Su qeyri-adi xassələri ilə dünyanın ən heyrətamiz mayelərindən biridir. Məsələn, buz bərk maye halıdır, suyun özündən daha aşağı xüsusi çəkiyə malikdir, bu da Yerdə həyatın yaranması və inkişafını bir çox cəhətdən mümkün etmişdir. Bundan əlavə, psevdoelmi, hətta elm aləmində hansı suyun daha tez donması - isti və ya soyuq olması ilə bağlı müzakirələr aparılır. Müəyyən şərtlər altında isti mayelərin daha sürətli dondurulduğunu sübut edən və qərarını elmi cəhətdən əsaslandıran hər kəs Britaniya Kral Kimyaçılar Cəmiyyətindən 1000 funt sterlinq mükafat alacaq.

Məsələnin tarixi

Bir sıra şərtlər yerinə yetirildikdə isti suyun donma sürətinə görə soyuq sudan daha sürətli olması hələ orta əsrlərdə müşahidə edilmişdir. Frensis Bekon və Rene Dekart bu fenomeni izah etmək üçün çox səy göstərdilər. Ancaq klassik istilik mühəndisliyi baxımından bu paradoksu izah etmək mümkün deyil və bu barədə utancaq şəkildə susmağa çalışdılar. Mübahisənin davam etməsinə təkan 1963-cü ildə Tanzaniyalı məktəbli Erasto Mpemba ilə baş verən bir qədər maraqlı hekayə oldu. Bir dəfə aşpazlar məktəbində şirniyyat hazırlamaq dərsi zamanı diqqəti kənar şeylərdən yayındıran oğlan dondurma qarışığını vaxtında soyumağa və süddə şəkərin isti məhlulunu dondurucuya qoymağa vaxt tapmadı. Təəccüblüdür ki, məhsul dondurma hazırlamaq üçün temperatur rejiminə riayət edərək, praktikant yoldaşlarından bir az daha sürətli soyudu.

Hadisənin mahiyyətini anlamağa çalışan oğlan fizika müəlliminə üz tutdu, o, təfərrüatlara varmadan, kulinariya təcrübələrini ələ saldı. Bununla belə, Erasto həsəd aparan əzmkarlığı ilə seçilirdi və təcrübələrini artıq südlə deyil, su ilə davam etdirirdi. O, əmin idi ki, bəzi hallarda isti su soyuq sudan daha tez donur.

Dar es Salaam Universitetinə daxil olduqdan sonra Erasto Mpembe professor Dennis G. Osborne-un mühazirəsinə qatılıb. Bitirdikdən sonra tələbə alimi suyun temperaturundan asılı olaraq donma sürəti problemi ilə çaşdırdı. D.G. Osborne sualın özünü gülünc vəziyyətə salaraq, hər hansı bir uğursuz tələbənin soyuq suyun daha tez donacağını bildiyini təvazökarlıqla bildirdi. Lakin gəncin təbii inadkarlığı özünü hiss etdirdi. O, professorla mərc etdi, burada, laboratoriyada eksperimental sınaq keçirməyi təklif etdi. Erasto dondurucuya biri 95 ° F (35 ° C), digəri isə 212 ° F (100 ° C) olan iki qab su qoydu. Təsəvvür edin ki, ikinci qabdakı suyun daha tez donması professorun və ətrafdakı “fanatların” təəccübünə səbəb olub. O vaxtdan bəri bu fenomen "Mpemba Paradoksu" adlanır.

Bununla belə, bu günə qədər “Mpemba Paradoksu”nu izah edən tutarlı nəzəri fərziyyə yoxdur. Müxtəlif temperaturlarda mayelərin donma sürətinə hansı xarici amillərin, suyun kimyəvi tərkibinin, tərkibində həll olmuş qazların və mineralların olmasının təsir etdiyi aydın deyil. “Mpemba effekti”nin paradoksu ondan ibarətdir ki, o, İ.Nyutonun kəşf etdiyi qanunlardan birinə ziddir ki, suyun soyuma müddəti maye ilə ətraf mühit arasındakı temperatur fərqi ilə düz mütənasibdir. Bütün digər mayelər bu qanuna tamamilə tabedirsə, bəzi hallarda su istisnadır.

Niyə isti su daha tez donurT

İsti suyun soyuq sudan daha sürətli donmasının bir neçə versiyası var. Əsas olanlar bunlardır:

• isti su daha sürətli buxarlanır, həcmi azalır və daha kiçik həcmli maye daha sürətli soyuyur - su + 100 ° C-dən 0 ° C-ə qədər soyuduqda, atmosfer təzyiqində həcm itkiləri 15% -ə çatır;
• maye ilə ətraf mühit arasında istilik mübadiləsinin intensivliyi nə qədər yüksəkdirsə, temperatur fərqi bir o qədər böyükdür, buna görə də qaynar suyun istilik itkiləri daha sürətli keçir;
• isti su soyuduqda, onun səthində buz qabığı meydana gəlir, bu da mayenin tamamilə donmasına və buxarlanmasına mane olur;
• suyun yüksək temperaturunda onun konveksiya ilə qarışması baş verir, bu da donma müddətini azaldır;
• suda həll olunan qazlar kristallaşma üçün enerji götürərək donma nöqtəsini aşağı salır - isti suda həll olunmuş qazlar yoxdur.

Bütün bu şərtlər dəfələrlə eksperimental olaraq sınaqdan keçirilmişdir. Xüsusilə, alman alimi David Auerbach müəyyən etdi ki, isti suyun kristallaşma temperaturu soyuq sudan bir qədər yüksəkdir və bu, birincinin daha tez donmasına imkan verir. Ancaq sonradan onun təcrübələri tənqid olundu və bir çox elm adamı əmin oldu ki, suyun daha sürətli donduğu - isti və ya soyuq olan "Mpemba effekti" yalnız müəyyən şərtlər altında təkrarlana bilər, axtarışı və dəqiqləşdirilməsi indiyə qədər heç kim məşğul olmamışdır.

Salam əziz maraqlı faktların pərəstişkarları. Bu gün haqqında danışacağıq. Ancaq düşünürəm ki, başlıqdakı sual sadəcə absurd görünə bilər - ancaq həmişə ciddi şəkildə tərtib edilmiş sınaq təcrübəsinə deyil, tamamilə bədnam "sağlam düşüncəyə" etibar etmək lazımdır. Gəlin anlamağa çalışaq ki, niyə isti su soyuq sudan daha tez donur?

Tarixə istinad

Soyuq və isti suyun dondurulması məsələsində Aristotelin yazılarında “hər şey təmiz deyil” qeyd edildiyini, daha sonra F.Bekon, R.Dekart və J.Blek tərəfindən də oxşar qeydlər aparılmışdır. Yaxın tarixdə bu effekt "Mpemba paradoksu" adlandırılmışdır - eyni sualı qonaq olan fizika professoruna verən Tanqanikadan olan tələbə Erasto Mpembanın adı ilə bağlıdır.

Oğlanın sualı sıfırdan deyil, mətbəxdə dondurma qarışıqlarının soyudulması prosesinin sırf şəxsi müşahidələrindən yaranıb. Əlbəttə ki, məktəb müəllimi ilə eyni yerdə olan sinif yoldaşları Mpembaya güldülər - lakin şəxsən professor D.Osbornun eksperimental yoxlamasından sonra Erastonu ələ salmaq istəyi onlardan "buxarlandı". Üstəlik, Mpemboy, 1969-cu ildə Fizika Təhsilində professorla birlikdə bu təsirin ətraflı təsvirini dərc etdi - və o vaxtdan bəri yuxarıdakı ad elmi ədəbiyyatda ilişib qaldı.

Fenomenin mahiyyəti nədir?

Təcrübənin qurulması olduqca sadədir: bütün digər şeylər bərabər olduqda, eyni nazik divarlı gəmilər sınaqdan keçirilir, içərisində ciddi şəkildə bərabər miqdarda su var, yalnız temperaturda fərqlənir. Gəmilər soyuducuya yüklənir, bundan sonra onların hər birində buzun əmələ gəlməsinə qədər vaxt qeyd olunur. Paradoks ondadır ki, əvvəlcə daha isti maye olan bir qabda bu, daha sürətli baş verir.

Müasir fizika bunu necə izah edir?

Paradoksun universal izahı yoxdur, çünki bir neçə paralel proses birlikdə gedir, onların töhfəsi xüsusi ilkin şərtlərdən fərqlənə bilər - lakin vahid nəticə ilə:

• bir mayenin hipotermiya qabiliyyəti - əvvəlcə soyuq su hipotermiyaya daha çox meyllidir, yəni. temperaturu artıq donma nöqtəsindən aşağı olduqda maye qalır
• sürətləndirilmiş soyutma - isti sudan gələn buxar buz mikrokristallarına çevrilir, bu da geri düşəndə ​​prosesi sürətləndirir, əlavə bir "xarici istilik dəyişdiricisi" kimi işləyir.
• izolyasiya effekti - isti sudan fərqli olaraq, soyuq su yuxarıdan donur, bu da konveksiya və radiasiya ilə istilik ötürülməsinin azalmasına səbəb olur.

Bir sıra başqa izahatlar var (sonuncu dəfə Britaniya Kral Kimya Cəmiyyəti tərəfindən ən yaxşı fərziyyə üçün müsabiqə bu yaxınlarda, 2012-ci ildə keçirilib) - lakin giriş şərtlərinin birləşməsinin bütün halları üçün birmənalı nəzəriyyə hələ də mövcud deyil .. .

Bu, inanılmaz səslənsə də, doğrudur, çünki dondurma prosesində əvvəlcədən qızdırılan su soyuq suyun temperaturunu keçməlidir. Bu arada, bu effektdən geniş istifadə olunur.Məsələn, rulonlar və sürüşmələr qışda soyuq deyil, isti su ilə doldurulur. Mütəxəssislər avtomobil sürücülərinə qışda yuyucu anbarına isti deyil, soyuq su tökməyi tövsiyə edir. Paradoks bütün dünyada “Mpemba effekti” kimi tanınır.

Bu fenomen bir vaxtlar Aristotel, Frensis Bekon və Rene Dekart tərəfindən qeyd edilmişdi, lakin fizika professorları yalnız 1963-cü ilə qədər buna diqqət çəkərək araşdırmaya çalışdılar. Hər şey Tanzaniyalı orta məktəb şagirdi Erasto Mpembanın dondurma hazırlamaq üçün istifadə etdiyi şirinləşdirilmiş südün əvvəlcədən qızdırıldığı təqdirdə daha tez donduğunu görüb qaynar suyun soyuq sudan daha tez donduğunu söyləməsi ilə başladı. O, aydınlıq gətirmək üçün fizika müəlliminə üz tutdu, lakin o, tələbəyə ancaq gülərək dedi: “Bu, dünya fizikası deyil, Mpemba fizikasıdır”.

Xoşbəxtlikdən, Dar es Salaam Universitetinin fizika professoru Dennis Osborne bir gün məktəbə baş çəkdi. Mpemba da eyni sualla ona üz tutdu. Professor daha az şübhə ilə yanaşdı, heç vaxt görmədiyini mühakimə edə bilməyəcəyini söylədi və evə qayıtdıqdan sonra işçilərdən müvafiq təcrübələr aparmağı xahiş etdi. Deyəsən, oğlanın sözlərini təsdiqləyiblər. Hər halda, 1969-cu ildə Osborne "Eng. FizikaTəhsil". Elə həmin il Kanada Milli Tədqiqat Şurasının Corc Kell Eng-də fenomeni təsvir edən bir məqalə dərc etdi. amerikanJurnal-ninFizika».

Bu paradoksu izah etməyin bir neçə yolu var:

• İsti su daha sürətli buxarlanır, bununla da həcmini azaldır və eyni temperaturda daha kiçik həcmli su daha sürətli donur. Soyuq su möhürlənmiş qablarda daha tez donmalıdır.
• Qar örtüyünün olması. İsti su qabı altındakı qarı əridir və bununla da soyutma səthi ilə istilik təması yaxşılaşır. Soyuq su altındakı qarı əritmir. Qar örtüyü yoxdursa, soyuq su qabı daha sürətli donmalıdır.
• Soyuq su yuxarıdan donmağa başlayır, bununla da istilik radiasiyası və konveksiya prosesləri pisləşir və buna görə də istilik itkisi baş verir, isti su isə aşağıdan donmağa başlayır. Konteynerlərdə suyun əlavə mexaniki qarışdırılması ilə soyuq su daha sürətli donmalıdır.
• Soyudulmuş suda kristallaşma mərkəzlərinin olması - onda həll olunan maddələr. Soyuq suda bu cür mərkəzlərin az olması ilə suyun buza çevrilməsi çətindir və hətta sıfırdan aşağı temperatura malik maye vəziyyətdə qaldıqda onun hipotermiyası mümkündür.

Bu yaxınlarda başqa bir izahat dərc edildi. Vaşinqton Universitetinin doktoru Conatan Katz bu hadisəni tədqiq edərək belə nəticəyə gəlib ki, suda həll olunan və qızdırıldıqda çökən maddələr bunda mühüm rol oynayır.
Məhlullar dedikdə, Dr. Katz sərt suda olan kalsium və maqnezium bikarbonatlarına istinad edir. Su qızdırıldıqda bu maddələr çökür və su "yumşaq" olur. Heç vaxt qızdırılmamış su bu çirkləri ehtiva edir, "sərtdir". Donduqca və buz kristalları əmələ gəldikdə, suda çirklərin konsentrasiyası 50 dəfə artır. Bu, suyun donma nöqtəsini aşağı salır.

Çünki bu izahat mənə inandırıcı görünmür unutmamalıyıq ki, təsir sərt su ilə deyil, dondurma ilə aparılan təcrübələrdə tapıldı. Çox güman ki, fenomenin səbəbləri kimyəvi deyil, termofizikidir.

İndiyə qədər Mpemba paradoksu ilə bağlı birmənalı izahat alınmayıb. Deməliyəm ki, bəzi alimlər bu paradoksu diqqətə layiq hesab etmirlər. Ancaq çox maraqlıdır ki, sadə bir məktəbli fiziki təsirin tanınmasına nail oldu və maraq və əzmkarlığı sayəsində populyarlıq qazandı.

2014-cü ilin fevralında əlavə edilib

Qeyd 2011-ci ildə yazılmışdır. O vaxtdan bəri Mpemba effekti ilə bağlı yeni araşdırmalar və onu izah etmək üçün yeni cəhdlər ortaya çıxdı. Belə ki, 2012-ci ildə Böyük Britaniya Kral Kimya Cəmiyyəti 1000 funt-sterlinq mükafat fondu olan “Mpemba effekti” elmi sirrinin həlli üçün beynəlxalq müsabiqə elan edib. Son tarix 30 iyul 2012-ci il tarixinə təyin edilib. Qalib Zaqreb Universitetinin laboratoriyasından Nikola Breqovik olub. O, bu fenomeni izah etmək üçün əvvəlki cəhdləri təhlil etdiyi işini nəşr etdi və inandırıcı olmadığı qənaətinə gəldi. Onun təklif etdiyi model suyun fundamental xüsusiyyətlərinə əsaslanır. Maraqlananlar http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp linkindən iş tapa bilər.

Araşdırma bununla da bitməyib. 2013-cü ildə Sinqapurdan olan fiziklər Mepemba effektinin səbəbini nəzəri olaraq sübut etdilər. Əsəri http://arxiv.org/abs/1310.6514 ünvanında tapa bilərsiniz.

Saytdakı əlaqəli məqalələr:

Digər bölmə məqalələri

Şərhlər:

Aleksey Mişnev. , 06.10.2012 04:14

Niyə isti su daha tez buxarlanır? Alimlər praktiki olaraq sübut etdilər ki, bir stəkan isti su soyuq sudan daha tez donur. Elm adamları bu fenomeni izah edə bilmirlər, çünki hadisələrin mahiyyətini dərk etmirlər: istilik və soyuq! İstilik və soyuqluq kosmosdan və yerin mərkəzindən hərəkət edən maqnit dalğalarının əks sıxılması şəklində Maddənin hissəciklərinin qarşılıqlı təsirinə səbəb olan fiziki bir hissdir. Buna görə də, bu maqnit gərginliyinin potensial fərqi nə qədər çox olarsa, bəzi dalğaların digərlərinə əks nüfuz etmə üsulu ilə enerji mübadiləsi bir o qədər tez həyata keçirilir. Yəni diffuziya üsulu ilə! Mənim yazıma cavab olaraq bir opponent yazır: 1) ".. Qaynar su DAHA TEZ buxarlanır, nəticədə o, azdır, ona görə də daha tez donur" Sual! Hansı enerji suyun daha sürətli buxarlanmasına səbəb olur? 2) Mənim məqaləmdə söhbət opponentin əks arqument kimi gətirdiyi taxta novdan yox, şüşədən gedir. Səhv nədir! Sualına cavab verirəm: “SULAR NİYƏ TƏBİƏTDƏ BUHARLANIR?”. Həmişə yerin mərkəzindən kosmosa hərəkət edən, maqnit sıxılma dalğalarının (həmişə kosmosdan yerin mərkəzinə doğru hərəkət edən) qarşıdan gələn təzyiqini dəf edən maqnit dalğaları, eyni zamanda, kosmosa hərəkət etdikdən sonra su hissəciklərini püskürür. , onlar həcmi artır. Yəni genişlənirlər! Maqnit sıxılma dalğalarını aşmaq vəziyyətində bu su buxarları sıxılır (kondensasiya olunur) və bu maqnit sıxılma qüvvələrinin təsiri altında yağış şəklində su yerə qayıdır! Hörmətlə! Aleksey Mişnev. 6 oktyabr 2012-ci il.

Aleksey Mişnev. , 06.10.2012 04:19

Temperatur nədir. Temperatur sıxılma və genişlənmə enerjisi olan maqnit dalğalarının elektromaqnit gərginliyinin dərəcəsidir. Bu enerjilərin tarazlıq vəziyyəti vəziyyətində cismin və ya maddənin temperaturu sabit vəziyyətdədir. Bu enerjilərin tarazlıq vəziyyəti pozulduqda, genişlənmə enerjisi istiqamətində cisim və ya maddə məkanın həcmində artır. Maqnit dalğalarının enerjisi sıxılma istiqamətində aşılırsa, cisim və ya maddə məkanın həcmində azalır. Elektromaqnit gərginliyinin dərəcəsi istinad orqanının genişlənməsi və ya büzülməsi dərəcəsi ilə müəyyən edilir. Aleksey Mişnev.

Moiseeva Natalia, 23.10.2012 11:36 | VNIIM

Aleksey, siz temperatur anlayışı ilə bağlı fikirlərinizi əks etdirən bəzi məqalədən danışırsınız. Amma heç kim oxumur. Zəhmət olmasa mənə link verin. Ümumiyyətlə, sizin fizikaya baxışlarınız çox özünəməxsusdur. Mən heç vaxt "istinad orqanının elektromaqnit genişlənməsi" haqqında eşitməmişəm.

Yuri Kuznetsov, 04.12.2012, 12:32

Bunun molekullararası rezonans və onun molekullar arasında yaratdığı ponderomotiv cazibə olduğuna dair fərziyyə irəli sürülür. Soyuq suda molekullar müxtəlif tezliklərdə xaotik şəkildə hərəkət edir və titrəyir. Su qızdırıldıqda, titrəmə tezliyinin artması ilə onların diapazonu daralır (maye isti sudan buxarlanma nöqtəsinə qədər tezlik fərqi azalır), molekulların vibrasiya tezlikləri bir-birinə yaxınlaşır, nəticədə vibrasiya tezliyi arasında rezonans yaranır. molekullar. Soyuduqda bu rezonans qismən qorunur, lakin dərhal sönmür. İki rezonanslı gitara simindən birinə basmağa çalışın. İndi buraxın - sim yenidən titrəməyə başlayacaq, rezonans vibrasiyasını bərpa edəcəkdir. Eynilə, dondurulmuş suda xarici soyudulmuş molekullar salınımların amplitudasını və tezliyini itirməyə çalışır, lakin damarın içərisindəki "isti" molekullar salınımları "geri çəkir", vibrator, xarici molekullar isə rezonator rolunu oynayır. Ponderomotiv cazibə * vibratorlar və rezonatorlar arasında yaranır. Ponderomotor qüvvə molekulların kinetik enerjisinin yaratdığı qüvvədən (yalnız titrəmir, həm də xətti hərəkət edir) böyük olduqda, sürətlənmiş kristallaşma baş verir - "Mpemba effekti". Ponderomotiv əlaqə çox kövrəkdir, Mpemba effekti bütün müşayiət olunan amillərdən güclü şəkildə asılıdır: donmuş suyun həcmi, onun istiləşməsinin təbiəti, donma şəraiti, temperatur, konveksiya, istilik ötürmə şəraiti, qazla doyma, soyuducu qurğunun vibrasiyası, ventilyasiya, çirkləri, buxarlanma və s. hətta işıqlandırmadan ... Buna görə də, təsirin bir çox izahı var və bəzən çoxalmaq çətindir. Eyni "rezonanslı" səbəbdən qaynadılmış su qaynamamış sudan daha sürətli qaynayır - qaynadıqdan sonra bir müddət rezonans su molekullarının titrəyişlərinin intensivliyini saxlayır (soyutma zamanı enerji itkisi, əsasən, suyun xətti hərəkətinin kinetik enerjisinin itirilməsi ilə əlaqədardır). molekullar). Güclü isitmə zamanı vibrator molekulları donma ilə müqayisədə rezonator molekulları ilə rollarını dəyişir - vibratorun tezliyi rezonator tezliyindən azdır, bu o deməkdir ki, molekullar arasında cazibə deyil, başqa birləşmə vəziyyətinə keçidi sürətləndirən itələmə baş verir. (cüt).

Vlad, 11.12.2012, 03:42

Beynimi sındırdım...

Anton, 02.04.2013 02:02

1. Bu ponderomotiv cazibə istilik ötürmə prosesinə təsir edəcək qədər böyükdürmü? 2. Bu o deməkdirmi ki, bütün cisimlər müəyyən temperatura qədər qızdırıldıqda onların struktur hissəcikləri rezonansa girir? 3. bunun nəticəsində soyuduqda bu rezonans yox olur? 4. Bu sizin təxmininizdir? Mənbə varsa qeyd edin. 5. Bu nəzəriyyəyə görə, qabın forması mühüm rol oynayacaq və əgər o nazik və düzdürsə, onda donma müddətindəki fərq böyük olmayacaq, yəni. yoxlada bilersiniz.

Qüdrət, 11.03.2013 10:12 | METAK

Soyuq su artıq azot atomlarını ehtiva edir və su molekulları arasındakı məsafə isti sudan daha yaxındır. Yəni, nəticə: İsti su azot atomlarını daha sürətli udur və eyni zamanda soyuq sudan tez dondurur - bu, söndürmə dəmiri ilə müqayisə edilə bilər, çünki isti su buza çevrilir və isti dəmir sürətli soyutma ilə sərtləşir!

Vladimir, 13.03.2013 06:50

və ya bəlkə belə: isti suyun və buzun sıxlığı soyuq suyun sıxlığından azdır və buna görə də suyun sıxlığını dəyişməyə ehtiyacı yoxdur, bir az vaxt itirir və donur.

Aleksey Mişnev, 21.03.2013, saat 11:50

Zərrəciklərin rezonansları, cazibələri və vibrasiyaları haqqında danışmazdan əvvəl sualı anlamaq və cavab vermək lazımdır: Hissəcikləri titrəyən hansı qüvvələr? Çünki kinetik enerji olmadan sıxılma ola bilməz. Sıxılma olmadan genişlənmə ola bilməz. Genişlənmə olmadan kinetik enerji ola bilməz! Simlərin rezonansı haqqında danışmağa başlayanda əvvəlcə bu simlərdən birinin titrəməsi üçün səy göstərdiniz! Cazibədən danışarkən, ilk növbədə, bu cisimləri cəlb edən qüvvəni göstərməlisiniz! Mən iddia edirəm ki, bütün cisimlər atmosferin elektromaqnit enerjisi ilə sıxılır və bütün cisimləri, maddələri və elementar hissəcikləri 1,33 kq güclə sıxır. sm2-ə deyil, elementar hissəciklərə görə.Atmosferin təzyiqi seçici ola bilmədiyi üçün!Onu qüvvənin miqdarı ilə qarışdırmayın!

Dodik, 31.05.2013, 02:59

Mənə elə gəlir ki, siz bir həqiqəti unutmusunuz - “Ölçmələrin başladığı yerdə elm başlayır”. "İsti" suyun temperaturu nədir? "Soyuq" suyun temperaturu nədir? Məqalədə bu barədə bir söz deyilmir. Buradan belə nəticəyə gələ bilərik - bütün məqalə boşboğazlıqdır!

Qriqori, 06.04.2013 12:17

Dodik, məqaləyə cəfəngiyyat deməzdən əvvəl, bir az da olsa öyrənmək üçün düşünmək lazımdır. Və yalnız ölçmək deyil.

Dmitri, 24.12.2013 10:57

İsti su molekulları soyuq havaya nisbətən daha sürətli hərəkət edir, buna görə ətraf mühitlə daha sıx əlaqə var, bütün soyuqluğu udur, tez yavaşlayır.

İvan, 10.01.2014 05:53

Bu saytda belə anonim məqalənin görünməsi təəccüblüdür. Məqalə tamamilə qeyri-elmidir. Müəllif də, şərhçilər də hadisənin izahı axtarışında bir-biri ilə yarışır, hadisənin ümumiyyətlə müşahidə olunub-olunmadığını və müşahidə olunubsa, hansı şəraitdə olub-olmadığını öyrənmək üçün əziyyət çəkmirlər. Üstəlik, əslində müşahidə etdiyimiz şeylər haqqında heç bir razılaşma belə yoxdur! Beləliklə, müəllif qaynar dondurmanın sürətli dondurulmasının təsirini izah etmək zərurətində təkid edir, baxmayaraq ki, bütün mətndən (və "təsiri dondurma ilə təcrübələrdə tapıldı" sözlərindən) belə nəticəyə gəlir ki, o, özü belə bir şey hazırlamayıb. təcrübələr. Məqalədə sadalanan fenomenin "izahının" variantlarından aydın olur ki, tamamilə fərqli təcrübələr təsvir edilir, müxtəlif sulu məhlullarla müxtəlif şəraitdə qurulur. İstər izahatların mahiyyəti, istərsə də onlarda olan subjunktiv əhval-ruhiyyə belə deməyə əsas verir ki, ifadə olunan fikirlərin elementar yoxlanışı belə aparılmayıb. Kimsə təsadüfən maraqlı bir hekayə eşitdi və təsadüfən spekulyativ qənaətini bildirdi. Bağışlayın, amma bu fiziki elmi araşdırma deyil, siqaret çəkən otaqda söhbətdir.

İvan, 10.01.2014 06:10

Roliklərin isti su və soyuq su çənləri ilə doldurulması ilə bağlı məqalədəki şərhlərə gəldikdə. Elementar fizika baxımından hər şey sadədir. Meydança daha yavaş donduğu üçün isti su ilə doldurulur. Rolik düz və hamar olmalıdır. Soyuq su ilə doldurmağa çalışın - siz qabar və "nodüllər" alacaqsınız, tk. su vahid təbəqəyə yayılmağa vaxt tapmadan _ tez_ donacaq. İsti olanın bərabər bir təbəqəyə yayılmağa vaxtı olacaq və mövcud buz və qar təpələri əriyəcək. Bir yuyucu ilə də çətin deyil: şaxtaya təmiz su tökməyin mənası yoxdur - şüşə üzərində dondurur (hətta isti); və isti dondurulmayan maye soyuq şüşənin çatlamasına səbəb ola bilər, üstəlik şüşəyə gedən yolda spirtlərin sürətlənmiş buxarlanması səbəbindən şüşədə artan donma nöqtəsi olacaqdır (hər kəs hələ də moonshine prinsipi ilə tanışdır) ? - spirt buxarlanır, su qalır).

İvan, 10.01.2014 06:34

Əslində, fərqli şəraitdə iki fərqli təcrübənin niyə fərqli getdiyini soruşmaq axmaqlıqdır. Təcrübə təmiz qurulubsa, o zaman eyni kimyəvi tərkibli isti və soyuq su götürməlisiniz - eyni çaydandan əvvəlcədən soyudulmuş qaynar suyu alırıq. Eyni qablara (məsələn, nazik divarlı şüşələr) tökün. Biz onu qarın üzərinə qoymuruq, ancaq eyni düz quru bazaya, məsələn, taxta masaya qoyuruq. Mikrodondurucuda deyil, kifayət qədər həcmli bir termostatda - bir neçə il əvvəl çöldə -25C-də sabit şaxtalı hava olanda bir neçə il əvvəl bir təcrübə keçirdim. Su kristallaşma istiliyinin buraxılmasından sonra müəyyən bir temperaturda kristallaşır. Fərziyyə, isti suyun daha sürətli soyuması (bu, klassik fizikaya uyğun olaraq, istilik mübadiləsinin sürəti temperatur fərqi ilə mütənasibdir), lakin onun temperaturu suyun istiliyinə bərabər olduqda belə artan soyutma sürətini saxlayır. soyuq su. Sual olunur, çöldə + 20C-yə qədər soyudulmuş su ilə bir saat əvvəl + 20C-yə qədər soyudulmuş su arasında fərq nədir, amma otaqda? Klassik fizika (yeri gəlmişkən, siqaret otağında söhbətə deyil, yüz minlərlə və milyonlarla təcrübəyə əsaslanaraq) deyir: bəli, heç nə, sonrakı soyutma dinamikası eyni olacaq (yalnız +20 qaynar su nöqtəsinə çatacaq). sonra). Təcrübə də eyni şeyi göstərir: əvvəlcə soyuq su olan bir stəkanda artıq güclü buz qabığı olduqda, isti su dondurmağı düşünmürdü. P.S. Yuri Kuznetsovun şərhlərinə. Müəyyən bir təsirin mövcudluğu, onun baş verməsi üçün şərtlər təsvir edildikdə və sabit şəkildə bərpa edildikdə müəyyən edilə bilər. Bizdə isə hansı təcrübələrin hansı şərtlərlə aparıldığı bəlli olmadıqda, onların izahı ilə bağlı nəzəriyyələr qurmaq tezdir və bu, elmi baxımdan heç nə vermir. P.P.S. Yaxşı, Aleksey Mişnevin şərhlərini duyğu göz yaşları olmadan oxumaq mümkün deyil - insan fizika və real təcrübələrlə heç bir əlaqəsi olmayan bir növ uydurma dünyada yaşayır.

Qriqori, 13.01.2014 10:58

İvan, məncə, Mpemba effektini təkzib edirsən? Təcrübələriniz göstərdiyi kimi, mövcud deyilmi? Niyə fizikada bu qədər məşhurdur və çoxları bunu izah etməyə çalışır?

İvan, 14.02.2014, 01:51

Axşamınız xeyir, Qriqori! Saxta təcrübənin təsiri mövcuddur. Ancaq bildiyiniz kimi, bu, fizikada yeni nümunələr axtarmaq üçün bir səbəb deyil, eksperimentatorun bacarıqlarını artırmaq üçün bir səbəbdir. Şərhlərdə artıq qeyd etdiyim kimi, yuxarıda qeyd olunan bütün "Mpemba effekti"ni izah etmək cəhdlərində tədqiqatçılar nəyi dəqiq və hansı şəraitdə ölçdüklərini aydın şəkildə ifadə edə bilmirlər. Və siz demək istəyirsiniz ki, bunlar eksperimental fiziklərdir? Məni güldürmə. Təsiri fizikada deyil, indi dənizi olan müxtəlif forumlarda və bloqlarda psevdoelmi müzakirələrdə məlumdur. Əsl fiziki təsir kimi (bəzi yeni fiziki qanunların nəticəsi kimi, səhv şərhin və ya sadəcə bir mif kimi deyil) fizikadan uzaq insanlar bunu qəbul edirlər. Deməli, tamamilə fərqli şəraitdə aparılan müxtəlif təcrübələrin nəticələrindən vahid fiziki təsir kimi danışmağa heç bir əsas yoxdur.

Pavel, 18.02.2014 09:59

hmm, uşaqlar ... "Sürət məlumatı" üçün məqalə ... Heç bir günah yoxdur ...;) İvan hər şeydə haqlıdır ...

Gregory, 19.02.2014, 12:50

İvan, razıyam ki, bu gün təsdiqlənməmiş sensasiyalı materialları dərc edən çoxlu psevdo-elmi saytlar var.? Axı Mpemba effekti hələ də araşdırılır. Üstəlik, universitetlərin alimləri də araşdırma aparırlar. Məsələn, 2013-cü ildə bu təsir Sinqapurdakı Texnologiya Universitetində bir qrup tərəfindən araşdırıldı. http://arxiv.org/abs/1310.6514 linkinə nəzər salın. Onlar bu təsirin izahını tapdıqlarına inanırlar. Mən kəşfin mahiyyəti haqqında ətraflı yazmayacağam, lakin onların fikrincə, təsir hidrogen bağlarında yığılan enerjilərin fərqi ilə bağlıdır.

Moiseeva N.P. 19.02.2014 03:04

Mpemba effektinin öyrənilməsi ilə maraqlanan hər kəs üçün məqalə materialını bir az əlavə etdim və ən son nəticələrlə tanış ola biləcəyiniz bağlantılar verdim (mətnə ​​baxın). Şərhlər üçün təşəkkür edirik.

İldar, 24.02.2014 04:12 | hər şeyi sadalamağın mənası yoxdur

Mpembanın bu təsiri həqiqətən baş verirsə, məncə bunun izahını suyun molekulyar quruluşunda axtarmaq lazımdır. Su (populyar elmi ədəbiyyatdan öyrəndiyim kimi) ayrı-ayrı H2O molekulları şəklində deyil, bir neçə molekulun (hətta onlarla) çoxluqlarında mövcuddur. Suyun temperaturu yüksəldikcə molekulyar hərəkətin sürəti artır, çoxluqlar parçalanır və molekulların valent bağlarının böyük klasterləri yığmağa vaxtı olmur. Molekulların hərəkət sürətinin azalması ilə müqayisədə çoxluqların əmələ gəlməsi bir az daha uzun çəkir. Və çoxluqlar daha kiçik olduğundan, kristal şəbəkənin formalaşması daha sürətli olur. Soyuq suda, görünür, kifayət qədər böyük sabit qruplar bir qəfəsin meydana gəlməsinə mane olur, onların məhv edilməsi üçün bir az vaxt lazımdır. Mən özüm televizorda maraqlı bir effekt gördüm, soyuq su bir bankada sakitcə dayanaraq, soyuqda bir neçə saat maye qaldı. Amma qabı əlinə alan kimi, yəni yerindən bir az tərpəndi, bankadakı su dərhal kristallaşdı, qeyri-şəffaf oldu və banka partladı. Yaxşı, bu təsiri göstərən keşiş bunu suyun təqdis edilməsi ilə izah etdi. Yeri gəlmişkən, suyun temperaturdan asılı olaraq öz viskozitesini güclü şəkildə dəyişdirdiyi ortaya çıxır. Biz, böyük canlılar olaraq, görünməzyik və kiçik (mm və daha az) xərçəngkimilər və hətta daha çox bakteriyalar səviyyəsində suyun özlülüyü çox əhəmiyyətli bir amildir. Bu özlülük, məncə, su klasterlərinin ölçüsü ilə də müəyyən edilir.

GREY, 15.03.2014 05:30

Ətrafımızda gördüyümüz hər şey səth xüsusiyyətləridir (xüsusiyyətləridir), belə ki, biz enerji üçün yalnız ölçə biləcəyimiz və ya mövcudluğu sübut edə biləcəyimiz şeyi götürürük, əks halda dalana dirənir. Bu fenomen, Mpemba effekti yalnız bütün fiziki modelləri vahid qarşılıqlı təsir strukturunda birləşdirəcək sadə həcmli nəzəriyyə ilə izah edilə bilər. əslində hər şey sadədir

Nikita, 06.06.2014 04:27 | avtomobil

amma necə etmək olar ki, maşına minəndə suyun soyuq, amma isti olmasın!

aleksey, 10.03.2014 01:09

Və burada yolda başqa bir "kəşf" var. Plastik şüşədəki su qapağı açıq olduqda daha tez donur. Əyləncə üçün, şiddətli şaxtada dəfələrlə təcrübə qurdum. Təsiri göz qabağındadır. Salam nəzəriyyəçilər!

Eugene, 27.12.2014 08:40

Buxarlandırıcı soyuducu prinsipi. Soyuq və isti su ilə iki hermetik şəkildə bağlanmış şüşə götürürük. Soyuqda qoyduq. Soyuq su daha tez donur. İndi soyuq və isti su ilə eyni şüşələri götürürük, onları açıb şaxtaya qoyuruq. İsti su soyuq sudan daha tez donacaq. İki hövzə soyuq və isti su götürsək, isti su daha sürətli donacaq. Bu, atmosferlə əlaqəmizi artırmağımızla bağlıdır. Buxarlanma nə qədər intensiv olarsa, temperaturun düşməsi bir o qədər tez baş verir. Burada rütubət faktorunu qeyd etmək lazımdır. Rütubət nə qədər aşağı olarsa, buxarlanma bir o qədər güclü olar və soyutma da bir o qədər güclü olar.

boz TOMSK, 03/01/2015 10:55

GREY, 15.03.2014 05:30 - davam etdi Temperatur haqqında bildikləriniz hamısı deyil. Daha çox şey var. Temperaturun fiziki modelini düzgün tərtib etsəniz, o, diffuziya, ərimə və kristallaşmadan təzyiqin artması ilə temperaturun artması, temperaturun artması ilə təzyiqin artması kimi tərəzilərə qədər enerji proseslərini təsvir etmək üçün əsas olacaqdır. . Hətta Günəşin enerjisinin fiziki modeli də yuxarıdakılardan aydın olacaq. Mən qışdayam. ... 20013-cü ilin yazında, temperatur modellərinə baxaraq, ümumi temperatur modelini tərtib etdi. Bir neçə aydan sonra temperatur paradoksu haqqında xatırladım və sonra başa düşdüm ki, mənim temperatur modelim də Mpemba paradoksunu təsvir edir. Bu, 2013-cü ilin may-iyun ayları idi. Bir il gecikdi, amma ən yaxşısı budur. Mənim fiziki modelim dondurulmuş çərçivədir və o, həm irəli, həm də geri sürüşdürilə bilər və onun hərəkətliliyi, hər şeyin hərəkət etdiyi aktivlik var. Mövzunun təkrarı ilə 8 sinif məktəbim və 2 illik kollecim var. 20 il keçdi. Ona görə də mən məşhur alimlərin hər hansı fiziki modellərini, eləcə də düsturları aid edə bilmərəm. Bağışlayın.

Andrey, 08.11.2015 08:52

Ümumiyyətlə, isti suyun niyə soyuq sudan daha tez donması ilə bağlı bir fikrim var. Və izahatlarımda hər şey çox sadədir, əgər maraqlanırsınızsa, mənə e-poçtla yazın: [email protected]

Andrey, 08.11.2015 08:58

Bağışlayın, səhv poçt qutusu verdim, düzgün e-poçt budur: [email protected]

Viktor, 23.12.2015, 10:37

Mənə elə gəlir ki, hər şey daha sadədir, bizdə qar var, buxarlanmış qazdır, soyumuşdur, ona görə də şaxtada daha tez soyuya bilər, çünki o, buxarlanır və uzağa qalxmadan dərhal kristallaşır, qaz halındakı su isə daha sürətli soyuyur. maye)

Bekzhan, 28.01.2016, 09:18

Kimsə dünyanın bu təsirlərlə əlaqəli bu qanunlarını açıqlasaydı belə, bura yazmazdı.Mənim nöqteyi-nəzərimə görə, onun sirrini internet istifadəçiləri üçün açıqlaması məntiqli olmazdı, o zaman ki, məşhur saytlarda dərc edə bilər. elmi jurnallarda və xalq qarşısında şəxsən özünü sübut edir.Beləliklə, bu təsir haqqında burada nə yazılacaq, bütün bunlar əksəriyyət üçün məntiqli deyil.)))

Aleks, 22.02.2016, 12:48

salam Təcrübəçilər Siz haqlı olaraq deyirsiniz ki, Elm haradan başlayır... Ölçmələr deyil, Hesablamalar. "Təcrübə" - Təxəyyül və Xətti təfəkkürdən məhrum olanlar üçün əbədi və əvəzolunmaz arqumentdir. Soyuq sudan atmosferə qaçan molekulların sürəti onların sudan apardıqları enerjinin miqdarını müəyyən edir (soyutma enerji itkisidir) İsti sudan molekulların sürəti xeyli yüksəkdir və daşınan enerjinin kvadratı (dərəcəsi) qalan su kütləsinin soyudulması üçün) "təcrübədən" ayrılsanız və Elmin Əsas Əsaslarını xatırlasanız, hamısı budur.

Vladimir, 25.04.2016 10:53 | Meteo

O günlərdə, antifriz nadir hallarda, bir avtomobil xidmətinin isidilməmiş qarajındakı avtomobillərin soyutma sistemindən su silindr blokunu və ya radiatoru əritməmək üçün iş günündən sonra boşaldılırdı - bəzən hər ikisi birlikdə. Səhər qaynar su töküldü. Şiddətli şaxtada mühərriklər problemsiz işə başladı. Nə isə, isti su olmadığından krandan su töküblər. Su dərhal dondu. Təcrübə baha başa gəldi - ZIL-131 avtomobilinin silindr blokunu və radiatorunu almaq və dəyişdirmək nə qədər başa gəldi. Kim inanmır, yoxlasın. və Mpemba dondurma ilə sınaqdan keçirdi. Dondurmada kristallaşma sudan fərqli olaraq gedir. Dişlərinizlə bir parça dondurma və bir parça buz dişləməyə çalışın. Çox güman ki, donmamışdı, amma soyutma nəticəsində qalınlaşıb. Və şirin su, isti və ya soyuq olsun, 0 * C temperaturda donur. Soyuq su tezdir, amma isti suyun soyuması vaxt alır.

Səyyah, 06.05.2016 12:54 | Alexə

"c" - vakuumda işığın sürəti E = mc ^ 2 - kütlə və enerjinin ekvivalentliyini ifadə edən düstur

Albert, 27.07.2016 08:22

Birincisi, bərk maddələrlə bir bənzətmə var (buxarlanma prosesi yoxdur). Bu yaxınlarda mis su borularını lehimləyirdim. Proses qaz brülörünü lehimin ərimə nöqtəsinə qədər qızdırmaqla baş verir. Qol ilə bir birləşmə üçün istilik müddəti təxminən bir dəqiqədir. Qol ilə bir birləşməni lehimlədim və bir neçə dəqiqədən sonra onu səhv lehimlədiyimi başa düşdüm. Boruyu qolda sürüşdürmək bir az çəkdi. Mən ocaq ilə birləşməni yenidən qızdırmağa başladım və təəccüblüdür ki, birləşməni ərimə temperaturuna qədər qızdırmaq üçün 3-4 dəqiqə çəkdi. Necə!? Axı, boru hələ də istidir və göründüyü kimi, onu ərimə nöqtəsinə qədər qızdırmaq üçün daha az enerji lazımdır, lakin hər şey əksinə oldu. Bütün bunlar artıq qızdırılan boru üçün əhəmiyyətli dərəcədə yüksək olan istilik keçiriciliyindən gedir və iki dəqiqə ərzində qızdırılan və soyuq boru arasındakı sərhəd qovşağından uzaqlaşmağa müvəffəq oldu. İndi su haqqında. İsti və yarı qızdırılan qabın anlayışlarından istifadə edəcəyik. İsti bir qabda isti, yüksək hərəkətli hissəciklər və nisbətən tez periferiyadan mərkəzə doğru hərəkət edən qeyri-aktiv, soyuq hissəciklər arasında dar bir temperatur interfeysi meydana gəlir, çünki bu sərhəddə sürətli hissəciklər hissəciklər tərəfindən enerjisini tez tərk edir (soyuyur). sərhədin o biri tərəfində. Xarici soyuq hissəciklərin həcmi daha böyük olduğundan, öz istilik enerjisini verən sürətli hissəciklər xarici soyuq hissəcikləri əhəmiyyətli dərəcədə qızdıra bilməz. Buna görə də, isti suyun soyudulması prosesi nisbətən tez baş verir. Yarım qızdırılan suyun istilik keçiriciliyi çox aşağıdır və yarı qızdırılan və soyuq hissəciklər arasındakı sərhədin eni daha genişdir. Belə geniş haşiyənin mərkəzinə doğru yerdəyişmə qaynar gəmi ilə müqayisədə daha yavaş baş verir. Nəticədə, isti bir qab istidən daha sürətli soyuyur. Düşünürəm ki, gəminin ortasından kənarına bir neçə temperatur sensoru yerləşdirməklə suyun fərqli temperaturda soyudulması prosesinin dinamikasını izləmək lazımdır.

Maks, 19.11.2016 05:07

Yoxlanıldı: Yamalda, şaxtada qriaçlı su ilə boru donur və onu isitmək lazımdır, amma soyuq su yoxdur!

Artem, 12/09/2016 01:25

Çətindir, amma düşünürəm ki, soyuq su isti sudan daha sıxdır, hətta qaynadılmış sudan daha yaxşıdır və sonra soyutmada bir sürətlənmə var və s. isti su soyuq temperatura çatır və onu üstələyir və isti suyun yuxarıda yazıldığı kimi yuxarıdan deyil, aşağıdan donduğunu nəzərə alsanız, bu prosesi xeyli sürətləndirir!

Aleksandr Sergeyev, 21.08.2017 10:52

Belə bir təsir yoxdur. vay. 2016-cı ildə Nature-da mövzu ilə bağlı ətraflı məqalə dərc olundu: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect Ondan aydın olur ki, ehtiyatlı təcrübələrlə (isti və soyuq suyun nümunələri hər şeydə eynidirsə) temperatur istisna olmaqla), təsir müşahidə edilmir ...

Zablab, 22.08.2017 05:31

Viktor, 27.10.2017, 03:52

"Həqiqətən də belədir." - məktəb istilik tutumunun və enerjinin saxlanması qanununun nə olduğunu başa düşməsəydi. Yoxlamaq asandır - bunun üçün sizə lazımdır: arzu, baş, əllər, su, soyuducu və zəngli saat. Və konkisürmə meydançaları, mütəxəssislərin dediyi kimi, soyuq su ilə dondurulur (doldurulur), isti su ilə isə kəsilmiş buzu düzəldir. Qışda isə antifriz maye su deyil, yuyucu anbarına tökülməlidir. Su istənilən halda donacaq, soyuq su isə daha tez donacaq.

İrina, 23.01.2018 10:58

bütün dünya alimləri bu paradoksla Aristotelin dövründən mübarizə aparırlar və Viktor, Zavlab və Sergeev ən ağıllısı oldular.

Denis, 01.02.2018 08:51

Məqalədə hər şey düzgün yazılmışdır. Amma səbəb bir qədər fərqlidir. Qaynama prosesində orada həll olunan hava sudan buxarlanır, buna görə də qaynar su soyuduqca, nəticədə onun sıxlığı eyni temperaturda olan xam suyun sıxlığından az olacaqdır. Fərqli sıxlıqlardan başqa müxtəlif istilik keçiriciliklərinin başqa səbəbləri yoxdur.

Zavlab, 01.03.2018 08:58 | Zavlab

İrina :), "bütün dünyanın alimləri" bu "paradoks"la mübarizə aparmırlar, həqiqi alimlər üçün bu "paradoks" sadəcə mövcud deyil - yaxşı təkrarlanan şəraitdə asanlıqla təsdiqlənir. "Paradoks" afrikalı oğlan Mpembanın təkrarolunmaz təcrübələri sayəsində ortaya çıxdı və belə "alimlər" tərəfindən şişirdildi :)

Bu yazıda isti suyun soyuq sudan niyə daha tez dondurulduğu sualına baxacağıq.

İsti su soyuq sudan daha tez donur! Elm adamlarının hələ də dəqiq izahat tapa bilmədikləri suyun bu heyrətamiz xüsusiyyəti qədim zamanlardan məlumdur. Məsələn, hətta Aristoteldə qışda balıq ovu ilə bağlı bir təsvir var: balıqçılar buzun dəliklərinə balıq ovu çubuqlarını soxdular və daha çox donmaq üçün buzun üzərinə ilıq su tökdülər. Bu fenomenin adı XX əsrin 60-cı illərində Erasto Mpemba adı ilə verilmişdir. Mnemba dondurma hazırlayarkən qəribə təsir hiss edib və izahat almaq üçün fizika müəllimi doktor Denis Osborna müraciət edib. Mpemba və Dr. Osborne müxtəlif temperaturlu su ilə təcrübə aparıblar və belə qənaətə gəliblər ki, demək olar ki, qaynar su otaq temperaturunda sudan daha tez donmağa başlayır. Digər elm adamları öz təcrübələrini apardılar və hər dəfə oxşar nəticələr əldə etdilər.

Fiziki hadisənin izahı

Bunun niyə baş verdiyinə dair ümumi qəbul edilmiş izahat yoxdur. Bir çox tədqiqatçılar, hər şeyin mayenin temperaturu donma nöqtəsindən aşağı düşdüyü zaman baş verən hipotermiyadan getdiyini təklif edirlər. Başqa sözlə, su 0 ° C-dən aşağı temperaturda donarsa, super soyudulmuş su, məsələn, -2 ° C temperaturda ola bilər və eyni zamanda buza çevrilmədən maye olaraq qala bilər. Soyuq suyu dondurmağa çalışdığımız zaman, onun əvvəlcə çox soyuması və yalnız bir müddət sonra sərtləşməsi şansı var. Digər proseslər qızdırılan suda baş verir. Onun daha sürətli buza çevrilməsi konveksiya ilə bağlıdır.

Konveksiya- Bu, mayenin isti alt təbəqələrinin yüksəldiyi, yuxarı, soyudulmuş təbəqələrinin isə düşdüyü fiziki bir hadisədir.

21.11.2017 11.10.2018 Aleksandr Firtsev

« Hansı su daha tez donur soyuq və ya isti?"- dostlarınıza sual verməyə çalışın, çox güman ki, onların çoxu soyuq suyun daha tez donduğuna cavab verəcək - və səhv edir.

Əslində, dondurucuya eyni formada və həcmdə iki qab qoyarsanız, onlardan birində soyuq su, digərində isə isti olur, onda isti su daha tez donar.

Belə bir bəyanat absurd və əsassız görünə bilər. Məntiqə əməl etsəniz, isti su əvvəlcə soyuq bir temperatura qədər soyumalıdır və bu zaman soyuq artıq buza çevrilməlidir.

Bəs niyə isti su donmağa gedən yolda soyuq suyu ötür? Gəlin bunu anlamağa çalışaq.

Müşahidələrin və tədqiqatların tarixi

İnsanlar paradoksal effekti qədim zamanlardan müşahidə etmişlər, lakin heç kim buna çox əhəmiyyət verməmişdir. Arrestotel, eləcə də Rene Dekart və Frensis Bekon öz qeydlərində soyuq və isti suyun donma sürətinin təsadüfi olmadığını belə qeyd etmişlər. Qeyri-adi bir fenomen tez-tez gündəlik həyatda özünü göstərirdi.

Uzun müddətdir ki, fenomen heç bir şəkildə öyrənilmədi və elm adamları arasında böyük maraq doğurmadı.

Qeyri-adi effektin tədqiqi 1963-cü ildə Tanzaniyadan olan maraqlanan tələbə Erasto Mpembanın dondurma üçün isti südün soyuq süddən daha tez donduğunu fərq etməsi ilə başladı. Qeyri-adi effektin səbəbləri ilə bağlı izahat almağa ümid edən gənc məktəbdəki fizika müəllimindən soruşub. Lakin müəllim ona ancaq güldü.

Daha sonra Mpemba təcrübəni təkrarladı, lakin təcrübəsində o, artıq süddən deyil, sudan istifadə etdi və paradoksal effekt yenidən təkrarlandı.

6 il sonra - 1969-cu ildə Mpemba bu sualı məktəbinə gələn fizika professoru Dennis Osborna verdi. Professor gəncin müşahidəsi ilə maraqlandı, nəticədə təsirin mövcudluğunu təsdiqləyən bir təcrübə aparıldı, lakin bu fenomenin səbəbləri müəyyən edilmədi.

O vaxtdan bəri fenomen adlanır Mpemba effekti.

Elmi müşahidənin bütün tarixi boyu fenomenin səbəbləri haqqında çoxlu fərziyyələr irəli sürülüb.

Beləliklə, 2012-ci ildə Britaniya Kral Kimya Cəmiyyəti Mpemba effektini izah edən fərziyyələr üçün müsabiqə elan edəcəkdi. Müsabiqədə dünyanın hər yerindən alimlər iştirak edib, ümumilikdə 22 min elmi məqalə qeydə alınıb. Bu qədər təsirli sayda məqalələrə baxmayaraq, onların heç biri Mpemba paradoksuna aydınlıq gətirmədi.

Ən çox yayılmış versiya, isti suyun daha sürətli donması idi, çünki o, sadəcə daha sürətli buxarlanır, həcmi daha kiçik olur və həcmi azaldıqca soyutma sürəti artır. Ən çox yayılmış versiya nəticədə buxarlanmanın istisna edildiyi bir təcrübə aparıldığı üçün təkzib edildi və buna baxmayaraq, təsir təsdiqləndi.

Digər elm adamları Mpemba effektinin səbəbinin suda həll olunan qazların buxarlanması olduğuna inanırdılar. Onların fikrincə, suda həll olunan qazlar qızdırma zamanı buxarlanır, buna görə soyuq sudan daha yüksək sıxlıq əldə edir. Bildiyiniz kimi, sıxlığın artması suyun fiziki xüsusiyyətlərinin dəyişməsinə (istilik keçiriciliyinin artması) və nəticədə soyutma sürətinin artmasına səbəb olur.

Bundan əlavə, suyun dövriyyə sürətini temperaturdan asılı olaraq təsvir edən bir sıra fərziyyələr irəli sürülüb. Bir çox tədqiqatda mayenin yerləşdiyi qabların materialı arasında əlaqə yaratmağa cəhd edilmişdir. Bir çox nəzəriyyələr çox inandırıcı görünürdü, lakin ilkin məlumatların olmaması, digər təcrübələrdə ziddiyyətlər və ya aşkar edilmiş amillərin sadəcə suyun soyuma sürəti ilə müqayisə edilməməsi səbəbindən onları elmi cəhətdən təsdiqləmək mümkün olmadı. Bəzi elm adamları öz əsərlərində təsirin varlığını şübhə altına aldılar.

2013-cü ildə Sinqapurdakı Nanyang Texnologiya Universitetinin tədqiqatçıları Mpemba effektinin sirrini həll etdiklərini söylədilər. Onların araşdırmalarına görə, fenomenin səbəbi soyuq və isti suyun molekulları arasında hidrogen bağlarında yığılan enerjinin miqdarının əhəmiyyətli dərəcədə fərqli olmasıdır.

Kompüter simulyasiya üsulları aşağıdakı nəticələri göstərmişdir: suyun temperaturu nə qədər yüksək olarsa, itələyici qüvvələrin artması səbəbindən molekullar arasındakı məsafə bir o qədər çox olar. Nəticədə, molekulların hidrogen bağları daha çox enerji saxlayaraq uzanır. Soyuduqda, molekullar bir-birinə yaxınlaşmağa başlayır və hidrogen bağlarından enerji buraxır. Bu vəziyyətdə enerjinin sərbəst buraxılması temperaturun azalması ilə müşayiət olunur.

2017-ci ilin oktyabrında ispan fizikləri növbəti tədqiqatları zamanı müəyyən etdilər ki, bu, maddənin tarazlıqdan çıxarılmasıdır (güclü soyutmadan əvvəl güclü qızdırma) effektin formalaşmasında mühüm rol oynayır. Təsir ehtimalının ən böyük olduğu şərtləri müəyyən etdilər. Bundan əlavə, İspaniya alimləri əks Mpemba effektinin mövcudluğunu təsdiqləyiblər. Onlar müəyyən etdilər ki, qızdırılan zaman daha soyuq bir nümunə istidən daha sürətli yüksək temperatura çata bilər.

Hərtərəfli məlumatlara və çoxsaylı təcrübələrə baxmayaraq, alimlər effekti öyrənməyə davam etmək niyyətindədirlər.

Real həyatda Mpemba effekti

Heç düşünmüsünüzmü, niyə qışda buz meydançası soyuq deyil, isti su ilə doldurulur? Artıq başa düşdüyünüz kimi, onlar bunu edirlər, çünki isti su ilə doldurulmuş buz meydançası soyuq su ilə doldurulduğundan daha tez donacaq. Eyni səbəbdən qış buz şəhərlərində sürüşmələr isti su ilə dolur.

Beləliklə, fenomenin mövcudluğunu bilmək insanlara qış idman növləri üçün saytlar hazırlayarkən vaxta qənaət etməyə imkan verir.

Bundan əlavə, Mpemba effekti bəzən sənayedə istifadə olunur - qida, maddələr və su olan materialların dondurulma müddətini azaltmaq üçün.