वेगवान किंवा थंड थंड होते. थंड पाण्यामुळे थंड्यापेक्षा जलद गोठलेले का आहे

पाणी जगातील सर्वात आश्चर्यकारक द्रव्यांपैकी एक आहे, ज्यामध्ये असामान्य गुणधर्म आहेत. उदाहरणार्थ, बर्फ द्रवपदार्थाची एक घन अवस्था आहे, पाण्यापेक्षा त्याचे विशिष्ट गुरुत्व कमी आहे, ज्यामुळे पृथ्वीवरील जीवनाचा उदय आणि विकास शक्य आहे. याव्यतिरिक्त, नजीकच्या-वैज्ञानिक आणि वैज्ञानिक जगात, गरम किंवा कोल्ड - पाणी कोठून जलद गोठवते याविषयी चर्चा आहेत. जो कोणी विशिष्ट परिस्थितीत गरम द्रव द्रुतपणे अतिशीत होण्यास सिद्ध करतो आणि वैज्ञानिकपणे त्याचा निर्णय मान्य करतो त्याला ब्रिटिश रॉयल सोसायटी ऑफ केमिस्ट कडून ists 1000 चे बक्षीस मिळेल.

पार्श्वभूमी

बर्\u200dयाच शर्तींमध्ये, मध्ययुगातील थंड पाण्यापेक्षा गरम पाणी जास्त वेगाने गोठलेले आहे. फ्रान्सिस बेकन आणि रेने डेसकार्टेससाठी या घटनेचे स्पष्टीकरण करणे बरेच काम केले आहे. तथापि, शास्त्रीय उष्मा अभियांत्रिकीच्या दृष्टिकोनातून, या विरोधाभास समजावून सांगता येत नाही आणि त्यांनी याबद्दल लज्जास्पदपणे मौन बाळगण्याचा प्रयत्न केला. वादविवादाच्या सुरूवातीला चालना देणारी प्रेरणा ही थोडीशी जिज्ञासू कथा होती जी १ 63 in63 मध्ये टांझानियन स्कूलबॉय एरास्टो मेपेम्बाशी घडली. एकदा, कुकच्या शाळेत मिष्टान्न स्वयंपाकाच्या धड्याच्या वेळी, बाह्य गोष्टींमुळे विचलित झालेला मुलगा, आईस्क्रीम मिक्स वेळेवर थंड करू शकला नाही आणि फ्रीजरमध्ये दुधात साखरेचा द्रावण ठेवला. आश्चर्यचकित करून, उत्पादन त्याच्या सहकारी चिकित्सकांपेक्षा काही वेगवान थंड झाले जे आइस्क्रीम तयार करण्यासाठी तापमान नियम पाळत होते.

घटनेचे सार स्पष्ट करण्याचा प्रयत्न करीत, मुलगा एका भौतिकशास्त्राच्या शिक्षकाकडे वळला, त्याने तपशिलामध्ये न जाता, त्याच्या पाककृतींचा उपहास केला. तथापि, एरास्टोला हेवा करण्याच्या प्रकाराने ओळखले जाऊ लागले आणि त्याने आपले प्रयोग दुधात नव्हे तर पाण्यातून सुरू ठेवले. त्याला खात्री होती की काही प्रकरणांमध्ये गरम पाण्याचे अतिशीत थंड होण्यापेक्षा वेगवान आहे.

डार एस सलाम विद्यापीठात प्रवेश घेतल्यानंतर एरास्टो मेपेम्बे प्राध्यापक डेनिस जी. ओसबोर्न यांच्या व्याख्यानात उपस्थित होते. पदवी नंतर, विद्यार्थी त्याच्या तापमानानुसार पाण्याच्या अतिशीत दराच्या समस्येने वैज्ञानिकांना चक्रावून गेले. डी.जी. ओस्बॉर्न यांनी प्रश्नाची अगदीच थट्टा केली आणि असे म्हटले की कोणत्याही ड्वेटेक्निकला हे ठाऊक आहे की थंड पाणी जलद गतीने वाढेल. तथापि, त्या तरूणाच्या नैसर्गिक जिद्दीने स्वत: लाच अनुभूती दिली. प्राध्यापकाशी एक प्रयोग केला आणि प्रयोगशाळेत प्रयोगात्मक चाचणी घेण्याचा प्रस्ताव ठेवला. एरास्टोने फ्रीझरमध्ये पाण्याचे दोन कंटेनर ठेवले, त्यातील तापमान 95 डिग्री सेल्सियस (35 डिग्री सेल्सियस) आणि दुसर्\u200dयामध्ये - 212 डिग्री फारेनहाइट (100 डिग्री सेल्सिअस) होते. दुस container्या कंटेनरमधील पाणी जलद गतीने थंड झाल्यावर प्राध्यापक आणि आजूबाजूच्या "चाहत्यांना" काय आश्चर्य वाटले? तेव्हापासून या घटनेस एमपेम्बा विरोधाभास म्हटले जाते.

तथापि, आजपर्यंत एमपेम्बा विरोधाभास स्पष्ट करणारे कोणतेही सुसंवादी सैद्धांतिक गृहीतक नाही. हे स्पष्ट नाही की बाह्य घटक, पाण्याचे रासायनिक संयोजन, त्यात विसर्जित वायू आणि खनिजांची उपस्थिती वेगवेगळ्या तापमानात द्रव्यांच्या अतिशीत दरावर परिणाम करते. “मपेम्बा इफेक्ट” चा विरोधाभास असा आहे की तो आय. न्यूटन यांनी शोधलेल्या एका कायद्याचा विरोधाभास आहे, ज्यात असे नमूद केले आहे की पाण्याचे थंड होण्याचे प्रमाण द्रव आणि वातावरणामधील तापमानाच्या फरकाशी थेट प्रमाणात असते. आणि जर इतर सर्व पातळ पदार्थ पूर्णपणे या कायद्याचे अधीन असतील तर काही प्रकरणांमध्ये पाणी अपवाद आहे.

गरम पाणी द्रुतगतीने का थंड होतेटी

थंड पाण्यामुळे थंड पाणी जलद गतीने थंड होण्याची अनेक आवृत्त्या आहेत. मुख्य म्हणजेः

• गरम पाणी जलद बाष्पीभवन होते, त्याचे प्रमाण कमी होत असताना आणि द्रवपदार्थाचे लहान प्रमाण द्रुतगतीने थंड होते - जेव्हा पाणी + 100 डिग्री सेल्सियस ते 0 डिग्री सेल्सियस पर्यंत थंड केले जाते तेव्हा वातावरणाच्या दाबाने व्हॉल्यूमेट्रिक नुकसान 15% पर्यंत पोहोचते;
• द्रव आणि वातावरणामधील उष्णता विनिमय जास्त असते, तपमानाचा फरक जास्त असतो, म्हणून उकळत्या पाण्याचे उष्णता कमी होते.
• जेव्हा गरम पाणी थंड होते तेव्हा त्याच्या पृष्ठभागावर एक बर्फाचा कवच तयार होतो, ज्यामुळे द्रव आणि त्याच्या बाष्पीभवन पूर्ण थंड होऊ शकत नाही;
• पाण्याच्या उच्च तपमानावर, त्याचे संवहन मिसळते, ज्यामुळे अतिशीतपणा कमी होतो;
• पाण्यात विरघळलेल्या वायू अतिशीत बिंदू कमी करतात, स्फटिकाच्या निर्मितीसाठी ऊर्जा घेतात - गरम पाण्यात विरघळलेल्या वायू नसतात.

या सर्व अटी वारंवार प्रयोगशील पद्धतीने तपासल्या गेल्या. विशेषतः, जर्मन वैज्ञानिक डेव्हिड ऑरबाच यांना असे आढळले की गरम पाण्याचे स्फटिकरुप तापमान थंड पाण्यापेक्षा किंचित जास्त आहे, ज्यामुळे ते प्रथम गोठण्यास वेगवान बनते. तथापि, नंतर त्याच्या प्रयोगांवर टीका झाली आणि बर्\u200dयाच शास्त्रज्ञांना खात्री आहे की "एमपाम्बा प्रभाव" ज्यामुळे पाणी जलद - गरम किंवा थंड होते, केवळ काही विशिष्ट परिस्थितींमध्येच पुनरुत्पादित केले जाऊ शकते, कोणीही आत्तासाठी शोध आणि संकल्पित करण्यात गुंतलेले नाही.

ब्रिटिश रॉयल केमिकल सोसायटी एखाद्याला £ 1000 चे बक्षीस देते जे वैज्ञानिकदृष्ट्या समजावून सांगू शकते की काही प्रकरणांमध्ये गरम पाण्याचे प्रमाण थंडापेक्षा जास्त वेगाने का स्थिर होते.

“आधुनिक विज्ञान अद्याप पहिल्या दृष्टीक्षेपाच्या प्रश्नावर या साध्या उत्तर देऊ शकत नाही. आईस्क्रीम उत्पादक आणि बार्टेन्डर्स आपल्या दैनंदिन कामांमध्ये हा प्रभाव वापरतात, परंतु हे का कार्य करते हे कोणालाही खरोखर माहित नाही. ही समस्या हजारो वर्षांपासून ओळखली जात आहे, अ\u200dॅरिस्टॉटल आणि डेस्कार्ट्ससारखे तत्ववेत्ता याबद्दल विचार करीत आहेत, ”असे ब्रिटीश रॉयल केमिकल सोसायटीचे अध्यक्ष प्रोफेसर डेव्हिड फिलिप्स म्हणाले, ज्यांचे शब्द सोसायटीच्या प्रसिद्धीपत्रकात नमूद केले आहेत.

एका आफ्रिकन कुकाने ब्रिटीश भौतिकशास्त्राच्या प्राध्यापकाला कसे पराभूत केले

हा एप्रिल फूलचा विनोद नाही तर कठोर शारीरिक वास्तव आहे. सध्याचे विज्ञान, आकाशगंगा आणि ब्लॅक होल सह सहज ऑपरेट करणारे, क्वार्क्स आणि बोसन्स शोधण्यासाठी राक्षस प्रवेगक तयार करते, प्राथमिक पाणी "कार्य कसे करते" हे समजू शकत नाही. शालेय पाठ्यपुस्तक स्पष्टपणे सांगतात की कोमट शरीर थंड करणे थंड शरीर थंड होण्यापेक्षा जास्त वेळ घेते. परंतु पाण्यासाठी, या कायद्याचा नेहमीच आदर केला जात नाही. Istरिस्टॉटलने इ.स.पू. चौथ्या शतकात या विरोधाभासकडे लक्ष दिले. ई. Meteorologica I या पुस्तकात प्राचीन ग्रीकांनी असे लिहिले आहे: “पाणी अगोदरच पाण्यामुळे थंड होते. म्हणूनच, कित्येक लोकांना, जेव्हा त्यांना त्वरित गरम पाण्याची इच्छा असेल तर प्रथम ते उन्हात घाला ... ”मध्ययुगात फ्रान्सिस बेकन आणि रेने डेकार्टेस यांनी ही घटना स्पष्ट करण्याचा प्रयत्न केला. का, शास्त्रीय थर्मोफिजिक्स विकसित करणारे महान तत्त्ववेत्ता किंवा असंख्य शास्त्रज्ञ यशस्वी झाले नाहीत आणि म्हणूनच त्यांनी अशा गैरसोयीचे तथ्य बर्\u200dयाच काळापासून "विसरला".

आणि केवळ 1968 मध्ये ते कोणत्याही विज्ञान शास्त्रापासून दूर, टांझानिया येथील स्कूलबॉय एरास्टो मेपेम्बे यांचे "आठवते" धन्यवाद. १ 63 6363 मध्ये स्वयंपाकाच्या शाळेत शिकत, १ 13 वर्षीय एमपेम्बेला आईस्क्रीम बनवण्याचे काम देण्यात आले. तंत्रज्ञानानुसार दूध उकळणे, त्यात साखर विरघळणे, खोलीच्या तपमानावर थंड करणे आणि नंतर गोठवण्याकरिता रेफ्रिजरेटरमध्ये ठेवणे आवश्यक होते. वरवर पाहता, मेपेम्बा हा एक धाकटा विद्यार्थी नव्हता आणि संकोच करतो. धडा संपल्यावर तो वेळेत येणार नाही या भीतीने त्याने फ्रिजमध्ये गरम गरम दूध ठेवले. त्याच्या आश्चर्य म्हणजे ते सर्व नियमांच्या अनुसार शिजवलेल्या त्याच्या साथीदारांच्या दुधापेक्षा अगदी आधीचे गोठलेले होते.

जेव्हा मपेम्बाने आपला शोध भौतिकशास्त्राच्या शिक्षकासह सामायिक केला तेव्हा त्याने संपूर्ण वर्गासमोर त्यांची चेष्टा केली. मपेम्बाला अपमान आठवला. पाच वर्षांनंतर, डार एस सलाममध्ये यापूर्वीच विद्यापीठाचा विद्यार्थी, तो प्रसिद्ध भौतिकशास्त्रज्ञ डेनिस जी. ओसबोर्न यांच्या व्याख्यानात होता. व्याख्यानमालेनंतर त्यांनी त्या शास्त्रज्ञाला हा प्रश्न विचारला: “जर तुम्ही समान पाण्याचे दोन समान कंटेनर घेतले तर एक तापमान 35 35 डिग्री सेल्सिअस (° ° फॅ) आणि दुसरे १०० डिग्री सेल्सिअस (२१२ ° फॅ) घेऊन फ्रीझरमध्ये ठेवले तर गरम कंटेनर मध्ये पाणी जलद गोठवते. का? ”देव विसरलेल्या टांझानिया येथील एका युवकाच्या प्रश्नावर ब्रिटीश प्राध्यापकाची प्रतिक्रिया काय आहे याची तुम्ही कल्पना करू शकता का? त्याने एका विद्यार्थ्याची चेष्टा केली. तथापि, मपेम्बा अशा उत्तरासाठी सज्ज होता आणि त्याने वैज्ञानिकांना पैज लावण्यास सांगितले. त्यांचा युक्तिवाद प्रायोगिक चाचणीत झाला, ज्याने मेपेम्बाच्या सत्यतेची आणि ओसबोर्नच्या पराभवाची पुष्टी केली. म्हणून विद्यार्थी कूकने त्याचे नाव विज्ञानाच्या इतिहासात प्रविष्ट केले आणि आतापासून या घटनेस "एमपेम्बा प्रभाव" असे म्हणतात. ते नाकारण्यासाठी, "अस्तित्त्वात नाही" असे कार्य करत नाही असे घोषित करण्यासाठी. इंद्रियगोचर अस्तित्त्वात आहे आणि जसे कवीने लिहिले आहे की “दात घालून नाही”.

धूळ कण आणि विद्रव्ये दोषी आहेत?

बर्\u200dयाच वर्षांमध्ये अनेकांनी गोठवलेल्या पाण्याचे रहस्य उलगडण्याचा प्रयत्न केला. या घटनेसाठी स्पष्टीकरणांचा संपूर्ण समूह प्रस्तावित केला होता: बाष्पीभवन, संवहन, विरघळलेल्या पदार्थाचा प्रभाव - परंतु यापैकी काहीही घटक अंतिम मानले जाऊ शकत नाहीत. अनेक वैज्ञानिकांनी त्यांचे जीवन एमपेम्बा परिणामासाठी वाहिले आहे. न्यूयॉर्क स्टेट युनिव्हर्सिटीच्या रेडिएशन सेफ्टी विभागाचे कर्मचारी जेम्स ब्राउन्रिज हे एका दशकापासून आपल्या मोकळ्या कालावधीत विरोधाभास अभ्यासत आहेत. शेकडो प्रयोगानंतर, वैज्ञानिक हायपोथर्मियाच्या "दोषी" असल्याचा पुरावा असल्याचा दावा करतो. ब्राउन्रिज स्पष्ट करतात की 0 डिग्री सेल्सिअस तापमानात पाणीच थंड होते आणि तापमान खाली आल्यावर गोठण्यास सुरवात होते. अतिशीत बिंदू पाण्यातील अशुद्धतेद्वारे नियमन केले जाते - तेच ते लोक आहेत ज्यांनी बर्फाच्या स्फटिकांच्या निर्मितीचे दर बदलले. अशुद्धी आणि हे धूळ कण, बॅक्टेरिया आणि विरघळलेले लवण आहेत, जेव्हा त्यांचे स्फटिकरुप केंद्राच्या सभोवताल बर्फाचे स्फटिक तयार होतात तेव्हा त्यांचे मध्यवर्ती तापमानाचे वैशिष्ट्य असते. जेव्हा बर्\u200dयाच घटक एकाच वेळी पाण्यात असतात तेव्हा अतिशीत तपमान एकाद्वारे निश्चित केले जाते ज्याचे सर्वाधिक न्यूक्लिएशन तापमान असते.

प्रयोगासाठी, ब्राउन्रिजने समान तापमानाच्या पाण्याचे दोन नमुने घेतले आणि त्यांना फ्रीजरमध्ये ठेवले. त्याला आढळले की एक नमुना नेहमीच दुसर्\u200dयासमोर स्थिर राहतो - संभाव्यतः अशुद्धतेच्या भिन्न संयोजनामुळे.

ब्राउन्रिज असा दावा करतात की पाण्याचे तापमान आणि फ्रीझर यांच्यात जास्त फरक झाल्यामुळे गरम पाणी वेगवान थंड होते - हे थंड पाण्याचे नैसर्गिक अतिशीत बिंदूपर्यंत पोहोचण्यापूर्वी त्याच्या अतिशीत होण्यापर्यंत पोहोचण्यास मदत करते, जे कमीतकमी 5 डिग्री सेल्सियस कमी आहे.

तथापि, ब्रुन्रिजच्या युक्तिवादाने बरेच प्रश्न उपस्थित केले. म्हणूनच, जे मेपेम्बाच्या परिणामास त्यांच्या स्वत: च्या मार्गाने समजावून सांगण्यास सक्षम असतील त्यांना ब्रिटिश रॉयल केमिकल सोसायटीकडून एक हजार पौंड स्पर्धा करण्याची संधी आहे.

21.11.2017 11.10.2018 अलेक्झांडर फर्टसेव्ह

« कोणते पाणी वेगवान थंड किंवा गरम गोठवते?"- आपल्या मित्रांना प्रश्न विचारण्याचा प्रयत्न करा, त्यापैकी बहुतेकजण असे उत्तर देतील की थंड पाणी जलद गतीने थंड होते - आणि चूक करा.

खरं तर, एकाच वेळी एकाच आकाराचे आणि व्हॉल्यूमच्या दोन भांडी फ्रीझरमध्ये ठेवल्या गेल्या, त्यातील एकामध्ये थंड पाणी असेल आणि दुसर्\u200dया गरममध्ये, गरम पाणी जलद गोठेल.

असे विधान मूर्खपणाचे आणि अवास्तव वाटेल. आपण युक्तिवादाचे अनुसरण केल्यास, नंतर गरम पाण्याने प्रथम थंडीच्या तपमानावर थंड केले पाहिजे आणि यावेळी थंड थंड आधीच बर्फात बदलले पाहिजे.

तर गोठवण्याच्या मार्गावर गरम पाण्याने थंड पाण्यावर का मात केली? चला हे शोधण्याचा प्रयत्न करूया.

निरीक्षणे व संशोधनाचा इतिहास

प्राचीन काळापासून लोक विरोधाभासी प्रभाव पाळत आहेत, परंतु कोणालाही त्यास विशेष महत्त्व नाही. अशा प्रकारे, अरिस्टॉटल, तसेच रेनी डेकार्टेस आणि फ्रान्सिस बेकन यांनी आपल्या रेकॉर्डमध्ये नमूद केले की ते थंड आणि गरम पाण्याच्या अतिशीत गतीने जुळत नाहीत. दररोजच्या जीवनात एक असामान्य घटना बर्\u200dयाचदा प्रकट होते.

बर्\u200dयाच काळापासून या घटनेचा कोणत्याही प्रकारे अभ्यास केला गेला नाही आणि वैज्ञानिकांमध्ये विशेष रस निर्माण झाला नाही.

१ 63 in63 मध्ये जेव्हा टांझानिया येथील एरस्टो मपेम्बा या जिज्ञासू विद्यार्थ्याने आईस्क्रीमसाठी गरम दूध थंड पेक्षा अधिक थंड होते तेव्हा लक्षात घेतले की असामान्य परिणामाचा अभ्यास सुरू झाला. असामान्य परिणामाच्या कारणांचे स्पष्टीकरण मिळविण्याच्या आशेने, त्या तरूणाने शाळेत आपल्या भौतिकशास्त्र शिक्षकांना एक प्रश्न विचारला. तथापि, शिक्षक केवळ त्याच्याकडे हसले.

नंतर, मेपेम्बाने प्रयोग पुन्हा केला, परंतु प्रयोगात त्याने दूध, परंतु पाणी वापरले नाही आणि विरोधाभासी परिणामाची पुनरावृत्ती पुन्हा केली.

6 वर्षांनंतर - १ 69. In मध्ये, मेपेम्बाने हा प्रश्न त्याच्या शाळेत दाखल झालेल्या भौतिकशास्त्राचे प्राध्यापक डेनिस ओसबॉर्न यांना विचारला. प्राध्यापकांनी त्या तरुण व्यक्तीचे निरीक्षण करण्यास स्वारस्य दर्शविले, परिणामी, एक प्रयोग घेण्यात आला ज्याने परिणामाच्या उपस्थितीची पुष्टी केली, परंतु या घटनेची कारणे स्थापित केली गेली नाहीत.

तेव्हापासून इंद्रियगोचर म्हणतात मपेम्बा प्रभाव.

वैज्ञानिक निरीक्षणाच्या संपूर्ण इतिहासावर, अनेक कल्पित गोष्टी इंद्रियगोचरच्या कारणांबद्दल पुढे आणल्या गेल्या आहेत.

तर २०१२ मध्ये, ब्रिटीश रॉयल केमिकल सोसायटीने एमपेम्बा परिणामाविषयी स्पष्टीकरण देणारी गृहीतके जाहीर केली असती. जगभरातील शास्त्रज्ञांनी या स्पर्धेत भाग घेतला, एकूण 22,000 वैज्ञानिक कागदपत्रे नोंदविण्यात आली. अशा प्रभावी संख्येने लेख असूनही, त्यांच्यापैकी कोणत्याहीने मेपेम्बा विरोधाभास स्पष्ट केले नाही.

सर्वात सामान्य आवृत्ती होती त्यानुसार, गरम पाणी द्रुतगतीने जमा होते, जसे की ते सहजपणे बाष्पीभवन होते, त्याचे प्रमाण कमी होते आणि व्हॉल्यूम कमी होताना, त्याचे शीतकरण दर वाढते. सर्वात सामान्य आवृत्ती अखेरीस नाकारली गेली कारण हा प्रयोग घेण्यात आला ज्यामध्ये बाष्पीभवन वगळण्यात आले आणि तरीही त्याचे परिणाम निश्चित झाले.

इतर वैज्ञानिक मानतात की एमपेम्बा परिणामाचे कारण म्हणजे पाण्यात विरघळलेल्या वायूंचे वाष्पीकरण. त्यांच्या मते, गरम करताना, वायू पाण्याच्या वाष्पीकरणात विरघळतात, ज्यामुळे ते थंड पेक्षा जास्त घनता घेतात. आपल्याला माहिती आहेच की घनतेमध्ये वाढ झाल्याने पाण्याचे भौतिक गुणधर्म (औष्णिक चालकता वाढ) आणि त्याद्वारे थंड दरामध्ये वाढ होते.

याव्यतिरिक्त, असंख्य गृहीते पुढे आणली गेली जी तापमानानुसार पाण्याच्या अभिसरणांच्या दराचे वर्णन करते. बर्\u200dयाच अभ्यासानुसार पातळ असलेल्या कंटेनरच्या साहित्यात संबंध प्रस्थापित करण्याचा प्रयत्न केला आहे. बर्\u200dयाच सिद्धांतांना अत्यंत शहाणे वाटले, परंतु इतर प्रयोगांमधील विरोधाभासांविषयी आरंभिक डेटा नसल्यामुळे किंवा पाण्याचे प्रमाण थंड होण्याच्या दराशी तुलना करता येण्यासारखे घटक नसल्यामुळे शास्त्रीयदृष्ट्या त्यांची पुष्टी होऊ शकली नाही. काही शास्त्रज्ञांनी त्यांच्या कार्यातील प्रभावाच्या अस्तित्वावर प्रश्नचिन्ह ठेवले.

२०१ Singapore मध्ये सिंगापूरमधील नानयांग युनिव्हर्सिटी ऑफ टेक्नॉलॉजीच्या संशोधकांनी सांगितले की त्यांनी एमपेम्बा परिणामाचे रहस्य सोडविले आहे. त्यांच्या अभ्यासानुसार, घटनेचे कारण म्हणजे थंड आणि गरम पाण्याच्या रेणूंमधील हायड्रोजन बंधांमध्ये साठवलेल्या उर्जाचे प्रमाण लक्षणीय भिन्न आहे.

कॉम्प्यूटर सिम्युलेशन पद्धतींनी खालील परिणाम दर्शविले: पाण्याचे तापमान जितके जास्त असेल, प्रतिकार शक्ती वाढते या कारणामुळे रेणूंमध्ये जास्त अंतर होते. परिणामी, रेणूंचे हायड्रोजन बंध आणखीन ऊर्जा संचयित करतात. थंड झाल्यावर, रेणू एकमेकांकडे येऊ लागतात, हायड्रोजन बॉन्डमधून ऊर्जा सोडतात. या प्रकरणात, उर्जेचा परतावा तापमानाच्या घटनेसह असतो.

ऑक्टोबर २०१ In मध्ये पुढच्या अभ्यासाच्या वेळी स्पॅनिश भौतिकशास्त्रज्ञांना असे आढळले की समतोल (पदार्थ थंड होण्यापूर्वी जोरदार गरम करणे) पासून पदार्थ काढून टाकणे प्रभाव तयार करण्यात महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते. त्यांनी ज्या परिस्थितीत प्रभावाच्या प्रकटीकरणाची संभाव्यता जास्तीत जास्त आहे निर्धारित केली. याव्यतिरिक्त स्पेनमधील शास्त्रज्ञांनी मेपेम्बाच्या व्यस्त परिणामाच्या अस्तित्वाची पुष्टी केली आहे. त्यांना आढळले की गरम झाल्यावर, एक थंड नमुना उबदारपेक्षा वेगवान तापमानात पोहोचू शकते.

सर्वसमावेशक माहिती आणि असंख्य प्रयोग असूनही, शास्त्रज्ञांचा परिणाम अभ्यासण्याचा सुरू ठेवण्याचा त्यांचा हेतू आहे.

वास्तविक जीवनात एमपेम्बा प्रभाव

आपण कधीही असा विचार केला आहे की हिवाळ्यात रिंक गरम पाण्याने का भरले जाते, आणि थंड नाही? जसे तुम्हाला आधीच समजले आहे, ते असे करतात कारण गरम पाण्याने भरलेली बर्फ रिंक थंड झाल्याने भरली जाईल इतक्या वेगाने स्थिर होईल. त्याच कारणास्तव, हिवाळ्यातील बर्फ असलेल्या शहरातील स्लाइड्स गरम पाण्याने ओतल्या जातात.

अशा प्रकारे, घटनेच्या अस्तित्वाचे ज्ञान लोकांना हिवाळ्यातील खेळांसाठी साइट तयार करण्यात वेळ वाचविण्यास अनुमती देते.

याव्यतिरिक्त, एमपेम्बा प्रभाव कधीकधी उद्योगात वापरला जातो - उत्पादने, पदार्थ आणि पाणी असलेल्या पदार्थांचा अतिशीत वेळ कमी करण्यासाठी.

या लेखामध्ये, आपण गरम पाण्यामुळे थंड पाण्यापेक्षा वेगाने गोठलेल्या गोष्टींचा विचार करू.

गरम पाण्याची थंडी थंडीपेक्षा कितीतरी वेगवान आहे! पाण्याची ही विस्मयकारक मालमत्ता, शास्त्रज्ञ ज्याला अद्याप सापडत नाहीत त्याचे अचूक स्पष्टीकरण प्राचीन काळापासून ज्ञात आहे. उदाहरणार्थ, istरिस्टॉटलला हिवाळ्यातील मासेमारीचे वर्णन देखील आढळले: मच्छीमारांनी बर्फाच्या छिद्रांमध्ये मासेमारीच्या रॉड्स घातल्या आणि त्यामुळे ते जलद गोठतील म्हणून ते कोमट पाण्यावर बर्फ ओततात. XX शतकाच्या 60 च्या दशकात या घटनेचे नाव एरास्टो मेपेम्बा असे ठेवले गेले. आईस्क्रीम तयार करतांना मेंम्बाला एक विचित्र प्रभाव जाणवला आणि त्याने त्याचे भौतिकशास्त्र शिक्षक डॉ. डेनिस ओस्बॉर्न यांना स्पष्टीकरण दिले. मपेम्बा आणि डॉ. ओसबोर्न यांनी वेगवेगळ्या तपमानाच्या पाण्याचा प्रयोग केला आणि निष्कर्ष काढला: जवळजवळ उकळत्या पाण्याचे खोली तपमानावर पाण्यापेक्षा कितीतरी वेगाने गोठण्यास सुरवात होते. इतर शास्त्रज्ञांनी त्यांचे स्वत: चे प्रयोग केले आणि प्रत्येक वेळी समान परिणाम प्राप्त झाले.

शारीरिक स्पष्टीकरण

हे का घडत आहे याचे कोणतेही सार्वभौम स्वीकारलेले स्पष्टीकरण नाही. बर्\u200dयाच संशोधकांनी असे सुचवले आहे की हे सर्व द्रवपदार्थाच्या सुपरकोलिंगबद्दल आहे, जे त्याचे तापमान अतिशीत होण्यापासून खाली येते तेव्हा होते. दुस words्या शब्दांत, जर तापमान 0 डिग्री सेल्सियसपेक्षा कमी तापमानात पाणी गोठलेले असेल तर सुपरकुलल्ड पाण्याचे तापमान असू शकते, उदाहरणार्थ, -2 डिग्री सेल्सियस आणि तरीही बर्फ न बदलता द्रव राहू शकते. जेव्हा आम्ही थंड पाणी गोठवण्याचा प्रयत्न करतो तेव्हा प्रथम ते थंड होण्याची शक्यता असते आणि काही काळानंतरच ती कडक होईल. गरम पाण्यात, इतर प्रक्रिया उद्भवतात. त्याचे अधिक वेगाने बर्फाचे रूपांतर कन्व्हक्शनशी संबंधित आहे.

संवहन  - ही एक शारीरिक घटना आहे ज्यात द्रव वाढीच्या उबदार खालच्या थर आणि वरचे, थंड, कमी.

हॅलो प्रिय मनोरंजक तथ्ये प्रेमी. आज आम्ही आपल्याबद्दल बोलू. परंतु मला असे वाटते की मथळ्यामध्ये ठेवलेला प्रश्न कदाचित केवळ हास्यास्पद वाटू शकेल - परंतु एखाद्याने नेहमीच कुख्यात "सामान्य ज्ञान" वर अवलंबून असले पाहिजे आणि कठोर परीक्षेच्या कठोर अनुभवावर अवलंबून नाही. थंड पाणी थंड्यापेक्षा जलद का गोठते हे शोधण्याचा प्रयत्न करूया?

ऐतिहासिक पार्श्वभूमी

Coldरिस्टॉटलच्या लिखाणातही “सर्वकाही शुद्ध नाही” असे थंड आणि गरम पाण्याच्या अतिशीत होण्याच्या विषयावर नमूद केले होते, त्यानंतर एफ. बेकन, आर. डेस्कार्ट्स आणि जे. ब्लॅक यांनी समान नोट्स बनविल्या. ताज्या इतिहासात, या परिणामास "मेपेम्बा विरोधाभास" असे नाव देण्यात आले आहे - तंगानिका एरास्टो मपेम्बाच्या एका शाळकरी मुलाचे नाव आहे, ज्याने भौतिकशास्त्रातील भेट देणार्\u200dया प्राध्यापकांना हाच प्रश्न विचारला होता.

मुलाचा प्रश्न स्क्रॅचमुळे उद्भवलेला नाही, परंतु स्वयंपाकघरात आईस्क्रीम मिसळण्याच्या थंड प्रक्रियेच्या पूर्णपणे वैयक्तिक निरीक्षणावरून उद्भवला. अर्थात तिथे उपस्थित असलेल्या वर्गमित्रांनी शाळेच्या शिक्षकासह एमपेम्बाची चेष्टा केली - परंतु प्राध्यापक डी. ओसबोर्न यांनी वैयक्तिकरित्या केलेल्या प्रायोगिक तपासणीनंतर इरास्टोची “वाष्पीकरण” करण्याची त्यांची इच्छा व्यक्त केली. शिवाय, १ 69. In मध्ये भौतिकशास्त्र शिक्षणात या प्रभावाचे विस्तृत वर्णन मपेम्बा यांनी एकत्र केले आणि त्यानंतर वैज्ञानिक शास्त्रात वर उल्लेख केलेले नाव निश्चित केले गेले.

इंद्रियगोचर सार काय आहे?

प्रयोग सेटअप अगदी सोपा आहे: सेटरिस पॅरिबस समान पातळ-भिंतींच्या जहाजांची चाचणी केली जाते, त्यामध्ये पाण्याचे प्रमाण समान प्रमाणात असते, केवळ तापमानात भिन्न असते. पात्रे रेफ्रिजरेटरमध्ये लोड केल्या जातात, त्यानंतर त्यातील प्रत्येकात बर्फ तयार होईपर्यंत वेळ नोंदविला जातो. विरोधाभास अशी आहे की प्रारंभी गरम पाण्याचे द्रव असलेल्या पात्रात हे वेगवान होते.

आधुनिक भौतिकशास्त्र हे कसे स्पष्ट करते?

विरोधाभास एक वैश्विक स्पष्टीकरण नसते, कारण अनेक समांतर प्रक्रिया एकत्रितपणे होतात, त्यातील योगदान विशिष्ट प्रारंभिक परिस्थितीपेक्षा भिन्न असू शकते - परंतु एकसमान परिणामासहः

• द्रव सुपरकुलिंग क्षमता - सुरुवातीला थंड पाणी हायपोथर्मिया होण्याची अधिक शक्यता असते, म्हणजे. जेव्हा तापमान आधीपासूनच अतिशीत बिंदूच्या खाली असते तेव्हा तरल राहते
• प्रवेगक शीतकरण - गरम पाण्यापासून स्टीमचे रूपांतर आईस मायक्रोक्रिस्टल्समध्ये होते, जे परत सोडल्यावर प्रक्रियेस गती देतात, अतिरिक्त "बाह्य उष्मा एक्सचेंजर" म्हणून कार्य करतात
• इन्सुलेशन प्रभाव - गरम, थंड पाण्यासारखे वरपासून गोठते, ज्यामुळे संवहन आणि रेडिएशनद्वारे उष्णता हस्तांतरण कमी होते.

असे बरेच स्पष्टीकरण आहेत (ब्रिटिश रॉयल केमिकल सोसायटीने नुकतीच २०१२ मध्ये सर्वोत्कृष्ट गृहीतेसाठी स्पर्धा घेतली होती) - परंतु इनपुट शर्तींच्या संयोजनांच्या सर्व प्रकरणांसाठी अद्याप कोणतेही अस्पष्ट सिद्धांत नाही ...