach) stwierdził, że temperatura krystalizacji ciepłej wody jest nieco wyższa niż zimna, co umożliwia szybsze zamrażanie pierwszego. Jednak później jego eksperymenty zostały skrytykowane, a wielu naukowców jest przekonani, że "efekt MPMBE" o tym, co woda zamarza szybciej - gorąco lub zimno, możliwe jest rozmnażanie się tylko w pewnych warunkach, wyszukiwania i konkretyzacji, których nikt nie był włączony bieżący czas.

Jednym z moich ulubionych przedmiotów w szkole była chemia. Po raz pierwszy nauczyciel chemiczny dał nam bardzo dziwne i poważne zadanie. Dał nam listę pytań, które musieliśmy odpowiedzieć z punktu widzenia chemii. Zostaliśmy dani na ten zadanie przez kilka dni i pozostawiliśmy do korzystania z bibliotek i innych dostępnych źródeł informacji. Jednym z tych pytań dotyczył temperaturze zamrażania wody. Nie pamiętam dokładnie, jak brzmiało pytanie, ale to było to, że jeśli weźmiesz dwa drewniane wiadra o tej samej wielkości, jeden z gorącą wodą, drugą z zimną (z dokładnie wskazaną temperaturą) i umieść je w środę z pewnym Temperatura, która z nich będzie szybciej zamrozić? Oczywiście odpowiedź natychmiast zasugerowała - wiadro z zimną wodą, ale wydawało nam się zbyt proste. Ale to nie wystarczyło, aby dać pełną odpowiedź, musieliśmy udowodnić to z chemicznego punktu widzenia. Pomimo wszystkich moich refleksji i badań, nie mogłem złożyć logicznego wniosku. Tego dnia zdecydowałem się nawet pominąć tę lekcję, więc nigdy nie nauczyłem się decyzji o tej zagadce.

Minęły lata i nauczyłem się wielu mitów domowych o punkcie wrzenia i zamarznięciem wody, a jeden mit czytał: "Gorąca woda zamarza szybciej". Przeglądałem wiele stron internetowych, ale informacje były zbyt kontrowersyjne. Były to tylko opinie nieuzasadnione z punktu widzenia nauki. I postanowiłem wydać własne doświadczenie. Ponieważ nie mogłem znaleźć drewnianych wiader, użyłem zamrażarki, pieca, małej wody i termometru cyfrowego. Opowiem ci o wynikach moich doświadczeń później później. Początkowo podzielę się z tobą kilka interesujących argumentów o wodzie:

Gorąca woda zamarza szybciej zimno. Większość ekspertów twierdzi, że zimna woda zamarznie szybciej niż gorąco. Ale jedna śmieszne zjawiska (tak zwany efekt MEMBA), z powodu niezrozumiałych powodów, dowodzi odwrotnie: gorąca woda zawiesza szybciej niż zimna. Jednym z kilku wyjaśnień jest proces parowania: Jeśli bardzo gorąca woda jest umieszczona w zimnym medium, woda zacznie odparować (pozostała ilość wody zamarznie szybciej). I zgodnie z prawami chemii, to nie jest mit w ogóle, a najprawdopodobniej jest to, że nauczyciel chciał od nas usłyszeć.

Gotowana woda zamarza szybciej wodę. Pomimo poprzedniego wyjaśnienia, niektórzy eksperci twierdzą, że gotowana woda węgla do temperatury pokojowej powinna zamrozić szybciej, ponieważ ilość tlenu jest zmniejszona z powodu gotowania.

Zimna woda prowadzi szybciej niż gorąca woda. Jeśli gorąca woda zamarza szybciej, a może zimna woda gotuje się szybciej! Jest to sprzeczne zdrowy rozsądek A naukowcy twierdzą, że to po prostu nie może być. Gorąca woda z żurawia powinna rzeczywiścieczyć się szybciej niż zimna. Ale przy użyciu gorącej wody do gotowania, nie oszczędzasz energii. Być może wydasz mniej gazu lub światła, ale podgrzewacz wody użyje takiej samej ilości energii, która jest niezbędna do ogrzewania zimnej wody. (Z energia słoneczna Sytuacja jest trochę inna). W wyniku ogrzewania wodnego przez podgrzewacz wody może pojawić się osad, więc woda sięgnie dłużej.

Jeśli dodasz sól do wody, będzie gotować szybciej. Sól Zwiększa temperaturę wrzenia (i odpowiednio obniża temperaturę zamrażania - dlatego niektóre hostessy są dodawane do lodów niewielkiej soli skalnej). Ale w tym przypadku, w tym przypadku jesteś zainteresowany innym pytaniem: jak długo będzie gotować wodę i czy punkt wrzenia może wzrosnąć powyżej 100 ° C w tym przypadku). Pomimo tego, że piszą kulinarne książkiNaukowcy twierdzą, że ilość soli, którą dodajemy do wrzącej wody, nie wystarczy, aby wpłynąć na czas lub temperaturę wrzenia.

Ale co się ze mną stało:

Zimna woda: Użyłem trzy szklanki 100 ml oczyszczonej wody: jedna szklanka z temperaturą pokojową (72 ° F / 22 ° C), jeden - z gorącą wodą (115 ° F / 46 ° C), a jeden z gotowany ( 212 ° F / 100 ° C). Wszystkie trzy szklanki umieszczone w zamrażarce w temperaturach -18 ° C. A ponieważ wiedziałem, że woda nie zamienia się natychmiast w lód, zdefiniowałem stopień zamarzania zgodnie z "drewnianym pływakiem". Kiedy różdżka umieszczona w środku szkła już nie dotyczyła fundamentu, pomyślałem, że woda była zamrożona. Okulary, które sprawdzałem co pięć minut. A jakie są moje wyniki? Woda w pierwszym szkle zamrożonym w 50 minut. Gorąca woda zamrożona w 80 minut. Gotowane - po 95 minutach. Moje wnioski: Biorąc pod uwagę warunki w zamrażarce i wodzie, którą użyłem, nie mogłem odtworzyć efektu MEMBA.

Próbowałem też wydać takie doświadczenia z wcześniejszymi gotowana wodaNajfajniejszy do temperatury pokojowej. Jest zamrożony po 60 minutach - nadal zajęło więcej czasu niż zamrozić zimną wodę.

Woda gotowana: Wziąłem litr wody w temperaturze pokojowej i włóż go na ogień. Gotowała w 6 minut. Potem ponownie ochłodziłem do temperatury pokojowej i dodałem do niego w gorąco. Z tym samym ogniem, gorąca woda gotowana w ciągu 4 godzin i 30 minut. Wniosek: Zgodnie z oczekiwaniami gorąca woda prowadzi znacznie szybciej.

Gotowana woda (z solą): Dodałem 2 duże łyżki soli podstawowej na 1 litr wody. Gotowane po 6 minutach 33 sekundach, a termometr wykazał osiągnął temperaturę 102 ° C. Niewątpliwie sól wpływa na punkt wrzenia, ale niewiele. Wniosek: sól w wodzie nie milczy wpływa na temperaturę i czas wrzenia. Szczerze rozpoznałem, że moja kuchnia jest trudna do nazywa laboratorium, a może moje wnioski są sprzeczne z rzeczywistością. Mój zamrażarka może być nierównomiernymi produktami zamrażalni. Moje szklane szklane mogą być niewłaściwy kształt itp. Ale cokolwiek stało się w laboratorium, kiedy rozmawiamy O zamrażaniu lub wrzącej wodzie w kuchni najważniejszą rzeczą jest zdrowy rozsądek.

odniesienie z zabawnymi faktami o wodzie wodnej
Ponieważ efekt ten sugerowany na forum forum.ixbt.com (efekt gorącej wody zamrażania jest szybszy niż zimny), nazywa się "efektem Arystoteles-MPEMBA"

Te. Szybciej zamarza gotowaną wodę (schłodzoną), a nie "surowe"

Efekt MPEMBA lub dlaczego gorąca woda zamarzają szybciej niż zimno? Efekt MPEMBA (paradoks MPEMBI) jest paradoksem, który mówi, że gorąca woda zamarznie w pewnych warunkach szybciej niż zimna, chociaż musi przejść temperaturę zimnej wody podczas procesu zamarzania. Ten paradoks jest faktem eksperymentalnym, który sprzeczny z zwykłymi pomysłami, zgodnie z tymi samymi warunkami, bardziej ogrzewany korpus do chłodzenia do pewnej temperatury wymaga więcej czasu niż mniej podgrzewanego korpusu do chłodzenia do tej samej temperatury. Zjawisko to zostało zauważone w jednym czasie Arystoteles, Francis Bacon i Rene Estcart, ale tylko w 1963 r. Tanzanian Studioboy Erassto Mpembea odkrył, że gorąca mieszanka lodów zamarza szybciej niż zimna. Jako student Magambaba High School w Tanzanii, Erasta Mpembea wykonała praktyczne prace na skrzynce Cook. Musiał zrobić domowej roboty lody - gotować mleko, rozpuścić w nim cukier, fajka do temperatury pokojowej, a następnie umieść go w lodówce do zamarzania. Najwyraźniej MPEMBBA nie była szczególnie pilnym studentem i prożem z wypełnieniem pierwszej części zadania. Obawiając się, że nie miał czasu na koniec lekcji, włożył w lodówkę wciąż gorące mleko. Ku swojemu zaskoczeniu, zamarł nawet wcześniej niż mleko swoich towarzyszy ugotowanych zgodnie z daną technologią. Po tym MPEMBA eksperymentował nie tylko z mlekiem, ale także zwykłą wodą. W każdym razie, już jako student Mkvava High School, zadał pytanie profesora Dennis Osborne z uczelni Uniwersytetu w Dar Es Salama (aby przeczytać uczniów wykład na temat fizyki w klasie uniwersyteckiej: "Jeśli weźmiesz dwa identyczne Pojemniki o równych ilościach wody, więc w jednym z nich woda ma temperaturę 35 ° C, a w drugim - 100 ° C i umieścić je w zamrażarce, a następnie w drugiej wodzie zamarza szybciej. Czemu? " Osborne zainteresowała się tym problemem, a wkrótce w 1969 r. Wraz z MPEMBA opublikowała wyniki swoich eksperymentów w magazynie "Edukacja fizyki". Od tego czasu efekt odkryty przez nich nazywany jest efekt oszustwa. Do tej pory nikt nie wie, jak wyjaśnić ten dziwny efekt. Naukowcy nie mają jednej wersji, chociaż jest wiele. Chodzi o różnicę we właściwościach ciepłej i zimnej wody, ale nie jest jeszcze jasne, które właściwości odgrywają rolę w tym przypadku: różnica w przeładunku, parowaniu, tworzenia lodu, konwekcji lub skutków odprowadzanych gazów na wodzie w różnych temperatury. Paradoksalność wpływu MPEMBA jest to, że czas, w którym organizm chłodzi się do temperatury otoczenia powinna być proporcjonalna do różnicy w temperaturach tego ciała i środowiska. Prawo to było nadal ustanowione przez Newtona i od tego czasu wiele razy potwierdzono w praktyce. W tym celu woda o temperaturze 100 ° C chłodzi do temperatury 0 ° C szybciej niż ta sama ilość wody o temperaturze 35 ° C Niemniej jednak nie oznacza to paradoksu, ponieważ efekt MPEMBA można znaleźć wyjaśnienie iw ramach słynnej fizyki. Oto kilka wyjaśnień efektu MPEMBA: odparowanie gorącej wody odparowano szybciej z pojemnika, zmniejszając tym samym jego objętość, a mniejsza objętość wody o takiej samej temperaturze szybciej zamarza. Utrzymanie do 100 z wodą traci 16% jej masy podczas chłodzenia do 0 C. Efekt efektu - Dwuosobowy efekt. Po pierwsze, masa wody jest zmniejszona, która jest niezbędna do chłodzenia. I po drugie, temperatura jest zmniejszona ze względu na fakt, że ciepło odparowania przejścia z fazy wody do fazy pary jest zmniejszona. Różnica temperatur ze względu na fakt, że różnica temperatur między gorącą wodą a zimnym powietrzem jest więcej - dlatego wymiana ciepła w tym przypadku jest bardziej intensywna, a gorąca woda jest szybsza niż schłodzona. Przytulowanie, gdy woda jest chłodzona poniżej 0 C, nie zawsze jest zamrażać. W pewnych warunkach może przejść hipotermię, kontynuując pozostawienie cieczy w temperaturach poniżej temperatury punktu zamrażania. W niektórych przypadkach woda może pozostać ciecz nawet w temperaturze -20 ° C. Powodem tego efektu jest to, że w celu rozpoczęcia tworzenia pierwszych kryształów lodu potrzebują centrów tworzenia krystalicznie. Jeśli nie znajdują się w płynnej wodzie, surooling będzie kontynuowany, aż temperatura tak wiele się zmniejsza, że \u200b\u200bkryształy zaczną tworzyć spontanicznie. Kiedy zaczynają tworzyć się w płynie podłożonego, zaczną rosnąć szybciej, tworząc Lorth Shuhuh, który zamarznięcie tworzy lód. Gorąca woda jest najbardziej podatna na ochłodzenie, ponieważ ogrzewanie eliminuje rozpuszczone gazy i pęcherzyki, które z kolei może służyć jako centra do tworzenia kryształów lodu. Dlaczego supercooling powoduje szybsze trzymanie ciepłej wody? W przypadku zimnej wody, która nie jest rozgotowana przez poniższe. W tym przypadku cienka warstwa lodu zostanie utworzona na powierzchni naczynia. Ta warstwa lodu będzie działać jako izolator między wodą a zimnym powietrzem i zapobiegnie dalszemu odparowaniu. Szybkość tworzenia kryształów lodowych w tym przypadku będzie mniejsza. W przypadku ciepłej wody, poddawana ochronne, wódka przeładowna nie ma ochronnej warstwy powierzchniowej lodu. Dlatego traci ciepło znacznie szybciej przez otwartą górę. Gdy proces hipotermii kończy się i zawieszenia wody, znacznie więcej ciepła jest utracone, a zatem powstaje więcej lodu. Wielu badaczy tego efektu rozważa upoolowanie do głównego czynnika w przypadku efektu MPEMB. Convection zimna woda zaczyna zamrozić z góry, w ten sposób pogorszenie procesów emisji ciepła i konwekcji, a tym samym stratę ciepła, podczas gdy gorąca woda zaczyna zamrozić od dołu. Wyjaśniono ten wpływ anomalii gęstości wody. Woda ma maksymalną gęstość w 4 ° C. Jeśli woda chłodząca do 4 s i umieścić go w niższej temperaturze, warstwa powierzchni wody będzie zamrozi szybciej. Ponieważ woda jest mniej gęsta niż woda w temperaturze 4 s, pozostanie na powierzchni, tworząc cienką zimną warstwę. W tych warunkach cienka warstwa lodu zostanie utworzona na powierzchni wody przez krótki czas, ale ta warstwa lodu będzie izolatorem, który chroni dolne warstwy wody, które pozostaną w temperaturze 4 C. Dlatego dalszy proces chłodzenia będzie wolniejszy. W przypadku gorącej wody sytuacja jest zupełnie inna. Warstwa powierzchniowa wody zostanie schłodzona szybciej ze względu na odparowanie i większą różnicę temperatur. Ponadto warstwy zimnej wody są bardziej gęste niż warstwy gorącej wody, dlatego warstwa zimnej wody spadnie, podnosząc warstwę ciepłej wody do powierzchni. Taka cyrkulacja wody zapewnia szybki spadek temperatury. Ale dlaczego ten proces nie osiąga punktu równowagi? Aby wyjaśnić efekt ruchu z tego punktu widzenia konwekcji, konieczne byłoby przyjęcie, że warstwy zimnej i ciepłej wody są oddzielone, a sam proces konwekcji trwa po średniej temperaturze wody spadnie poniżej 4 C. Istnieją jednak Brak danych eksperymentalnych, które potwierdziłyby tę hipotezę, że warstwy zimnej i ciepłej wody są podzielone podczas konwekcji. Woda rozpuszczona w wodzie w wodzie zawsze zawiera gazów rozpuszczonych w IT - tlen i dwutlenku węgla. Gazy te mają zdolność do zmniejszenia punktu zamarzania wody. Gdy woda jest ogrzewana, gazy te są uwalniane z wody, ponieważ ich rozpuszczalność w wodzie w wysokich temperaturach poniżej. Dlatego, gdy gorąca woda jest chłodzona, zawsze są mniej rozpuszczonego gazów w nim niż w niemal zimnej wodzie. W związku z tym punkt zamarzający gorącej wody jest wyższy i szybciej zamarza. Czynnik ten jest czasami uważany za główną rzecz przy wyjaśnianiu wpływu MPEMB, chociaż nie ma danych eksperymentalnych, potwierdzających ten fakt. Przewodność termiczna Ten mechanizm może odgrywać znaczącą rolę, gdy woda umieszcza się w zamrażarce lodówki w małych pojemnikach. W tych warunkach odnotowuje się, że pojemnik na ciepłą wodę jest przesuwany przez lód zamrażarki z zamrażarki, poprawiając tym samym kontakt termiczny z zamrażarką i przewodnością termiczną. W rezultacie ciepło jest usuwane z pojemnika z gorącą wodą szybciej niż z zimna. Z kolei pojemnik z zimną wodą nie śnieguje się pod śniegiem. Wszystkie te (jak również inne) badano warunki w wielu eksperymentach, ale jednoznaczna odpowiedź na pytanie - które z nich zapewniają stu procent reprodukcji efektu MPEMBE - i nie został odebrany. Na przykład w 1995 r. Niemiecki fizyk David Auerbach badał wpływ hipotermii wody na ten efekt. Znalazł tę gorącą wodę, osiągając stan posłupca, zawiesza się w wyższej temperaturze niż zimno, co oznacza szybsze ten ostatni. Ale zimna woda dociera do stanu posupu szybszego niż gorąco, kompensując w ten sposób poprzednie opóźnienie. Ponadto wyniki Auerbakha zaprzeczają dane uzyskane wcześniej, że gorąca woda jest zdolna do osiągnięcia większego przymocowania z powodu mniejszej liczby centrów krystalizacji. Gdy woda jest z niego ogrzewana, gazy rozpuszczone w nim są usuwane, a podczas jej gotowania niektóre sole rozpuszczone w nim są wytrącane. Można powiedzieć, że do tej pory można tylko jedna rzecz - reprodukcja tego efektu znacząco zależy od warunków, w których przeprowadzany jest eksperyment. Jest to dokładnie dlatego, że nie zawsze jest reprodukowana. O. V. MOSIN.