В тази статия ще разгледаме защо топла водазамръзва по-бързо от студа.

Загрятата вода замръзва много по-бързо от студената вода! Това удивително свойство на водата, чието точно обяснение учените все още не могат да намерят, е известно от древността. Например, дори в Аристотел има описание на зимния риболов: рибарите вмъкват въдици в дупки в леда и за да замръзнат по-бързо, изливат топла вода върху леда. Името на това явление е кръстено на Ерасто Мпемба през 60-те години на ХХ век. Мнемба забеляза странния ефект, докато правеше сладолед и се обърна към учителя си по физика д-р Денис Осбърн за обяснение. Мпемба и д-р Осборн експериментирали с вода различни температурии заключи: почти врящата вода започва да замръзва много по-бързо от водата при стайна температура. Други учени са провеждали свои собствени експерименти и всеки път са получавали подобни резултати.

Обяснение на физическо явление

Няма общоприето обяснение защо това се случва. Много изследователи предполагат, че всичко е свързано с преохлаждането на течността, което се случва, когато температурата й падне под нулата. С други думи, ако водата замръзне при температура под 0°C, тогава преохладената вода може да има температура от например -2°C и да остане течна, без да се превръща в лед. Когато се опитаме да замразим студена вода, има шанс тя да се преохлади в началото и да се втвърди едва след известно време. В нагрятата вода протичат други процеси. По-бързото му превръщане в лед е свързано с конвекцията.

Конвекция- това е физическо явление, при което топлите долни слоеве на течността се издигат, а горните, охладени, падат.

Здравейте скъпи влюбени интересни факти. Днес ще говорим за. Но мисля, че въпросът в заглавието може да изглежда просто абсурден - но трябва ли човек винаги да се доверява напълно на прословутия " здрав разум“, а не строго зададен експеримент за проверка. Нека се опитаме да разберем защо горещата вода замръзва по-бързо от студената?

История справка

Че по въпроса за замразяването на студена и гореща вода „не всичко е чисто“ се споменава в трудовете на Аристотел, след това подобни бележки са направени от Ф. Бейкън, Р. Декарт и Дж. Блек. AT скорошна историяТози ефект е наречен "парадокс на Мпемба" - на името на ученик от Танганайка, Ерасто Мпемба, който задава същия въпрос на гостуващ професор по физика.

Въпросът на момчето възникна не на празно място, а от чисто лични наблюдения на процеса на охлаждане на сладоледените смеси в кухнята. Разбира се, съучениците, които присъстваха там, заедно с учител в училищеМпемба беше осмиван - но след експериментална проверка лично от професор Д. Осборн, желанието да се подиграват с Ерасто се "изпари" от тях. Освен това Мпемба, заедно с професора, публикува подробно описание на този ефект през 1969 г. във Physics Education - и оттогава горното име е фиксирано в научната литература.

Каква е същността на явлението?

Постановката на експеримента е доста проста: при равни други условия се тестват еднакви тънкостенни съдове, в които има строго еднакви количества вода, различаващи се само по температура. Съдовете се зареждат в хладилника, след което се записва времето преди образуването на лед във всеки от тях. Парадоксът е, че в съд с първоначално по-гореща течност това става по-бързо.

Как съвременната физика обяснява това?

Парадоксът няма универсално обяснение, тъй като няколко паралелни процеса протичат заедно, чийто принос може да се различава от специфичните начални условия - но с еднакъв резултат:

• способността на течността да се преохлажда - първоначално студената вода е по-податлива на хипотермия, т.е. остава течен, когато температурата му вече е под точката на замръзване
• ускорено охлаждане - парата от гореща вода се трансформира в ледени микрокристали, които при обратно падане ускоряват процеса, работейки като допълнителен "външен топлообменник"
• изолационен ефект - за разлика от топлата вода, студената вода замръзва отгоре, което води до намаляване на топлопредаването чрез конвекция и излъчване

Има и редица други обяснения последен пътБританското Кралско дружество по химия наскоро проведе състезание за най-добра хипотеза през 2012 г.) - но все още няма недвусмислена теория за всички случаи на комбинации от входни условия ...

Това е вярно, макар и да звучи невероятно, защото в процеса на замразяване предварително загрятата вода трябва да премине температурата на студената вода. Междувременно този ефект се използва широко.Например ледените пързалки и пързалки се пълнят с гореща вода вместо със студена през зимата. Специалистите съветват шофьорите през зимата да наливат студена, а не топла вода в резервоара на пералнята. Парадоксът е известен в цял свят като "Ефектът на Мпемба".

Това явление е споменато по едно време от Аристотел, Франсис Бейкън и Рене Декарт, но едва през 1963 г. професорите по физика му обръщат внимание и се опитват да го изследват. Всичко започна, когато ученикът от Танзания Ерасто Мпемба забеляза, че подсладеното мляко, което използваше за направата на сладолед, се втвърдява по-бързо, ако беше предварително загрято, и предположи, че горещата вода замръзва по-бързо от студената. Той се обърна към учителя по физика за разяснение, но той само се изсмя на ученика, като каза следното: „Това не е световна физика, а физиката на Мпемба“.

За щастие един ден Денис Осборн, професор по физика от университета в Дар ес Салам, посети училището. И Мпемба се обърна към него със същия въпрос. Професорът беше по-малко скептичен, каза, че не може да прецени това, което никога не е виждал, и след завръщането си у дома помоли персонала да проведе подходящи експерименти. Изглежда те потвърдиха думите на момчето. Във всеки случай през 1969 г. Озбърн говори за работата си с Мпемба в списанието „Инг. Физикаобразование". През същата година Джордж Кел от Канадския национален съвет за научни изследвания публикува статия, описваща феномена на английски език. американскиЖурналнаФизика».

Има няколко възможни обяснения за този парадокс:

• Горещата вода се изпарява по-бързо, като по този начин намалява обема си, а по-малък обем вода със същата температура замръзва по-бързо. В херметически затворени контейнери студената вода трябва да замръзва по-бързо.
• Наличието на снежна облицовка. контейнер с топла водаразмразява снега отдолу, като по този начин подобрява топлинния контакт с охлаждащата повърхност. Студената вода не топи снега под нея. Без снежна обвивка, контейнерът със студена вода трябва да замръзне по-бързо.
• Студената вода започва да замръзва отгоре, като по този начин влошава процесите на топлинно излъчване и конвекция, а оттам и загубата на топлина, докато горещата вода започва да замръзва отдолу. При допълнително механично разбъркване на водата в съдовете студената вода трябва да замръзне по-бързо.
• Наличието на кристализационни центрове в охладената вода - вещества, разтворени в нея. С малък брой такива центрове в студена водапревръщането на водата в лед е трудно и дори е възможна хипотермия, когато остане вътре течно състояниес минусови температури.

Наскоро беше публикувано друго обяснение. Д-р Джонатан Кац от Вашингтонския университет изследва това явление и заключава, че важна роля за него играят веществата, разтворени във вода, които се утаяват при нагряване.
Под разтворени вещества д-р Katz се отнася до калциевите и магнезиевите бикарбонати, открити в твърдата вода. Когато водата се нагрява, тези вещества се утаяват, водата става "мека". Водата, която никога не е била нагрявана, съдържа тези примеси и е „твърда“. При замръзване и образуване на ледени кристали концентрацията на примеси във водата се увеличава 50 пъти. Това понижава точката на замръзване на водата.

Това обяснение не ми изглежда убедително, т.к. не трябва да забравяме, че ефектът е открит при експерименти със сладолед, а не с твърда вода. Най-вероятно причините за явлението са топлофизични, а не химически.

Досега не е получено недвусмислено обяснение на парадокса на Мпемба. Трябва да кажа, че някои учени не смятат този парадокс за заслужаващ внимание. Въпреки това е много интересно, че един обикновен ученик е постигнал признание на физическия ефект и е спечелил популярност поради своето любопитство и постоянство.

Добавен февруари 2014 г

Бележката е написана през 2011 г. Оттогава се появиха нови изследвания на ефекта Мпемба и нови опити за обяснението му. Така през 2012 г. Кралското химическо дружество на Великобритания обяви международен конкурс за разкриване на научната мистерия „Ефектът Мпемба“ с награден фонд от 1000 паунда. Крайният срок беше 30 юли 2012 г. Победител стана Никола Бреговик от лабораторията на Загребския университет. Той публикува своя труд, в който анализира предишни опити за обяснение на този феномен и стига до извода, че те не са убедителни. Предложеният от него модел се основава на фундаменталните свойства на водата. Желаещите могат да си намерят работа на http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

Изследването не свърши дотук. През 2013 г. физици от Сингапур теоретично доказаха причината за ефекта Мепемба. Работата може да бъде намерена на http://arxiv.org/abs/1310.6514.

Свързани статии в сайта:

Други статии от раздела

коментари:

Алексей Мишнев. , 06.10.2012 04:14 ч

Защо горещата вода се изпарява по-бързо? Учените практически са доказали, че чаша гореща вода замръзва по-бързо от студена вода. Учените не могат да обяснят това явление поради причината, че не разбират същността на явленията: топлина и студ! Топлината и студът са физически усещания, причинени от взаимодействието на частици на материята, под формата на насрещна компресия на магнитни вълни, които се движат от страната на космоса и от центъра на земята. Следователно, колкото по-голяма е потенциалната разлика на това магнитно напрежение, толкова по-бързо се извършва обменът на енергия чрез метода на противопроникване на една вълна в друга. Тоест чрез дифузия! В отговор на статията ми един опонент пише: 1) “..Топлата вода се изпарява ПО-БЪРЗО, в резултат на което има по-малко от нея, така че замръзва по-бързо” Въпрос! Каква енергия кара водата да се изпарява по-бързо? 2) В статията ми става дума за чаша, а не за дървено корито, което опонентът цитира като контрааргумент. Какво не е правилно! Отговарям на въпроса: „ПОРАДИ КАКВА ПРИЧИНА СЕ ИЗПАРЯВА ВОДАТА В ПРИРОДАТА?“ Магнитните вълни, които винаги се движат от центъра на земята в космоса, преодолявайки противоналягането на магнитните компресионни вълни (които винаги се движат от космоса към центъра на земята), в същото време пръскат водни частици, тъй като се движат в космоса , увеличават обема си. Тоест разширяване! В случай на преодоляване на магнитни вълни на компресия, тези водни пари се компресират (кондензират) и под въздействието на тези магнитни силикомпресия, водата под формата на валежи се връща на земята! На Ваше разположение! Алексей Мишнев. 6 октомври 2012 г.

Алексей Мишнев. , 06.10.2012 04:19 ч

Какво е температура. Температурата е степента на електромагнитно напрежение на магнитните вълни с енергията на компресия и разширение. В случай на равновесно състояние на тези енергии температурата на тялото или веществото е в стабилно състояние. Ако се наруши равновесното състояние на тези енергии, към енергията на разширяване, тялото или веществото се увеличава в обема на пространството. В случай на превишаване на енергията на магнитните вълни в посока на компресия, тялото или веществото намаляват в обема на пространството. Степента на електромагнитно напрежение се определя от степента на разширяване или свиване на еталонното тяло. Алексей Мишнев.

Моисеева Наталия, 23.10.2012 11:36 | ВНИИМ

Алексей, вие говорите за някаква статия, която очертава вашите мисли относно понятието температура. Но никой не го прочете. Моля, дайте ми линк. Като цяло вашите възгледи за физиката са много особени. Никога не съм чувал за "електромагнитно разширение на еталонното тяло".

Юрий Кузнецов , 04.12.2012 12:32

Предлага се хипотеза, че това е работата на междумолекулния резонанс и генерираното от него пондеромоторно привличане между молекулите. В студена вода молекулите се движат и вибрират произволно, с различни честоти. Когато водата се нагрява, с увеличаване на честотата на трептенията, техният диапазон се стеснява (разликата в честотата от течна гореща вода до точката на изпаряване намалява), честотите на трептене на молекулите се приближават една към друга, в резултат на което възниква резонанс между молекулите. При охлаждане този резонанс се запазва частично, не изчезва веднага. Опитайте да натиснете една от двете китарни струни, които са в резонанс. Сега пуснете - струната ще започне да вибрира отново, резонансът ще възстанови вибрациите си. Така че в замръзналата вода външните охладени молекули се опитват да загубят амплитудата и честотата на трептенията, но „топлите“ молекули вътре в съда „дърпат“ трептенията обратно, действат като вибратори, а външните действат като резонатори. Именно между вибраторите и резонаторите възниква пондеромоторното привличане*. Когато пондеромоторната сила стане Още сила, причинена от кинетичната енергия на молекулите (които не само вибрират, но и се движат линейно), настъпва ускорена кристализация - "Ефектът на Мпемба". Пондеромоторната връзка е много нестабилна, ефектът Mpemba силно зависи от всички съпътстващи фактори: обемът на водата, която трябва да бъде замразена, естеството на нейното нагряване, условията на замръзване, температурата, конвекцията, условията на топлообмен, насищането с газ, вибрациите на хладилния агрегат , вентилация, нечистотии, изпарения и т.н. Може би дори от осветление... Следователно ефектът има много обяснения и понякога е труден за възпроизвеждане. Поради същата „резонансна“ причина преварената вода кипи по-бързо от непреварената вода - резонансът известно време след кипене запазва интензитета на вибрациите на водните молекули (загубата на енергия по време на охлаждане се дължи главно на загубата на кинетична енергия на линейното движение на молекулите ). При интензивно нагряване вибраторните молекули сменят ролите си с резонаторни молекули в сравнение със замръзване - честотата на вибраторите е по-малка от честотата на резонаторите, което означава, че между молекулите няма привличане, а отблъскване, което ускорява прехода на друг агрегатно състояние(двойка).

Влад, 11.12.2012 03:42

Разби ми мозъка...

Антон , 04.02.2013 02:02

1. Това пондеромоторно привличане наистина ли е толкова голямо, че да повлияе на процеса на пренос на топлина? 2. Това означава ли, че когато всички тела се нагреят до определена температура, техните структурни частици влизат в резонанс? 3. Защо този резонанс изчезва при охлаждане? 4. Това ли е вашето предположение? Ако има източник, посочете. 5. Според тази теория формата на съда ще играе важна роля и ако той е тънък и плосък, тогава разликата във времето за замразяване няма да е голяма, т.е. можете да го проверите.

Гудрат , 11.03.2013 10:12 | МЕТАК

Студената вода вече има азотни атоми и разстоянията между водните молекули са по-близки, отколкото в горещата вода. Тоест изводът: горещата вода абсорбира азотните атоми по-бързо и в същото време бързо замръзва от студената вода - това е сравнимо с втвърдяването на желязото, тъй като горещата вода се превръща в лед, а горещото желязо се втвърдява при бързо охлаждане!

Владимир , 13.03.2013 06:50

или може би това: плътността на гореща вода и лед по-малка плътностстудена вода и следователно водата не трябва да променя плътността си, губейки известно време за това и замръзвайки.

Алексей Мишнев , 21.03.2013 11:50 ч

Преди да говорим за резонанси, привличане и вибрации на частиците, е необходимо да разберем и да отговорим на въпроса: Какви сили карат частиците да вибрират? Тъй като без кинетична енергия не може да има компресия. Без компресия не може да има разширение. Без разширение не може да има кинетична енергия! Когато започнете да говорите за резонанса на струните, първо сте направили усилие да накарате една от тези струни да започне да вибрира! Когато говорим за привличане, трябва преди всичко да посочим силата, която кара тези тела да се привличат! Твърдя, че всички тела са компресирани от електромагнитната енергия на атмосферата, която компресира всички тела, вещества и елементарни частици със сила от 1,33 kg. не на cm2,а на елементарна частица.Тъй като налягането на атмосферата не може да бъде избирателно!Не го бъркайте с количеството сила!

Додик , 31.05.2013 02:59

Струва ми се, че сте забравили една истина - "Науката започва там, където започват измерванията." Каква е температурата на "топлата" вода? Каква е температурата на "студената" вода? Статията не казва нито дума за това. От това можем да заключим - цялата статия е глупост!

Григорий, 06/04/2013 12:17

Додик, преди да нарече една статия глупост, човек трябва да помисли да се научи поне малко. И не само мярка.

Дмитрий , 24.12.2013 г. 10:57 ч

Молекулите на гореща вода се движат по-бързо, отколкото в студена вода, поради това има по-близък контакт с околната среда, те сякаш абсорбират целия студ, бързо забавяйки се.

Иван, 10.01.2014 05:53

Изненадващо е, че такава анонимна статия се появи на този сайт. Статията е напълно ненаучна. И авторът, и коментаторите се надпреварваха в търсене на обяснение на явлението, без да си правят труда да разберат дали явлението изобщо се наблюдава и ако се наблюдава - при какви условия. Освен това дори няма съгласие какво всъщност наблюдаваме! Така авторът настоява за необходимостта от обяснение на ефекта от бързото замразяване на горещ сладолед, въпреки че от целия текст (и думите „ефектът е открит при експерименти със сладолед“) следва, че той самият не е създавал такъв експерименти. От изброените в статията варианти на "обяснение" на явлението се вижда, че са описани съвсем различни експерименти, заложени в различни условияс различни водни разтвори. Както същността на обясненията, така и подчинителното наклонение в тях подсказват, че не е извършена дори елементарна проверка на изразените идеи. Някой случайно чу любопитна история и небрежно изрази спекулативното си заключение. Съжалявам, но не е физически Научно изследване, и разговор в пушалня.

Иван , 01/10/2014 06:10

Относно коментарите в статията за пълнене на ролките с гореща вода и резервоари за студена шайба. Всичко е просто от гледна точка на елементарната физика. Пързалката се пълни с гореща вода само защото замръзва по-бавно. Пързалката трябва да е равна и гладка. Опитайте се да го напълните със студена вода - ще получите удари и "напливи", т.к. водата _бързо_ ще замръзне, без да има време да се разнесе в равномерен слой. И горещият ще има време да се разпространи в равномерен слой и ще разтопи съществуващите ледени и снежни неравности. С шайба също не е трудно: няма смисъл да се налива чиста вода в замръзване - тя замръзва върху стъкло (дори горещо); и горещ антифриз може да доведе до спукване на студено стъкло, плюс стъклото ще има повишена температуразамръзване поради ускореното изпаряване на алкохолите, които все още са по пътя към чашата (всички ли знаят принципа на работа на лунния дестилатор? - алкохолът се изпарява, водата остава).

Иван , 01.10.2014 06:34

Но всъщност феноменът е глупаво да се питаме защо два различни експеримента при различни условия протичат по различен начин. Ако експериментът е настроен чисто, тогава трябва да вземете топла и студена вода от същото химичен състав- вземете предварително охладена вряща вода от същия чайник. Изсипете в еднакви съдове (например чаши с тънки стени). Поставяме не върху снега, а върху същата равна, суха основа, например дървена маса. И не в микрофризер, а в достатъчно обемен термостат - проведох експеримент преди няколко години в страната, когато навън имаше стабилно мразовито време, около -25C. Водата кристализира при определена температура след отделяне на топлината на кристализация. Хипотезата се свежда до твърдението, че горещата вода се охлажда по-бързо (това е вярно, в съответствие с класическата физика скоростта на топлопреминаване е пропорционална на температурната разлика), но запазва повишена скоростохлаждане дори когато температурата му е равна на температурата на студената вода. Въпросът е по какво вода, охладена до +20C навън, се различава от точно същата вода, охладена до +20C час преди това, но в стая? Класическата физика (между другото, базирана не на бърборене в стая за пушене, а на стотици хиляди и милиони експерименти) казва: да, нищо, по-нататъшната динамика на охлаждане ще бъде същата (само врящата вода ще достигне точка +20 по-късно ). И експериментът показва същото: когато в чаша с първоначално студена вода вече има твърда ледена кора, горещата вода дори не е помисляла да замръзне. P.S. Към коментарите на Юрий Кузнецов. Наличието на определен ефект може да се счита за установено, когато са описани условията за възникването му и той е устойчиво възпроизведен. И когато имаме непонятни експерименти с неизвестни условия, е преждевременно да се изграждат теории за тяхното обяснение и това не дава нищо от научна гледна точка. P.P.S. Е, невъзможно е да четете коментарите на Алексей Мишнев без сълзи на емоции - човек живее в някакъв измислен свят, който няма нищо общо с физиката и реалните експерименти.

Григорий, 13.01.2014 г. 10:58 ч

Иване, разбирам, че опровергаваш Мпемба ефекта? Не съществува, както показват вашите експерименти? Защо е толкова известен във физиката и защо мнозина се опитват да го обяснят?

Иван , 14.02.2014 01:51

Добър ден, Грегъри! Ефектът от нечисто инсцениран експеримент е налице. Но, както разбирате, това не е причина да се търсят нови модели във физиката, а причина да се подобри умението на експериментатора. Както вече отбелязах в коментарите, във всички споменати опити за обяснение на „ефекта на Мпемба“ изследователите дори не могат ясно да формулират какво точно и при какви условия измерват. И искате да кажете, че това са физици експериментатори? Не ме карай да се смея. Ефектът е известен не във физиката, а в псевдонаучните дискусии по различни форуми и блогове, от които морето е вече. Като реален физичен ефект (в смисъл като следствие от някакви нови физични закони, а не като следствие от неправилна интерпретация или просто мит), хората, които са далеч от физиката, го възприемат. Така че няма причина да се говори за единичен физически ефект за резултатите от различни експерименти, поставени при напълно различни условия.

Павел, 18.02.2014 09:59

хм, момчета... статия за "Speed ​​​​Info"... Без обиди... ;) Иван е прав за всичко...

Григорий, 19.02.2014 г. 12:50 ч

Иване, съгласен съм, че сега има много псевдонаучни сайтове, които публикуват непроверени сензационни материали.? В крайна сметка ефектът от Mpemba все още се проучва. Освен това учените от университетите правят изследвания. Например през 2013 г. този ефект е изследван от група от Технологичния университет в Сингапур. Вижте връзката http://arxiv.org/abs/1310.6514. Те смятат, че са намерили обяснение за този ефект. Няма да пиша подробно за същността на откритието, но според тях ефектът е свързан с разликата в енергиите, съхранявани във водородните връзки.

Моисеева Н.П. , 19.02.2014 03:04 ч

За всички, които се интересуват от изследване на ефекта Mpemba, аз леко допълних материала на статията и предоставих връзки, където можете да се запознаете с последните резултати (вижте текста). Благодаря за коментарите

Илдар , 24.02.2014 04:12 | няма смисъл да изброявам всичко

Ако този ефект на Мпемба наистина се осъществява, тогава обяснението трябва да се търси според мен в молекулярната структура на водата. Водата (както разбрах от научно-популярната литература) съществува не като отделни H2O молекули, а като клъстери от няколко молекули (дори десетки). С повишаване на температурата на водата скоростта на движение на молекулите се увеличава, клъстерите се разпадат един срещу друг и валентните връзки на молекулите нямат време да съберат големи клъстери. Отнема малко повече време за образуване на клъстери, отколкото за забавяне на скоростта на молекулите. И тъй като клъстерите са по-малки, образуването кристална решеткастава по-бързо. В студена вода, очевидно, големи, сравнително стабилни клъстери предотвратяват образуването на решетка; отнема известно време за тяхното унищожаване. Самият аз видях по телевизията любопитен ефект, когато студена вода, която стои тихо в буркан, остава течна няколко часа на студено. Но веднага щом бурканът беше вдигнат, тоест леко преместен от мястото му, водата в буркана веднага кристализира, стана непрозрачна и бурканът се спука. Е, свещеникът, който показа този ефект, го обясни с факта, че водата е осветена. Между другото, оказва се, че водата силно променя вискозитета си в зависимост от температурата. Ние, като големи същества, не забелязваме това, но на ниво малки (mm и по-малко) ракообразни и още повече бактерии, вискозитетът на водата е много важен фактор. Мисля, че този вискозитет също се определя от размера на водните клъстери.

СИВО , 15.03.2014 05:30ч

всичко наоколо, което виждаме, е повърхностни характеристики (свойства), така че приемаме за енергия само това, което можем да измерим или да докажем съществуването по някакъв начин, в противен случай е задънена улица. Това явление, ефектът на Мпемба, може да се обясни само с проста обемна теория, която ще обедини всички физически модели в една структура на взаимодействие. всъщност е просто

Никита, 06.06.2014 04:27 | кола

но как да накарате водата да остане студена и да не е топла, когато влизате в колата!

алексей, 03.10.2014 01:09

И ето още едно "откритие", в движение. Водата в пластмасова бутилка замръзва много по-бързо с отворена запушалка. В името на забавлението експериментирах много пъти в силна слана. Ефектът е очевиден. Здравейте теоретици!

Евгений , 27.12.2014 г. 08:40

Принципът на изпарителния охладител. Взимаме две херметически затворени бутилки със студена и топла вода. Слагаме на студено. Студената вода замръзва по-бързо. Сега вземаме същите бутилки със студена и гореща вода, отваряме и поставяме на студено. Топлата вода ще замръзне по-бързо от студената вода. Ако вземем два басейна със студена и топла вода, тогава горещата вода ще замръзне много по-бързо. Това се дължи на факта, че увеличаваме контакта с атмосферата. Колкото по-интензивно е изпарението, толкова по-бързо пада температурата. Тук е необходимо да се спомене факторът влажност. Колкото по-ниска е влажността, толкова по-силно е изпарението и толкова по-силно е охлаждането.

сив ТОМСК, 03/01/2015 10:55

GREY, 15.03.2014 05:30 - продължение Това, което знаете за температурата, не е всичко. Има нещо друго. Ако правилно съставите физически модел на температурата, тогава той ще стане ключът към описанието на енергийните процеси от дифузия, топене и кристализация до такива мащаби като повишаване на температурата с повишаване на налягането, увеличаване на налягането с повишаване на температурата. Дори физическият модел на енергията на Слънцето ще стане ясен от горното. Аз съм през зимата. . в ранната пролет на 20013 г., след като разгледах температурните модели, съставих общ температурен модел. След няколко месеца си спомних температурния парадокс и тогава разбрах... че моят температурен модел също описва парадокса на Мпемба. Това беше май-юни 2013 г. Година закъснение, но това е за добро. Моят физически модел е стоп рамка и може да се превърта както напред, така и назад и притежава двигателните умения на дейността, самата дейност, при която всичко се движи. Имам 8 класа училище и 2 години колеж с повтаряне на темата. Минаха 20 години. Така че не мога да припиша никакви физически модели на известни учени, както и формули. Много съжелявам.

Андрей , 08.11.2015 08:52

Като цяло имам представа защо топлата вода замръзва по-бързо от студената. И в моите обяснения всичко е много просто, ако се интересувате, тогава ми пишете имейл: [имейл защитен]

Андрей , 08.11.2015 08:58

Съжалявам, че дадох грешния пощенска кутияето правилния имейл: [имейл защитен]

Виктор , 23.12.2015 10:37 ч

Струва ми се, че всичко е по-просто, сняг пада с нас, той е изпарен газ, охладен, така че може би в слана се охлажда по-бързо горещо, защото се изпарява и веднага кристализира далеч от издигане, а водата в газообразно състояние се охлажда по-бързо, отколкото в течност )

Бекжан , 28.01.2016 09:18

Дори някой да разкрие тези закони на света, които са свързани с този ефект, той няма да пише тук.От моя гледна точка не би било логично да разкрива тайните си на интернет потребителите, когато може да ги публикува в известни научни списания и докажи го сам пред хората.Та какво ще се пише за този ефект тук,цялото това мнозинство не е логично.)))

Алекс , 22.02.2016 12:48 ч

Здравейте експериментатори Прави сте като казвате, че науката започва там, където... не измерванията, а изчисленията. "Експеримент" - вечен и незаменим аргумент за лишените от въображение и линейно мислене. Обидени всички, сега в случая с E \u003d mc2 - всички ли си спомнят? Скоростта на молекулите, излитащи от студена вода в атмосферата, определя количеството енергия, което те отнасят от водата (охлаждане - загуба на енергия) Скоростта на молекулите от гореща вода е много по-висока и отнесената енергия е на квадрат (скоростта на охлаждане на останалата маса вода) Това е всичко, ако излезете от " експериментирането " и си спомните Основите на науката

Владимир , 25.04.2016 10:53 | Метео

В онези дни, когато антифризът беше рядкост, водата от охладителната система на автомобили в неотопляем гараж на автомобилен парк се източваше след работен ден, за да не се размрази цилиндровият блок или радиаторът - понякога и двете заедно. На сутринта се наля топла вода. При силен студ двигателите стартираха без проблеми. По някакъв начин поради липсата на топла вода се наля вода от чешмата. Водата веднага замръзна. Експериментът беше скъп - точно толкова, колкото струва закупуването и смяната на цилиндровия блок и радиатора на автомобил ЗИЛ-131. Който не вярва нека провери. и Мпемба експериментира със сладолед. В сладоледа кристализацията протича по различен начин, отколкото във водата. Опитайте да отхапете със зъби парче сладолед и парче лед. Най-вероятно не е замръзнал, а се е сгъстил в резултат на охлаждане. А прясната вода, независимо дали е топла или студена, замръзва при 0*C. Студената вода е бърза, но горещата вода се нуждае от време, за да се охлади.

Скитник , 06.05.2016 12:54 | на Алекс

"c" - скорост на светлината във вакуум E=mc^2 - формула, изразяваща еквивалентността на маса и енергия

Алберт, 27.07.2016 08:22

Първо, аналогия с твърди тела(няма процес на изпаряване). Наскоро запоени медни водопроводни тръби. Процесът се осъществява чрез нагряване на газовата горелка до температурата на топене на спойката. Времето за нагряване на една връзка със съединителя е приблизително една минута. Запоих едната връзка със съединителя и след няколко минути разбрах, че съм я запоил грешно. Отне малко, за да превъртите тръбата в съединителя. Започнах отново да загрявам фугата с горелка и учудващо отне 3-4 минути, за да загрея фугата до точката на топене. Как така!? В крайна сметка тръбата все още е гореща и изглежда, че е необходима много по-малко енергия, за да се загрее до точката на топене, но всичко се оказа точно обратното. Всичко се дължи на топлопроводимостта, която е много по-висока за вече загрята тръба и границата между нагрятата и студената тръба успя да се премести далеч от кръстовището за две минути. Сега за водата. Ще оперираме с понятията горещ и полунагрят съд. В горещ съд се образува тясна температурна граница между горещи, силно подвижни частици и бавно движещи се, студени, която се движи сравнително бързо от периферията към центъра, тъй като на тази граница бързите частици бързо предават енергията си (хладно ) от частици от другата страна на границата. Тъй като обемът на външните студени частици е по-голям, бързите частици, предавайки топлинната си енергия, не могат значително да загреят външните студени частици. Следователно процесът на охлаждане на гореща вода протича сравнително бързо. Полузагрятата вода, от друга страна, има много по-ниска топлопроводимост и ширината на границата между полузагрятите и студените частици е много по-широка. Преместването към центъра на такава широка граница става много по-бавно, отколкото в случая на горещ съд. В резултат на това горещ съд се охлажда по-бързо от топъл. Смятам, че е необходимо да се проследи динамиката на процеса на охлаждане на вода с различни температури, като се поставят няколко температурни сензора от средата до ръба на съда.

Макс , 19.11.2016 05:07

Проверено е: в Ямал, в слана, тръба с гореща вода замръзва и трябва да се затопли, но не студена!

Артем, 09.12.2016 01:25

Трудно е, но мисля, че студената вода е по-плътна от топлата, дори по-добра от преварената вода и тогава има ускорение при охлаждане, т.е. топлата вода стига студената температура и я изпреварва, а ако се вземе предвид факта, че топлата вода замръзва отдолу, а не отгоре, както е написано по-горе, това много ускорява процеса!

Александър Сергеев, 21.08.2017 10:52

Няма такъв ефект. уви През 2016 г. в Nature е публикувана подробна статия по темата: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect От нея става ясно, че ако експериментите се провеждат внимателно (ако пробите от топла и студена вода са същото във всичко, с изключение на температурата), ефектът не се наблюдава.

Headlab, 22.08.2017 05:31

Виктор , 27.10.2017 03:52 ч

"Наистина е." - ако училището не разбира какво представлява топлинният капацитет и законът за запазване на енергията. Лесно е да се провери - за това са ви необходими: желание, глава, ръце, вода, хладилник и будилник. А пързалките, както пишат експертите, се замразяват (пълнят) със студена вода, а с топла вода изравняват нарязания лед. А през зимата трябва да налеете антифриз в резервоара на шайбата, а не вода. Водата така или иначе ще замръзне, а студената вода ще замръзне по-бързо.

Ирина , 23.01.2018 10:58

С този парадокс се борят учени от цял ​​свят още от времето на Аристотел, а Виктор, Завлаб и Сергеев се оказват най-умни.

Денис , 01.02.2018 08:51

Всичко е точно в статията. Но причината е малко по-различна. В процеса на кипене въздухът, разтворен в него, се изпарява от водата, следователно, тъй като врящата вода се охлажда, в резултат на това нейната плътност ще бъде по-малка от тази на сурова вода със същата температура. Няма други причини за различната топлопроводимост освен различната плътност.

Headlab, 3.01.2018 08:58 | началник лаборатория

Ирина :), "учените от целия свят" не се борят с този "парадокс", за истинските учени този "парадокс" просто не съществува - това лесно се проверява в добре възпроизводими условия. "Парадоксът" се появи поради невъзпроизводимите експерименти на африканското момче Мпемба и беше раздухван от подобни "учени" :)

Изглежда ясно, че студената вода замръзва по-бързо от горещата вода, тъй като при равни условия горещата вода отнема повече време, за да се охлади и впоследствие да замръзне. Въпреки това, хиляди години наблюдения, както и съвременни експерименти, показват, че е вярно и обратното: при определени условия горещата вода замръзва по-бързо от студената. Научният канал Sciencium обяснява този феномен:

Както е обяснено във видеото по-горе, феноменът, при който горещата вода замръзва по-бързо от студената вода, е известен като ефекта на Мпемба, кръстен на Ерасто Мпемба, ученик от Танзания, който направил сладолед като част от училищен проект през 1963 г. Учениците трябваше да доведат сместа от сметана и захар до кипене, да я оставят да изстине и след това да я сложат във фризера.

Вместо това Ерасто постави сместа си веднага, гореща, без да чака да изстине. В резултат на това след 1,5 часа неговата смес вече беше замразена, но смесите на други ученици не бяха. Заинтригуван от феномена, Мпемба започва да изучава въпроса с професора по физика Денис Осборн и през 1969 г. те публикуват статия, в която се казва, че топлата вода замръзва по-бързо от студената. Това е първото рецензирано изследване от този вид, но самият феномен се споменава в трудовете на Аристотел, датиращи от 4 век пр.н.е. д. Франсис Бейкън и Декарт също отбелязват този феномен в своите изследвания.

Видеото изброява няколко опции за обяснение на случващото се:

1. Сланата е диелектрик и следователно мразовитата студена вода съхранява топлината по-добре от топлата чаша, която топи леда в контакт с нея.
2. Студената вода има повече разтворени газове от топлата вода и изследователите спекулират, че това може да играе роля в скоростта на охлаждане, въпреки че все още не е ясно как.
3. Горещата вода губи повече водни молекули чрез изпаряване, оставяйки по-малко да замръзнат
4. Топлата вода може да се охлади по-бързо поради увеличените конвективни течения. Тези течения възникват, защото водата в чашата първо се охлажда от повърхността и отстрани, което кара студената вода да потъва, а горещата вода да се издига. В топло стъкло конвективните течения са по-активни, което може да повлияе на скоростта на охлаждане.

През 2016 г. обаче беше проведено внимателно контролирано проучване, което показа обратното: топлата вода замръзва много по-бавно от студената. В същото време учените забелязаха, че промяната в местоположението на термодвойка - устройство, което определя температурните разлики - само с един сантиметър води до появата на ефекта Mpemba. Проучване на друга подобна работа показа, че във всички случаи, когато се наблюдава този ефект, е имало изместване на термодвойката в рамките на сантиметър.

В добрата стара формула H 2 O изглежда, че няма тайни. Но всъщност водата - източникът на живот и най-известната течност в света - е изпълнена с много мистерии, които понякога дори учените не могат да разрешат.

Ето 5-те най-интересни факта за водата:

1. Топлата вода замръзва по-бързо от студената вода

Вземете два съда с вода: налейте гореща вода в единия и студена в другия и ги поставете във фризера. Топлата вода ще замръзне по-бързо от студената вода, въпреки че логично студената вода трябва първо да се превърне в лед: в крайна сметка горещата вода трябва първо да се охлади до студена температура и след това да се превърне в лед, докато студената вода не трябва да се охлажда. Защо се случва това?

През 1963 г. Ерасто Б. Мпемба, гимназист гимназияв Танзания при замразяване на готова смес за сладолед забелязах, че горещата смес се втвърдява по-бързо във фризера от студената. Когато младежът споделил откритието си с учител по физика, той само му се изсмял. За щастие ученикът бил упорит и убедил учителя да направи експеримент, който потвърдил откритието му: при определени условия топлата вода наистина замръзва по-бързо от студената.

Сега този феномен на гореща вода, която замръзва по-бързо от студена вода, се нарича ефект на Мпемба. Вярно, много преди това уникален имотводата е отбелязана от Аристотел, Франсис Бейкън и Рене Декарт.

Учените не разбират напълно природата на това явление, обяснявайки го или с разликата в хипотермията, изпарението, образуването на лед, конвекцията или ефекта на втечнените газове върху гореща и студена вода.

Забележка от Х.RU към темата "Топлата вода замръзва по-бързо от студената".

Тъй като въпросите за охлаждането са по-близки до нас, хладилниците, ще си позволим да навлезем по-дълбоко в същността на този проблем и да дадем две мнения за същността на такъв мистериозен феномен.

1. Учен от Вашингтонския университет предложи обяснение за мистериозен феномен, известен още от времето на Аристотел: защо горещата вода замръзва по-бързо от студената.

Феноменът, наречен ефект на Мпемба, се използва широко в практиката. Например, експертите съветват шофьорите да наливат студена, а не топла вода в резервоара на пералнята през зимата. Но какво стои в основата на този феномен? дълго времеостана неизвестен.

Д-р Джонатан Кац от Вашингтонския университет изследва този феномен и заключава, че важна роля за него играят разтворените във вода вещества, които се утаяват при нагряване, съобщава EurekAlert.

Под разтворени вещества д-р Кац има предвид калциевите и магнезиевите бикарбонати, открити в твърдата вода. Когато водата се нагрява, тези вещества се утаяват, образувайки котлен камък по стените на чайника. Водата, която никога не е била нагрявана, съдържа тези примеси. При замръзване и образуване на ледени кристали концентрацията на примеси във водата се увеличава 50 пъти. Това понижава точката на замръзване на водата. „И сега водата трябва да се охлади, за да замръзне“, обяснява д-р Кац.

Има и втора причина, която предотвратява замръзването на незагрята вода. Понижаването на точката на замръзване на водата намалява температурната разлика между твърдата и течната фаза. „Тъй като скоростта, с която водата губи топлина, зависи от тази температурна разлика, водата, която не е била нагрята, е по-малко вероятно да се охлади“, казва д-р Кац.

Според учения неговата теория може да бъде проверена експериментално, т.к. ефектът Mpemba става по-изразен при по-твърда вода.

2. Кислород плюс водород плюс студ създават лед. На пръв поглед това прозрачно вещество изглежда много просто. Всъщност ледът е изпълнен с много мистерии. Ледът, създаден от африканеца Ерасто Мпемба, не мислеше за слава. Дните бяха горещи. Той искаше плодов лед. Той взе кашон със сок и го сложи във фризера. Той направи това повече от веднъж и затова забеляза, че сокът замръзва особено бързо, ако го държите на слънце преди това - просто го загрейте! Това е странно, помисли си ученикът от Танзания, който постъпи противно на светската мъдрост. Възможно ли е, за да може течността да се превърне по-бързо в лед, първо трябва да се... загрее? Младият мъж бил толкова изненадан, че споделил предположението си с учителя. Той съобщи за това любопитство в пресата.

Тази история се случи през 60-те години на миналия век. Сега "ефектът на Мпемба" е добре известен на учените. Но дълго време това на пръв поглед просто явление остава загадка. Защо горещата вода замръзва по-бързо от студената?

Едва през 1996 г. физикът Дейвид Ауербах намира решение. За да отговори на този въпрос, той провежда експеримент в продължение на цяла година: загрява вода в чаша и я охлажда отново. И така, какво разбра? При нагряване въздушните мехурчета, разтворени във вода, се изпаряват. Лишената от газове вода замръзва по-лесно по стените на съда. „Разбира се, водата с високо съдържание на въздух също ще замръзне“, казва Ауербах, „но не при нула градуса по Целзий, а само при минус четири до шест градуса.“ Разбира се, ще трябва да почакате повече. И така, горещата вода замръзва преди студената, това е научен факт.

Едва ли има вещество, което да се появи пред очите ни със същата лекота като леда. Състои се само от водни молекули - тоест елементарни молекули, съдържащи два водородни атома и един кислород. Ледът обаче е може би най-мистериозното вещество във Вселената. Учените не са успели да обяснят някои от свойствата му досега.

2. Преохлаждане и замръзване "светкавично".

Всеки знае, че водата винаги се превръща в лед, когато се охлади до 0 °C... освен в някои случаи! Такъв случай например е "преохлаждането", което е свойство на много чиста водаостават течни дори когато са охладени под точката на замръзване. Това явление е възможно благодарение на факта, че Заобикаляща средане съдържа центрове или ядра на кристализация, които биха могли да провокират образуването на ледени кристали. И така водата остава вътре течна формадори когато са охладени до температури под нула градуса по Целзий. Процесът на кристализация може да бъде предизвикан например от газови мехурчета, примеси (замърсяване), неравна повърхност на контейнера. Без тях водата ще остане в течно състояние. Когато процесът на кристализация започне, можете да наблюдавате как суперохладената вода моментално се превръща в лед.

Гледайте видеоклипа (2 901 Kb, 60 c) от Фил Медина (www.mrsciguy.com) и се уверете сами >>

Коментирайте.Прегрятата вода също остава течна, дори когато се нагрее над точката на кипене.

3. "Стъклена" вода

Бързо и без колебание назовете колко различни състояния има водата?

Ако сте отговорили три (твърдо, течно, газообразно), тогава грешите. Учените разграничават поне 5 различни състояния на водата в течна форма и 14 състояния на лед.

Помните ли разговора за супер охладената вода? Така че, каквото и да правите, при -38 ° C дори най-чистата свръхохладена вода внезапно се превръща в лед. Какво се случва при по-нататъшно намаляване

температура? При -120 °C с водата започва да се случва нещо странно: тя става свръхвискозна или вискозна, като меласата, а при температури под -135 °C се превръща в "стъклена" или "стъклена" вода - твърдо, който няма кристална структура.

4. Квантови свойства на водата

На молекулярно ниво водата е още по-удивителна. През 1995 г. експеримент за разсейване на неутрони, проведен от учени, даде неочакван резултат: физиците установиха, че неутроните, насочени към водните молекули, „виждат“ 25% по-малко водородни протони от очакваното.

Оказа се, че със скорост от една атосекунда (10 -18 секунди) възниква необичаен квантов ефект, а химична формулавода вместо обичайната - H 2 O, става H 1,5 O!

5. Водата има ли памет?

Хомеопатия, алтернатива официална медицина, заявява, че разреден разтвор лекарствен продуктможе да предостави лечебен ефектвърху организма, дори ако факторът на разреждане е толкова голям, че в разтвора не остава нищо друго освен водни молекули. Привържениците на хомеопатията обясняват този парадокс с концепцията, наречена „паметта на водата“, според която водата на молекулярно ниво има „памет“ за веществото, веднъж разтворено в нея, и запазва свойствата на разтвора с първоначалната концентрация, след като не се една единствена молекула от съставката остава в него.

Международен екип от учени, ръководен от професор Маделин Енис от Кралския университет в Белфаст, който критикува принципите на хомеопатията, проведе експеримент през 2002 г., за да опровергае тази концепция веднъж завинаги. Резултатът беше обратният. След което учените казаха, че успяха да докажат реалността на ефекта на "паметта на водата". Въпреки това експериментите, проведени под наблюдението на независими експерти, не доведоха до резултати. Споровете за съществуването на феномена "памет на водата" продължават.

Водата има много други необичайни свойства, които не сме разгледали в тази статия.

Литература.

1. 5 наистина странни неща за водата / http://www.neatorama.com.
2. Мистерията на водата: създадена е теорията за ефекта на Аристотел-Мпемба / http://www.o8ode.ru.
3. Nepomniachtchi N.N. Тайните на неживата природа. Най-мистериозното вещество във Вселената / http://www.bibliotekar.ru.