तेजी से गर्म या ठंडा जम जाएगा। गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से क्यों जमता है?

पानी दुनिया के सबसे आश्चर्यजनक तरल पदार्थों में से एक है, जिसमें असामान्य गुण होते हैं। उदाहरण के लिए, बर्फ - तरल की एक ठोस अवस्था, पानी की तुलना में कम विशिष्ट गुरुत्व है, जिसने पृथ्वी पर जीवन के उद्भव और विकास को कई तरह से संभव बनाया है। इसके अलावा, निकट-वैज्ञानिक और वास्तव में वैज्ञानिक दुनिया में, इस बारे में चर्चा होती है कि कौन सा पानी तेजी से जमता है - गर्म या ठंडा। जो कोई भी कुछ शर्तों के तहत गर्म तरल को तेजी से जमने की पुष्टि करता है और वैज्ञानिक रूप से अपने निर्णय की पुष्टि करता है, उसे ब्रिटिश रॉयल सोसाइटी ऑफ केमिस्ट्स से £1,000 का पुरस्कार मिलेगा।

पृष्ठभूमि

तथ्य यह है कि, कई परिस्थितियों में, ठंड की दर के मामले में गर्म पानी ठंडे पानी से आगे है, मध्य युग में वापस देखा गया था। फ्रांसिस बेकन और रेने डेसकार्टेस ने इस घटना को समझाने में बहुत प्रयास किया है। हालांकि, शास्त्रीय गर्मी इंजीनियरिंग के दृष्टिकोण से, इस विरोधाभास को समझाया नहीं जा सकता है, और उन्होंने इसे दबाने की कोशिश की। विवाद को जारी रखने की प्रेरणा कुछ जिज्ञासु कहानी थी जो 1963 में तंजानिया के स्कूली छात्र एरास्टो मपेम्बा (एरास्टो मपेम्बा) के साथ हुई थी। एक बार, एक कुकिंग स्कूल में मिठाई बनाने के पाठ के दौरान, अन्य चीजों से विचलित एक लड़के के पास आइसक्रीम के मिश्रण को समय पर ठंडा करने का समय नहीं था और गर्म दूध में चीनी का घोल फ्रीजर में डाल दिया। उनके आश्चर्य के लिए, उत्पाद उनके साथी चिकित्सकों की तुलना में कुछ तेजी से ठंडा हुआ, जिन्होंने आइसक्रीम बनाने के लिए तापमान शासन का पालन किया।

घटना के सार को समझने की कोशिश करते हुए, लड़के ने एक भौतिकी शिक्षक की ओर रुख किया, जिसने विवरण में जाने के बिना, उसके पाक प्रयोगों का उपहास किया। हालाँकि, एरास्टो को गहरी दृढ़ता से प्रतिष्ठित किया गया था और उसने दूध पर नहीं, बल्कि पानी पर अपने प्रयोग जारी रखे। उन्होंने सुनिश्चित किया कि कुछ मामलों में ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी तेजी से जमता है।

दार एस सलाम विश्वविद्यालय में प्रवेश करते हुए, एरास्टो मपेम्बे ने प्रोफेसर डेनिस जी. ओसबोर्न के एक व्याख्यान में भाग लिया। स्नातक स्तर की पढ़ाई के बाद, छात्र ने वैज्ञानिक को उसके तापमान के आधार पर पानी के जमने की दर की समस्या से हैरान कर दिया। डी.जी. ओसबोर्न ने इस सवाल का बहुत मज़ाक उड़ाया, यह कहते हुए कि कोई भी हारने वाला जानता है कि ठंडा पानी तेजी से जम जाएगा। हालांकि, युवक के प्राकृतिक तप ने खुद को महसूस किया। उन्होंने प्रोफेसर के साथ एक शर्त लगाई, यहां प्रयोगशाला में एक प्रयोगात्मक परीक्षण करने की पेशकश की। एरास्टो ने पानी के दो कंटेनर फ्रीजर में रखे, एक को 95°F (35°C) पर और दूसरे को 212°F (100°C) पर। प्रोफेसर और आसपास के "प्रशंसकों" को क्या आश्चर्य हुआ जब दूसरे कंटेनर में पानी तेजी से जम गया। तब से, इस घटना को "मपेम्बा विरोधाभास" कहा गया है।

हालांकि, आज तक "मपेम्बा विरोधाभास" की व्याख्या करने वाली कोई सुसंगत सैद्धांतिक परिकल्पना नहीं है। यह स्पष्ट नहीं है कि कौन से बाहरी कारक, पानी की रासायनिक संरचना, उसमें घुली हुई गैसों और खनिजों की उपस्थिति, विभिन्न तापमानों पर तरल पदार्थ के जमने की दर को प्रभावित करते हैं। "म्पेम्बा प्रभाव" का विरोधाभास यह है कि यह आई न्यूटन द्वारा खोजे गए कानूनों में से एक का खंडन करता है, जिसमें कहा गया है कि पानी का ठंडा समय तरल और पर्यावरण के बीच तापमान अंतर के सीधे आनुपातिक है। और अगर अन्य सभी तरल पदार्थ पूरी तरह से इस कानून के अधीन हैं, तो कुछ मामलों में पानी एक अपवाद है।

गर्म पानी तेजी से क्यों जमता है?टी

ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी तेजी से क्यों जमता है, इसके कई संस्करण हैं। मुख्य हैं:

• गर्म पानी तेजी से वाष्पित हो जाता है, जबकि इसकी मात्रा कम हो जाती है, और तरल की एक छोटी मात्रा तेजी से ठंडी हो जाती है - जब पानी को + 100 ° से 0 ° तक ठंडा किया जाता है, तो वायुमंडलीय दबाव में मात्रा का नुकसान 15% तक पहुंच जाता है;
• तरल और पर्यावरण के बीच गर्मी विनिमय की तीव्रता जितनी अधिक होती है, तापमान का अंतर उतना ही अधिक होता है, इसलिए उबलते पानी की गर्मी का नुकसान तेजी से होता है;
• जब गर्म पानी ठंडा होता है, तो इसकी सतह पर एक बर्फ की परत बन जाती है, जो तरल को पूरी तरह से जमने और वाष्पित होने से रोकती है;
• पानी के उच्च तापमान पर, इसका संवहन मिश्रण होता है, जिससे ठंड का समय कम हो जाता है;
• पानी में घुलने वाली गैसें हिमांक को कम करती हैं, क्रिस्टल बनाने के लिए ऊर्जा लेती हैं - गर्म पानी में कोई घुली हुई गैसें नहीं होती हैं।

इन सभी शर्तों को बार-बार प्रयोगात्मक सत्यापन के अधीन किया गया है। विशेष रूप से, जर्मन वैज्ञानिक डेविड ऑरबैक ने पाया कि गर्म पानी का क्रिस्टलीकरण तापमान ठंडे पानी की तुलना में थोड़ा अधिक होता है, जिससे पूर्व को और अधिक तेज़ी से जमना संभव हो जाता है। हालाँकि, बाद में उनके प्रयोगों की आलोचना की गई और कई वैज्ञानिकों का मानना ​​​​है कि "मपेम्बा प्रभाव" जिसके बारे में पानी तेजी से जमता है - गर्म या ठंडा, केवल कुछ शर्तों के तहत पुन: उत्पन्न किया जा सकता है, जिसे अब तक किसी ने नहीं खोजा और ठोस किया है।

ब्रिटिश रॉयल सोसाइटी ऑफ केमिस्ट्री किसी ऐसे व्यक्ति को £1,000 का इनाम दे रही है जो वैज्ञानिक रूप से समझा सकता है कि क्यों, कुछ मामलों में, गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जमता है।

"आधुनिक विज्ञान अभी भी इस प्रतीत होने वाले सरल प्रश्न का उत्तर नहीं दे सकता है। आइसक्रीम निर्माता और बारटेंडर अपने दैनिक कार्य में इस प्रभाव का उपयोग करते हैं, लेकिन वास्तव में कोई नहीं जानता कि यह क्यों काम करता है। यह समस्या सहस्राब्दियों से जानी जाती है, अरस्तू और डेसकार्टेस जैसे दार्शनिकों ने इसके बारे में सोचा है, ”ब्रिटिश रॉयल सोसाइटी ऑफ केमिस्ट्री के अध्यक्ष, प्रोफेसर डेविड फिलिप्स ने सोसाइटी से एक प्रेस विज्ञप्ति में उद्धृत किया।

कैसे एक अफ्रीकी शेफ ने एक ब्रिटिश भौतिकी के प्रोफेसर को हराया

यह कोई अप्रैल फूल का मजाक नहीं है, बल्कि एक कठोर भौतिक वास्तविकता है। आज का विज्ञान, जो आसानी से आकाशगंगाओं और ब्लैक होल पर काम करता है, क्वार्क और बोसॉन की खोज के लिए विशाल त्वरक का निर्माण करता है, यह नहीं समझा सकता कि मौलिक पानी कैसे "काम करता है"। स्कूल की पाठ्यपुस्तक स्पष्ट रूप से कहती है कि एक गर्म शरीर को ठंडा करने में एक ठंडे शरीर को ठंडा करने में अधिक समय लगता है। लेकिन पानी के लिए इस नियम का हमेशा पालन नहीं किया जाता है। ईसा पूर्व चौथी शताब्दी में अरस्तू ने इस विरोधाभास की ओर ध्यान आकर्षित किया। इ। यहाँ प्राचीन यूनानी ने "मेटियोरोलोगिका I" पुस्तक में लिखा है: "तथ्य यह है कि पानी को पहले से गरम किया जाता है, इसके जमने में योगदान देता है। इसलिए, बहुत से लोग, जब वे गर्म पानी को जल्दी से ठंडा करना चाहते हैं, तो पहले इसे धूप में रखें ... ”मध्य युग में, फ्रांसिस बेकन और रेने डेसकार्टेस ने इस घटना को समझाने की कोशिश की। काश, न तो महान दार्शनिक और न ही शास्त्रीय तापीय भौतिकी विकसित करने वाले कई वैज्ञानिक इसमें सफल हुए, और इसलिए इस तरह के एक असुविधाजनक तथ्य को लंबे समय तक "भूल" गया।

और केवल 1968 में उन्होंने तंजानिया के स्कूली छात्र एरास्टो मपेम्बा को "याद" किया, जो किसी भी विज्ञान से दूर था। एक कुकिंग स्कूल में पढ़ते समय, 1963 में 13 वर्षीय मपेम्बे को आइसक्रीम बनाने का काम सौंपा गया था। तकनीक के अनुसार, दूध को उबालना, उसमें चीनी घोलना, कमरे के तापमान पर ठंडा करना और फिर उसे जमने के लिए फ्रिज में रखना आवश्यक था। जाहिर है, Mpemba एक मेहनती छात्र नहीं था और झिझकता था। इस डर से कि पाठ के अंत तक वह समय पर नहीं पहुंचेगा, उसने ठंडे दूध को फ्रिज में रख दिया। उनके आश्चर्य के लिए, यह उनके साथियों के दूध से भी पहले जम गया, जो सभी नियमों के अनुसार तैयार किया गया था।

जब मपेम्बा ने अपनी खोज एक भौतिकी शिक्षक के साथ साझा की, तो उसने पूरी कक्षा के सामने उसका मज़ाक उड़ाया। Mpemba ने अपमान को याद किया। पांच साल बाद, पहले से ही दार एस सलाम विश्वविद्यालय में एक छात्र, वह प्रसिद्ध भौतिक विज्ञानी डेनिस जी ओसबोर्न के एक व्याख्यान में थे। व्याख्यान के बाद, उन्होंने वैज्ञानिक से एक प्रश्न पूछा: "यदि आप समान मात्रा में पानी के साथ दो समान कंटेनर लेते हैं, एक 35 डिग्री सेल्सियस (95 डिग्री फ़ारेनहाइट) पर और दूसरा 100 डिग्री सेल्सियस (212 डिग्री फ़ारेनहाइट) पर, और डाल दें उन्हें फ्रीजर में, फिर एक गर्म कंटेनर में पानी तेजी से जम जाएगा। क्यों?" आप कल्पना कर सकते हैं कि तंजानिया से दूर रहने वाले एक युवक के सवाल पर एक ब्रिटिश प्रोफेसर की प्रतिक्रिया क्या होगी। उन्होंने छात्र का मजाक उड़ाया। हालांकि, Mpemba इस तरह के जवाब के लिए तैयार था और उसने वैज्ञानिक को दांव पर लगा दिया। उनके तर्क की परिणति एक प्रायोगिक परीक्षण में हुई जिसने मपेम्बा को सही साबित कर दिया और ओसबोर्न ने हार मान ली। तो छात्र-कुकर ने अपना नाम विज्ञान के इतिहास में दर्ज कर लिया, और अब से इस घटना को "मपेम्बा प्रभाव" कहा जाता है। इसे त्यागने के लिए, यह घोषित करने के लिए कि "अस्तित्वहीन" काम नहीं करता है। घटना मौजूद है, और, जैसा कि कवि ने लिखा है, "पैर के दांत में नहीं।"

क्या धूल के कण और घुले हुए पदार्थ इसके लिए जिम्मेदार हैं?

वर्षों से, कई लोगों ने ठंडे पानी के रहस्य को जानने की कोशिश की है। इस घटना के लिए स्पष्टीकरण का एक पूरा समूह प्रस्तावित किया गया है: वाष्पीकरण, संवहन, विलेय का प्रभाव - लेकिन इनमें से कोई भी कारक निश्चित नहीं माना जा सकता है। कई वैज्ञानिकों ने अपना पूरा जीवन Mpemba प्रभाव के लिए समर्पित कर दिया। न्यूयॉर्क के स्टेट यूनिवर्सिटी में विकिरण सुरक्षा विभाग के सदस्य जेम्स ब्राउन्रिज एक दशक से अधिक समय से अपने खाली समय में विरोधाभास का अध्ययन कर रहे हैं। सैकड़ों प्रयोग करने के बाद, वैज्ञानिक का दावा है कि उसके पास हाइपोथर्मिया के "अपराध" का सबूत है। ब्राउनरिज बताते हैं कि 0 डिग्री सेल्सियस पर, पानी केवल सुपरकूल होता है, और जब तापमान नीचे चला जाता है तो जमना शुरू हो जाता है। हिमांक को पानी में अशुद्धियों द्वारा नियंत्रित किया जाता है - वे बर्फ के क्रिस्टल के निर्माण की दर को बदलते हैं। अशुद्धताएं, और ये धूल के कण, बैक्टीरिया और घुले हुए लवण हैं, उनका विशिष्ट न्यूक्लिएशन तापमान होता है, जब क्रिस्टलीकरण केंद्रों के आसपास बर्फ के क्रिस्टल बनते हैं। जब पानी में एक साथ कई तत्व मौजूद होते हैं, तो हिमांक का निर्धारण उच्चतम न्यूक्लिएशन तापमान वाले द्वारा किया जाता है।

प्रयोग के लिए, ब्राउन्रिज ने एक ही तापमान पर पानी के दो नमूने लिए और उन्हें फ्रीजर में रख दिया। उन्होंने पाया कि एक नमूना हमेशा दूसरे के सामने जम जाता है - संभवतः अशुद्धियों के एक अलग संयोजन के कारण।

ब्राउनरिज का दावा है कि पानी और फ्रीजर के बीच अधिक तापमान अंतर के कारण गर्म पानी तेजी से ठंडा होता है - इससे ठंडे पानी के अपने प्राकृतिक हिमांक तक पहुंचने से पहले इसके हिमांक तक पहुंचने में मदद मिलती है, जो कि कम से कम 5 डिग्री सेल्सियस कम है।

हालाँकि, ब्राउन्रिज का तर्क कई सवाल उठाता है। इसलिए, जो लोग अपने तरीके से Mpemba प्रभाव की व्याख्या कर सकते हैं, उनके पास ब्रिटिश रॉयल सोसाइटी ऑफ केमिस्ट्री से एक हजार पाउंड स्टर्लिंग के लिए प्रतिस्पर्धा करने का मौका है।

21.11.2017 11.10.2018 एलेक्ज़ेंडर फ़िरत्सेव

« कौन सा पानी तेजी से ठंडा या गर्म जमता है?”- अपने दोस्तों से एक सवाल पूछने की कोशिश करें, सबसे अधिक संभावना है कि उनमें से अधिकांश इसका जवाब देंगे कि ठंडा पानी तेजी से जमता है - और गलती करें।

वास्तव में, यदि आप एक ही आकार और आयतन के दो बर्तन एक साथ फ्रीजर में रखते हैं, जिनमें से एक में ठंडा पानी होगा और दूसरे में गर्म, तो गर्म पानी तेजी से जम जाएगा।

ऐसा बयान बेतुका और अनुचित लग सकता है। तार्किक रूप से, गर्म पानी को पहले ठंडे तापमान पर ठंडा करना चाहिए, और इस समय ठंडा पानी पहले से ही बर्फ में बदल जाना चाहिए।

तो जमने के रास्ते में गर्म पानी ठंडे पानी से आगे क्यों निकल जाता है? आइए इसे जानने की कोशिश करते हैं।

अवलोकन और अनुसंधान का इतिहास

लोगों ने प्राचीन काल से विरोधाभासी प्रभाव देखा है, लेकिन किसी ने भी इसे ज्यादा महत्व नहीं दिया। इसलिए ठंडे और गर्म पानी के जमने की दर में विसंगतियों को उनके नोट्स में एरेस्टोटेल, साथ ही रेने डेसकार्टेस और फ्रांसिस बेकन द्वारा नोट किया गया था। एक असामान्य घटना अक्सर रोजमर्रा की जिंदगी में ही प्रकट होती है।

लंबे समय तक, इस घटना का किसी भी तरह से अध्ययन नहीं किया गया था और वैज्ञानिकों में ज्यादा दिलचस्पी नहीं जगाई।

असामान्य प्रभाव का अध्ययन 1963 में शुरू हुआ, जब तंजानिया के एक जिज्ञासु छात्र, एरास्टो मपेम्बा ने देखा कि आइसक्रीम के लिए गर्म दूध ठंडे दूध की तुलना में तेजी से जमता है। असामान्य प्रभाव के कारणों की व्याख्या पाने की आशा में, युवक ने स्कूल में अपने भौतिकी के शिक्षक से पूछा। हालाँकि, शिक्षक केवल उस पर हँसे।

बाद में, Mpemba ने प्रयोग दोहराया, लेकिन अपने प्रयोग में उन्होंने अब दूध नहीं, बल्कि पानी का उपयोग किया, और विरोधाभासी प्रभाव फिर से दोहराया गया।

छह साल बाद, 1969 में, Mpemba ने यह सवाल भौतिकी के प्रोफेसर डेनिस ओसबोर्न से पूछा, जो उनके स्कूल में आए थे। प्रोफेसर युवक के अवलोकन में रुचि रखते थे, परिणामस्वरूप, एक प्रयोग किया गया था जिसने प्रभाव की उपस्थिति की पुष्टि की, लेकिन इस घटना के कारणों को स्थापित नहीं किया गया था।

तब से, इस घटना को कहा जाता है Mpemba प्रभाव.

वैज्ञानिक टिप्पणियों के पूरे इतिहास में, घटना के कारणों के बारे में कई परिकल्पनाओं को सामने रखा गया है।

इसलिए 2012 में, ब्रिटिश रॉयल सोसाइटी ऑफ केमिस्ट्री ने Mpemba प्रभाव की व्याख्या करने के लिए परिकल्पनाओं की एक प्रतियोगिता की घोषणा की। प्रतियोगिता में दुनिया भर के वैज्ञानिकों ने भाग लिया, कुल 22,000 वैज्ञानिक पत्र पंजीकृत किए गए। इतनी प्रभावशाली संख्या में लेखों के बावजूद, उनमें से किसी ने भी Mpemba विरोधाभास को स्पष्ट नहीं किया।

सबसे आम संस्करण था जिसके अनुसार, गर्म पानी तेजी से जम जाता है, क्योंकि यह बस तेजी से वाष्पित हो जाता है, इसकी मात्रा कम हो जाती है, और जैसे-जैसे मात्रा घटती जाती है, इसकी शीतलन दर बढ़ती जाती है। सबसे आम संस्करण का अंततः खंडन किया गया था, क्योंकि एक प्रयोग किया गया था जिसमें वाष्पीकरण को बाहर रखा गया था, लेकिन फिर भी प्रभाव की पुष्टि की गई थी।

अन्य वैज्ञानिकों का मानना ​​था कि Mpemba प्रभाव का कारण पानी में घुली गैसों का वाष्पीकरण है। उनकी राय में, हीटिंग प्रक्रिया के दौरान, पानी में घुलने वाली गैसें वाष्पित हो जाती हैं, जिसके कारण यह ठंडे पानी की तुलना में अधिक घनत्व प्राप्त कर लेता है। जैसा कि ज्ञात है, घनत्व में वृद्धि से पानी के भौतिक गुणों (तापीय चालकता में वृद्धि) में परिवर्तन होता है, और इसलिए शीतलन दर में वृद्धि होती है।

इसके अलावा, कई परिकल्पनाओं को सामने रखा गया है जो तापमान के एक कार्य के रूप में जल परिसंचरण की दर का वर्णन करती हैं। कई अध्ययनों में, कंटेनरों की सामग्री के बीच संबंध स्थापित करने का प्रयास किया गया था जिसमें तरल स्थित था। कई सिद्धांत बहुत प्रशंसनीय लग रहे थे, लेकिन प्रारंभिक डेटा की कमी, अन्य प्रयोगों में विरोधाभासों या इस तथ्य के कारण वैज्ञानिक रूप से पुष्टि नहीं की जा सकी कि पहचाने गए कारक पानी के ठंडा होने की दर के साथ तुलनीय नहीं थे। कुछ वैज्ञानिकों ने अपने कार्यों में प्रभाव के अस्तित्व पर सवाल उठाया।

2013 में, सिंगापुर में नानयांग टेक्नोलॉजिकल यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने दावा किया कि उन्होंने Mpemba प्रभाव के रहस्य को सुलझा लिया है। उनके अध्ययन के अनुसार, घटना का कारण यह है कि ठंडे और गर्म पानी के अणुओं के बीच हाइड्रोजन बांड में संग्रहीत ऊर्जा की मात्रा में काफी अंतर होता है।

कंप्यूटर सिमुलेशन विधियों ने निम्नलिखित परिणाम दिखाए हैं: पानी का तापमान जितना अधिक होता है, अणुओं के बीच की दूरी उतनी ही अधिक होती है क्योंकि प्रतिकारक बल बढ़ते हैं। नतीजतन, अणुओं के हाइड्रोजन बांड खिंच जाते हैं, और अधिक ऊर्जा का भंडारण करते हैं। ठंडा होने पर, अणु एक दूसरे के पास जाने लगते हैं, हाइड्रोजन बांड से ऊर्जा छोड़ते हैं। इस मामले में, ऊर्जा की रिहाई तापमान में कमी के साथ होती है।

अक्टूबर 2017 में, स्पैनिश भौतिकविदों ने एक अन्य अध्ययन के दौरान पाया कि यह संतुलन से पदार्थ को हटाने (मजबूत शीतलन से पहले मजबूत हीटिंग) है जो प्रभाव के गठन में एक बड़ी भूमिका निभाता है। उन्होंने उन स्थितियों को निर्धारित किया जिनके तहत प्रभाव की संभावना अधिकतम है। इसके अलावा, स्पेन के वैज्ञानिकों ने उल्टे Mpemba प्रभाव के अस्तित्व की पुष्टि की है। उन्होंने पाया कि गर्म होने पर, ठंडा नमूना गर्म तापमान की तुलना में उच्च तापमान तक तेजी से पहुंच सकता है।

संपूर्ण जानकारी और कई प्रयोगों के बावजूद, वैज्ञानिक प्रभाव का अध्ययन जारी रखने का इरादा रखते हैं।

वास्तविक जीवन में Mpemba प्रभाव

क्या आपने कभी सोचा है कि सर्दियों में बर्फ की रिंक ठंडे नहीं बल्कि गर्म पानी से भरी होती है? जैसा कि आप पहले ही समझ चुके हैं, वे ऐसा इसलिए करते हैं क्योंकि गर्म पानी से भरा स्केटिंग रिंक ठंडे पानी से भरे होने की तुलना में तेजी से जम जाएगा। इसी कारण से, सर्दियों के बर्फीले शहरों में गर्म पानी के साथ स्लाइड डाली जाती है।

इस प्रकार, घटना के अस्तित्व के बारे में ज्ञान लोगों को शीतकालीन खेलों के लिए साइट तैयार करते समय समय बचाने की अनुमति देता है।

इसके अलावा, कभी-कभी उद्योग में Mpemba प्रभाव का उपयोग किया जाता है - उत्पादों, पदार्थों और पानी युक्त सामग्री के ठंड के समय को कम करने के लिए।

इस लेख में हम देखेंगे कि गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से क्यों जमता है।

गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में बहुत तेजी से जमता है! पानी का यह अद्भुत गुण, जिसकी सटीक व्याख्या वैज्ञानिक अभी भी नहीं खोज पाए हैं, प्राचीन काल से ज्ञात है। उदाहरण के लिए, अरस्तू में भी शीतकालीन मछली पकड़ने का वर्णन है: मछुआरों ने बर्फ में छेद में मछली पकड़ने की छड़ें डालीं, और ताकि वे तेजी से जम सकें, उन्होंने बर्फ पर गर्म पानी डाला। इस घटना का नाम XX सदी के 60 के दशक में एरास्टो मपेम्बा के नाम पर रखा गया था। मेन्म्बा ने आइसक्रीम बनाते समय अजीब प्रभाव देखा और स्पष्टीकरण के लिए अपने भौतिकी शिक्षक डॉ डेनिस ओसबोर्न की ओर रुख किया। Mpemba और डॉ. ओसबोर्न ने अलग-अलग तापमान पर पानी के साथ प्रयोग किया और निष्कर्ष निकाला कि लगभग उबलता पानी कमरे के तापमान पर पानी की तुलना में बहुत तेजी से जमने लगता है। अन्य वैज्ञानिकों ने अपने-अपने प्रयोग किए हैं और हर बार उन्हें समान परिणाम प्राप्त हुए हैं।

एक भौतिक घटना की व्याख्या

ऐसा क्यों हो रहा है, इसकी कोई आम तौर पर स्वीकृत व्याख्या नहीं है। कई शोधकर्ताओं का सुझाव है कि यह सब एक तरल के सुपरकूलिंग के बारे में है, जो तब होता है जब इसका तापमान ठंड से नीचे चला जाता है। दूसरे शब्दों में, यदि पानी 0 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर जम जाता है, तो सुपरकूल्ड पानी का तापमान हो सकता है, उदाहरण के लिए, -2 डिग्री सेल्सियस और फिर भी बर्फ में बदले बिना तरल रहता है। जब हम ठंडे पानी को फ्रीज करने की कोशिश करते हैं, तो एक मौका है कि यह पहले सुपरकूल हो जाएगा, और कुछ समय बाद ही सख्त हो जाएगा। गर्म पानी में, अन्य प्रक्रियाएं होती हैं। बर्फ में इसका तेजी से परिवर्तन संवहन से जुड़ा है।

कंवेक्शन- यह एक भौतिक घटना है जिसमें तरल की गर्म निचली परतें ऊपर उठती हैं, और ऊपरी, ठंडी परतें गिरती हैं।

हैलो, दिलचस्प तथ्यों के प्रिय प्रेमियों। आज हम बात करेंगे। लेकिन मुझे लगता है कि शीर्षक में दिया गया प्रश्न केवल बेतुका लग सकता है - लेकिन क्या किसी को हमेशा अविभाजित "सामान्य ज्ञान" पर भरोसा करना चाहिए, न कि कड़ाई से निर्धारित परीक्षण अनुभव। आइए जानने की कोशिश करते हैं कि गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से क्यों जमता है?

इतिहास संदर्भ

कि ठंडे और गर्म पानी को जमने के मुद्दे में "सब कुछ शुद्ध नहीं है" का उल्लेख अरस्तू के कार्यों में किया गया था, फिर इसी तरह के नोट एफ। बेकन, आर। डेसकार्टेस और जे। ब्लैक द्वारा बनाए गए थे। हाल के इतिहास में, "मपेम्बा विरोधाभास" नाम को इस आशय से जोड़ा गया है - तांगानिका के एक स्कूली छात्र के नाम पर, एरास्टो मपेम्बा, जिसने भौतिकी के एक अतिथि प्रोफेसर से यही प्रश्न पूछा था।

लड़के का सवाल खरोंच से नहीं, बल्कि रसोई में आइसक्रीम के मिश्रण को ठंडा करने की प्रक्रिया के विशुद्ध रूप से व्यक्तिगत अवलोकन से आया। बेशक, वहां मौजूद सहपाठी, स्कूल के शिक्षक के साथ, मपेम्बा पर हँसे - हालाँकि, प्रोफेसर डी। ओसबोर्न द्वारा व्यक्तिगत रूप से एक प्रायोगिक जाँच के बाद, एरास्टो का मज़ाक बनाने की इच्छा उनसे "वाष्पित" हो गई। इसके अलावा, Mpemba ने प्रोफेसर के साथ मिलकर 1969 में भौतिकी शिक्षा में इस प्रभाव का विस्तृत विवरण प्रकाशित किया - और तब से उपरोक्त नाम वैज्ञानिक साहित्य में तय किया गया है।

घटना का सार क्या है?

प्रयोग की स्थापना काफी सरल है: अन्य चीजें समान होने पर, समान पतली दीवार वाले जहाजों का परीक्षण किया जाता है, जिसमें पानी की समान मात्रा होती है, केवल तापमान में भिन्नता होती है। जहाजों को रेफ्रिजरेटर में लोड किया जाता है, जिसके बाद उनमें से प्रत्येक में बर्फ बनने से पहले का समय दर्ज किया जाता है। विरोधाभास यह है कि एक बर्तन में शुरू में गर्म तरल के साथ, यह तेजी से होता है।

आधुनिक भौतिकी इसे कैसे समझाती है?

विरोधाभास की कोई सार्वभौमिक व्याख्या नहीं है, क्योंकि कई समानांतर प्रक्रियाएं एक साथ आगे बढ़ती हैं, जिनमें से योगदान विशिष्ट प्रारंभिक स्थितियों से भिन्न हो सकता है - लेकिन एक समान परिणाम के साथ:

• एक तरल से सुपरकूल की क्षमता - शुरू में ठंडे पानी में हाइपोथर्मिया होने का खतरा अधिक होता है, अर्थात। तरल रहता है जब इसका तापमान पहले से ही हिमांक से नीचे होता है
• त्वरित शीतलन - गर्म पानी से भाप बर्फ के माइक्रोक्रिस्टल में बदल जाती है, जो वापस गिरने पर प्रक्रिया को तेज करती है, एक अतिरिक्त "बाहरी हीट एक्सचेंजर" के रूप में काम करती है।
• अलगाव प्रभाव - गर्म पानी के विपरीत, ठंडा पानी ऊपर से जम जाता है, जिससे संवहन और विकिरण द्वारा गर्मी हस्तांतरण में कमी आती है

कई अन्य स्पष्टीकरण हैं (पिछली बार सर्वश्रेष्ठ परिकल्पना के लिए प्रतियोगिता ब्रिटिश रॉयल सोसाइटी ऑफ केमिस्ट्री द्वारा हाल ही में, 2012 में आयोजित की गई थी) - लेकिन इनपुट स्थितियों के संयोजन के सभी मामलों के लिए अभी भी कोई स्पष्ट सिद्धांत नहीं है ...