गरम किंवा थंड जलद गोठतील. थंड पाण्यापेक्षा गरम पाणी का गोठते

असामान्य गुणधर्मांसह पाणी जगातील सर्वात आश्चर्यकारक द्रवांपैकी एक आहे. उदाहरणार्थ, बर्फ ही द्रवाची घन अवस्था आहे, त्याचे विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण पाण्यापेक्षा कमी आहे, ज्यामुळे पृथ्वीवरील जीवनाचा उदय आणि विकास अनेक बाबतीत शक्य झाला. याव्यतिरिक्त, छद्म-वैज्ञानिक आणि अगदी वैज्ञानिक जगात, कोणते पाणी जलद गोठते याबद्दल चर्चा आहेत - गरम किंवा थंड. जो कोणी काही विशिष्ट परिस्थितीत गरम द्रवपदार्थ जलद गोठवण्याचे सिद्ध करतो आणि त्यांच्या निर्णयाला वैज्ञानिकदृष्ट्या सिद्ध करतो त्याला ब्रिटिश रॉयल सोसायटी ऑफ केमिस्टकडून £ 1000 चा पुरस्कार मिळेल.

समस्येचा इतिहास

जेव्हा अनेक अटी पूर्ण केल्या जातात तेव्हा थंड पाण्यापेक्षा गरम पाणी गोठवण्याच्या दराच्या बाबतीत वेगवान असते, हे मध्य युगात लक्षात आले. फ्रान्सिस बेकन आणि रेने डेकार्टेस यांनी या घटनेचे स्पष्टीकरण देण्यासाठी खूप प्रयत्न केले आहेत. तथापि, शास्त्रीय हीटिंग अभियांत्रिकीच्या दृष्टिकोनातून, या विरोधाभासाचे स्पष्टीकरण केले जाऊ शकत नाही आणि त्यांनी त्याबद्दल लाजाळूपणे शांत होण्याचा प्रयत्न केला. 1963 मध्ये टांझानियन शाळकरी एरास्टो एमपेम्बा याच्याशी घडलेली काहीशी जिज्ञासू कथा हा वाद सुरू ठेवण्याची प्रेरणा होती. एकदा, स्वयंपाकाच्या शाळेत मिष्टान्न बनवण्याच्या धड्यादरम्यान, बाहेरील गोष्टींमुळे विचलित झालेल्या मुलाला, वेळेवर आइस्क्रीमचे मिश्रण थंड करण्यास आणि दुधात साखरेचे गरम द्रावण फ्रीझरमध्ये ठेवण्यास वेळ मिळाला नाही. आश्चर्याची गोष्ट म्हणजे, आईस्क्रीम बनवण्याच्या तापमानाच्या नियमांचे निरीक्षण करून उत्पादन त्याच्या सहकारी अभ्यासकांच्या तुलनेत थोडे वेगाने थंड झाले.

घटनेचे सार समजून घेण्याचा प्रयत्न करताना, मुलगा त्याच्या भौतिकशास्त्राच्या शिक्षकाकडे वळला, ज्याने तपशीलात न जाता, त्याच्या पाककृती प्रयोगांची थट्टा केली. तथापि, इरास्टो हे हेवा करण्यायोग्य चिकाटीने ओळखले गेले आणि त्यांनी यापुढे दुधावर नव्हे तर पाण्याने त्याचे प्रयोग चालू ठेवले. त्याला खात्री होती की काही प्रकरणांमध्ये गरम पाणी थंड पाण्यापेक्षा वेगाने गोठते.

दार एस सलाम विद्यापीठात प्रवेश केल्यानंतर, इरास्टो एमपेम्बे यांनी प्राध्यापक डेनिस जी. ओसबोर्न यांच्या व्याख्यानाला हजेरी लावली. पदवीनंतर, विद्यार्थ्याने शास्त्रज्ञांना त्याच्या तापमानानुसार पाणी गोठण्याच्या दराच्या समस्येने गोंधळात टाकले. डी.जी. ऑस्बोर्नने प्रश्नाच्या विधानाची खिल्ली उडवली आणि असे म्हटले की कोणत्याही अनुत्तीर्ण विद्यार्थ्याला हे माहित असते की थंड पाणी वेगाने गोठते. मात्र, तरुणाच्या नैसर्गिक जिद्दीचा प्रत्यय आला. प्रयोगशाळेत प्रायोगिक चाचणी घेण्याचे सुचवून त्याने प्राध्यापकाशी पैज लावली. इरास्टोने फ्रीझरमध्ये पाण्याचे दोन कंटेनर ठेवले, एक 95°F (35°C) आणि दुसरे 212°F (100°C). दुसऱ्या कंटेनरमधील पाणी वेगाने गोठले तेव्हा प्राध्यापक आणि आजूबाजूच्या "चाहत्या" च्या आश्चर्याची कल्पना करा. तेव्हापासून, या घटनेला "एमपेम्बा विरोधाभास" म्हणतात.

तथापि, आजपर्यंत, "एमपेम्बा विरोधाभास" चे स्पष्टीकरण देणारी कोणतीही सुसंगत सैद्धांतिक परिकल्पना नाही. कोणते बाह्य घटक, पाण्याची रासायनिक रचना, त्यात विरघळलेल्या वायू आणि खनिजांची उपस्थिती, वेगवेगळ्या तापमानात द्रव गोठवण्याच्या दरावर परिणाम करतात हे स्पष्ट नाही. "एमपेम्बा इफेक्ट" चा विरोधाभास असा आहे की तो I. न्यूटनने शोधलेल्या नियमांपैकी एकाचा विरोध करतो, ज्यामध्ये असे म्हटले आहे की पाणी थंड होण्याची वेळ द्रव आणि वातावरणातील तापमानाच्या फरकाशी थेट प्रमाणात असते. आणि जर इतर सर्व द्रव पूर्णपणे या कायद्याचे पालन करतात, तर काही प्रकरणांमध्ये पाणी अपवाद आहे.

गरम पाणी जलद गोठते काट

गरम पाणी थंड पाण्यापेक्षा जलद गोठवण्याचे अनेक आवृत्त्या आहेत. मुख्य आहेत:

• गरम पाणी जलद बाष्पीभवन होते, जेव्हा त्याचे प्रमाण कमी होते, आणि द्रवचा एक छोटा खंड जलद थंड होतो - जेव्हा पाणी + 100 ° C ते 0 ° C पर्यंत थंड केले जाते, तेव्हा वायुमंडलीय दाबाने व्हॉल्यूमेट्रिक नुकसान 15% पर्यंत पोहोचते;
• द्रव आणि वातावरण यांच्यातील उष्णतेच्या देवाणघेवाणीची तीव्रता जास्त असते, तापमानातील फरक जितका जास्त असतो, त्यामुळे उकळत्या पाण्याचे उष्णतेचे नुकसान वेगाने होते;
• जेव्हा गरम पाणी थंड होते, तेव्हा त्याच्या पृष्ठभागावर बर्फाचा कवच तयार होतो, ज्यामुळे द्रव पूर्णपणे गोठण्यास आणि बाष्पीभवन होण्यापासून प्रतिबंधित होते;
• पाण्याच्या उच्च तपमानावर, त्याचे संवहन मिश्रण होते, ज्यामुळे गोठण्याची वेळ कमी होते;
• पाण्यात विरघळलेले वायू अतिशीत बिंदू कमी करतात, क्रिस्टलायझेशनसाठी ऊर्जा काढून घेतात - गरम पाण्यात विरघळलेले वायू नाहीत.

या सर्व परिस्थितींची प्रायोगिकरित्या वारंवार चाचणी केली गेली आहे. विशेषतः, जर्मन शास्त्रज्ञ डेव्हिड ऑरबाख यांना आढळले की गरम पाण्याचे क्रिस्टलायझेशन तापमान थंड पाण्यापेक्षा किंचित जास्त आहे, ज्यामुळे पूर्वीचे जलद गोठणे शक्य होते. तथापि, नंतर त्याच्या प्रयोगांवर टीका झाली आणि बर्याच शास्त्रज्ञांना खात्री आहे की "एमपेम्बा प्रभाव" ज्याबद्दल पाणी जलद गोठते - गरम किंवा थंड, केवळ विशिष्ट परिस्थितींमध्येच पुनरुत्पादित केले जाऊ शकते, ज्याचा शोध आणि तपशील आतापर्यंत कोणीही गुंतलेले नाही.

ब्रिटीश रॉयल सोसायटी ऑफ केमिस्ट्री अशा कोणालाही £1,000 पुरस्कार देऊ करत आहे जो काही प्रकरणांमध्ये थंड पाण्यापेक्षा गरम पाणी का गोठवते हे वैज्ञानिकदृष्ट्या स्पष्ट करू शकेल.

“आधुनिक विज्ञान अजूनही या वरवर साध्या प्रश्नाचे उत्तर देऊ शकत नाही. आईस्क्रीम निर्माते आणि बारटेंडर त्यांच्या दैनंदिन कामात हा प्रभाव वापरतात, परंतु हे का कार्य करते हे कोणालाही ठाऊक नाही. ही समस्या हजारो वर्षांपासून ओळखली जात आहे, अॅरिस्टॉटल आणि डेकार्टेस सारख्या तत्त्वज्ञांनी याबद्दल विचार केला आहे, ”ब्रिटिश रॉयल सोसायटी ऑफ केमिस्ट्रीचे अध्यक्ष, प्राध्यापक डेव्हिड फिलिप्स यांनी सोसायटीच्या एका प्रसिद्धीपत्रकात उद्धृत केले.

आफ्रिकेतील एका स्वयंपाकाने ब्रिटिश भौतिकशास्त्राच्या प्राध्यापकाचा कसा पराभव केला

हा एप्रिल फूलचा विनोद नसून कठोर भौतिक वास्तव आहे. सध्याचे विज्ञान, जे आकाशगंगा आणि कृष्णविवरांवर सहजतेने कार्य करते, क्वार्क आणि बोसॉन शोधण्यासाठी विशाल प्रवेगक तयार करते, प्राथमिक पाणी "कसे कार्य करते" हे स्पष्ट करू शकत नाही. शालेय पाठ्यपुस्तकात स्पष्टपणे सांगितले आहे की थंड शरीरापेक्षा उबदार शरीराला थंड होण्यास जास्त वेळ लागतो. पण पाण्यासाठी हा कायदा नेहमीच पाळला जात नाही. ख्रिस्तपूर्व चौथ्या शतकात अॅरिस्टॉटलने या विरोधाभासाकडे लक्ष वेधले. एन.एस. हे प्राचीन ग्रीक लोकांनी Meteorologica I या पुस्तकात लिहिले आहे: “पाणी आधीच गरम केल्यामुळे ते गोठते. म्हणूनच, बर्‍याच लोकांना, जेव्हा त्यांना गरम पाणी त्वरीत थंड करायचे असेल तेव्हा ते प्रथम सूर्यप्रकाशात ठेवा ... ”मध्ययुगात, फ्रान्सिस बेकन आणि रेने डेकार्टेस यांनी या घटनेचे स्पष्टीकरण देण्याचा प्रयत्न केला. अरेरे, महान तत्वज्ञानी किंवा शास्त्रीय थर्मल भौतिकशास्त्र विकसित करणारे असंख्य शास्त्रज्ञ यात यशस्वी झाले नाहीत आणि म्हणूनच ही गैरसोयीची वस्तुस्थिती बर्याच काळापासून "विसरली" गेली.

आणि फक्त 1968 मध्ये त्यांना "आठवणी" राहिली, टांझानियातील एरास्टो एमपेम्बा या शाळकरी मुलाला, कोणत्याही विज्ञानापासून दूर. आर्ट स्कूलमध्ये शिकत असताना, 1963 मध्ये, 13 वर्षांच्या एमपेम्बेला आईस्क्रीम बनवण्याची जबाबदारी देण्यात आली. तंत्रज्ञानानुसार, दूध उकळणे, त्यात साखर विरघळणे, खोलीच्या तपमानावर थंड करणे आणि नंतर ते फ्रीज करण्यासाठी रेफ्रिजरेटरमध्ये ठेवणे आवश्यक होते. वरवर पाहता, Mpemba एक मेहनती विद्यार्थी नव्हता आणि तो संकोच करत होता. धडा संपल्यावर तो वेळेत येणार नाही या भीतीने त्याने गरम दूध रेफ्रिजरेटरमध्ये ठेवले. आश्चर्य म्हणजे, ते सर्व नियमांनुसार तयार केलेल्या त्याच्या साथीदारांच्या दुधापेक्षाही आधी गोठले.

जेव्हा एमपेम्बाने त्याचा शोध भौतिकशास्त्राच्या शिक्षकाशी शेअर केला तेव्हा त्याने संपूर्ण वर्गासमोर त्याची खिल्ली उडवली. मपेम्बाला दुखावलेली आठवण झाली. पाच वर्षांनंतर, आधीच दार एस सलाम येथील विद्यापीठात विद्यार्थी, तो प्रसिद्ध भौतिकशास्त्रज्ञ डेनिस जी. ओसबोर्न यांच्या व्याख्यानात होता. व्याख्यानानंतर, त्यांनी शास्त्रज्ञाला एक प्रश्न विचारला: “जर तुम्ही समान प्रमाणात पाणी असलेले दोन समान कंटेनर घेतले, एक 35 ° से (95 ° फॅ) आणि दुसरा 100 ° से (212 ° फॅ) आणि ठेवा. फ्रीजरमध्ये, नंतर गरम कंटेनरमधील पाणी जलद गोठेल. का?" देवाने त्यागलेल्या टांझानियातील एका तरुणाच्या प्रश्नावर एका ब्रिटीश प्राध्यापकाच्या प्रतिक्रियेची तुम्ही कल्पना करू शकता. त्याने विद्यार्थ्याची चेष्टा केली. तथापि, एमपेम्बा अशा उत्तरासाठी तयार झाला आणि त्याने शास्त्रज्ञाला पैज लावण्याचे आव्हान दिले. त्यांचा वाद एका प्रायोगिक चाचणीने संपला ज्याने एमपेम्बाच्या अचूकतेची आणि ऑस्बोर्नच्या पराभवाची पुष्टी केली. म्हणून शिष्य-कुकने त्याचे नाव विज्ञानाच्या इतिहासात कोरले आणि यापुढे या घटनेला "एमपेम्बा प्रभाव" असे म्हणतात. ते टाकून देणे, "अस्तित्वात नसलेले" असे घोषित करणे कार्य करत नाही. इंद्रियगोचर अस्तित्वात आहे, आणि, कवीने लिहिल्याप्रमाणे, "दातांना नाही."

धूळ आणि द्रावण जबाबदार आहेत का?

वर्षानुवर्षे अनेकांनी गोठवणाऱ्या पाण्याचे रहस्य उलगडण्याचा प्रयत्न केला आहे. या घटनेसाठी स्पष्टीकरणांचा संपूर्ण समूह प्रस्तावित केला आहे: बाष्पीभवन, संवहन, विद्राव्यांचा प्रभाव - परंतु यापैकी कोणतेही घटक अंतिम मानले जाऊ शकत नाहीत. अनेक शास्त्रज्ञांनी त्यांचे संपूर्ण आयुष्य Mpemba प्रभावासाठी समर्पित केले आहे. स्टेट युनिव्हर्सिटी ऑफ न्यूयॉर्कच्या रेडिएशन सेफ्टी विभागामध्ये, जेम्स ब्राउनरिज एका दशकाहून अधिक काळ त्यांच्या फावल्या वेळेत विरोधाभासाचा अभ्यास करत आहेत. शेकडो प्रयोग आयोजित केल्यानंतर, शास्त्रज्ञ हायपोथर्मियाच्या "अपराध" चे पुरावे असल्याचा दावा करतात. ब्राउनरिज स्पष्ट करतात की 0 डिग्री सेल्सिअस तापमानात, पाणी फक्त थंड होते आणि जेव्हा तापमान खाली येते तेव्हा ते गोठण्यास सुरवात होते. अतिशीत बिंदू पाण्यातील अशुद्धतेद्वारे नियंत्रित केला जातो - ते बर्फाच्या क्रिस्टल्सच्या निर्मितीचा दर बदलतात. अशुद्धता, आणि हे धुळीचे दाणे, जीवाणू आणि विरघळलेले क्षार आहेत, त्यांच्यासाठी वैशिष्ट्यपूर्ण न्यूक्लिएशन तापमान असते, जेव्हा क्रिस्टलायझेशनच्या केंद्रांभोवती बर्फाचे क्रिस्टल्स तयार होतात. जेव्हा पाण्यात एकाच वेळी अनेक घटक असतात, तेव्हा अतिशीत न्यूक्लिएशन तापमान असलेल्या घटकाद्वारे गोठणबिंदू निर्धारित केला जातो.

प्रयोगासाठी, ब्राउनरिजने समान तापमानाचे दोन पाण्याचे नमुने घेतले आणि ते फ्रीझरमध्ये ठेवले. त्याला आढळले की एक नमुना नेहमी दुसऱ्याच्या आधी गोठतो - बहुधा अशुद्धतेच्या वेगळ्या संयोगामुळे.

ब्राउनरिजचा दावा आहे की पाणी आणि फ्रीझरमधील तापमानाच्या अधिक फरकामुळे गरम पाणी जलद थंड होते - हे थंड पाणी त्याच्या नैसर्गिक गोठणबिंदूपर्यंत पोहोचण्यापूर्वी त्याच्या गोठणबिंदूपर्यंत पोहोचण्यास मदत करते, जे किमान 5 ° से कमी आहे.

तथापि, ब्राउनरिजचे तर्क अनेक प्रश्न उपस्थित करतात. म्हणून, जे त्यांच्या स्वत: च्या मार्गाने Mpemba प्रभाव स्पष्ट करू शकतात त्यांना ब्रिटिश रॉयल केमिकल सोसायटीकडून हजार पौंडांसाठी स्पर्धा करण्याची संधी आहे.

21.11.2017 11.10.2018 अलेक्झांडर फर्टसेव्ह

« कोणते पाणी जलद थंड किंवा गरम गोठते?"- तुमच्या मित्रांना प्रश्न विचारण्याचा प्रयत्न करा, बहुधा त्यांच्यापैकी बहुतेकजण उत्तर देतील की थंड पाणी जलद गोठते - आणि चूक करा.

खरं तर, जर तुम्ही एकाच वेळी एकाच आकाराची आणि व्हॉल्यूमची दोन भांडी फ्रीझरमध्ये ठेवली, ज्यापैकी एकात थंड पाणी असेल आणि दुसरे गरम असेल, तर गरम पाणी जलद गोठेल.

असे विधान अवास्तव आणि अवास्तव वाटू शकते. आपण तर्काचे अनुसरण केल्यास, गरम पाणी प्रथम थंड तापमानात थंड केले पाहिजे आणि यावेळी थंड आधीच बर्फात बदलले पाहिजे.

मग गोठण्याच्या मार्गावर गरम पाणी थंड पाण्याला का मागे टाकते? चला ते शोधण्याचा प्रयत्न करूया.

निरीक्षणे आणि संशोधनाचा इतिहास

प्राचीन काळापासून लोकांनी विरोधाभासी प्रभाव पाहिला आहे, परंतु कोणीही त्याला फारसे महत्त्व दिले नाही. अशाप्रकारे अरेस्टोटेल, तसेच रेने डेकार्टेस आणि फ्रान्सिस बेकन यांनी त्यांच्या टिपांमध्ये नमूद केले आहे की थंड आणि गरम पाण्याच्या गोठवण्याच्या दरामध्ये कोणताही योगायोग नाही. दैनंदिन जीवनात एक असामान्य घटना अनेकदा प्रकट होते.

बर्याच काळापासून, या घटनेचा कोणत्याही प्रकारे अभ्यास केला गेला नाही आणि शास्त्रज्ञांमध्ये जास्त रस निर्माण झाला नाही.

असामान्य प्रभावाचा अभ्यास 1963 मध्ये सुरू झाला जेव्हा टांझानियामधील एक जिज्ञासू विद्यार्थ्याने, एरास्टो म्पेम्बा, हे लक्षात घेतले की आइस्क्रीमसाठी गरम दूध थंड दुधापेक्षा वेगाने गोठते. असामान्य प्रभावाच्या कारणास्तव स्पष्टीकरण मिळण्याच्या आशेने, तरुणाने शाळेतील भौतिकशास्त्राच्या शिक्षकाला विचारले. मात्र, शिक्षक त्याच्यावर फक्त हसले.

नंतर, मपेम्बाने प्रयोगाची पुनरावृत्ती केली, परंतु त्याच्या प्रयोगात त्याने यापुढे दूध वापरले नाही, परंतु पाणी वापरले आणि विरोधाभासी परिणाम पुन्हा पुन्हा केला गेला.

6 वर्षांनंतर - 1969 मध्ये, एमपेम्बाने हा प्रश्न त्याच्या शाळेत आलेल्या भौतिकशास्त्राचे प्राध्यापक डेनिस ऑस्बोर्न यांना विचारला. प्रोफेसरला तरुणाच्या निरीक्षणात रस होता, परिणामी, एक प्रयोग केला गेला, ज्याने प्रभावाच्या उपस्थितीची पुष्टी केली, परंतु या घटनेची कारणे स्थापित केली गेली नाहीत.

तेव्हापासून, इंद्रियगोचर म्हणतात Mpemba प्रभाव.

वैज्ञानिक निरीक्षणाच्या संपूर्ण इतिहासात, या घटनेच्या कारणांबद्दल अनेक गृहितके मांडली गेली आहेत.

म्हणून 2012 मध्ये, ब्रिटिश रॉयल केमिकल सोसायटीने Mpemba प्रभाव स्पष्ट करणार्‍या गृहीतकांसाठी स्पर्धा जाहीर केली असती. या स्पर्धेत जगभरातील शास्त्रज्ञांनी भाग घेतला, एकूण 22,000 वैज्ञानिक पेपर्सची नोंदणी झाली. इतके प्रभावी लेख असूनही, त्यापैकी कोणीही Mpemba विरोधाभास स्पष्ट केले नाही.

सर्वात सामान्य आवृत्ती अशी होती की गरम पाणी जलद गोठते, कारण ते फक्त जलद बाष्पीभवन होते, त्याचा आवाज लहान होतो आणि जसजसा आवाज कमी होतो, थंड होण्याचे प्रमाण वाढते. सर्वात सामान्य आवृत्ती अखेरीस नाकारली गेली कारण एक प्रयोग केला गेला ज्यामध्ये बाष्पीभवन वगळण्यात आले आणि तरीही परिणामाची पुष्टी झाली.

इतर शास्त्रज्ञांचा असा विश्वास होता की Mpemba प्रभावाचे कारण म्हणजे पाण्यात विरघळलेल्या वायूंचे बाष्पीभवन. त्यांच्या मते, पाण्यामध्ये विरघळलेले वायू गरम करताना बाष्पीभवन होतात, ज्यामुळे ते थंड पाण्यापेक्षा जास्त घनता प्राप्त करते. आपल्याला माहिती आहेच की, घनता वाढल्याने पाण्याच्या भौतिक गुणधर्मांमध्ये बदल होतो (थर्मल चालकता वाढ), आणि परिणामी, थंड होण्याच्या दरात वाढ.

याव्यतिरिक्त, तापमानाचे कार्य म्हणून पाण्याच्या अभिसरणाच्या दराचे वर्णन करणारे अनेक गृहीते पुढे मांडण्यात आले आहेत. बर्‍याच अभ्यासांमध्ये, ज्या कंटेनरमध्ये द्रव आहे त्या सामग्रीमधील संबंध स्थापित करण्याचा प्रयत्न केला गेला. अनेक सिद्धांत अतिशय प्रशंसनीय वाटले, परंतु प्रारंभिक डेटाच्या अभावामुळे, इतर प्रयोगांमधील विरोधाभास किंवा उघड केलेले घटक पाण्याच्या थंड होण्याच्या दराशी तुलना करता येत नसल्यामुळे त्यांची वैज्ञानिकदृष्ट्या पुष्टी करणे शक्य नव्हते. काही शास्त्रज्ञांनी त्यांच्या कामात प्रभावाच्या अस्तित्वावर प्रश्नचिन्ह उपस्थित केले.

2013 मध्ये, सिंगापूरमधील नानयांग युनिव्हर्सिटी ऑफ टेक्नॉलॉजीच्या संशोधकांनी सांगितले की त्यांनी Mpemba प्रभावाचे रहस्य सोडवले आहे. त्यांच्या संशोधनानुसार, या घटनेचे कारण हे आहे की थंड आणि गरम पाण्याच्या रेणूंमधील हायड्रोजन बाँडमध्ये साठवलेल्या उर्जेचे प्रमाण लक्षणीय भिन्न आहे.

संगणक सिम्युलेशन पद्धतींनी खालील परिणाम दर्शवले आहेत: पाण्याचे तापमान जितके जास्त असेल तितके रेणूंमधील अंतर जास्त असेल कारण प्रतिकार शक्ती वाढते. परिणामी, रेणूंचे हायड्रोजन बंध ताणले जातात, अधिक ऊर्जा साठवतात. थंड झाल्यावर, रेणू एकमेकांकडे येऊ लागतात, हायड्रोजन बंधांमधून ऊर्जा सोडतात. या प्रकरणात, ऊर्जेचे प्रकाशन तापमानात घट सह होते.

ऑक्टोबर 2017 मध्ये, स्पॅनिश भौतिकशास्त्रज्ञांना त्यांच्या पुढील अभ्यासात असे आढळून आले की समतोलातून पदार्थ काढून टाकणे (मजबूत थंड होण्याआधी मजबूत गरम) प्रभावाच्या निर्मितीमध्ये महत्त्वाची भूमिका बजावते. त्यांनी कोणत्या परिस्थितींमध्ये परिणाम होण्याची शक्यता सर्वात जास्त आहे हे ओळखले. याव्यतिरिक्त, स्पेनमधील शास्त्रज्ञांनी उलट Mpemba प्रभावाच्या अस्तित्वाची पुष्टी केली आहे. त्यांना आढळले की गरम केल्यावर, थंड नमुना उबदारपेक्षा जास्त वेगाने उच्च तापमानापर्यंत पोहोचू शकतो.

सर्वसमावेशक माहिती आणि असंख्य प्रयोग असूनही, शास्त्रज्ञांनी परिणामाचा अभ्यास करणे सुरू ठेवण्याचा मानस ठेवला आहे.

वास्तविक जीवनात Mpemba प्रभाव

हिवाळ्यात बर्फाचे रिंक गरम पाण्याने का भरले जाते आणि थंड का नाही याचा तुम्ही कधी विचार केला आहे का? आपण आधीच समजून घेतल्याप्रमाणे, ते असे करतात कारण गरम पाण्याने भरलेली बर्फाची रिंक थंड पाण्याने भरलेली असण्यापेक्षा जास्त वेगाने गोठते. त्याच कारणास्तव, हिवाळ्याच्या बर्फाच्या शहरांमधील स्लाइड्स गरम पाण्याने भरल्या आहेत.

अशा प्रकारे, इंद्रियगोचरच्या अस्तित्वाचे ज्ञान लोकांना हिवाळी खेळांसाठी साइट तयार करताना वेळ वाचविण्यास अनुमती देते.

याव्यतिरिक्त, Mpemba प्रभाव कधीकधी उद्योगात वापरला जातो - अन्न, पदार्थ आणि पाणी असलेले पदार्थ गोठवण्याची वेळ कमी करण्यासाठी.

या लेखात आपण थंड पाण्यापेक्षा गरम पाणी का गोठते या प्रश्नाकडे पाहू.

थंड पाण्यापेक्षा गरम पाणी जास्त वेगाने गोठते! पाण्याची ही आश्चर्यकारक मालमत्ता, ज्यासाठी वैज्ञानिक अद्याप अचूक स्पष्टीकरण शोधू शकत नाहीत, प्राचीन काळापासून ज्ञात आहेत. उदाहरणार्थ, अॅरिस्टॉटलमध्येही, हिवाळ्यातील मासेमारीचे वर्णन आहे: मच्छिमारांनी बर्फाच्या छिद्रांमध्ये मासेमारीच्या रॉड्स घातल्या आणि ते गोठवण्याऐवजी बर्फावर उबदार पाणी ओतले. XX शतकाच्या 60 च्या दशकात या इंद्रियगोचरचे नाव इरास्टो म्पेम्बाच्या नावाने दिले गेले. आईस्क्रीम तयार करत असताना म्नेम्बाला एक विचित्र परिणाम दिसला आणि स्पष्टीकरणासाठी तो त्याचे भौतिकशास्त्र शिक्षक डॉ. डेनिस ऑस्बोर्न यांच्याकडे वळला. मपेम्बा आणि डॉ. ओसबोर्न यांनी वेगवेगळ्या तापमानाच्या पाण्यावर प्रयोग केला आणि निष्कर्ष काढला की जवळजवळ उकळलेले पाणी खोलीच्या तापमानापेक्षा जास्त वेगाने गोठू लागते. इतर शास्त्रज्ञांनी त्यांचे स्वतःचे प्रयोग केले आणि प्रत्येक वेळी समान परिणाम मिळाले.

भौतिक घटनेचे स्पष्टीकरण

हे का होत आहे याचे कोणतेही सामान्यतः स्वीकारलेले स्पष्टीकरण नाही. बर्‍याच संशोधकांनी असे सुचवले आहे की हे सर्व द्रवाच्या हायपोथर्मियाबद्दल आहे, जे त्याचे तापमान गोठणबिंदूच्या खाली गेल्यावर उद्भवते. दुसऱ्या शब्दांत, जर पाणी 0 डिग्री सेल्सिअसपेक्षा कमी तापमानात गोठले तर सुपर कूल्ड पाण्याचे तापमान असू शकते, उदाहरणार्थ, -2 डिग्री सेल्सिअस आणि त्याच वेळी बर्फात बदलल्याशिवाय ते द्रव राहते. जेव्हा आपण थंड पाणी गोठवण्याचा प्रयत्न करतो, तेव्हा अशी शक्यता असते की ते प्रथम थंड होईल आणि काही काळानंतरच कडक होईल. इतर प्रक्रिया गरम पाण्यात घडतात. बर्फात त्याचे जलद रूपांतर संवहनाशी संबंधित आहे.

संवहन- ही एक भौतिक घटना आहे ज्यामध्ये द्रवाचे उबदार खालचे थर वाढतात आणि वरचे, थंड झालेले, खाली पडतात.

हॅलो प्रिय मनोरंजक तथ्ये चाहत्यांना. आज आपण याबद्दल बोलू. परंतु मला असे वाटते की शीर्षकातील प्रश्न कदाचित मूर्खपणाचा वाटू शकतो - परंतु एखाद्याने नेहमीच कुख्यात "सामान्य ज्ञान" वर पूर्णपणे विसंबून राहायला हवे आणि काटेकोरपणे तयार केलेल्या चाचणी अनुभवावर नाही. थंड पाण्यापेक्षा गरम पाणी का गोठते ते शोधण्याचा प्रयत्न करूया?

ऐतिहासिक संदर्भ

थंड आणि गरम पाणी गोठवण्याच्या समस्येमध्ये "सर्व काही स्वच्छ नाही" असा उल्लेख अॅरिस्टॉटलच्या लिखाणात केला गेला होता, त्यानंतर एफ. बेकन, आर. डेकार्टेस आणि जे. ब्लॅक यांनी तशाच नोट्स बनवल्या होत्या. अलिकडच्या इतिहासात, या परिणामाला "एमपेम्बाचा विरोधाभास" असे नाव देण्यात आले आहे - टांगानिका येथील विद्यार्थ्याच्या नावावरून, एरास्टो म्पेम्बा, ज्याने भौतिकशास्त्राच्या व्हिजिटिंग प्रोफेसरला हाच प्रश्न विचारला होता.

मुलाचा प्रश्न सुरवातीपासून नाही तर स्वयंपाकघरात आइस्क्रीम मिक्स थंड करण्याच्या प्रक्रियेच्या पूर्णपणे वैयक्तिक निरीक्षणातून उद्भवला. अर्थात, शाळेतील शिक्षकांसह त्याच ठिकाणी उपस्थित असलेले वर्गमित्र एमपेम्बावर हसले - तथापि, प्रोफेसर डी. ओसबॉर्न यांनी वैयक्तिकरित्या प्रायोगिक पडताळणी केल्यानंतर, इरास्टोची चेष्टा करण्याची त्यांची इच्छा त्यांच्याकडून "बाष्पीभवन" झाली. शिवाय, एमपेबॉय यांनी 1969 मध्ये भौतिकशास्त्र शिक्षणाच्या प्राध्यापकासह या परिणामाचे तपशीलवार वर्णन प्रकाशित केले - आणि तेव्हापासून, वरील नाव वैज्ञानिक साहित्यात अडकले आहे.

घटनेचे सार काय आहे?

प्रयोगाची मांडणी अगदी सोपी आहे: इतर सर्व गोष्टी समान असल्याने, समान पातळ-भिंतींच्या पात्रांची चाचणी केली जाते, ज्यामध्ये काटेकोरपणे समान प्रमाणात पाणी असते, फक्त तापमानात फरक असतो. जहाजे रेफ्रिजरेटरमध्ये लोड केली जातात, त्यानंतर त्या प्रत्येकामध्ये बर्फ तयार होईपर्यंत वेळ नोंदविला जातो. विरोधाभास असा आहे की सुरुवातीला गरम द्रव असलेल्या भांड्यात हे जलद होते.

आधुनिक भौतिकशास्त्र हे कसे स्पष्ट करते?

विरोधाभासाचे कोणतेही सार्वत्रिक स्पष्टीकरण नाही, कारण अनेक समांतर प्रक्रिया एकत्रितपणे पुढे जातात, त्यातील योगदान विशिष्ट प्रारंभिक परिस्थितींपेक्षा भिन्न असू शकते - परंतु एकसमान परिणामासह:

• हायपोथर्मियासाठी द्रवाची क्षमता - सुरुवातीला थंड पाण्यामुळे हायपोथर्मिया होण्याची अधिक शक्यता असते, उदा. जेव्हा त्याचे तापमान आधीच गोठणबिंदूच्या खाली असते तेव्हा द्रव राहते
• प्रवेगक कूलिंग - गरम पाण्यातील वाफेचे रूपांतर बर्फाच्या मायक्रोक्रिस्टल्समध्ये होते, जे मागे पडताना प्रक्रियेस गती देते, अतिरिक्त "बाह्य उष्णता एक्सचेंजर" म्हणून काम करते.
• इन्सुलेशन प्रभाव - गरम पाण्याच्या विपरीत, थंड पाणी वरून गोठते, ज्यामुळे संवहन आणि रेडिएशनद्वारे उष्णता हस्तांतरण कमी होते

इतर अनेक स्पष्टीकरणे आहेत (अलीकडेच २०१२ मध्ये ब्रिटिश रॉयल केमिकल सोसायटीने सर्वोत्कृष्ट गृहीतकाची स्पर्धा आयोजित केली होती) - परंतु इनपुट अटींच्या संयोजनाच्या सर्व प्रकरणांसाठी एक अस्पष्ट सिद्धांत अद्याप अस्तित्वात नाही .. .