तेजी से गर्म या ठंडा जमा देता है। गर्म पानी ठंड से ज्यादा तेजी से क्यों जमता है

पानी दुनिया के सबसे आश्चर्यजनक तरल पदार्थों में से एक है, जिसमें असामान्य गुण हैं। उदाहरण के लिए, बर्फ तरल की एक ठोस अवस्था है, इसमें पानी की तुलना में एक विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण कम है, जिसने पृथ्वी पर जीवन का उद्भव और विकास कई तरीकों से संभव हो गया है। इसके अलावा, निकट-वैज्ञानिक और वैज्ञानिक दुनिया में, इस बारे में चर्चा होती है कि कौन सा पानी तेजी से जमा करता है - गर्म या ठंडा। जो भी कुछ शर्तों के तहत तेजी से गर्म तरल साबित होता है और वैज्ञानिक रूप से अपने फैसले की पुष्टि करता है उसे ब्रिटिश रॉयल सोसायटी ऑफ केमिस्ट्स से £ 1,000 का इनाम मिलेगा।

मामले के इतिहास

तथ्य यह है कि, कई परिस्थितियों में, गर्म पानी मध्य युग में ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जम जाता है। इस घटना की व्याख्या करना फ्रांसिस बेकन और रेने डेकार्टेस के लिए बहुत काम की बात है। हालाँकि, शास्त्रीय ऊष्मा इंजीनियरिंग के दृष्टिकोण से, इस विरोधाभास को स्पष्ट नहीं किया जा सकता है, और उन्होंने इसके बारे में शर्मनाक तरीके से चुप रहने की कोशिश की। बहस की निरंतरता के लिए प्रेरणा कुछ हद तक उत्सुक कहानी थी जो 1963 में तंजानियन स्कूलबॉय एरास्टो म्पेम्बा के साथ हुई थी। एक बार, कुक के स्कूल में एक मिठाई पकाने के पाठ के दौरान, बाहरी मामलों से विचलित लड़का समय पर आइसक्रीम मिश्रण को ठंडा करने के लिए प्रबंधन नहीं करता था और फ्रीजर गर्म में दूध में चीनी का घोल डालता था। अपने आश्चर्य के लिए, उत्पाद अपने साथी चिकित्सकों की तुलना में कुछ अधिक तेजी से ठंडा हो गया जो आइसक्रीम बनाने के लिए तापमान शासन का निरीक्षण कर रहे थे।

घटना के सार को स्पष्ट करने की कोशिश करते हुए, लड़के ने एक भौतिकी शिक्षक की ओर रुख किया, जिसने विवरण में जाने के बिना, अपने पाक प्रयोगों का उपहास किया। हालांकि, एरास्टो को एक उत्साही तप द्वारा प्रतिष्ठित किया गया था और उन्होंने दूध में नहीं, बल्कि पानी में अपने प्रयोगों को जारी रखा। वह आश्वस्त था कि कुछ मामलों में गर्म पानी की ठंड ठंड से तेज होती है।

दार एस सलाम विश्वविद्यालय में प्रवेश करते हुए, एस्ट्रस्टो एमपेम्बे ने प्रोफेसर डेनिस जी ओसबोर्न के एक व्याख्यान में भाग लिया। स्नातक स्तर की पढ़ाई के बाद, छात्र ने अपने तापमान के आधार पर पानी की ठंड की दर की समस्या के साथ वैज्ञानिक को हैरान कर दिया। डीजी ओसबोर्न ने प्रश्न के बहुत सूत्रीकरण का उपहास किया, यह कहते हुए कि किसी भी dvoechnik को पता है कि ठंडा पानी तेजी से जम जाएगा। हालांकि, युवक की स्वाभाविक जिद ने खुद को महसूस किया। प्रायोगिक परीक्षण करने के लिए उन्होंने प्रयोगशाला में यहां प्रस्ताव रखते हुए प्रोफेसर के साथ एक शर्त लगाई। एस्ट्रस्टो ने फ्रीजर में पानी के दो कंटेनर रखे, जिनमें से एक का तापमान 95 ° F (35 ° C) था, और दूसरे में - 212 ° F (100 ° C) था। प्रोफेसर और आसपास के "प्रशंसकों" को क्या आश्चर्य हुआ जब दूसरे कंटेनर में पानी तेजी से जम गया। तब से, इस घटना को Mpemba विरोधाभास कहा जाता है।

हालांकि, आज तक Mpemba विरोधाभास की व्याख्या करने वाला कोई सामंजस्यपूर्ण सैद्धांतिक परिकल्पना नहीं है। यह स्पष्ट नहीं है कि बाहरी कारक, पानी की रासायनिक संरचना, इसमें भंग गैसों और खनिजों की उपस्थिति विभिन्न तापमानों पर तरल पदार्थों की ठंड दर को प्रभावित करती है। "एम्पीम्बा इफ़ेक्ट" का विरोधाभास यह है कि यह I. न्यूटन द्वारा खोजे गए कानूनों में से एक का खंडन करता है, जिसमें कहा गया है कि पानी के ठंडा होने का समय तरल और पर्यावरण के बीच तापमान के अंतर के सीधे आनुपातिक है। और यदि अन्य सभी तरल पदार्थ इस कानून के पूरी तरह से अधीनस्थ हैं, तो कुछ मामलों में पानी एक अपवाद है।

क्यों गर्म पानी तेजी से जमा देता हैटी

कई संस्करण हैं कि गर्म पानी ठंड की तुलना में तेजी से क्यों बढ़ता है। मुख्य हैं:

• गर्म पानी तेजी से वाष्पीकरण करता है, जबकि इसकी मात्रा कम हो जाती है, और तरल की थोड़ी मात्रा तेजी से ठंडा हो जाती है - जब पानी + 100 डिग्री सेल्सियस से 0 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा होता है, तो वायुमंडलीय दबाव में नुकसान 15% तक पहुंच जाता है;
• तरल और पर्यावरण के बीच गर्मी विनिमय अधिक होता है, तापमान का अंतर अधिक होता है, इसलिए उबलते पानी का ताप नुकसान तेजी से गुजरता है;
• जब गर्म पानी ठंडा होता है, तो इसकी सतह पर एक बर्फ की परत बन जाती है, जो तरल और इसके वाष्पीकरण को पूरी तरह से रोकती है;
• पानी के उच्च तापमान पर, इसका संवहन मिश्रण होता है, जो ठंड के समय को कम करता है;
• पानी में घुलने वाली गैसें हिमांक को कम कर देती हैं, क्रिस्टल के निर्माण के लिए ऊर्जा लेती हैं - गर्म पानी में कोई भी भंग गैस नहीं होती हैं।

इन सभी स्थितियों को बार-बार प्रयोगात्मक रूप से परखा गया। विशेष रूप से, जर्मन वैज्ञानिक डेविड ऑउरबैक ने पाया कि गर्म पानी का क्रिस्टलीकरण तापमान ठंडे पानी की तुलना में थोड़ा अधिक है, जो पहले जमने के लिए तेज़ बनाता है। हालाँकि, बाद में उनके प्रयोगों की आलोचना की गई और कई वैज्ञानिकों को यह विश्वास हो गया कि "म्पम्बा इफ़ेक्ट" जिसके बारे में पानी तेजी से बढ़ता है - गर्म या ठंडा, केवल कुछ शर्तों के तहत पुन: पेश किया जा सकता है, कोई भी अभी तक खोज और समेटने में लगा हुआ है।

ब्रिटिश रॉयल केमिकल सोसाइटी किसी को 1,000 पाउंड का इनाम देती है जो वैज्ञानिक रूप से समझा सकता है कि क्यों कुछ मामलों में गर्म पानी ठंड की तुलना में तेजी से जमा करता है।

“आधुनिक विज्ञान अभी भी पहली नज़र के सवाल पर इस सरल का जवाब 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। इस समस्या को सहस्राब्दी के लिए जाना जाता है, अरस्तू और डेसकार्टेस जैसे दार्शनिक इसके बारे में सोचते रहे हैं, ”ब्रिटिश रॉयल केमिकल सोसायटी के अध्यक्ष प्रोफेसर डेविड फिलिप्स ने कहा, जिनके शब्द सोसाइटी की प्रेस विज्ञप्ति में उद्धृत किए गए हैं।

कैसे एक अफ्रीकी कुक ने ब्रिटिश भौतिकी के प्रोफेसर को हराया

यह एक अप्रैल फूल का मजाक नहीं है, बल्कि एक कठोर शारीरिक वास्तविकता है। वर्तमान विज्ञान, जो आसानी से आकाशगंगाओं और ब्लैक होल के साथ संचालित होता है, क्वार्क और बोसोन की खोज के लिए विशाल त्वरक बनाता है, यह नहीं समझा सकता है कि प्राथमिक पानी "कैसे काम करता है"। स्कूल की पाठ्यपुस्तक असमान रूप से दावा करती है कि एक ठंडे शरीर को ठंडा करने में ठंडे शरीर की तुलना में अधिक समय लगता है। लेकिन पानी के लिए, इस कानून का हमेशा सम्मान नहीं किया जाता है। अरस्तू ने 4 वीं शताब्दी ईसा पूर्व में इस विरोधाभास पर ध्यान दिया था। ई। यहाँ प्राचीन यूनानी ने उल्कापिंडिका I पुस्तक में लिखा है: “यह तथ्य कि पानी पहले से गरम है, इसके जमने में योगदान देता है। इसलिए, बहुत से लोग, जब वे जल्दी से गर्म पानी को 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 कई वैज्ञानिक जिन्होंने शास्त्रीय थर्मोफिजिक्स का विकास किया, वे सफल हुए, और इसलिए वे लंबे समय तक इस तरह के एक असुविधाजनक तथ्य को "भूल गए" थे।

और केवल 1968 में उन्होंने तंजानिया के स्कूली एस्ट्रोटो मपीम्बे को किसी भी विज्ञान से दूर "याद" किया। 1963 में, कुकरी के स्कूल में अध्ययन करते हुए, 13 वर्षीय Mpembe को आइसक्रीम बनाने का काम दिया गया था। प्रौद्योगिकी के अनुसार, दूध को उबालना, उसमें चीनी को भंग करना, कमरे के तापमान तक ठंडा करना और फिर ठंड से फ्रिज में रखना आवश्यक था। जाहिरा तौर पर, एम्म्बा एक अशिष्ट छात्र नहीं था और हिचकिचाता था। डर है कि वह सबक के अंत तक समय पर नहीं होगा, उसने रेफ्रिजरेटर में अभी भी गर्म दूध डाला। उनके आश्चर्य के लिए, यह उनके साथियों के दूध की तुलना में पहले भी जम गया, सभी नियमों के अनुसार पकाया गया।

जब मम्पेबा ने एक भौतिकी शिक्षक के साथ अपनी खोज को साझा किया, तो उन्होंने पूरी कक्षा के सामने उनका मजाक उड़ाया। मम्पेबा ने अपमान को याद किया। पांच साल बाद, डार त सलाम में पहले से ही एक विश्वविद्यालय के छात्र, वह प्रसिद्ध भौतिक विज्ञानी डेनिस जी डोमान के एक व्याख्यान में समाप्त हो गया। व्याख्यान के बाद, उन्होंने वैज्ञानिक से सवाल पूछा: “यदि आप दो समान कंटेनरों को समान मात्रा में पानी के साथ लेते हैं, एक 35 ° C (95 ° F) के तापमान के साथ, और दूसरा 100 ° C (212 ° F), और उन्हें फ्रीजर में रख दें, तो एक गर्म कंटेनर में पानी तेजी से जमा देता है। क्यों? ”क्या आप एक ब्रिटिश प्रोफेसर की प्रतिक्रिया की कल्पना कर सकते हैं कि तंजानिया के एक युवक ने भगवान को भुला दिया। उन्होंने एक छात्र का मजाक उड़ाया। हालाँकि, एम्म्पेबा इस तरह के जवाब के लिए तैयार थे और उन्होंने वैज्ञानिक को शर्त लगाने के लिए बुलाया। उनके तर्क का एक प्रायोगिक परीक्षण में समापन हुआ, जिसने एम्म्बा की सच्चाई और ओसबोर्न की हार की पुष्टि की। इसलिए छात्र रसोइया ने विज्ञान के इतिहास में अपना नाम दर्ज किया, और अब से इस घटना को "एम्पीम्बा प्रभाव" कहा जाता है। इसे अस्वीकार करने के लिए, यह घोषित करने के लिए कि "कोई नहीं" काम नहीं करता है। घटना मौजूद है, और, जैसा कि कवि ने लिखा है, "एक दांत के साथ नहीं"।

धूल के कण और विलेय को दोष देना है?

वर्षों से, कई लोगों ने पानी को जमने के रहस्य को जानने की कोशिश की है। इस घटना के लिए स्पष्टीकरण का एक पूरा गुच्छा प्रस्तावित किया गया था: वाष्पीकरण, संवहन, भंग पदार्थों का प्रभाव - लेकिन इनमें से कोई भी कारक अंतिम नहीं माना जा सकता है। कई वैज्ञानिकों ने अपना जीवन Mpemba प्रभाव के लिए समर्पित किया है। न्यूयॉर्क स्टेट यूनिवर्सिटी में विकिरण सुरक्षा विभाग के एक कर्मचारी जेम्स ब्राउनरीज ने पिछले एक दशक से अपने खाली समय में विरोधाभास का अध्ययन किया है। सैकड़ों प्रयोगों के बाद, वैज्ञानिक हाइपोथर्मिया के "अपराधबोध" के सबूत होने का दावा करता है। ब्रूनरिज बताते हैं कि 0 डिग्री सेल्सियस पर पानी केवल ठंडा होता है, और तापमान नीचे गिरने पर जमने लगता है। हिमांक को पानी में अशुद्धियों द्वारा नियंत्रित किया जाता है - यह वह है जो बर्फ के क्रिस्टल के गठन की दर को बदल देता है। अशुद्धताएं, और ये धूल के कण, बैक्टीरिया और भंग लवण हैं, इनकी एक विशेषता तापमान है, जब क्रिस्टलीकरण केंद्रों के चारों ओर बर्फ के क्रिस्टल बनते हैं। जब कई तत्व एक साथ पानी में होते हैं, तो ठंड का तापमान उस द्वारा निर्धारित किया जाता है जिसमें सबसे अधिक न्यूक्लिएशन तापमान होता है।

प्रयोग के लिए, ब्रौनरिज ने एक ही तापमान के पानी के दो नमूने लिए और उन्हें फ्रीज़र में रख दिया। उन्होंने पाया कि नमूनों में से एक हमेशा दूसरे से पहले जमा होता है - संभवतः अशुद्धियों के एक अलग संयोजन के कारण।

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

हालाँकि, ब्रौनरिज का तर्क कई सवाल खड़े करता है। इसलिए, जो लोग अपने तरीके से समझाने में सक्षम होंगे, मम्पेबा के प्रभाव में ब्रिटिश रॉयल केमिकल सोसायटी से एक हजार पाउंड के लिए प्रतिस्पर्धा करने का मौका है।

21.11.2017 11.10.2018 अलेक्जेंडर Firtsev

« कौन सा पानी तेजी से ठंडा या गर्म जमा देता है?"- अपने दोस्तों से एक सवाल पूछने की कोशिश करें, उनमें से ज्यादातर का जवाब होगा कि ठंडे पानी तेजी से जमा करता है - और गलती करता है।

वास्तव में, यदि एक ही आकार और मात्रा के दो जहाजों को एक ही समय में फ्रीजर में डाल दिया जाता है, जिसमें से एक में ठंडा पानी होगा, और दूसरे गर्म में, तो गर्म पानी तेजी से जम जाएगा।

ऐसा बयान बेतुका और अनुचित लग सकता है। यदि आप तर्क का पालन करते हैं, तो गर्म पानी पहले ठंड के तापमान तक ठंडा होना चाहिए, और इस समय ठंडा पहले से ही बर्फ में बदल जाना चाहिए।

तो क्यों गर्म पानी ठंड के रास्ते पर ठंडे पानी से आगे निकल जाता है? आइए इसे जानने की कोशिश करें।

टिप्पणियों और अनुसंधान का इतिहास

लोगों ने प्राचीन काल से एक विरोधाभासी प्रभाव देखा है, लेकिन किसी ने भी इसे विशेष महत्व नहीं दिया। इस प्रकार, एरेस्टोटल, साथ ही रेने डेकार्टेस और फ्रांसिस बेकन ने अपने रिकॉर्ड में उल्लेख किया कि वे ठंड और गर्म पानी की ठंड गति से मेल नहीं खाते थे। एक असामान्य घटना अक्सर रोजमर्रा की जिंदगी में खुद को प्रकट करती है।

लंबे समय तक, घटना का किसी भी तरह से अध्ययन नहीं किया गया था और वैज्ञानिकों के बीच विशेष रुचि नहीं थी।

असामान्य प्रभाव का अध्ययन 1963 में शुरू हुआ, जब तंजानिया के एक जिज्ञासु छात्र, एरास्टो एम्पीम्बा ने देखा कि आइसक्रीम के लिए गर्म दूध ठंड की तुलना में तेजी से जम जाता है। असामान्य प्रभाव के कारणों की व्याख्या पाने की उम्मीद करते हुए, युवक ने स्कूल में अपने भौतिकी के शिक्षक से एक प्रश्न पूछा। हालाँकि, शिक्षक केवल उस पर हँसे।

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

6 साल बाद - 1969 में, मम्पेबा ने यह सवाल भौतिकी के प्रोफेसर डेनिस ओस्बॉर्न से पूछा जो उनके स्कूल में पहुंचे थे। प्रोफेसरों को युवा व्यक्ति को देखने में रुचि थी, नतीजतन, एक प्रयोग किया गया था जो प्रभाव की उपस्थिति की पुष्टि करता है, लेकिन इस घटना के कारणों की स्थापना नहीं की गई थी।

तब से घटना कहा जाता है mpemba प्रभाव.

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

इसलिए 2012 में, ब्रिटिश रॉयल केमिकल सोसाइटी ने Mpemba प्रभाव की व्याख्या करते हुए परिकल्पना की एक प्रतियोगिता की घोषणा की होगी। प्रतियोगिता में दुनिया भर के वैज्ञानिकों ने भाग लिया, कुल 22,000 वैज्ञानिक कागजात पंजीकृत किए गए। लेखों की इतनी प्रभावशाली संख्या के बावजूद, उनमें से किसी ने भी Mpemba विरोधाभास को स्पष्ट नहीं किया।

सबसे आम संस्करण था, जिसके अनुसार, गर्म पानी तेजी से जमता है, क्योंकि यह बस तेजी से वाष्पित हो जाता है, इसकी मात्रा छोटी हो जाती है, और जैसे-जैसे यह मात्रा घटती जाती है, इसकी शीतलन दर बढ़ती जाती है। सबसे आम संस्करण अंततः एक उत्पाद के रूप में प्रयोग किया गया था जिसमें वाष्पीकरण को बाहर रखा गया था और फिर भी प्रभाव की पुष्टि नहीं की गई थी।

अन्य वैज्ञानिकों का मानना \u200b\u200bथा कि Mpemba प्रभाव का कारण पानी में भंग गैसों का वाष्पीकरण है। उनकी राय में, हीटिंग के दौरान, गैसों को पानी में भंग कर दिया जाता है, जिसके कारण यह ठंड से अधिक घनत्व प्राप्त करता है। जैसा कि आप जानते हैं, घनत्व में वृद्धि से पानी के भौतिक गुणों (थर्मल चालकता में वृद्धि) में बदलाव होता है, और इसलिए शीतलन दर में वृद्धि होती है।

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

2013 में, सिंगापुर में नानयांग प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने कहा कि उन्होंने एम्पीम्बा प्रभाव के रहस्य को सुलझा लिया है। उनके अध्ययन के अनुसार, घटना का कारण इस तथ्य में निहित है कि ठंड और गर्म पानी के अणुओं के बीच हाइड्रोजन बांड में संग्रहीत ऊर्जा की मात्रा काफी अलग है।

कंप्यूटर सिमुलेशन विधियों ने निम्नलिखित परिणाम दिखाए: पानी का तापमान जितना अधिक होगा, इस तथ्य के कारण अणुओं के बीच की दूरी उतनी ही अधिक होगी कि प्रतिकारक बल बढ़ता है। नतीजतन, अणुओं के हाइड्रोजन बांडों को बढ़ाया जाता है, जिससे अधिक ऊर्जा का भंडारण होता है। ठंडा होने पर, अणु हाइड्रोजन बांड से ऊर्जा जारी करते हुए, एक-दूसरे के पास जाना शुरू करते हैं। इस मामले में, ऊर्जा की वापसी तापमान में कमी के साथ होती है।

अक्टूबर 2017 में, एक अन्य अध्ययन के दौरान स्पेनिश भौतिकविदों ने 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 परिस्थितियों को निर्धारित किया जिनके तहत प्रभाव के प्रकट होने की संभावना अधिकतम है। इसके अलावा, स्पेन के वैज्ञानिकों ने एम्पीम्बा के विलोम प्रभाव के अस्तित्व की पुष्टि की है। उन्होंने पाया कि गर्म होने पर, ठंडा होने की तुलना में एक ठंडा तापमान तेजी से उच्च तापमान तक पहुंच सकता है।

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

वास्तविक जीवन में Mpemba प्रभाव

क्या आपने कभी सोचा है कि सर्दियों में रिंक गर्म पानी से क्यों भरा होता है, और ठंडा नहीं होता? जैसा कि आप पहले से ही समझ चुके हैं, वे ऐसा इसलिए करते हैं क्योंकि गर्म पानी से भरा आइस रिंक ठंड से भर जाने पर तेजी से जम जाएगा। इसी कारण से, सर्दियों के बर्फ शहरों में स्लाइड्स को गर्म पानी से डाला जाता है।

इस प्रकार, घटना के अस्तित्व का ज्ञान लोगों को शीतकालीन खेलों के लिए साइटों को तैयार करने में समय बचाने की अनुमति देता है।

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

इस लेख में, हम इस बात पर विचार करेंगे कि गर्म पानी ठंडे पानी से अधिक तेजी से क्यों जमता है।

गर्म पानी ठंड की तुलना में बहुत तेजी से जमा देता है! पानी की यह अद्भुत संपत्ति, जिसकी सटीक व्याख्या वैज्ञानिक अब तक नहीं पा सके हैं, यह प्राचीन काल से ज्ञात है। उदाहरण के लिए, अरस्तू ने सर्दियों में मछली पकड़ने का वर्णन भी पाया: मछुआरों ने बर्फ में छेद में मछली पकड़ने की छड़ें डालीं, और ताकि वे तेजी से जम जाएं, वे गर्म पानी पर बर्फ डाल देंगे। इस घटना का नाम XX सदी के 60 के दशक में एरास्टो एम्पीम्बा रखा गया था। आइसक्रीम तैयार करते समय मेम्नेबा ने एक अजीब प्रभाव देखा, और अपने भौतिकी के शिक्षक डॉ। डेनिस ओस्बॉर्न के स्पष्टीकरण के लिए मुड़ गए। Mpemba और डॉ। ओसबोर्न ने विभिन्न तापमानों के पानी के साथ प्रयोग किया और निष्कर्ष निकाला: लगभग उबलते पानी कमरे के तापमान पर पानी की तुलना में बहुत तेजी से जमने लगते हैं। अन्य वैज्ञानिकों ने अपने स्वयं के प्रयोग किए और हर बार समान परिणाम प्राप्त किए।

शारीरिक स्पष्टीकरण

ऐसा क्यों हो रहा है, इसकी कोई सार्वभौमिक रूप से स्वीकृत व्याख्या नहीं है। कई शोधकर्ताओं का सुझाव है कि यह एक तरल के सुपरकोलिंग के बारे में है, जो तब होता है जब इसका तापमान ठंड से नीचे चला जाता है। दूसरे शब्दों में, यदि पानी 0 ° C से नीचे के तापमान पर जम जाता है, तो सुपरकूल पानी का तापमान हो सकता है, उदाहरण के लिए -2 ° C और फिर भी बर्फ में बने बिना तरल रहता है। जब हम ठंडे पानी को जमने की कोशिश करते हैं, तो एक मौका होता है कि यह पहले ठंडा हो जाए, और कुछ समय बाद ही कठोर हो जाएगा। गर्म पानी में, अन्य प्रक्रियाएं होती हैं। बर्फ में इसका अधिक तेजी से परिवर्तन संवहन के साथ जुड़ा हुआ है।

कंवेक्शन   - यह एक भौतिक घटना है जिसमें तरल की गर्म निचली परतें बढ़ती हैं, और ऊपरी, ठंडा, कम होता है।

दिलचस्प तथ्यों के प्रिय प्रेमियों। आज हम आपके बारे में बात करेंगे लेकिन मुझे लगता है कि हेडलाइन में डाला गया सवाल महज बेतुका लग सकता है - लेकिन किसी को हमेशा कुख्यात "सामान्य ज्ञान" पर पूरी तरह से भरोसा करना चाहिए, न कि कड़े परीक्षण अनुभव पर। आइए यह पता लगाने की कोशिश करें कि गर्म पानी ठंड से ज्यादा तेजी से क्यों जमता है?

ऐतिहासिक पृष्ठभूमि

ठंड और गर्म पानी के मुद्दे में "सब कुछ साफ नहीं है" का उल्लेख अरस्तू के लेखन में भी किया गया था, फिर एफ बेकन, आर। डेसकार्टेस और जे। ब्लैक ने भी इसी तरह के नोट बनाए। हाल के इतिहास में, इस आशय को "Mpemba paradox" नाम दिया गया है - Tanganyika Erasto Mpemba के एक स्कूली छात्र के नाम से, जिसने भौतिकी के विजिटिंग प्रोफेसर से एक ही सवाल पूछा था।

लड़के का सवाल खरोंच से नहीं, बल्कि रसोई में आइसक्रीम मिश्रण की शीतलन प्रक्रिया के विशुद्ध रूप से व्यक्तिगत टिप्पणियों से उत्पन्न हुआ। बेशक, स्कूल शिक्षक के साथ-साथ वहां मौजूद सहपाठियों ने, मम्पेबा का उपहास किया - हालाँकि, प्रोफेसर डी। ओसबोर्न द्वारा व्यक्तिगत रूप से एक प्रायोगिक जाँच के बाद, एरास्टो का "वाष्पीकृत" होने का मजाक उड़ाने की उनकी इच्छा। इसके अलावा, Mpemba ने 1969 में एक प्रोफेसर के साथ मिलकर फिजिक्स एजुकेशन में इस आशय का विस्तृत विवरण प्रकाशित किया - और तब से वैज्ञानिक साहित्य में उपरोक्त नाम तय किया गया है।

घटना का सार क्या है?

प्रयोग सेटअप काफी सरल है: क्रेटरिस परिबस, एक ही पतली दीवार वाले जहाजों का परीक्षण किया जाता है, उनमें पानी की सख्त मात्रा समान होती है, केवल तापमान में अंतर होता है। जहाजों को रेफ्रिजरेटर में लोड किया जाता है, जिसके बाद उनमें से प्रत्येक में बर्फ के गठन तक समय दर्ज किया जाता है। विरोधाभास यह है कि शुरू में गर्म तरल के साथ एक बर्तन में, यह तेजी से होता है।

आधुनिक भौतिकी यह कैसे समझाती है?

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

• तरल सुपरकोलिंग की क्षमता - शुरू में ठंडे पानी से हाइपोथर्मिया होने का खतरा अधिक होता है, अर्थात। तरल तब रहता है जब उसका तापमान हिमांक बिंदु से नीचे होता है
• त्वरित शीतलन - गर्म पानी से भाप बर्फ के माइक्रोक्रिस्टलाइन में तब्दील हो जाती है, जो जब वापस गिरती है, तो प्रक्रिया को तेज करती है, एक अतिरिक्त "बाहरी हीट एक्सचेंजर" के रूप में काम करती है
• इन्सुलेशन प्रभाव - ऊपर से गर्म, ठंडे पानी के विपरीत, जो संवहन और विकिरण द्वारा गर्मी हस्तांतरण में कमी की ओर जाता है

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