المياه هي واحدة من أكثر السوائل المذهلة في العالم ، والتي لها خصائص غير عادية. على سبيل المثال ، الجليد عبارة عن حالة سائلة صلبة ، وله ثقل معين أقل من الماء نفسه ، مما جعل ظهور وتطور الحياة على الأرض بعدة طرق ممكنة. بالإضافة إلى ذلك ، في العالم القريب من العالم وفي العالم العلمي ، هناك مناقشات حول أي الماء يتجمد بشكل أسرع - ساخن أو بارد. أي شخص يثبت تجميد أسرع للسائل الساخن في ظل ظروف معينة ويثبت علميا قراره سوف يحصل على مكافأة 1000 جنيه استرليني من الجمعية الملكية البريطانية للكيميائيين.

تاريخ الحالة

حقيقة أنه في ظل عدد من الظروف ، يتجمد الماء الساخن بشكل أسرع من الماء البارد في العصور الوسطى. لقد كان تفسير هذه الظاهرة عملاً كبيرًا لكل من فرانسيس بيكون ورينيه ديكارت. ومع ذلك ، من وجهة نظر الهندسة الحرارية الكلاسيكية ، لا يمكن تفسير هذا التناقض ، وحاولوا الصمت بشكل مخجل حيال ذلك. كان الدافع لاستمرار النقاش قصة غريبة إلى حد ما التي حصلت على تلميذ المدرسة التنزانية إراستو مبيمبا في عام 1963. مرة واحدة ، خلال درس طهي الحلوى في مدرسة الطهاة ، لم يتمكن الصبي ، الذي كان يصرف انتباهه عن أمور غريبة ، من تبريد مزيج الآيس كريم في الوقت المحدد ووضع محلول السكر في اللبن في الثلاجة الساخنة. لدهشته ، تم تبريد المنتج بشكل أسرع إلى حد ما من المنتج من زملائه الممارسين الذين كانوا يتابعون نظام درجة الحرارة لصنع الآيس كريم.

في محاولة لتوضيح جوهر هذه الظاهرة ، تحول الصبي إلى مدرس للفيزياء ، الذي سخر من تجاربه في الطهي دون الخوض في التفاصيل. ومع ذلك ، تميزت Erasto من مثابرة تحسد عليه واستمرت تجاربه ليس في الحليب ، ولكن في الماء. كان مقتنعا بأن تجميد الماء الساخن في بعض الحالات يكون أسرع من البرد.

عند دخوله إلى جامعة دار السلام ، حضر إيراستو ميمبي محاضرة للأستاذ دنيس أو. بعد التخرج ، حير الطالب العالم بمشكلة معدل تجميد الماء حسب درجة حرارته. DG سخر أوزبورن من صياغة السؤال ، قائلاً مع الشائعات أن أي dvoechnik يعرف أن الماء البارد سوف يتجمد بشكل أسرع. ومع ذلك ، فإن العناد الطبيعي للشاب جعل نفسه يشعر. لقد راهن مع الأستاذ ، واقترح هنا في المختبر إجراء اختبار تجريبي. وضع إراستو حاويتين من الماء في الفريزر ، كانت درجة حرارتهما في 95 درجة فهرنهايت (35 درجة مئوية) ، والثانية - 212 درجة فهرنهايت (100 درجة مئوية). ما كانت مفاجأة الأستاذ و "المشجعين" المحيطين به عندما تجمد الماء في الحاوية الثانية بشكل أسرع. منذ ذلك الحين ، سميت هذه الظاهرة باسم Mpemba Paradox.

ومع ذلك ، لا يوجد حتى الآن فرضية نظرية متناغمة تشرح مفبمبا مفبركة. ليس من الواضح ما هي العوامل الخارجية ، التركيب الكيميائي للمياه ، وجود الغازات الذائبة والمعادن فيه يؤثر على معدل تجميد السوائل في درجات حرارة مختلفة. مفارقة "تأثير Mpemba" هي أنه يتناقض مع أحد القوانين التي اكتشفها I Newton ، والتي تنص على أن وقت تبريد الماء يتناسب بشكل مباشر مع اختلاف درجة الحرارة بين السائل والبيئة. وإذا كانت جميع السوائل الأخرى تابعة تمامًا لهذا القانون ، فسيكون الماء في بعض الحالات استثناءً.

لماذا يتجمد الماء الساخن بشكل أسرعتي

هناك عدة إصدارات لماذا يتجمد الماء الساخن بشكل أسرع من البرد. أهمها هي:

• يتبخر الماء الساخن بشكل أسرع ، بينما ينخفض \u200b\u200bحجمه ، ويبرد حجم أصغر من السائل بشكل أسرع - عندما يتم تبريد الماء من + 100 درجة مئوية إلى 0 درجة مئوية ، تصل الخسائر الحجمية عند الضغط الجوي إلى 15٪ ؛
• تبادل الحرارة بين السائل والبيئة أعلى ، وكلما زاد الفرق في درجة الحرارة ، وبالتالي فإن فقدان حرارة الماء المغلي يمر بشكل أسرع ؛
• عند تبريد الماء الساخن ، تتشكل قشرة جليدية على سطحها ، مما يمنع التجميد الكامل للسائل وتبخره ؛
• عند ارتفاع درجة حرارة الماء ، يحدث خلط الحمل الحراري ، مما يقلل من وقت التجمد ؛
• الغازات الذائبة في الماء تخفض درجة التجمد ، فتستهلك الطاقة لتكوين البلورات - لا توجد غازات مذابة في الماء الساخن.

تم اختبار كل هذه الظروف مرارًا وتكرارًا. على وجه الخصوص ، وجد العالم الألماني ديفيد أويرباخ أن درجة حرارة التبلور بالماء الساخن أعلى قليلاً من درجة حرارة الماء البارد ، مما يجعل التجميد أسرع أولاً. ومع ذلك ، في وقت لاحق تم انتقاد تجاربه والعديد من العلماء مقتنعون بأن "تأثير Mpamba" حول الماء الذي يتجمد بشكل أسرع - ساخن أو بارد ، لا يمكن استنساخه إلا في ظل ظروف معينة ، لم يشارك أحد في البحث والتسليم في الوقت الحالي.

مرحبا عزيزي عشاق حقائق مثيرة للاهتمام. اليوم سنتحدث عنك. لكنني أعتقد أن السؤال المطروح في العنوان قد يبدو سخيفًا - لكن يجب أن يعتمد المرء دائمًا بالكامل على "المنطق السليم" السيئ السمعة ، وليس على تجربة اختبار صارمة تمامًا. دعونا نحاول معرفة لماذا يتجمد الماء الساخن بشكل أسرع من البرد؟

الخلفية التاريخية

في قضية تجميد الماء البارد والساخن ، "لم يكن كل شيء نظيفًا" تم ذكره حتى في كتابات أرسطو ، ثم كتب F. Bacon و R. Descartes و J. Black ملاحظات مماثلة. في التاريخ الحديث ، تم إعطاء هذا التأثير اسم "مفارقة Mpemba" - باسم تلميذ من Tanganyika Erasto Mpemba ، الذي طرح على أستاذ الفيزياء الزائر نفس السؤال.

لم ينشأ سؤال الصبي من نقطة الصفر ، ولكن من الملاحظات الشخصية البحتة لعملية خلط الآيس كريم يمزج في المطبخ. بالطبع ، سخر زملاء الدراسة الذين كانوا حاضرين هناك ، إلى جانب مدرس المدرسة ، من Mpemba - ومع ذلك ، بعد إجراء اختبار تجريبي شخصيًا من قِبل البروفيسور د. أوسبورن ، فإن رغبتهم في السخرية من إيراستو "تبخرت". علاوة على ذلك ، نشر Mpemba مع أستاذ في عام 1969 وصفًا مفصلاً لهذا التأثير في تعليم الفيزياء - ومنذ ذلك الحين تم تثبيت الاسم المذكور أعلاه في الأدبيات العلمية.

ما هو جوهر هذه الظاهرة؟

إعداد التجربة بسيط للغاية: يتم اختبار ceteris paribus ، نفس الأوعية الرقيقة ، تحتوي على كميات متساوية تمامًا من الماء ، تختلف فقط في درجة الحرارة. يتم تحميل الأوعية في الثلاجة ، وبعد ذلك يتم تسجيل الوقت حتى تشكيل الجليد في كل منها. المفارقة هي أن هذا يحدث في وعاء بسائل أكثر سخونة في البداية.

كيف تفسر الفيزياء الحديثة هذا؟

لا تحتوي المفارقة على تفسير عالمي ، حيث تحدث عدة عمليات متوازية معًا ، قد تختلف مساهمتها عن الشروط الأولية المحددة - ولكن مع نتيجة موحدة:

• قدرة التبريد الفائق السائلة - الماء البارد في البداية يكون أكثر عرضة لخفض حرارة الجسم ، أي يبقى سائلاً عندما تكون درجة حرارته بالفعل أقل من نقطة التجمد
• التبريد المتسارع - يتحول البخار من الماء الساخن إلى بلورات ثلجية جليدية ، والتي عندما تسقط ، تسرع العملية ، وتعمل "كمبادل حراري خارجي" إضافي
• تأثير العزل - على عكس الماء البارد الساخن يتجمد من أعلى ، مما يؤدي إلى انخفاض في نقل الحرارة بواسطة الحمل الحراري والإشعاع

هناك عدد من التفسيرات الأخرى (آخر مرة عقدت فيها الجمعية الكيميائية الملكية البريطانية مسابقة لأفضل فرضية مؤخرًا ، في عام 2012) - ولكن لا توجد حتى الآن نظرية لا لبس فيها لجميع حالات مجموعات شروط الإدخال ...

هذا صحيح ، على الرغم من أنه يبدو لا يصدق ، لأنه في عملية التجميد ، يجب أن يمر الماء المسخن في درجة حرارة الماء البارد. وفي الوقت نفسه ، يستخدم هذا التأثير على نطاق واسع ، على سبيل المثال ، تمتلئ حلبات الجليد والشرائح بالماء الساخن بدلاً من الماء البارد في فصل الشتاء. ينصح الخبراء سائقي السيارات بصب البرودة بدلاً من الماء الساخن في خزان الغسالة في الشتاء. والمفارقة معروفة في العالم باسم "تأثير Mpemba".

ذكر هذه الظاهرة في ذلك الوقت أرسطو وفرانسيس بيكون ورينيه ديكارت ، لكن في عام 1963 فقط اهتم أساتذة الفيزياء بها وحاولوا التحقيق فيها. بدأ كل شيء بحقيقة أن تلميذ المدرسة التنزانية إيراستو ميمبا لاحظ أن اللبن المحلى الذي كان يستخدم لصنع الآيس كريم يتجمد بشكل أسرع إذا تم تسخينه سابقًا وأشار إلى أن الماء الساخن يتجمد أسرع من البرد. سأل مدرس الفيزياء عن التوضيح ، لكنه ضحك فقط على الطالب ، قائلاً ما يلي: "هذه ليست فيزياء العالم ، ولكن فيزياء Mpemba".

لحسن الحظ ، قام دنيس أوزبورن ، أستاذ الفيزياء بجامعة دار السلام ، بزيارة المدرسة مرة واحدة. والتفت ميمبا إليه بنفس السؤال. الأستاذ كان أقل تشككا ، وقال إنه لا يستطيع الحكم على ما لم يسبق له مثيل ، وعند عودته إلى المنزل طلب من الموظفين إجراء التجارب المناسبة. يبدو أنهم يؤكدون كلمات الصبي. على أي حال ، في عام 1969 ، تحدث أوزبورن عن العمل مع Mpemba في مجلة "Eng. فيزياءالتعليم". في نفس العام ، نشر جورج كيل من المجلس القومي للبحوث الكندية مقالة تصف الظاهرة باللغة الإنجليزية. أمريكيمجلةمنفيزياء».

هناك عدة تفسيرات محتملة لهذه المفارقة:

• يتبخر الماء الساخن بشكل أسرع ، مما يقلل من حجمه ، ويتجمد حجم أصغر من الماء بنفس درجة الحرارة. في حاويات مختومة ، يجب تجميد الماء البارد بشكل أسرع.
• وجود بطانة الثلج. إن حاوية الماء الساخن تذوب الثلج أسفلها ، مما يحسن التلامس الحراري مع سطح التبريد. الماء البارد لا يذوب الثلج تحت. إذا لم يكن هناك بطانة ثلجية ، يجب تجميد الحاوية بالماء البارد بشكل أسرع.
• يبدأ الماء البارد بالتجميد من الأعلى ، مما يؤدي إلى تفاقم عمليات الإشعاع الحراري والحمل الحراري ، وبالتالي فقد الحرارة ، بينما يبدأ الماء الساخن في التجمد من الأسفل. مع التحريك الميكانيكي الإضافي للمياه في الحاويات ، يجب تجميد الماء البارد بشكل أسرع.
• وجود مراكز التبلور في المياه المبردة - المواد المذابة فيه. نظرًا لوجود عدد صغير من هذه المراكز في الماء البارد ، يكون تحويل الماء إلى جليد أمرًا صعبًا ، ومن الممكن حتى تبريده عندما يبقى في حالة سائلة ، مع وجود درجة حرارة منخفضة.

تم نشر تفسير آخر مؤخرًا. قام الدكتور جوناثان كاتز من جامعة واشنطن بالتحقيق في هذه الظاهرة وتوصل إلى استنتاج مفاده أن دورًا مهمًا تلعبه المواد المذابة في الماء ، والتي تترسب عند التسخين.
  من خلال المواد المذابة ، يشير الدكتور كاتز إلى كربونات الكالسيوم والمغنيسيوم ، والتي توجد في الماء العسر. عندما يتم تسخين الماء ، تترسب هذه المواد ، يصبح الماء "لين". يحتوي الماء الذي لم يتم تسخينه مطلقًا على هذه الشوائب ؛ إنه "صعب". عندما يتجمد ويتشكل بلورات الجليد ، يزيد تركيز الشوائب في الماء بمقدار 50 مرة. وبسبب هذا ، تنخفض نقطة تجمد الماء.

هذا التفسير لا يبدو مقنعاً لي ، لأنه لا تنس أنه تم العثور على التأثير في تجارب الآيس كريم ، وليس بالماء العسر. على الأرجح ، أسباب الظاهرة الفيزيائية الحرارية ، وليس الكيميائية.

حتى الآن ، لم يتم تلقي تفسير لا لبس فيه من مفارقة Mpemba. يجب أن أقول أن بعض العلماء لا يعتبرون هذه المفارقة جديرة بالاهتمام. ومع ذلك ، من المثير للاهتمام للغاية أن الطالب البسيط حقق الاعتراف بالتأثير البدني واكتسب شعبية بسبب فضوله ومثابرته.

أضيف في فبراير 2014

كتبت المذكرة في عام 2011. ومنذ ذلك الحين ، ظهرت دراسات جديدة لتأثير Mpemba ومحاولات جديدة لشرحها. لذلك ، في عام 2012 ، أعلنت الجمعية الملكية الكيميائية لبريطانيا العظمى عن مسابقة دولية لكشف الأسرار العلمية "تأثير Mpemba" بمجموع جوائز يبلغ 1000 جنيه إسترليني. تم تحديد الموعد النهائي في 30 يوليو 2012. وكان الفائز نيكولا بريجوفيك من مختبر جامعة زغرب. نشر أعماله ، حيث قام بتحليل المحاولات السابقة لشرح هذه الظاهرة وتوصل إلى استنتاج بأنها غير مقنعة. يعتمد النموذج الذي اقترحه على الخصائص الأساسية للمياه. يمكن لأولئك الذين يرغبون في العثور على وظيفة في http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

البحث في هذا لم ينتهي هناك. في عام 2013 ، أثبت علماء الفيزياء من سنغافورة من الناحية النظرية سبب تأثير Mepemba. يمكن العثور على العمل في http://arxiv.org/abs/1310.6514.

مقالات ذات صلة على الموقع:

مقالات قسم أخرى

التعليقات:

أليكسي ميشنيف. 10/06/2012 04:14

لماذا تتبخر المياه الساخنة بشكل أسرع؟ لقد أثبت العلماء عملياً أن كوبًا من الماء الساخن يتجمد بشكل أسرع من البرد. لا يمكن للعلماء تفسير هذه الظاهرة لسبب أنهم لا يفهمون جوهر الظواهر: الحرارة والبرودة! الحرارة والبرودة ، هذا إحساس فيزيائي يسبب تفاعل جزيئات المادة ، في شكل انضغاط موجي للموجات المغناطيسية التي تتحرك من جانب الفضاء ومن مركز الأرض. لذلك ، كلما زاد فرق الجهد ، هذا الجهد المغناطيسي ، كلما تم تبادل الطاقة بشكل أسرع عن طريق التغلغل ببعض الموجات إلى الآخرين. وهذا هو ، عن طريق نشر! رداً على مقالتي ، كتب أحد الخصوم: 1) ".. الماء الساخن يتبخر بشكل أسرع ، مما ينتج عنه كمية أقل من الماء ، وبالتالي يتجمد بشكل أسرع" سؤال! ما هي الطاقة التي تجعل الماء يتبخر بشكل أسرع؟ 2) مقالتي يتحدث عن كأس ، وليس حوضًا خشبيًا ، يستشهد به الخصم كضد مضاد. هذا غير صحيح! أجيب على السؤال التالي: "ما هو سبب إرتفاع الماء في الطبيعة؟" إن الموجات المغناطيسية ، التي تنتقل دائمًا من مركز الأرض إلى الفضاء ، متغلبًا على الضغط المضاد لموجات الضغط المغناطيسية (التي تنتقل دائمًا من الفضاء إلى مركز الأرض) ، جزيئات الماء ، منذ الانتقال إلى الفضاء ، فإنها تزيد في الحجم. وهذا هو التوسع! في حالة التغلب على موجات الانضغاط المغنطيسي ، يتم ضغط بخار الماء (مكثف) وتحت تأثير قوى الانضغاط المغنطيسية ، يعود الماء في شكل هطول الأمطار إلى الأرض! مع خالص التقدير 6m! أليكسي ميشنيف. 6 أكتوبر 2012.

أليكسي ميشنيف. 10/06/2012 04:19

ما هي درجة الحرارة. درجة الحرارة هي درجة الجهد الكهرومغناطيسي للأمواج المغناطيسية مع طاقة الضغط والتوسع. في حالة حالة توازن هذه الطاقات ، تكون درجة حرارة الجسم أو المادة في حالة مستقرة. إذا تم انتهاك حالة التوازن لهذه الطاقات ، نحو طاقة التمدد ، يزيد الجسم أو المادة في حجم الفضاء. إذا تم تجاوز طاقة الأمواج المغناطيسية نحو الانضغاط ، فإن الجسم أو المادة تقل في حجم الفضاء. يتم تحديد درجة الجهد الكهرومغناطيسي من خلال درجة التمدد أو الانكماش في الجسم المرجعي. أليكسي ميشنيف.

مويسيفا ناتاليا10.23.2012 11:36 | VNIIM

أليكسي ، أنت تتحدث عن بعض المقالات التي تحدد أفكارك حول مفهوم درجة الحرارة. لكن لا أحد يقرأها. يرجى إعطاء الرابط. بشكل عام ، وجهات نظركم في الفيزياء غريبة جدا. لم أسمع قط عن "التمدد الكهرومغناطيسي لجسم مرجعي".

يوري كوزنتسوف ، 12/04/2012 12:32

يتم اقتراح الفرضية بأنها تعمل على الرنين بين الجزيئات والجذب الهائل بين الجزيئات التي تولدها. في الماء البارد ، تتحرك الجزيئات وتتذبذب بشكل عشوائي ، بترددات مختلفة. عندما يتم تسخين الماء ، مع زيادة وتيرة الاهتزازات ، يضيق مداها (ينخفض \u200b\u200bفرق التردد من الماء الساخن السائل إلى نقطة التبخير) ، وتقترب ترددات اهتزاز الجزيئات من بعضها البعض ، مما يؤدي إلى الرنين بين الجزيئات. عند التبريد ، يتم الحفاظ على هذا الرنين جزئيًا ، ولا يموت على الفور. حاول الضغط على واحدة من سلسلتي الجيتار في الرنين. الآن ، لنبدأ بالاهتزاز مرة أخرى ، حيث سيعيد الرنين اهتزازاته. لذا في الماء المتجمد ، تحاول الجزيئات الخارجية المبردة أن تفقد سعة التذبذبات وتواترها ، لكن الجزيئات "الدافئة" داخل الوعاء "تسحب" التذبذبات إلى الوراء ، وتعمل بمثابة هزازات ، بينما تعمل الجزيئات الخارجية كمرنانات. بين الهزازات والرنانات ، ينشأ جذب جذاب. عندما تصبح قوة الحركة العظمية أكبر من القوة الناتجة عن الطاقة الحركية للجزيئات (التي لا تهتز فحسب ، بل تتحرك أيضًا خطيًا) ، يحدث التبلور المتسارع - "تأثير Mpemba". الاتصال الحركي غير مستقر للغاية ، يعتمد تأثير Mpemba بشدة على جميع العوامل المصاحبة: حجم الماء المجمد ، طبيعة التسخين ، ظروف التجميد ، درجة الحرارة ، الحمل الحراري ، ظروف التبادل الحراري ، تشبع الغاز ، اهتزاز وحدة التبريد ، التهوية ، الشوائب ، التبخر ، إلخ. ربما حتى من الإضاءة ... لذلك ، يكون للتأثير الكثير من التفسيرات ومن الصعب في بعض الأحيان التكاثر. لنفس السبب "الرنان" ، يغلي الماء المغلي بشكل أسرع من الماء المغلي - يحتفظ الرنين بكثافة اهتزازات جزيئات الماء لبعض الوقت بعد الغليان (يعود سبب فقدان الطاقة أثناء التبريد إلى فقدان الطاقة الحركية للحركة الخطية للجزيئات). مع التسخين الشديد ، تغير جزيئات الهزاز أدوار جزيئات الرنان مقارنة بالتجميد - تردد الهزازات أقل من تردد الرنانات ، مما يعني أنه لا يوجد جاذبية ولكن التنافر بين الجزيئات ، مما يسرع الانتقال إلى حالة تجميعية أخرى (زوج).

فلاد ، 12/11/2012 03:42 AM

كسر الدماغ ...

انطون ، 02/04/2013 02:02

1. هل هذا الجذب الجذاب كبير جدًا لدرجة أنه يؤثر على عملية نقل الحرارة؟ 2. هل هذا يعني أنه عندما يتم تسخين جميع الهيئات إلى درجة حرارة معينة ، فإن جزيئاتها الهيكلية يتردد صداها؟ 3. ما الذي يسبب اختفاء هذا الرنين عند التبريد؟ 4. هل هذا تخمينك؟ إذا كان هناك مصدر ، يرجى الإشارة. 5. وفقًا لهذه النظرية ، سوف يلعب شكل الوعاء دورًا مهمًا ، وإذا كان رقيقًا ومسطحًا ، فلن يكون الفرق في وقت التجمد كبيرًا ، أي يمكنك التحقق من ذلك.

جودرات ، 03/11/2013 10:12 | METAK

توجد بالفعل ذرات النيتروجين في الماء البارد والمسافات بين جزيئات الماء أقرب منها في الماء الساخن. الخلاصة هي أن الماء الساخن يمتص ذرات النيتروجين في نفسه بشكل أسرع وفي نفس الوقت يتجمد بشكل أسرع من الماء البارد - وهذا يشبه تبريد الحديد ، لأن الماء الساخن يتحول إلى جليد ويصلب الحديد الساخن مع التبريد السريع!

فلاديمير ، 03/13/2013 06:50

أو ربما هذا: كثافة الماء الساخن والجليد أقل من كثافة الماء البارد ، وبالتالي لا يحتاج الماء إلى تغيير كثافته ، وفقدان بعض الوقت في هذا ويتجمد.

أليكسي ميشنيف ، 03/21/2013 11:50

قبل مناقشة الأصداء والجاذبية والاهتزازات للجزيئات ، يجب على المرء أن يفهم ويفهم السؤال: ما هي القوى التي تجبر الجزيئات على التذبذب؟ لأنه بدون طاقة حركية ، لن يكون هناك ضغط. بدون ضغط ، لا يمكن أن يكون هناك توسع. بدون توسع ، لا يمكن أن يكون هناك طاقة حركية! عندما تبدأ الحديث عن صدى الأوتار ، قمت أولاً بجهد حتى تبدأ إحدى هذه السلاسل في التذبذب! الحديث عن الجذب ، يجب عليك أولاً الإشارة إلى القوة التي تجعل هذه الهيئات تجتذب! ادعى مني أن جميع الأجسام يتم ضغطها بواسطة الطاقة الكهرومغناطيسية للغلاف الجوي والتي تضغط على كل الأجسام والمواد والجزيئات الأولية بقوة 1.33 كجم. ليس على cm2 ، ولكن على جسيم أولي. بما أن الضغط الجوي لا يمكن أن يكون انتقائيًا ، فلا تخلط بينه وبين مقدار القوة!

دوديك ، 05/31/2013 02:59

يبدو لي أنك نسيت حقيقة واحدة - "العلم يبدأ من أين تبدأ القياسات". ما هي درجة حرارة الماء الساخن؟ ما هي درجة حرارة الماء البارد؟ المقال لا يقول كلمة حول هذا الموضوع. من هذا يمكننا أن نستنتج - المادة كلها هراء!

غريغوري ، 06/04/2013 12:17

دوديك ، قبل أن تسمي مقالة القمامة ، عليك التفكير في التعلم ، على الأقل قليلاً. وليس فقط التدبير.

ديمتري ، 12/24/2013 10:57

تتحرك جزيئات الماء الساخن بشكل أسرع من البرد ، ولهذا السبب يوجد اتصال كثيف مع البيئة ، ويبدو أنها تمتص جميع البرد بسرعة تباطؤ.

إيفان ، 01/10/2014 05:53

إنه لأمر مدهش ظهور مثل هذا المقال المجهول على هذا الموقع. المقال غير علمي تمامًا. تنافس المؤلف والمعلقون بحثًا عن تفسير لهذه الظاهرة ، دون أن يكلفوا أنفسهم عناء معرفة ما إذا كانت هذه الظاهرة تُلاحظ على الإطلاق ، وإذا كان الأمر كذلك ، فبأي ظروف. علاوة على ذلك ، لا يوجد حتى اتفاق حول ما يتم ملاحظته بالفعل! وهكذا ، يصر المؤلف على الحاجة إلى شرح تأثير التجميد السريع للآيس كريم الساخن تمامًا ، على الرغم من أنه يأتي من النص بالكامل (والكلمات "تم العثور على التأثير في تجارب الآيس كريم") أنه هو نفسه لم يقم بهذه التجارب. من خيارات "شرح" الظواهر المدرجة في المقالة ، يمكن ملاحظة أن هناك تجارب مختلفة تمامًا موصوفة في ظل ظروف مختلفة مع حلول مائية مختلفة. يشير كل من جوهر التفسيرات والحالة المزاجية الملحقة بها إلى أنه لم يتم تنفيذ التحقق الأولي من الأفكار التي تم التعبير عنها. سمع شخص عن غير قصد قصة غريبة ، والمشي ، وأعرب عن خاتمة المضاربة. آسف ، هذه ليست دراسة علمية مادية ، ولكنها محادثة في غرفة للمدخنين.

إيفان ، 01/10/2014 06:10

فيما يتعلق بالتعليقات الواردة في المقال حول صب حلبات الجليد بالماء الساخن وخزانات غسيل الزجاج البارد. كل شيء بسيط من وجهة نظر الفيزياء الابتدائية. تمتلئ الحلبة بالماء الساخن فقط لأنها تتجمد ببطء أكثر. يجب أن تكون حلبة التزلج متجانسة وناعمة. محاولة لملء بالماء البارد - الحصول على المطبات و "ترهل" ، لأنه سوف يتجمد الماء _fastly_ قبل أن ينتشر بالتساوي. ولكن الجو حار وسيتوفر لديك الوقت لتنتشر في طبقة متساوية ، وستذوب درنات الجليد والثلوج الموجودة بالفعل. كما أنها ليست صعبة مع الغسالة: صب الماء النظيف في الصقيع لا معنى له - إنه يتجمد على الزجاج (حتى الساخن) ؛ والسائل الساخن غير المتجمد يمكن أن يكسر الزجاج البارد ، بالإضافة إلى درجة حرارة التجمد على الزجاج بسبب التبخر المتسارع للكحول في طريقه إلى الزجاج (هل الجميع على دراية بمبدأ تشغيل لغو القمر؟ - يتبخر الكحول ، ويبقى الماء).

إيفان ، 10.01.2014 06:34

لكن في الحقيقة ، من الغباء التساؤل عن سبب استمرار تجربتين مختلفتين في ظروف مختلفة بشكل مختلف. إذا كانت التجربة نظيفة ، فأنت بحاجة إلى تناول الماء الساخن والبارد بنفس التركيبة الكيميائية - خذ ماءًا مغليًا مسبقًا من نفس إبريق الشاي. صب في الأوعية نفسها (على سبيل المثال ، النظارات رقيقة الجدران). لم نضعها على الثلج ، ولكن على قاعدة متساوية ، حتى جافة ، على سبيل المثال ، طاولة خشبية. وليس في ميكروفريزر ، ولكن في ترموستات ضخم إلى حد ما - أجريت تجربة قبل عامين في البلاد ، عندما كان الطقس مستقرًا ومتجمدًا حول -25 درجة مئوية. يتبلور الماء عند درجة حرارة معينة بعد عودة حرارة التبلور. يتم تقليل الفرضية إلى التأكيد على أن الماء الساخن يبرد بشكل أسرع (وهذا هو الحال ، وفقًا للفيزياء الكلاسيكية ، يتناسب معدل نقل الحرارة مع اختلاف درجة الحرارة) ، لكنه يحافظ على معدل تبريد متزايد حتى عندما تكون درجة حرارته مساوية لدرجة حرارة الماء البارد. والسؤال هو: كيف يختلف الماء الذي تم تبريده إلى درجة حرارة +20 درجة مئوية في الشارع عن نفس الماء الذي تم تبريده تمامًا إلى درجة حرارة +20 درجة مئوية قبل ساعة ، ولكن في الغرفة؟ تقول الفيزياء الكلاسيكية (بالمناسبة ، لا تعتمد على الثرثرة في غرفة التدخين ، ولكن على مئات الآلاف وملايين التجارب): لا شيء ، ستكون ديناميات التبريد الإضافية هي نفسها (فقط +20 نقطة غليان ستصل لاحقًا). وتظهر التجربة نفس الشيء: عندما تكون هناك قشرة ثلج قوية بالفعل في كوب به ماء بارد في البداية ، لم يفكر الماء الساخن حتى في التجميد. ملاحظة إلى تعليقات يوري كوزنيتسوف. يمكن اعتبار وجود تأثير معين ثابتًا عندما يتم وصف شروط حدوثه ويتم إعادة إنتاجه بثبات. وعندما لا نفهم أي نوع من التجارب مع ظروف غير معروفة ، فمن السابق لأوانه بناء نظريات شرحها وهذا لا يعطي أي شيء من وجهة نظر علمية. P.P.S. حسنًا ، من المستحيل قراءة تعليقات أليكسي ميشنيف دون دموع من المشاعر - شخص يعيش في عالم خيالي لا علاقة له بالفيزياء والتجارب الحقيقية.

غريغوري ، 01/13/2014 10:58

إيفان ، حسب فهمي ، هل تدحض تأثير مبيمبا؟ إنه غير موجود ، كما تظهر تجاربك؟ لماذا هو مشهور في الفيزياء ، ويحاول الكثيرون تفسير ذلك؟

إيفان ، 02/14/2014 01:51

مساء الخير يا غريغوري! تأثير تجربة نجس موجود. لكن ، كما تعلمون ، هذه ليست مناسبة للبحث عن قوانين جديدة في الفيزياء ، ولكنها مناسبة لتحسين مهارة المجرب. كما أشرت بالفعل في التعليقات ، في جميع المحاولات لشرح "تأثير Mpemba" ، لا يمكن للباحثين حتى أن يوضحوا بدقة ما وتحت أي ظروف يقيسونها. وتريد أن تقول إن هؤلاء علماء فيزياء تجريبية؟ لا تخبر لا يُعرف التأثير في الفيزياء ، ولكن في المناقشات العلمية الزائفة على مختلف المنتديات والمدونات ، التي يوجد منها الآن بحر. كتأثير مادي حقيقي (بمعنى أنه نتيجة لبعض القوانين الفيزيائية الجديدة ، وليس نتيجة لتفسير غير صحيح أو مجرد أسطورة) ، يتم إدراكه من قبل أشخاص بعيدون عن الفيزياء. لذلك ليس هناك سبب للحديث عن نتائج التجارب المختلفة التي تم إنشاؤها في ظروف مختلفة تمامًا كتأثير مادي واحد.

بافل ، 02/18/2014 09:59

حسنًا ، شباب ... مقالة لـ "معلومات السرعة" ... لا جريمة ... ؛) إيفان محق في كل شيء ...

غريغوري ، 02/19/2014 12:50

إيفان ، أوافق على أن هناك العديد من المواقع لموضوعات شبه علمية تنشر مواد مثيرة لم يتم التحقق منها. بعد كل شيء ، تأثير Mpemba لا يزال قيد التحقيق. علاوة على ذلك ، فإن الباحثين من الجامعات يبحثون. على سبيل المثال ، في عام 2013 ، تم التحقيق في هذا التأثير من قبل مجموعة من جامعة التكنولوجيا في سنغافورة. ألقِ نظرة على http://arxiv.org/abs/1310.6514. انهم يعتقدون انهم وجدوا تفسيرا لهذا الغرض. لن أكتب بالتفصيل عن جوهر الاكتشاف ، ولكن في رأيهم يرتبط التأثير بالفرق في الطاقات المخزنة في روابط الهيدروجين.

مويسيفا إن بي 02/19/2014 03:04

لكل من يهتم بالبحث في تأثير Mpemba ، استكملت بشكل طفيف مادة المقالة وقدمت روابط حيث يمكنك التعرف على آخر النتائج (انظر النص). شكرا على التعليقات

إلدار ، 02.24.2014 04:12 | ليس هناك معنى لإدراج كل شيء

إذا كان تأثير Mpemba يحدث بالفعل ، فعندئذ يجب البحث عن تفسير ، كما أعتقد في التركيب الجزيئي للماء. لا يوجد الماء (كما تعلمت من الأدب العلمي الشهير) كجزيئات H2O الفردية ، بل كمجموعات من عدة جزيئات (حتى عشرات). مع ارتفاع درجة حرارة الماء ، تزداد سرعة حركة الجزيئات ، وتفكك المجموعات ، وليس لدى روابط التكافؤ في الجزيئات وقت لتجميع المجموعات الكبيرة. يستغرق تكوين الكتلة وقتًا أطول بقليل من تقليل سرعة الجزيئات. وبما أن المجموعات أصغر ، فإن تكوين الشبكة البلورية يكون أسرع. في الماء البارد ، على ما يبدو ، تتداخل المجموعات الكبيرة المستقرة بما فيه الكفاية مع تكوين الشبكة ؛ يلزم بعض الوقت لتدميرها. رأيت نفسي على شاشة التلفزيون تأثيرًا غريبًا ، عندما بقي الماء البارد الذي يقف بهدوء في جرة سائلاً لعدة ساعات في البرد. ولكن بمجرد أن يتم التقاط العلبة ، أي أنها تحركت قليلاً ، تبلورت المياه في البنك على الفور ، وأصبحت غير شفافة ، وانفجر البنك. حسنًا ، أوضح البوب \u200b\u200bالذي أظهر هذا التأثير حقيقة أن الماء كان مباركًا. بالمناسبة ، اتضح أن الماء يغير لزوجته بشكل كبير حسب درجة الحرارة. بالنسبة لنا ، بوصفنا مخلوقات كبيرة ، هذا غير مرئي ، وعلى مستوى القشريات الصغيرة (ملم وأقل) ، وخاصة البكتيريا ، تعتبر لزوجة الماء عاملاً بالغ الأهمية. أعتقد أن هذه اللزوجة تتحدد أيضًا بحجم مجموعات المياه.

غراي 03/15/2014 05:30

كل ما نراه هو الخصائص السطحية (الخواص) حتى نأخذ في الطاقة فقط ما يمكننا قياسه أو إثبات وجوده بأي شكل من الأشكال ، وإلا فإنه طريق مسدود. لا يمكن تفسير هذه الظاهرة بتأثير Mpemba إلا من خلال نظرية حجمية بسيطة ستوحد جميع النماذج المادية في بنية تفاعل واحدة. انها حقا بسيطة

نيكيتا ، 06/06/2014 04:27 | سيارة

ولكن كيف تجعل الماء يبقى باردًا لم يكن دافئًا عند ذهابك في السيارة!

أليكسي ، 10/03/2014 01:09

وهنا "اكتشاف" آخر أثناء التنقل. يتجمد الماء في قنينة بلاستيكية بشكل أسرع مع الفلين المفتوح. للمتعة ، جرب عدة مرات في البرد القارس. التأثير واضح. مرحبا بالمنظرين!

يوجين ، 12/27/2014 08:40

مبدأ التبخر برودة. نأخذ زجاجتين مختومتين بإحكام مع الماء البارد والساخن. نضع في البرد. الماء البارد يتجمد بشكل أسرع. الآن نأخذ نفس الزجاجات بالماء البارد والساخن الذي نفتحه ونضعه في البرد. الماء الساخن سوف يتجمد بشكل أسرع من البرد. إذا أخذنا حوضين بماء بارد وساخن ، فسوف يتجمد الماء الساخن بشكل أسرع. هذا يرجع إلى حقيقة أننا نزيد الاتصال مع الغلاف الجوي. كلما كان التبخر أكثر كثافة ، كلما انخفضت درجة الحرارة بشكل أسرع. هنا يجب أن نذكر عامل الرطوبة. انخفاض الرطوبة ، وأقوى التبخر وأقوى التبريد.

رمادي تومسك ، 03/01/2015 10:55

غراي ، 03/15/2014 05:30 - تابع ما تعرفه عن درجة الحرارة ليست كل شيء. هناك شيء آخر. إذا قمت بإنشاء نموذج مادي لدرجة الحرارة بشكل صحيح ، فسوف يصبح هذا هو المفتاح لوصف عمليات الطاقة من الانتشار ، الذوبان والتبلور إلى المقاييس مثل زيادة درجة الحرارة مع زيادة الضغط ، وزيادة الضغط مع زيادة درجة الحرارة. حتى النموذج المادي لطاقة الشمس سوف يصبح واضحا مما سبق. انا في الشتاء . في أوائل ربيع عام 20013 ، نظرًا إلى نماذج درجات الحرارة ، صنع نموذجًا عامًا لدرجات الحرارة. بعد شهرين ، تذكرت مفارقة درجة الحرارة ، ثم أدركت ... أن نموذج درجة الحرارة الخاص بي يصف أيضًا مفارقة Mpemba. كان في مايو - يونيو 2013. متأخرا بعام لكن هذا للأفضل. نموذجي المادي هو إطار للتجميد ويمكن التمرير للأمام أو للخلف ولديه حركة النشاط ، وهو النشاط الذي يتحرك فيه كل شيء. لدي 8 فصول مدرسية وسنتان من المدرسة مع تكرار للموضوع. لقد مرت 20 سنة. لذلك لا يمكنني أن أرجع أي نوع من النماذج الفيزيائية للعلماء المشهورين ، وكذلك الصيغ. اسف جدا

أندري ، 11/08/2015 08:52

بشكل عام ، لدي فكرة عن سبب تجميد الماء الساخن بشكل أسرع من الماء البارد. وفي توضيحي ، كل شيء بسيط للغاية ، فإذا كنت مهتمًا ، فاكتب لي بريدًا إلكترونيًا: [البريد الإلكتروني المحمي]

أندري ، 11/08/2015 08:58

أنا آسف ، لقد أعطيت صندوق البريد غير صحيح ، وهنا هو البريد الإلكتروني الصحيح: [البريد الإلكتروني المحمي]

فيكتور ، 12/23/2015 10:37

يبدو لي أن كل شيء أبسط ، تساقط الثلوج ، إنه غاز مبخر ، مبرد ، يمكن أن يبرد البطة لأنه يبرد أسرع وأسرع لأنه يتبخر ويبلور بعيدًا عن الارتفاع ، بينما يبرد الماء في الحالة الغازية بشكل أسرع من السائل.

بيكشان ، 01/28/2016 09:18

إذا كان شخص ما قد اكتشف قوانين العالم المرتبطة بهذا التأثير ، فلن يكتب هنا ، فمن وجهة نظري ، لن يكون من المنطقي الكشف عن أسراره لمستخدمي الإنترنت ، عندما يتمكن من نشرها في المجلات العلمية الشهيرة وإثبات نفسه شخصيًا أمام الناس ، لذا ، ما الذي سيتم كتابته حول هذا التأثير هنا ، كل هذا غير منطقي.)))

أليكس ، 02/22/2016 12:48

مرحبًا إلى المجربين أنت محق في قولك أن العلم يبدأ من حيث ... ليس القياسات ، ولكن الحسابات. "التجربة" - وهي حجة أبدية لا غنى عنها لأولئك المحرومين من الخيال والتفكير الخطي. لقد أساءت الجميع ، الآن في حالة E \u003d mc2 - هل يتذكرون جميعًا؟ تحدد سرعة الجزيئات التي تطير من الماء البارد في الغلاف الجوي كمية الطاقة التي تحملها المياه (التبريد - فقدان الطاقة). سرعة الجزيئات من الماء الساخن أعلى بكثير والطاقة المستخرجة بواسطة التربيع (معدل تبريد الكتلة المتبقية من الماء) هذا كل شيء ، إذا ابتعدت عن " التجريب "واستدعاء أساسيات العلوم الأساسية

فلاديمير ، 04/25/2016 10:53 | الأرصاد الجوية و

في تلك الأيام التي كانت فيها مادة التجمد نادرة ، تم تصريف المياه من نظام تبريد السيارة في المرآب غير المدفأ لأسطول السيارات بعد يوم عمل ، حتى لا تذيب كتلة الأسطوانة أو الرادياتير ، معًا في بعض الأحيان معًا. في الصباح ، تم سكب الماء الساخن. في الصقيع الشديد ، بدأت المحركات دون مشاكل. بطريقة ما ، بسبب نقص الماء الساخن ، تم سكب الماء من الصنبور. تجمد الماء على الفور. كلفت التجربة الكثير - بالضبط ما هي تكلفة شراء واستبدال كتلة الاسطوانة و المبرد من ZIL-131. من لا يصدق ، فدعه يتحقق. وكان Mpemba تجريب الآيس كريم. التبلور في الآيس كريم يختلف عن الماء. حاول أن تعض قطعة من الآيس كريم وقطعة من الثلج مع أسنانك. على الأرجح أنه لم يتجمد ، لكنه سميك نتيجة للتبريد. والمياه العذبة ، سواء كانت ساخنة أو باردة ، تتجمد عند درجة حرارة 0 * مئوية الماء البارد سريع ، ولكن هناك حاجة إلى وقت ساخن للتبريد.

واندر ، 05/06/2016 12:54 | إلى اليكس

"c" هي سرعة الضوء في الفراغ E \u003d mc ^ 2 - صيغة تعبر عن معادلة الكتلة والطاقة

ألبرت ، 07/27/2016 08:22

أولاً ، التشابه مع المواد الصلبة (لا توجد عملية تبخر). أنابيب المياه النحاس ملحوم مؤخرا. تحدث العملية عن طريق تسخين موقد الغاز إلى درجة انصهار اللحام. الوقت التدفئة لمشتركة واحدة مع اقتران ما يقرب من دقيقة واحدة. لقد قمت بلحام مفصل واحد مع أداة التوصيل وبعد بضع دقائق ، أدركت أنني قد قمت بعمل لحام بشكل غير صحيح. استغرق الأمر قليلاً لتدوير الأنابيب في اقتران. بدأ في إعادة تسخين المفصل مع الموقد ، والمدهش أن الأمر استغرق 3-4 دقائق لتسخين المفصل إلى درجة حرارة الانصهار. كيف ذلك؟ بعد كل شيء ، لا يزال الأنبوب ساخنًا ، ويبدو أن هناك حاجة إلى طاقة أقل بكثير لتسخينه إلى نقطة الانصهار ، ولكن تبين أن كل شيء كان في الاتجاه المعاكس. الشيء هو الموصلية الحرارية ، والتي هي بالفعل أعلى بكثير لأنابيب ساخنة والحدود بين الأنابيب الساخنة والباردة في دقيقتين تمكنت من التحرك بعيدا عن التقاطع. الآن عن الماء. سوف نستخدم مفاهيم وعاء ساخن وشبه حار. في وعاء ساخن ، تتشكل حدود ضيقة للحرارة بين جزيئات حارة شديدة الحركة وجزيئات باردة بطيئة الحركة ، والتي تتحرك بسرعة نسبية من المحيط إلى الوسط ، لأن الجسيمات السريعة السريعة في هذه الحدود تخلي طاقتها بسرعة (يتم تبريدها) بواسطة جسيمات على الجانب الآخر من الحدود. نظرًا لأن حجم جزيئات البرد الخارجية أكبر ، فإن الجسيمات السريعة ، التي تتخلى عن طاقتها الحرارية ، لا يمكنها تسخين جزيئات البرد الخارجية بشكل كبير. لذلك ، فإن عملية تبريد الماء الساخن تحدث بسرعة نسبيا. المياه شبه الحرارية لديها الموصلية الحرارية أقل بكثير وعرض الحدود بين الجسيمات شبه الساخنة والباردة أوسع بكثير. التحول إلى وسط مثل هذه الحدود الواسعة أبطأ بكثير مما هو عليه في حالة السفينة الساخنة. نتيجة لذلك ، يبرد وعاء ساخن أسرع من وعاء دافئ. أعتقد أننا نحتاج إلى اتباع ديناميات عملية التبريد لماء درجة حرارة مختلفة عن طريق وضع العديد من أجهزة استشعار درجة الحرارة من منتصف إلى حافة السفينة.

ماكس ، 11/19/2016 05:07

تم الفحص: على يامال في البرد ، يتجمد أنبوب به ماء ساخن ويجب عليك تسخينه ، لكن ليس باردًا!

ارتيم ، 12/09/2016 01:25

إنه أمر صعب ، لكنني أعتقد أن الماء البارد أكثر كثافة من الماء الساخن ، بل هو أفضل من الماء المغلي ، ومن ثم هناك تسارع في التبريد ، أي يصل الماء الساخن إلى درجة الحرارة الباردة ويتفوق عليه ، ومع مراعاة حقيقة أن الماء الساخن يتجمد من الأسفل وليس من أعلى كما هو موضح أعلاه ، فإن هذا يسرع العملية كثيرًا!

الكسندر سيرجيف, 21.08.2017 10:52

لا يوجد مثل هذا التأثير. للأسف. في عام 2016 ، تم نشر مقالة مفصلة حول الموضوع في Nature: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect. من الواضح أنه عندما يتم إجراء التجارب بدقة (إذا كانت عينات الماء الدافئ والبارد متطابقة في كل شيء ما عدا درجة الحرارة) ، فلن يتم ملاحظة التأثير .

زافلاب ، 08/22/2017 05:31

فيكتور ، 10.27.2017 03:52

"إنها حقا". - إذا كنت في المدرسة لم أفهم ما هي القدرة الحرارية وقانون الحفاظ على الطاقة. من السهل التحقق - لهذا نحتاج: الرغبة والرأس واليدين والماء وثلاجة وساعة منبه. وحلبات الجليد ، كما يكتب الخبراء ، يتم تجميدها (سكبها) بالماء البارد ، والجليد الدافئ حتى المقطع. وفي خزان الغسالة في فصل الشتاء ، تحتاج إلى صب سائل غير متجمد ، وليس ماء. في أي حال ، سوف يتجمد الماء ، والبرد - أسرع.

ايرينا ، 01/23/2018 10:58

ظل العلماء من جميع أنحاء العالم يكافحون مع هذه المفارقة منذ زمن أرسطو ، وفيكتور وزافلاب وسيرجييف تبين أنه الأذكى.

دينيس ، 02/01/2018 08:51

كل شيء مكتوب بشكل صحيح في المقال. لكن السبب مختلف بعض الشيء. أثناء الغليان ، يتم تبخير الهواء المذاب فيه من الماء ، وبالتالي ، حيث يبرد الماء المغلي ، كنتيجة لذلك ، ستكون كثافته أقل من كثافة الماء الخام بنفس درجة الحرارة. لا توجد أسباب أخرى للتوصيل الحراري المختلفة إلى جانب كثافات مختلفة.

زافلاب ، 03/01/2018 08:58 | Zavlab

Irina :) ، "علماء العالم كله" لا يقاتلون على هذا "التناقض" ، لأن العلماء الحقيقيين ليسوا مجرد "مفارقة" - يتم التحقق من ذلك بسهولة في ظروف جيدة التكاثر. ظهرت "المفارقة" بسبب التجارب غير القابلة للإنتاج للفتى الأفريقي مبيمبا ، وتضخم من قبل "العلماء" مماثلة :)

في هذه المقالة ، سننظر في سبب تجميد الماء الساخن بشكل أسرع من الماء البارد.

الماء الساخن يتجمد بشكل أسرع من البرد! هذه الخاصية المذهلة للمياه ، والتي لا يمكن للعلم أن يكتشفها حتى الآن ، معروفة منذ العصور القديمة. على سبيل المثال ، وجد أرسطو أيضًا وصفًا لصيد الأسماك في فصل الشتاء: قام الصيادون بإدخال قضبان الصيد في الثقوب في الجليد ، وبحيث يتجمدون بشكل أسرع ، فإنهم يصبون الجليد على الماء الدافئ. كان اسم هذه الظاهرة يدعى إراستو ميمبا في ستينيات القرن العشرين. لاحظ منيمبا تأثيرًا غريبًا عند تحضير الآيس كريم ، وانتقل إلى شرحه لمعلم الفيزياء ، الدكتور دينيس أوزبورن. قام Mpemba و Dr. Osborne بتجربة الماء بدرجات حرارة مختلفة وخلصوا: يبدأ الماء المغلي تقريبًا في التجمد بشكل أسرع من الماء في درجة حرارة الغرفة. أجرى علماء آخرون تجاربهم الخاصة وحصل كل مرة على نتائج مماثلة.

التفسير المادي

لا يوجد تفسير مقبول عالميًا لسبب حدوث ذلك. يشير العديد من الباحثين إلى أن الأمر كله يتعلق بالتبريد الفائق للسائل ، والذي يحدث عندما تنخفض درجة حرارته إلى ما دون درجة التجمد. بمعنى آخر ، إذا تجمد الماء عند درجة حرارة أقل من 0 درجة مئوية ، فيمكن أن تكون درجة حرارة الماء المبرد فائقًا ، على سبيل المثال -2 درجة مئوية ويظل سائلاً دون أن يتحول إلى ثلج. عندما نحاول تجميد الماء البارد ، فهناك فرصة لتهدأ أولاً ، ولن تصلب إلا بعد مرور بعض الوقت. في المياه الساخنة ، تحدث عمليات أخرى. يرتبط تحوله الأكثر سرعة إلى جليد بالحمل الحراري.

الحمل الحراري  - هذه ظاهرة جسدية ترتفع فيها الطبقات السفلية الدافئة للسوائل ، والأعلى ، مبردة ، منخفضة.

21.11.2017 11.10.2018 الكسندر فيرتسيف

« أي ماء يتجمد أسرع أو بارد؟"- حاول طرح سؤال على أصدقائك ، فغالبًا ما يجيب معظمهم على أن الماء البارد يتجمد بشكل أسرع - ويرتكب خطأً.

في الواقع ، إذا تم وضع سفينتين من نفس الشكل والحجم في الفريزر في نفس الوقت ، إحداها تحتوي على الماء البارد والآخر ساخن ، فإن الماء الساخن سوف يتجمد بشكل أسرع.

قد يبدو هذا التصريح سخيفًا وغير معقول. إذا اتبعت المنطق ، يجب أن يبرد الماء الساخن أولاً إلى درجة حرارة البرد ، ويجب أن يتحول البرد في هذا الوقت بالفعل إلى ثلج.

فلماذا يتغلب الماء الساخن على الماء البارد في طريقه للتجميد؟ دعنا نحاول معرفة ذلك.

تاريخ الملاحظات والبحوث

لاحظ الناس تأثيرًا متناقضًا منذ العصور القديمة ، ولكن لم يعلق أحد أهمية خاصة عليه. وهكذا ، أشار أريستوتيل ، وكذلك رينيه ديكارت وفرانسيس بيكون ، في سجلاتهم إلى أنهم لم يتطابقوا مع سرعة تجميد الماء البارد والساخن. ظاهرة غير عادية تتجلى في كثير من الأحيان في الحياة اليومية.

لفترة طويلة ، لم يتم دراسة هذه الظاهرة بأي شكل من الأشكال ولم تسبب اهتمامًا خاصًا بين العلماء.

بدأت دراسة التأثير غير العادي في عام 1963 عندما لاحظ أحد الطلاب الباحثين من تنزانيا ، Erasto Mpemba ، أن اللبن الساخن للأيس كريم يتجمد بشكل أسرع من البرد. على أمل الحصول على شرح لأسباب التأثير غير العادي ، طرح الشاب سؤالًا لمعلم الفيزياء في المدرسة. ومع ذلك ، ضحك المعلم فقط عليه.

في وقت لاحق ، كرر Mpemba التجربة ، ولكن في تجربته لم يستخدم الحليب ، ولكن الماء ، وتكرر التأثير المتناقض مرة أخرى.

بعد 6 سنوات - في عام 1969 ، طرح ميمبا هذا السؤال على أستاذ الفيزياء دينيس أوزبورن الذي وصل إلى مدرسته. كان الأساتذة مهتمين بمراقبة الشاب ، ونتيجة لذلك ، أجريت تجربة تؤكد وجود التأثير ، ولكن لم يتم إثبات أسباب هذه الظاهرة.

منذ ذلك الحين تم استدعاء هذه الظاهرة تأثير Mpemba.

على مدار تاريخ الملاحظات العلمية بأكمله ، تم طرح العديد من الفرضيات حول أسباب هذه الظاهرة.

لذلك في عام 2012 ، كانت الجمعية الكيميائية الملكية البريطانية قد أعلنت عن مسابقة للفرضيات تشرح تأثير Mpemba. شارك العلماء من جميع أنحاء العالم في المسابقة ، وتم تسجيل ما مجموعه 22000 ورقة علمية. على الرغم من هذا العدد الكبير من المقالات ، لم يوضح أي منهم مفارقة مبيمبا.

كانت النسخة الأكثر شيوعًا وفقًا لذلك ، يتجمد الماء الساخن بشكل أسرع ، لأنه يتبخر ببساطة بشكل أسرع ، ويصبح حجمه أصغر ، ومع انخفاض الحجم ، يزداد معدل تبريده. تم دحض الإصدار الأكثر شيوعًا في نهاية المطاف حيث أجريت تجربة تم فيها استبعاد التبخر ، وتم تأكيد التأثير.

يعتقد علماء آخرون أن سبب تأثير Mpemba هو تبخر الغازات الذائبة في الماء. في رأيهم ، أثناء التسخين ، تتبخر الغازات الذائبة في الماء ، بسبب اكتسابها أعلى من الكثافة الباردة. كما تعلمون ، تؤدي الزيادة في الكثافة إلى تغيير في الخصائص الفيزيائية للماء (زيادة في التوصيل الحراري) ، وبالتالي زيادة في معدل التبريد.

بالإضافة إلى ذلك ، تم طرح عدد من الفرضيات التي تصف معدل دوران المياه ، وهذا يتوقف على درجة الحرارة. حاولت العديد من الدراسات إثبات العلاقة بين مادة الحاويات التي يوجد فيها السائل. يبدو أن العديد من النظريات معقولة للغاية ، لكن لا يمكن تأكيدها علميا بسبب نقص البيانات الأولية والتناقضات في تجارب أخرى ، أو لأن العوامل المحددة لم تكن قابلة للمقارنة مع معدل تبريد الماء. شكك بعض العلماء في أعمالهم في وجود التأثير.

في عام 2013 ، قال باحثون من جامعة نانيانغ للتكنولوجيا في سنغافورة إنهم حلوا لغز تأثير Mpemba. وفقًا لدراستهم ، يكمن سبب هذه الظاهرة في حقيقة أن كمية الطاقة المخزّنة في روابط الهيدروجين بين جزيئات الماء البارد والساخن تختلف اختلافًا كبيرًا.

أظهرت أساليب المحاكاة بالكمبيوتر النتائج التالية: كلما ارتفعت درجة حرارة الماء ، زادت المسافة بين الجزيئات بسبب زيادة قوى التنافر. وبالتالي ، فإن روابط الهيدروجين للجزيئات ممتدة ، لتخزين المزيد من الطاقة. عند التبريد ، تبدأ الجزيئات في الاقتراب من بعضها البعض ، فتطلق الطاقة من روابط الهيدروجين. في هذه الحالة ، يصاحب عودة الطاقة انخفاض في درجة الحرارة.

في أكتوبر 2017 ، اكتشف علماء الفيزياء الإسبانية أثناء الدراسة التالية أن إزالة المادة من التوازن (التسخين القوي قبل التبريد القوي) يلعب دورًا مهمًا في تكوين التأثير. لقد حددوا الشروط التي بموجبها يكون احتمال ظهور التأثير هو الحد الأقصى. بالإضافة إلى ذلك ، أكد علماء من إسبانيا وجود تأثير عكسي لمبيمبا. وجدوا أنه عند تسخينها ، يمكن أن تصل العينة الباردة إلى درجة حرارة عالية بشكل أسرع من درجة الحرارة الدافئة.

على الرغم من المعلومات الشاملة والتجارب العديدة ، يعتزم العلماء مواصلة دراسة التأثير.

تأثير Mpemba في الحياة الحقيقية

هل تساءلت يوما لماذا تمتلئ حلبة التزحلق بالماء الساخن في فصل الشتاء وليس البرد؟ كما فهمت بالفعل ، فإنهم يفعلون ذلك لأن حلبة التزلج على الجليد المملوءة بالماء الساخن سوف تتجمد بشكل أسرع مما لو كانت مليئة بالبرد وللسبب نفسه ، يتم سكب الشرائح في مدن الجليد الشتوية بالماء الساخن.

وبالتالي ، فإن معرفة وجود هذه الظاهرة تتيح للناس توفير الوقت في إعداد المواقع للرياضات الشتوية.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام تأثير Mpemba أحيانًا في الصناعة - لتقليل وقت تجميد المنتجات والمواد والمواد التي تحتوي على المياه.