سوف يتجمد الساخن أو البارد بشكل أسرع. لماذا يتجمد الماء الساخن أسرع من الماء البارد
الماء هو أحد أكثر السوائل روعة في العالم وله خصائص غير عادية. على سبيل المثال ، الجليد هو حالة صلبة من السائل ، وله جاذبية محددة أقل من الماء نفسه ، مما جعل ظهور الحياة على الأرض وتطورها ممكنًا في كثير من النواحي. بالإضافة إلى ذلك ، في العالم العلمي الزائف ، وحتى في العالم العلمي ، هناك مناقشات حول الماء الذي يتجمد بشكل أسرع - ساخنًا أم باردًا. أي شخص يثبت سرعة تجميد السوائل الساخنة في ظل ظروف معينة ويثبت قراره علميًا سيحصل على جائزة قدرها 1000 جنيه إسترليني من الجمعية الملكية البريطانية للكيميائيين.
تاريخ القضية
حقيقة أنه عندما يتم استيفاء عدد من الشروط ، فإن الماء الساخن يكون أسرع من الماء البارد من حيث معدل التجمد ، وقد لوحظ مرة أخرى في العصور الوسطى. بذل كل من فرانسيس بيكون ورينيه ديكارت جهودًا كبيرة لتفسير هذه الظاهرة. ومع ذلك ، من وجهة نظر هندسة التدفئة الكلاسيكية ، لا يمكن تفسير هذا التناقض ، وحاولوا التكتم عليه بخجل. كان الدافع لاستمرار الجدل قصة غريبة إلى حد ما حدثت لطالب المدرسة التنزاني إيراستو مبيمبا في عام 1963. ذات مرة ، خلال درس حول صنع الحلويات في مدرسة للطهاة ، لم يكن لدى الصبي ، المشتت بسبب أمور غريبة ، الوقت الكافي لتبريد خليط الآيس كريم في الوقت المناسب ووضع محلول ساخن من السكر في الحليب في الفريزر. لدهشته ، تم تبريد المنتج بشكل أسرع قليلاً من منتج زملائه الممارسين ، مع مراعاة نظام درجة الحرارة لصنع الآيس كريم.
في محاولة لفهم جوهر الظاهرة ، لجأ الصبي إلى مدرس الفيزياء الخاص به ، الذي سخر من تجاربه في الطهي دون الخوض في التفاصيل. ومع ذلك ، تميز إيراستو بإصرار يحسد عليه واستمر في تجاربه ليس مع الحليب ، ولكن مع الماء. كان مقتنعا أنه في بعض الحالات يتجمد الماء الساخن أسرع من الماء البارد.
بعد دخوله جامعة دار السلام ، حضر إراستو مبيمبي محاضرة ألقاها البروفيسور دينيس جي أوزبورن. بعد التخرج حيرت الطالب العالم بمشكلة معدل تجمد الماء حسب درجة حرارته. ج. سخر أوزبورن من جملة السؤال ، قائلاً بثقة أن أي طالب فاشل يعرف أن الماء البارد سيتجمد بشكل أسرع. ومع ذلك ، فإن العناد الطبيعي للشاب جعل نفسه محسوسًا. لقد راهن مع الأستاذ ، واقترح هنا ، في المختبر ، إجراء اختبار تجريبي. وضع إيراستو حاويتين من الماء في الفريزر ، إحداهما عند 95 درجة فهرنهايت (35 درجة مئوية) والأخرى 212 درجة فهرنهايت (100 درجة مئوية). تخيل مفاجأة الأستاذ و "المراوح" المحيطين به عندما تجمد الماء في الحاوية الثانية بشكل أسرع. ومنذ ذلك الحين ، أُطلق على هذه الظاهرة اسم "مفارقة مبيمبا".
ومع ذلك ، حتى الآن ، لا توجد فرضية نظرية متماسكة تشرح "مفارقة مبيمبا". ليس من الواضح ما هي العوامل الخارجية ، والتركيب الكيميائي للماء ، ووجود الغازات المذابة والمعادن فيه ، التي تؤثر على معدل تجمد السوائل عند درجات حرارة مختلفة. تكمن المفارقة في "تأثير مبيمبا" في أنه يتعارض مع أحد القوانين التي اكتشفها إ. نيوتن ، والذي ينص على أن وقت تبريد الماء يتناسب طرديًا مع اختلاف درجة الحرارة بين السائل والبيئة. وإذا امتثلت جميع السوائل الأخرى لهذا القانون تمامًا ، فإن الماء في بعض الحالات يكون استثناءً.
لماذا الماء الساخن يتجمد بشكل أسرعتي
هناك العديد من الإصدارات التي تجعل الماء الساخن يتجمد بشكل أسرع من الماء البارد. أهمها:
- يتبخر الماء الساخن بشكل أسرع ، بينما ينخفض حجمه ، 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٪ ؛
- كلما زادت شدة التبادل الحراري بين السائل والبيئة ، زاد الفرق في درجة الحرارة ، وبالتالي ، فإن فقدان حرارة الماء المغلي يمر بشكل أسرع ؛
- عندما يبرد الماء الساخن ، تتشكل قشرة من الجليد على سطحه ، مما يمنع السائل من التجمد تمامًا والتبخر ؛
- عند درجة حرارة عالية من الماء ، يحدث خلطه بالحمل الحراري ، مما يقلل من وقت التجميد ؛
- تعمل الغازات المذابة في الماء على خفض درجة التجمد ، مما يؤدي إلى التخلص من الطاقة من أجل التبلور - لا توجد غازات مذابة في الماء الساخن.
تم اختبار كل هذه الشروط بشكل تجريبي. على وجه الخصوص ، وجد العالم الألماني ديفيد أورباخ أن درجة حرارة تبلور الماء الساخن أعلى قليلاً من درجة حرارة الماء البارد ، مما يجعل من الممكن تجميد الأول بشكل أسرع. ومع ذلك ، تعرضت تجاربه لاحقًا لانتقادات ، واقتنع العديد من العلماء بأن "تأثير مبيمبا" الذي يتجمد فيه الماء بشكل أسرع - ساخنًا أو باردًا ، لا يمكن إعادة إنتاجه إلا في ظل ظروف معينة ، لم يتم البحث عنها وتحديدها حتى الآن.
تقدم الجمعية الملكية البريطانية للكيمياء جائزة قدرها 1000 جنيه إسترليني لأي شخص يمكنه أن يشرح علميًا سبب تجمد الماء الساخن بشكل أسرع من الماء البارد في بعض الحالات.
لا يزال العلم الحديث عاجزًا عن الإجابة عن هذا السؤال الذي يبدو بسيطًا. يستخدم صانعو الآيس كريم والسقاة هذا التأثير في عملهم اليومي ، لكن لا أحد يعرف حقًا سبب نجاحه. قال البروفيسور ديفيد فيليبس ، رئيس الجمعية الملكية البريطانية للكيمياء ، في بيان صحفي صادر عن الجمعية ، إن هذه المشكلة معروفة منذ آلاف السنين ، وقد فكر فيها فلاسفة مثل أرسطو وديكارت.
كيف هزم طباخ من أفريقيا أستاذ فيزياء بريطاني
هذه ليست نكتة كذبة أبريل ، لكنها حقيقة فيزيائية قاسية. العلم الحالي ، الذي يعمل بسهولة مع المجرات والثقوب السوداء ، يبني مسرعات عملاقة للبحث عن الكواركات والبوزونات ، ولا يمكنه تفسير كيفية عمل المياه الأولية. ينص الكتاب المدرسي بوضوح على أن الجسم الأكثر دفئًا يستغرق وقتًا أطول ليبرد من الجسم الأكثر برودة. لكن بالنسبة للمياه ، لا يتم احترام هذا القانون دائمًا. لفت أرسطو الانتباه إلى هذه المفارقة في القرن الرابع قبل الميلاد. NS. هذا ما كتبه اليونانيون القدماء في كتاب Meteorologica I: "حقيقة أن الماء مسخن مسبقًا يجعله يتجمد. لذلك ، عندما يريد الكثير من الناس تبريد الماء الساخن بسرعة ، وضعه أولاً في الشمس ... "في العصور الوسطى ، حاول فرانسيس بيكون ورينيه ديكارت شرح هذه الظاهرة. للأسف ، لم ينجح في ذلك الفلاسفة العظماء ولا العديد من العلماء الذين طوروا الفيزياء الحرارية الكلاسيكية ، وبالتالي "تم نسيان" هذه الحقيقة المزعجة لفترة طويلة.
وفقط في عام 1968 "تذكروا" بفضل تلميذ المدرسة إيراستو مبيمبا من تنزانيا ، بعيدًا عن أي علم. أثناء الدراسة في مدرسة الفنون ، في عام 1963 ، تم تكليف مبيمبي البالغ من العمر 13 عامًا بصنع الآيس كريم. وفقًا للتقنية ، كان من الضروري غلي الحليب ، وإذابة السكر فيه ، وتبريده إلى درجة حرارة الغرفة ، ثم وضعه في الثلاجة حتى يتجمد. على ما يبدو ، لم يكن مبيمبا طالبًا مجتهدًا ومترددًا. خوفا من ألا يكون في الوقت المناسب بنهاية الدرس ، وضع الحليب الساخن في الثلاجة. لدهشته ، تجمد حتى قبل حليب رفاقه ، المعد وفقًا لجميع القواعد.
عندما شارك مبيمبا اكتشافه مع مدرس فيزياء ، سخر منه أمام الفصل بأكمله. تذكر مبيمبا الأذى. بعد خمس سنوات ، كان بالفعل طالبًا في جامعة دار السلام ، وكان يحضر محاضرة للفيزيائي الشهير دينيس جي أوزبورن. بعد المحاضرة ، سأل العالم سؤالاً: "إذا أخذت إناءين متطابقين بكميات متساوية من الماء ، إحداهما عند 35 درجة مئوية (95 درجة فهرنهايت) والأخرى عند 100 درجة مئوية (212 درجة فهرنهايت) ، ووضعتها في الفريزر ، ثم الماء في وعاء ساخن سوف يتجمد بشكل أسرع. لماذا؟" يمكنك أن تتخيل رد فعل أستاذ بريطاني على سؤال شاب من تنزانيا المنبوذة من الله. لقد سخر من الطالب. ومع ذلك ، كان مبيمبا مستعدًا لمثل هذه الإجابة وتحدى العالم في رهان. انتهى نزاعهم باختبار تجريبي أكد صحة مبيمبا وهزيمة أوزبورن. لذلك قام التلميذ الطباخ بتسجيل اسمه في تاريخ العلم ، ومن الآن فصاعدًا تسمى هذه الظاهرة "تأثير مبيمبا". لتجاهلها ، إعلانها كما لو أن "غير موجود" لا يعمل. الظاهرة موجودة ، وكما كتب الشاعر "ليس للأسنان".
هل ذرات الغبار والمذابات هي المسؤولة؟
على مر السنين ، حاول الكثيرون كشف لغز تجميد المياه. تم اقتراح مجموعة كاملة من التفسيرات لهذه الظاهرة: التبخر ، والحمل الحراري ، وتأثير المواد المذابة - ولكن لا يمكن اعتبار أي من هذه العوامل نهائيًا. كرس عدد من العلماء حياتهم كلها لتأثير مبيمبا. في قسم السلامة الإشعاعية بجامعة ولاية نيويورك ، كان جيمس براونريدج يدرس التناقض في أوقات فراغه لأكثر من عقد من الزمان. بعد إجراء مئات التجارب ، ادعى العالم أن لديه أدلة على "ذنب" انخفاض حرارة الجسم. يوضح براونريدج أنه عند درجة حرارة 0 درجة مئوية ، يكون الماء شديد البرودة فقط ، ويبدأ في التجمد عندما تنخفض درجة الحرارة أدناه. يتم التحكم في نقطة التجمد بواسطة الشوائب الموجودة في الماء - فهي تغير معدل تكوين بلورات الجليد. الشوائب ، وهي حبيبات الغبار والبكتيريا والأملاح الذائبة ، لها درجة حرارة تنوي مميزة لها ، عندما تتشكل بلورات الجليد حول مراكز التبلور. عندما يكون هناك عدة عناصر في الماء مرة واحدة ، يتم تحديد نقطة التجمد بواسطة العنصر الذي يحتوي على أعلى درجة حرارة تنوي.
بالنسبة للتجربة ، أخذ براونريدج عينتين من المياه بنفس درجة الحرارة ووضعتهما في الفريزر. وجد أن إحدى العينات تتجمد دائمًا قبل الأخرى - ربما بسبب مجموعة مختلفة من الشوائب.
تدعي براونريدج أن الماء الساخن يبرد بشكل أسرع بسبب الاختلاف الكبير في درجة الحرارة بين الماء والمجمد - وهذا يساعده في الوصول إلى نقطة التجمد قبل أن يصل الماء البارد إلى نقطة التجمد الطبيعية ، والتي تقل عن 5 درجات مئوية على الأقل.
ومع ذلك ، فإن منطق براونريدج يثير العديد من الأسئلة. لذلك ، فإن أولئك الذين يمكنهم شرح تأثير مبيمبا بطريقتهم الخاصة لديهم فرصة للتنافس على ألف جنيه من الجمعية الكيميائية الملكية البريطانية.
21.11.2017 11.10.2018 الكسندر فيرتسيف
« أي ماء يتجمد أسرع باردًا أم ساخنًا؟"- حاول طرح سؤال على أصدقائك ، فعلى الأرجح سيجيب معظمهم على أن الماء البارد يتجمد بشكل أسرع - ويرتكبون خطأ.
في الواقع ، إذا وضعت في نفس الوقت وعاءين من نفس الشكل والحجم في الفريزر ، يحتوي أحدهما على ماء بارد والآخر ساخن ، فإن الماء الساخن سيتجمد بشكل أسرع.
قد يبدو مثل هذا البيان سخيفا وغير معقول. إذا اتبعت هذا المنطق ، فيجب أن يبرد الماء الساخن أولاً إلى درجة حرارة باردة ، ويجب أن يتحول البرودة في هذا الوقت بالفعل إلى جليد.
فلماذا يتفوق الماء الساخن على الماء البارد في طريقه إلى التجمد؟ دعنا نحاول معرفة ذلك.
تاريخ الملاحظات والبحث
لقد لاحظ الناس التأثير المتناقض منذ العصور القديمة ، لكن لم يعلق عليه أحد أهمية كبيرة. هذه هي الطريقة التي لاحظ بها Arrestotel ، وكذلك René Descartes و Francis Bacon ، في ملاحظاتهم أنه لا توجد مصادفة في معدل تجمد الماء البارد والساخن. غالبًا ما تتجلى ظاهرة غير عادية في الحياة اليومية.
لفترة طويلة ، لم تتم دراسة هذه الظاهرة بأي شكل من الأشكال ولم تثير اهتمامًا كبيرًا بين العلماء.
بدأت دراسة التأثير غير العادي في عام 1963 عندما لاحظ الطالب الفضولي من تنزانيا ، إيراستو مبيمبا ، أن الحليب الساخن المخصص للآيس كريم يتجمد بشكل أسرع من الحليب البارد. على أمل الحصول على شرح لأسباب التأثير غير العادي ، سأل الشاب مدرس الفيزياء في المدرسة. ومع ذلك ، ضحك المعلم فقط عليه.
في وقت لاحق ، كرر Mpemba التجربة ، ولكن في تجربته لم يعد يستخدم الحليب ، ولكن الماء ، وتكرر التأثير المتناقض مرة أخرى.
بعد 6 سنوات - في عام 1969 ، طرح مبيمبا هذا السؤال على أستاذ الفيزياء دينيس أوزبورن الذي جاء إلى مدرسته. اهتم الأستاذ بملاحظة الشاب ونتيجة لذلك أجريت تجربة أكدت وجود التأثير ولكن لم يتم إثبات أسباب هذه الظاهرة.
منذ ذلك الحين ، تم استدعاء هذه الظاهرة تأثير مبيمبا.
طوال تاريخ الملاحظة العلمية ، تم طرح العديد من الفرضيات حول أسباب هذه الظاهرة.
لذلك في عام 2012 ، أعلنت الجمعية الكيميائية الملكية البريطانية عن مسابقة لفرضيات تشرح تأثير مبيمبا. شارك علماء من جميع أنحاء العالم في المسابقة ، وتم تسجيل ما مجموعه 22000 ورقة علمية. على الرغم من هذا العدد الهائل من المقالات ، لم يوضح أي منها مفارقة مبيمبا.
كان الإصدار الأكثر شيوعًا هو أن الماء الساخن يتجمد بشكل أسرع ، لأنه ببساطة يتبخر بشكل أسرع ، ويصبح حجمه أصغر ، ومع انخفاض الحجم ، يزداد معدل تبريده. تم دحض النسخة الأكثر شيوعًا في النهاية حيث تم إجراء تجربة تم فيها استبعاد التبخر ، ومع ذلك تم تأكيد التأثير.
يعتقد علماء آخرون أن سبب تأثير مبيمبا هو تبخر الغازات الذائبة في الماء. في رأيهم ، تتبخر الغازات المذابة في الماء أثناء التسخين ، مما يؤدي إلى زيادة كثافة الماء البارد. كما تعلم ، تؤدي زيادة الكثافة إلى تغيير في الخصائص الفيزيائية للماء (زيادة في التوصيل الحراري) ، وبالتالي زيادة معدل التبريد.
بالإضافة إلى ذلك ، تم طرح عدد من الفرضيات التي تصف معدل دوران الماء كدالة لدرجة الحرارة. في العديد من الدراسات ، جرت محاولة لتحديد العلاقة بين مادة الحاويات التي يوجد بها السائل. بدت العديد من النظريات معقولة للغاية ، لكن لم يكن من الممكن تأكيدها علميًا بسبب نقص البيانات الأولية ، أو التناقضات في التجارب الأخرى ، أو بسبب حقيقة أن العوامل التي تم الكشف عنها كانت ببساطة غير قابلة للمقارنة مع معدل تبريد الماء. شكك بعض العلماء في أعمالهم في وجود التأثير.
في عام 2013 ، قال باحثون في جامعة نانيانغ للتكنولوجيا في سنغافورة إنهم تمكنوا من حل لغز تأثير مبيمبا. وفقًا لأبحاثهم ، يكمن سبب هذه الظاهرة في حقيقة أن كمية الطاقة المخزنة في الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء البارد والساخن تختلف اختلافًا كبيرًا.
أظهرت طرق المحاكاة الحاسوبية النتائج التالية: كلما ارتفعت درجة حرارة الماء ، زادت المسافة بين الجزيئات بسبب زيادة قوى التنافر. نتيجة لذلك ، يتم شد روابط الجزيئات الهيدروجينية ، مما يؤدي إلى تخزين المزيد من الطاقة. عند تبريدها ، تبدأ الجزيئات في الاقتراب من بعضها البعض ، وتطلق الطاقة من الروابط الهيدروجينية. في هذه الحالة ، يكون إطلاق الطاقة مصحوبًا بانخفاض في درجة الحرارة.
في أكتوبر 2017 ، وجد الفيزيائيون الإسبان في سياق دراستهم التالية أن إزالة المادة من التوازن (التسخين القوي قبل التبريد القوي) يلعب دورًا كبيرًا في تكوين التأثير. حددوا الظروف التي يكون فيها احتمال حدوث التأثير أكبر. بالإضافة إلى ذلك ، أكد علماء من إسبانيا وجود تأثير مبيمبا المعاكس. ووجدوا أنه عند تسخين العينة الأكثر برودة يمكن أن تصل إلى درجة حرارة عالية أسرع من العينة الدافئة.
على الرغم من المعلومات الشاملة والتجارب العديدة ، يعتزم العلماء مواصلة دراسة التأثير.
تأثير مبيمبا في الحياة الواقعية
هل تساءلت يومًا لماذا تمتلئ حلبة التزلج على الجليد في الشتاء بالماء الساخن وليس البارد؟ كما فهمت بالفعل ، فإنهم يفعلون ذلك لأن حلبة التزلج على الجليد المليئة بالماء الساخن ستتجمد بشكل أسرع مما لو كانت مملوءة بالماء البارد. للسبب نفسه ، تغمر المياه الساخنة الشرائح في مدن الجليد الشتوي.
وبالتالي ، فإن معرفة وجود الظاهرة يتيح للناس توفير الوقت عند إعداد مواقع الرياضات الشتوية.
بالإضافة إلى ذلك ، يُستخدم تأثير Mpemba أحيانًا في الصناعة - لتقليل وقت تجميد الأطعمة والمواد والمواد التي تحتوي على الماء.
في هذه المقالة سوف نلقي نظرة على السؤال لماذا يتجمد الماء الساخن أسرع من الماء البارد.
الماء الساخن يتجمد أسرع بكثير من الماء البارد! هذه الخاصية المدهشة للمياه ، والتي لا يزال العلماء غير قادرين على إيجاد تفسير دقيق لها ، معروفة منذ العصور القديمة. على سبيل المثال ، حتى في أرسطو ، هناك وصف للصيد الشتوي: قام الصيادون بإدخال قضبان الصيد في ثقوب في الجليد ، وحتى يفضلوا التجميد ، سكبوا الماء الدافئ على الجليد. أطلق على اسم إراستو مبيمبا اسم هذه الظاهرة في الستينيات من القرن العشرين. لاحظ منيمبا تأثيرًا غريبًا عندما كان يعد الآيس كريم ، والتفت إلى مدرس الفيزياء الخاص به ، الدكتور دينيس أوزبورن ، للحصول على شرح. أجرى مبيمبا والدكتور أوزبورن تجارب على الماء بدرجات حرارة مختلفة وخلصا إلى أن الماء المغلي تقريبًا يبدأ في التجمد أسرع بكثير من الماء في درجة حرارة الغرفة. أجرى علماء آخرون تجاربهم الخاصة وحصلوا على نتائج مماثلة في كل مرة.
شرح الظاهرة الفيزيائية
لا يوجد تفسير مقبول بشكل عام لسبب حدوث ذلك. يقترح العديد من الباحثين أن الأمر كله يتعلق بانخفاض درجة حرارة السائل ، والذي يحدث عندما تنخفض درجة حرارته إلى ما دون نقطة التجمد. بمعنى آخر ، إذا تجمد الماء عند درجات حرارة أقل من 0 درجة مئوية ، فيمكن أن تصل درجة حرارة المياه فائقة البرودة ، على سبيل المثال ، إلى -2 درجة مئوية وفي نفس الوقت تظل سائلة دون أن تتحول إلى ثلج. عندما نحاول تجميد الماء البارد ، هناك احتمال أن يتم تبريده بشكل فائق أولاً ولا يتماسك إلا بعد فترة. تحدث عمليات أخرى في الماء الساخن. يرتبط تحوله الأسرع إلى جليد بالحمل الحراري.
الحمل- هذه ظاهرة فيزيائية ترتفع فيها الطبقات السفلية الدافئة من السائل ، وتنخفض الطبقات العلوية المبردة.
مرحبا أعزائي المعجبين من حقائق مثيرة للاهتمام. اليوم سنتحدث عنه. لكني أعتقد أن السؤال الوارد في العنوان قد يبدو سخيفًا بكل بساطة - ولكن هل يجب أن تعتمد دائمًا بشكل كامل على "الفطرة السليمة" سيئة السمعة ، وليس تجربة الاختبار المصاغة بدقة. دعنا نحاول معرفة سبب تجميد الماء الساخن أسرع من الماء البارد؟
مرجع تاريخي
في مسألة تجميد الماء البارد والساخن ، تم ذكر "ليس كل شيء نظيفًا" في كتابات أرسطو ، ثم تم تقديم ملاحظات مماثلة من قبل ف. بيكون ، ر. ديكارت و ج. بلاك. في التاريخ الحديث ، أُطلق على هذا التأثير اسم "مفارقة مبيمبا" - على اسم طالب من تنجانيقا ، إيراستو مبيمبا ، الذي طرح نفس السؤال على أستاذ الفيزياء الزائر.
لم ينشأ سؤال الصبي من الصفر ، بل من الملاحظات الشخصية البحتة لعملية تبريد خلطات الآيس كريم في المطبخ. بالطبع ، ضحك زملاء الدراسة الذين كانوا موجودين في نفس المكان مع مدرس المدرسة على Mpemba - ومع ذلك ، بعد التحقق التجريبي شخصيًا بواسطة الأستاذ D. Osborne ، "تبخرت" رغبتهم في السخرية من Erasto. علاوة على ذلك ، نشر مبيمبوي ، مع أستاذ في عام 1969 في تعليم الفيزياء ، وصفًا تفصيليًا لهذا التأثير - ومنذ ذلك الحين ظل الاسم المذكور في المؤلفات العلمية.
ما هو جوهر الظاهرة؟
إعداد التجربة بسيط للغاية: إذا كانت كل الأشياء الأخرى متساوية ، يتم اختبار الأوعية ذات الجدران الرقيقة المتطابقة ، حيث توجد كميات متساوية تمامًا من الماء ، تختلف فقط في درجة الحرارة. يتم تحميل الأوعية في الثلاجة ، وبعد ذلك يتم تسجيل الوقت المتبقي لتكوين الجليد في كل منها. المفارقة هي أنه في وعاء به سائل أكثر سخونة في البداية ، يحدث هذا بشكل أسرع.
كيف تفسر الفيزياء الحديثة هذا؟
لا يوجد تفسير شامل للمفارقة ، نظرًا لأن العديد من العمليات المتوازية تتقدم معًا ، وقد تختلف مساهمتها عن ظروف أولية محددة - ولكن مع نتيجة موحدة:
- قدرة السائل على انخفاض حرارة الجسم - الماء البارد في البداية يكون أكثر عرضة لانخفاض درجة حرارة الجسم ، أي يظل سائلاً عندما تكون درجة حرارته بالفعل أقل من نقطة التجمد
- التبريد المتسارع - يتحول البخار الناتج عن الماء الساخن إلى بلورات جليدية دقيقة ، والتي عند التراجع ، تسرع العملية ، وتعمل "كمبادل حراري خارجي" إضافي
- تأثير العزل - على عكس الماء الساخن ، يتجمد الماء البارد من الأعلى ، مما يؤدي إلى انخفاض في انتقال الحرارة بالحمل الحراري والإشعاع
هناك عدد من التفسيرات الأخرى (المرة الأخيرة التي عقدت فيها مسابقة أفضل فرضية من قبل الجمعية الكيميائية الملكية البريطانية كانت مؤخرًا ، في عام 2012) - لكن النظرية الواضحة لجميع حالات مجموعات شروط الإدخال لا تزال غير موجودة .. .
