நீர் உடனடியாக உறைகிறது. குளிர்ந்த நீரை விட சூடான நீர் ஏன் உறைந்து போகிறது

இந்த கட்டுரையில், குளிர்ந்த நீரை விட சுடு நீர் ஏன் வேகமாக உறைகிறது என்ற கேள்வியைப் பார்ப்போம்.

குளிர்ந்த நீரை விட சுடு நீர் மிக வேகமாக உறைகிறது! இந்த அற்புதமான நீரின் சொத்து, விஞ்ஞானிகளால் இன்னும் கண்டுபிடிக்க முடியாத சரியான விளக்கம் பண்டைய காலங்களிலிருந்து அறியப்படுகிறது. உதாரணமாக, அரிஸ்டாட்டில் கூட, குளிர்கால மீன்பிடித்தல் பற்றிய விளக்கம் உள்ளது: மீனவர்கள் மீன்பிடி தண்டுகளை பனியின் துளைகளில் செருகினர், மேலும், அவர்கள் உறைந்துபோகும் வகையில், பனியின் மீது வெதுவெதுப்பான நீரை ஊற்றினர். இந்த நிகழ்வின் பெயர் எக்ஸ்எக்ஸ் நூற்றாண்டின் 60 களில் எராஸ்டோ மெம்பெம்பா என்ற பெயரால் வழங்கப்பட்டது. அவர் ஐஸ்கிரீம் தயாரிக்கும் போது ஒரு விசித்திரமான விளைவைக் கண்ட Mnemba, விளக்கத்திற்காக தனது இயற்பியல் ஆசிரியரான டாக்டர் டெனிஸ் ஆஸ்போர்னிடம் திரும்பினார். மம்பெம்பா மற்றும் டாக்டர் ஆஸ்போர்ன் வெவ்வேறு வெப்பநிலைகளின் நீரைப் பரிசோதித்தனர் மற்றும் அறை வெப்பநிலையில் தண்ணீரை விட வேகவைக்கும் நீர் உறைவதற்குத் தொடங்குகிறது என்று முடிவு செய்தனர். மற்ற விஞ்ஞானிகள் தங்கள் சொந்த சோதனைகளை நடத்தி ஒவ்வொரு முறையும் இதே போன்ற முடிவுகளைப் பெற்றனர்.

உடல் நிகழ்வின் விளக்கம்

இது ஏன் நடக்கிறது என்பதற்கு பொதுவாக ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்ட விளக்கம் எதுவும் இல்லை. பல ஆராய்ச்சியாளர்கள் இது திரவத்தின் தாழ்வெப்பநிலை பற்றியது என்று கூறுகின்றனர், அதன் வெப்பநிலை உறைநிலைக்கு கீழே குறையும் போது இது நிகழ்கிறது. வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், 0 ° C க்கும் குறைவான வெப்பநிலையில் நீர் உறைந்தால், சூப்பர் குளிரூட்டப்பட்ட நீர் வெப்பநிலையைக் கொண்டிருக்கலாம், எடுத்துக்காட்டாக, -2 ° C மற்றும் அதே நேரத்தில் பனியாக மாறாமல் திரவமாக இருக்கும். நாம் குளிர்ந்த நீரை உறைய வைக்க முயற்சிக்கும்போது, \u200b\u200bஅது முதலில் சூப்பர் கூல் செய்யப்படுவதற்கான வாய்ப்புகள் உள்ளன, மேலும் சிறிது நேரத்திற்குப் பிறகுதான் கடினமடையும். பிற செயல்முறைகள் சூடான நீரில் நடைபெறுகின்றன. பனியாக அதன் விரைவான மாற்றம் வெப்பச்சலனத்துடன் தொடர்புடையது.

வெப்பச்சலனம் - இது ஒரு உடல் நிகழ்வு ஆகும், இதில் திரவத்தின் சூடான கீழ் அடுக்குகள் உயரும், மற்றும் மேல், குளிரூட்டப்பட்டவை விழும்.

குளிர்ந்த நீர் சூடான நீரை விட வேகமாக உறைகிறது என்பது தெளிவாகத் தெரிகிறது, ஏனென்றால் சமமான சூழ்நிலையில் சூடான நீர் குளிர்ந்து அதிக நேரம் எடுக்கும், பின்னர் உறைந்து போகும். இருப்பினும், ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகால அவதானிப்புகள் மற்றும் நவீன சோதனைகள் இதற்கு நேர்மாறானவை என்பதையும் காட்டுகின்றன: சில நிபந்தனைகளின் கீழ், சூடான நீர் குளிர்ந்த நீரை விட வேகமாக உறைகிறது. சயின்சியம் இந்த நிகழ்வை விளக்குகிறது:

மேலேயுள்ள வீடியோவில் விளக்கப்பட்டுள்ளபடி, குளிர்ந்த நீரை விட வேகமாக சூடான நீர் உறைபனி நிகழ்வு Mpemba விளைவு என அழைக்கப்படுகிறது, இது 1963 ஆம் ஆண்டில் பள்ளி திட்டத்தின் ஒரு பகுதியாக ஐஸ்கிரீம் தயாரித்த தான்சானிய மாணவரான எராஸ்டோ மெம்பெம்பாவிற்கு பெயரிடப்பட்டது. மாணவர்கள் கிரீம் மற்றும் சர்க்கரை கலவையை ஒரு கொதி நிலைக்கு கொண்டு வர வேண்டும், அதை குளிர்விக்க விடுங்கள், பின்னர் அதை உறைவிப்பான் போட வேண்டும்.

அதற்கு பதிலாக, எராஸ்டோ தனது கலவையை உடனடியாக, சூடாக, குளிர்விக்கக் காத்திருக்காமல் வைத்தார். இதன் விளைவாக, 1.5 மணி நேரத்திற்குப் பிறகு, அவரது கலவை ஏற்கனவே உறைந்திருந்தது, ஆனால் மற்ற மாணவர்களின் கலவைகள் இல்லை. இந்த நிகழ்வால் ஆச்சரியப்பட்ட எம்பெம்பா, இயற்பியல் பேராசிரியர் டெனிஸ் ஆஸ்போர்னுடன் இந்த விஷயத்தைப் படிக்கத் தொடங்கினார், மேலும் 1969 ஆம் ஆண்டில் அவர்கள் ஒரு கட்டுரையை வெளியிட்டனர், குளிர்ந்த நீரை விட வெதுவெதுப்பான நீர் உறைந்து போகிறது. இதுபோன்ற முதல் ஆய்வானது இதுதான், ஆனால் இந்த நிகழ்வு அரிஸ்டாட்டில் பத்திரிகைகளில் குறிப்பிடப்பட்டுள்ளது, இது கிமு 4 ஆம் நூற்றாண்டுக்கு முந்தையது. e. பிரான்சிஸ் பேகன் மற்றும் டெஸ்கார்ட்ஸ் ஆகியோரும் இந்த நிகழ்வை தங்கள் ஆய்வுகளில் குறிப்பிட்டுள்ளனர்.

என்ன நடக்கிறது என்பதை விளக்குவதற்கு வீடியோ பல விருப்பங்களை பட்டியலிடுகிறது:

1. ஃப்ரோஸ்ட் ஒரு மின்கடத்தா ஆகும், எனவே உறைபனி குளிர்ந்த நீர் கடைகள் ஒரு சூடான கண்ணாடியை விட வெப்பத்தை சிறப்பாகச் செய்கின்றன, இது பனியுடன் உருகும்
2. வெதுவெதுப்பான நீரை விட குளிர்ந்த நீரில் கரைந்த வாயுக்கள் அதிகம் உள்ளன, மேலும் இது எப்படி என்பது இன்னும் தெளிவாகத் தெரியவில்லை என்றாலும், குளிரூட்டும் விகிதத்தில் இது ஒரு பங்கைக் கொண்டிருக்கக்கூடும் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஊகிக்கின்றனர்
3. ஆவியாதல் காரணமாக சூடான நீர் அதிக நீர் மூலக்கூறுகளை இழக்கிறது, எனவே உறைபனிக்கு குறைவாகவே உள்ளது
4. வெப்பமான நீரை விரைவாக குளிர்விக்க முடியும். இந்த நீரோட்டங்கள் எழுகின்றன, ஏனெனில், முதலில், கண்ணாடியில் உள்ள நீர் மேற்பரப்பிலும் பக்கங்களிலும் குளிர்ந்து, குளிர்ந்த நீர் மூழ்கி, சுடு நீர் உயரும். ஒரு சூடான கண்ணாடியில், வெப்பச்சலன நீரோட்டங்கள் மிகவும் சுறுசுறுப்பாக இருக்கின்றன, அவை குளிரூட்டும் வீதத்தை பாதிக்கும்.

இருப்பினும், கவனமாக கட்டுப்படுத்தப்பட்ட ஒரு ஆய்வு 2016 இல் நடத்தப்பட்டது, இது எதிர்மாறாகக் காட்டியது: குளிர்ந்த நீரை விட சுடு நீர் மிகவும் மெதுவாக உறைந்தது. அதே நேரத்தில், வெப்பநிலை வீழ்ச்சியை நிர்ணயிக்கும் ஒரு சாதனம் - தெர்மோகப்பிளின் இருப்பிடத்தை மாற்றுவது விஞ்ஞானிகள் கவனித்தனர், ஒரு சென்டிமீட்டர் மூலம் மெம்பெம்பா விளைவின் தோற்றத்திற்கு வழிவகுக்கிறது. இதேபோன்ற பிற படைப்புகளின் ஆய்வு எல்லா நிகழ்வுகளிலும் இந்த விளைவைக் காணும்போது, \u200b\u200bஒரு சென்டிமீட்டருக்குள் தெர்மோகப்பிளின் இடப்பெயர்ச்சி இருப்பதைக் காட்டியது.

பிரிட்டிஷ் ராயல் சொசைட்டி ஆஃப் வேதியியல் சில சந்தர்ப்பங்களில் குளிர்ந்த நீரை விட சூடான நீர் ஏன் உறைந்து போகிறது என்பதை அறிவியல் பூர்வமாக விளக்கக்கூடிய எவருக்கும் £ 1,000 விருது அளிக்கிறது.

"நவீன விஞ்ஞானம் இந்த எளிய கேள்விக்கு இன்னும் பதிலளிக்க முடியாது. ஐஸ்கிரீம் தயாரிப்பாளர்களும் பார்டெண்டர்களும் தங்கள் அன்றாட வேலைகளில் இந்த விளைவைப் பயன்படுத்துகிறார்கள், ஆனால் அது ஏன் வேலை செய்கிறது என்பது யாருக்கும் தெரியாது. இந்த சிக்கல் ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளாக அறியப்படுகிறது, அரிஸ்டாட்டில் மற்றும் டெஸ்கார்ட்ஸ் போன்ற தத்துவவாதிகள் இதைப் பற்றி யோசித்துள்ளனர் ”என்று பிரிட்டிஷ் ராயல் சொசைட்டி ஆஃப் வேதியியலின் தலைவர் பேராசிரியர் டேவிட் பிலிப்ஸ் சொசைட்டியின் செய்திக்குறிப்பில் மேற்கோளிட்டுள்ளார்.

ஆப்பிரிக்காவைச் சேர்ந்த ஒரு சமையல்காரர் ஒரு பிரிட்டிஷ் இயற்பியல் பேராசிரியரை எவ்வாறு தோற்கடித்தார்

இது ஏப்ரல் முட்டாளின் நகைச்சுவை அல்ல, ஆனால் கடுமையான உடல் உண்மை. விண்மீன் திரள்கள் மற்றும் கருந்துளைகளுடன் எளிதில் செயல்படும் தற்போதைய விஞ்ஞானம், குவார்க்குகள் மற்றும் போசான்களைத் தேடுவதற்கு மாபெரும் முடுக்கிகளை உருவாக்குகிறது, தொடக்க நீர் எவ்வாறு இயங்குகிறது என்பதை விளக்க முடியாது. ஒரு குளிர்ந்த உடலை விட வெப்பமான உடல் குளிர்விக்க அதிக நேரம் எடுக்கும் என்று பள்ளி பாடப்புத்தகம் தெளிவாகக் கூறுகிறது. ஆனால் தண்ணீரைப் பொறுத்தவரை, இந்த சட்டம் எப்போதும் கடைபிடிக்கப்படுவதில்லை. கி.மு 4 ஆம் நூற்றாண்டில் அரிஸ்டாட்டில் இந்த முரண்பாட்டை கவனத்தில் ஈர்த்தார். e. பண்டைய கிரேக்கம் வளிமண்டலவியல் I புத்தகத்தில் எழுதியது இதுதான்: “நீர் முன்கூட்டியே சூடேற்றப்படுவது உண்மைதான். எனவே, பலர், விரைவாக சூடான நீரை குளிர்விக்க விரும்பும் போது, \u200b\u200bமுதலில் அதை வெயிலில் வைக்கவும் ... ”இடைக்காலத்தில், பிரான்சிஸ் பேக்கன் மற்றும் ரெனே டெஸ்கார்ட்ஸ் இந்த நிகழ்வை விளக்க முயன்றனர். ஐயோ, சிறந்த தத்துவஞானிகளோ, அல்லது கிளாசிக்கல் வெப்ப இயற்பியலை உருவாக்கிய ஏராளமான விஞ்ஞானிகளோ இதில் வெற்றிபெறவில்லை, எனவே இந்த சிரமமான உண்மை நீண்ட காலமாக "மறந்துவிட்டது".

1968 ஆம் ஆண்டில் தான்சானியாவைச் சேர்ந்த பள்ளி மாணவர் எராஸ்டோ மெம்பேமாவுக்கு எந்த அறிவியலிலிருந்தும் அவர்கள் நன்றி தெரிவித்தனர். சமையல் பள்ளியில் படிக்கும் போது, \u200b\u200b1963 ஆம் ஆண்டில், 13 வயதான ம்பெம்பே ஐஸ்கிரீம் தயாரிக்கும் பணியில் ஈடுபட்டார். தொழில்நுட்பத்தின் படி, பாலை வேகவைத்து, அதில் சர்க்கரையை கரைத்து, அறை வெப்பநிலையில் குளிர்வித்து, பின்னர் உறைவதற்கு குளிர்சாதன பெட்டியில் வைக்க வேண்டியது அவசியம். வெளிப்படையாக, மம்பெம்பா ஒரு விடாமுயற்சியுள்ள மாணவர் அல்ல, தயங்கினார். பாடத்தின் முடிவில் அவர் சரியான நேரத்தில் வரமாட்டார் என்று பயந்து, சூடான பாலை குளிர்சாதன பெட்டியில் வைத்தார். அவருக்கு ஆச்சரியமாக, எல்லா விதிகளின்படி தயாரிக்கப்பட்ட அவரது தோழர்களின் பாலை விட முன்பே அது உறைந்தது.

மெம்பெம்பா தனது கண்டுபிடிப்பை ஒரு இயற்பியல் ஆசிரியருடன் பகிர்ந்து கொண்டபோது, \u200b\u200bஅவர் முழு வகுப்பினருக்கும் முன்னால் அவரை கேலி செய்தார். மெம்பெம்பா காயமடைந்ததை நினைவு கூர்ந்தார். ஐந்து ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு, ஏற்கனவே டார் எஸ் சலாமில் உள்ள பல்கலைக்கழகத்தில் ஒரு மாணவராக இருந்த அவர் பிரபல இயற்பியலாளர் டெனிஸ் ஜி. ஆஸ்போர்னின் சொற்பொழிவில் இருந்தார். விரிவுரைக்குப் பிறகு, அவர் விஞ்ஞானியிடம் ஒரு கேள்வியைக் கேட்டார்: “நீங்கள் ஒரே மாதிரியான இரண்டு கொள்கலன்களை சம அளவு தண்ணீருடன் எடுத்துக் கொண்டால், ஒன்று 35 ° C (95 ° F) மற்றும் மற்றொன்று 100 ° C (212 ° F), மற்றும் அவற்றை உறைவிப்பான் ஆகியவற்றில் வைத்தால், சூடான கொள்கலனில் உள்ள நீர் வேகமாக உறைந்துவிடும். ஏன்? " கடவுள் கைவிடப்பட்ட தான்சானியாவைச் சேர்ந்த ஒரு இளைஞரின் கேள்விக்கு பிரிட்டிஷ் பேராசிரியரின் எதிர்வினையை நீங்கள் கற்பனை செய்யலாம். அவர் மாணவரை கேலி செய்தார். இருப்பினும், அத்தகைய பதிலுக்கு எம்பெம்பா தயாராக இருந்தார், விஞ்ஞானியை ஒரு பந்தயம் கட்ட சவால் செய்தார். இம்பேம்பா மற்றும் ஆஸ்போர்னின் தோல்வியின் சரியான தன்மையை உறுதிப்படுத்தும் ஒரு சோதனை சோதனையுடன் அவர்களின் தகராறு முடிந்தது. எனவே மாணவர்-சமையல்காரர் விஞ்ஞான வரலாற்றில் தனது பெயரை பொறித்தார், இனிமேல் இந்த நிகழ்வு "மெம்பெம்பா விளைவு" என்று அழைக்கப்படுகிறது. அதை நிராகரிக்க முடியாது, அது இல்லை என அறிவிக்க முடியும். இந்த நிகழ்வு உள்ளது, மற்றும், கவிஞர் எழுதியது போல், "பற்களுக்கு அல்ல."

தூசி துகள்கள் மற்றும் கரைசல்கள் குற்றம்?

பல ஆண்டுகளாக, உறைபனி நீரின் மர்மத்தை தீர்க்க பலர் முயன்றனர். இந்த நிகழ்வுக்கான முழு விளக்கங்களும் முன்மொழியப்பட்டுள்ளன: ஆவியாதல், வெப்பச்சலனம், கரைசல்களின் விளைவு - ஆனால் இந்த காரணிகள் எதுவும் இறுதியானதாக கருத முடியாது. பல விஞ்ஞானிகள் தங்கள் முழு வாழ்க்கையையும் Mpemba விளைவுக்காக அர்ப்பணித்துள்ளனர். நியூயார்க் மாநில பல்கலைக்கழகத்தின் கதிர்வீச்சு பாதுகாப்புத் துறையின் பணியாளர் உறுப்பினரான ஜேம்ஸ் பிரவுன்ரிட்ஜ் ஒரு தசாப்தத்திற்கும் மேலாக தனது ஓய்வு நேரத்தில் முரண்பாட்டைப் படித்து வருகிறார். நூற்றுக்கணக்கான சோதனைகளை மேற்கொண்ட பிறகு, தாழ்வெப்பநிலை "குற்றத்திற்கு" ஆதாரம் இருப்பதாக விஞ்ஞானி கூறுகிறார். 0 ° C வெப்பநிலையில், சூப்பர்கூல்களுக்கு மட்டுமே தண்ணீர், மற்றும் வெப்பநிலை கீழே குறையும் போது உறையத் தொடங்குகிறது என்று பிரவுன்ரிட்ஜ் விளக்குகிறார். உறைபனி புள்ளி நீரில் உள்ள அசுத்தங்களால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது - அவை பனி படிகங்களை உருவாக்கும் விகிதத்தை மாற்றுகின்றன. அசுத்தங்கள், மற்றும் இவை தூசி தானியங்கள், பாக்டீரியாக்கள் மற்றும் கரைந்த உப்புகள், படிகமயமாக்கல் மையங்களைச் சுற்றி பனி படிகங்கள் உருவாகும்போது அவற்றுக்கு ஒரு சிறப்பியல்பு அணுக்கரு வெப்பநிலை உள்ளது. பல கூறுகள் ஒரே நேரத்தில் தண்ணீரில் இருக்கும்போது, \u200b\u200bஉறைபனி புள்ளி மிக உயர்ந்த அணுக்கரு வெப்பநிலையைக் கொண்ட ஒருவரால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.

சோதனைக்காக, பிரவுன்ரிட்ஜ் ஒரே வெப்பநிலையின் இரண்டு நீர் மாதிரிகளை எடுத்து அவற்றை உறைவிப்பான் ஒன்றில் வைத்தார். ஒரு மாதிரி எப்போதும் மற்றொன்றுக்கு முன்பாக உறைகிறது என்பதை அவர் கண்டறிந்தார் - மறைமுகமாக வேறுபட்ட அசுத்தங்கள் காரணமாக.

நீர் மற்றும் உறைவிப்பான் இடையே அதிக வெப்பநிலை வேறுபாடு இருப்பதால் சூடான நீர் வேகமாக குளிர்கிறது என்று பிரவுன்ரிட்ஜ் வாதிடுகிறார் - இது குளிர்ந்த நீர் அதன் இயற்கையான உறைநிலையை அடையும் முன் அதன் உறைநிலையை அடைய உதவுகிறது, இது குறைந்தது 5 ° C குறைவாக இருக்கும்.

இருப்பினும், பிரவுன்ரிட்ஜின் பகுத்தறிவு பல கேள்விகளை எழுப்புகிறது. எனவே, மெம்பெம்பா விளைவை தங்கள் சொந்த வழியில் விளக்கக்கூடியவர்களுக்கு பிரிட்டிஷ் ராயல் கெமிக்கல் சொசைட்டியிடமிருந்து ஆயிரம் பவுண்டுகள் போட்டியிட வாய்ப்பு உள்ளது.

அசாதாரண பண்புகளைக் கொண்ட உலகின் மிக அற்புதமான திரவங்களில் ஒன்று நீர். எடுத்துக்காட்டாக, பனி என்பது ஒரு திரவத்தின் திட நிலை, தண்ணீரை விட குறைந்த குறிப்பிட்ட ஈர்ப்பு விசையைக் கொண்டுள்ளது, இது பூமியில் வாழ்வின் தோற்றம் மற்றும் வளர்ச்சியை பல வழிகளில் சாத்தியமாக்கியது. கூடுதலாக, போலி விஞ்ஞானத்திலும், விஞ்ஞான உலகிலும், எந்த நீர் வேகமாக உறைகிறது - சூடான அல்லது குளிர் பற்றிய விவாதங்கள் உள்ளன. சில நிபந்தனைகளின் கீழ் சூடான திரவங்களை விரைவாக முடக்குவதை நிரூபிக்கும் மற்றும் அவர்களின் முடிவை அறிவியல் பூர்வமாக நியாயப்படுத்தும் எவரும் பிரிட்டிஷ் ராயல் சொசைட்டி ஆஃப் வேதியியலாளர்களிடமிருந்து £ 1000 விருதைப் பெறுவார்கள்.

பிரச்சினையின் வரலாறு

பல நிபந்தனைகள் பூர்த்தி செய்யப்படும்போது, \u200b\u200bஉறைபனி விகிதத்தின் அடிப்படையில் குளிர்ந்த நீரை விட சூடான நீர் வேகமானது என்பது இடைக்காலத்தில் கவனிக்கப்பட்டது. இந்த நிகழ்வை விளக்க பிரான்சிஸ் பேகன் மற்றும் ரெனே டெஸ்கார்ட்ஸ் அதிக முயற்சி செய்துள்ளனர். இருப்பினும், கிளாசிக்கல் வெப்பமூட்டும் தொழில்நுட்பத்தின் பார்வையில், இந்த முரண்பாட்டை விளக்க முடியாது, மேலும் அவர்கள் அதைப் பற்றி வெட்கத்துடன் பேச முயன்றனர். சர்ச்சையைத் தொடர்வதற்கான உந்துதல் 1963 ஆம் ஆண்டில் தான்சானிய பள்ளி மாணவர் எராஸ்டோ மெம்பேமாவுக்கு நடந்த சற்றே ஆர்வமுள்ள கதை. ஒருமுறை, சமையல்காரர்களின் பள்ளியில் இனிப்பு தயாரிப்பது குறித்த பாடத்தின் போது, \u200b\u200bபுறம்பான விஷயங்களால் திசைதிருப்பப்பட்ட சிறுவனுக்கு, ஐஸ்கிரீம் கலவையை சரியான நேரத்தில் குளிர்விக்கவும், பாலில் சர்க்கரையின் சூடான கரைசலை உறைவிப்பான் போடவும் நேரம் இல்லை. அவருக்கு ஆச்சரியமாக, தயாரிப்பு அவரது சக பயிற்சியாளர்களை விட சற்று வேகமாக குளிர்ந்து, ஐஸ்கிரீம் தயாரிப்பதற்கான வெப்பநிலை ஆட்சியைக் கவனித்தது.

நிகழ்வின் சாரத்தை புரிந்து கொள்ள முயன்ற சிறுவன் தனது இயற்பியல் ஆசிரியரிடம் திரும்பினான், அவர் விவரங்களுக்குச் செல்லாமல், தனது சமையல் பரிசோதனைகளை கேலி செய்தார். இருப்பினும், எராஸ்டோ பொறாமைமிக்க விடாமுயற்சியால் வேறுபடுத்தப்பட்டார், மேலும் தனது சோதனைகளை பாலுடன் அல்ல, தண்ணீருடன் தொடர்ந்தார். சில சந்தர்ப்பங்களில் குளிர்ந்த நீரை விட சுடு நீர் வேகமாக உறைகிறது என்பதை அவர் உறுதி செய்தார்.

டார் எஸ் சலாம் பல்கலைக்கழகத்தில் நுழைந்த பிறகு, பேராசிரியர் டென்னிஸ் ஜி. ஆஸ்போர்ன் ஆற்றிய சொற்பொழிவில் எராஸ்டோ மம்பெம்பே கலந்து கொண்டார். பட்டம் பெற்ற பிறகு, மாணவர் அதன் வெப்பநிலையைப் பொறுத்து தண்ணீரை முடக்குவதற்கான வீதத்தின் சிக்கலை விஞ்ஞானியைக் குழப்பினார். டி.ஜி. ஆஸ்போர்ன் கேள்வியைக் கேலி செய்தார், எந்தவொரு ஏழை மாணவனுக்கும் குளிர்ந்த நீர் வேகமாக உறைந்து விடும் என்று தெரியும் என்று அறிவித்தார். இருப்பினும், அந்த இளைஞனின் இயல்பான பிடிவாதம் தன்னை உணர வைத்தது. அவர் பேராசிரியருடன் ஒரு பந்தயம் கட்டினார், இங்கே, ஆய்வகத்தில், ஒரு சோதனை சோதனை நடத்த முன்மொழிந்தார். எராஸ்டோ இரண்டு கொள்கலன்களை உறைவிப்பான் ஒன்றில் வைத்தார், அவற்றில் ஒன்று 95 ° F (35 ° C), மற்றொன்று 212 ° F (100 ° C). இரண்டாவது கொள்கலனில் உள்ள நீர் வேகமாக உறைந்தபோது பேராசிரியரும் அதைச் சுற்றியுள்ள "ரசிகர்களும்" ஆச்சரியப்படுவதை கற்பனை செய்து பாருங்கள். அப்போதிருந்து, இந்த நிகழ்வு "Mpemba முரண்பாடு" என்று அழைக்கப்படுகிறது.

இருப்பினும், இப்போது வரை "Mpemba முரண்பாடு" ஐ விளக்கும் ஒத்திசைவான தத்துவார்த்த கருதுகோள் இல்லை. என்ன வெளிப்புற காரணிகள், நீரின் வேதியியல் கலவை, அதில் கரைந்த வாயுக்கள் மற்றும் தாதுக்கள் இருப்பது வெவ்வேறு வெப்பநிலையில் திரவங்களின் உறைபனி விகிதத்தை பாதிக்கிறது என்பது தெளிவாகத் தெரியவில்லை. "மெம்பெம்பா விளைவு" இன் முரண்பாடு என்னவென்றால், இது I. நியூட்டன் கண்டுபிடித்த சட்டங்களில் ஒன்றிற்கு முரணானது, இது தண்ணீரின் குளிரூட்டும் நேரம் திரவத்திற்கும் சுற்றுச்சூழலுக்கும் இடையிலான வெப்பநிலை வேறுபாட்டிற்கு நேரடியாக விகிதாசாரமாகும் என்று கூறுகிறது. மற்ற அனைத்து திரவங்களும் இந்த சட்டத்தை முழுமையாகக் கடைப்பிடித்தால், சில சந்தர்ப்பங்களில் தண்ணீர் ஒரு விதிவிலக்கு.

ஏன் சுடு நீர் வேகமாக உறைகிறதுடி

குளிர்ந்த நீரை விட சுடு நீர் வேகமாக உறைகிறது என்பதற்கு பல பதிப்புகள் உள்ளன. முக்கியமானது:

• சூடான நீர் வேகமாக ஆவியாகிறது, அதே நேரத்தில் அதன் அளவு குறைகிறது, மேலும் ஒரு சிறிய அளவு திரவம் வேகமாக குளிர்ச்சியடையும் - நீர் + 100 ° C முதல் 0 ° C வரை குளிரூட்டப்படும்போது, \u200b\u200bவளிமண்டல அழுத்தத்தில் அளவீட்டு இழப்புகள் 15% ஐ அடையும்;
• திரவத்திற்கும் சுற்றுச்சூழலுக்கும் இடையிலான வெப்ப பரிமாற்றத்தின் தீவிரம் அதிகமாக உள்ளது, அதிக வெப்பநிலை வேறுபாடு உள்ளது, எனவே, கொதிக்கும் நீரின் வெப்ப இழப்புகள் வேகமாக செல்கின்றன;
• சூடான நீர் குளிர்ச்சியடையும் போது, \u200b\u200bஅதன் மேற்பரப்பில் பனி ஒரு மேலோடு உருவாகிறது, இது திரவத்தை உறைந்து ஆவியாவதைத் தடுக்கிறது;
• நீரின் அதிக வெப்பநிலையில், அதன் வெப்பச்சலன கலவை ஏற்படுகிறது, இது உறைபனி நேரத்தைக் குறைக்கிறது;
• நீரில் கரைந்த வாயுக்கள் உறைபனியைக் குறைக்கின்றன, படிகமயமாக்கலுக்கான ஆற்றலை எடுத்துக்கொள்கின்றன - சூடான நீரில் கரைந்த வாயுக்கள் இல்லை.

இந்த நிலைமைகள் அனைத்தும் மீண்டும் மீண்டும் சோதனை முறையில் சோதிக்கப்பட்டுள்ளன. குறிப்பாக, ஜெர்மன் விஞ்ஞானி டேவிட் அவுர்பாக், சூடான நீரின் படிகமயமாக்கல் வெப்பநிலை குளிர்ந்த நீரை விட சற்றே அதிகமாக இருப்பதைக் கண்டுபிடித்தார், இதனால் முந்தையவர்களுக்கு வேகமாக உறைவது சாத்தியமாகும். எவ்வாறாயினும், பின்னர் அவரது சோதனைகள் விமர்சிக்கப்பட்டன, மேலும் பல விஞ்ஞானிகள் "எம்பெம்பா எஃபெக்ட்" எந்த நீர் வேகமாக உறைந்து போகிறது - சூடான அல்லது குளிர்ச்சியானது, சில நிபந்தனைகளின் கீழ் மட்டுமே இனப்பெருக்கம் செய்ய முடியும் என்று நம்புகிறார்கள், அதன் தேடலும் விவரக்குறிப்பும் இதுவரை யாரும் ஈடுபடவில்லை.

எந்த நீர் வேகமாக, சூடாக அல்லது குளிராக உறைகிறது என்பதைப் பாதிக்கும் பல காரணிகள் உள்ளன, ஆனால் கேள்வி கொஞ்சம் வித்தியாசமாகத் தெரிகிறது. இது பனிக்கட்டியாக மாற ஒப்பிடத்தக்க குளிர்ந்த நீரின் வெப்பநிலையை குளிர்விக்க சூடான நீருக்கு இன்னும் நேரம் தேவை என்று இது இயற்பியலில் இருந்து அறியப்படுகிறது. குளிர்ந்த நீரில், இந்த கட்டத்தைத் தவிர்க்கலாம், அதன்படி, அது சரியான நேரத்தில் வெல்லும்.

ஆனால் எந்த நீர் வேகமாக உறைந்து போகிறது என்ற கேள்விக்கான பதில் - குளிர் அல்லது வெப்பம் - உறைபனிக்கு வெளியே, வடக்கு அட்சரேகைகளில் வசிப்பவர்கள் அனைவருக்கும் தெரியும். உண்மையில், ஒரு விஞ்ஞான வழியில், எந்தவொரு சந்தர்ப்பத்திலும், குளிர்ந்த நீர் வேகமாக உறைந்து போக வேண்டும் என்று மாறிவிடும்.

எதிர்கால ஐஸ்கிரீமின் குளிர்ந்த கலவை ஏன் ஒத்த ஆனால் சூடான ஒன்றை விட நீண்ட நேரம் உறைந்து போகிறது என்பதை விளக்கும் கோரிக்கையுடன் 1963 ஆம் ஆண்டில் பள்ளி மாணவர் எராஸ்டோ மெம்பெமாவால் அணுகப்பட்ட இயற்பியல் ஆசிரியர், அதே வழியில் நினைத்தார்.

"இது உலக இயற்பியல் அல்ல, ஆனால் ஒருவித மெம்பெம்பா இயற்பியல்"

அந்த நேரத்தில், ஆசிரியர் இதைப் பார்த்து மட்டுமே சிரித்தார், ஆனால் ஒரு காலத்தில் எராஸ்டோ படித்த அதே பள்ளிக்கு ஓடிய இயற்பியல் பேராசிரியரான டெனிஸ் ஆஸ்போர்ன், அத்தகைய விளைவு இருப்பதை சோதனை முறையில் உறுதிப்படுத்தினார், ஆனால் இதற்கு எந்த விளக்கமும் இல்லை. 1969 ஆம் ஆண்டில், ஒரு பிரபலமான விஞ்ஞான இதழ் இந்த விசித்திரமான விளைவை விவரித்த இந்த இரண்டு நபர்களின் கூட்டுக் கட்டுரையை வெளியிட்டது.

அப்போதிருந்து, எந்த நீர் வேகமாக உறைந்து போகிறது - சூடான அல்லது குளிர் - அதன் சொந்த பெயரைக் கொண்டுள்ளது - மெம்பெம்பாவின் விளைவு அல்லது முரண்பாடு.

என்ற கேள்வி நீண்ட காலமாக எழுந்தது

இயற்கையாகவே, இதுபோன்ற ஒரு நிகழ்வு இதற்கு முன்பு நடந்தது, இது மற்ற விஞ்ஞானிகளின் படைப்புகளில் குறிப்பிடப்பட்டுள்ளது. பள்ளி மாணவர் இந்த பிரச்சினையில் ஆர்வம் காட்டியது மட்டுமல்லாமல், ரெனே டெஸ்கார்ட்ஸ் மற்றும் அரிஸ்டாட்டில் கூட தங்கள் காலத்தில் இதைப் பற்றி யோசித்தனர்.

இந்த முரண்பாட்டைத் தீர்ப்பதற்கான அணுகுமுறைகள் இங்கே இருபதாம் நூற்றாண்டின் இறுதியில் மட்டுமே பார்க்கத் தொடங்கின.

ஒரு முரண்பாடு ஏற்படுவதற்கான நிபந்தனைகள்

ஐஸ்கிரீமைப் போலவே, இது சாதாரண நீர் மட்டுமல்ல, பரிசோதனையின் போது உறைகிறது. குளிர்ந்த அல்லது வெப்பமான - எந்த நீர் வேகமாக உறைகிறது என்பதை விவாதிக்க சில நிபந்தனைகள் இருக்க வேண்டும். இந்த செயல்முறையின் போக்கை என்ன பாதிக்கிறது?

இப்போது, \u200b\u200b21 ஆம் நூற்றாண்டில், இந்த முரண்பாட்டை விளக்கக்கூடிய பல விருப்பங்கள் முன்வைக்கப்பட்டுள்ளன. எந்த நீர் வேகமாக, சூடாக அல்லது குளிராக உறைகிறது, இது குளிர்ந்த நீரை விட வேகமான ஆவியாதல் வீதத்தைக் கொண்டுள்ளது என்பதைப் பொறுத்தது. இதனால், அதன் அளவு குறைகிறது, மற்றும் அளவு குறைவதால், உறைபனி நேரம் நாம் இதேபோன்ற ஆரம்ப அளவிலான குளிர்ந்த நீரை எடுத்துக் கொண்டால் அதைவிடக் குறைகிறது.

உறைவிப்பான் நீண்ட நேரம் நீக்கு

எந்த நீர் வேகமாக உறைகிறது, அது ஏன் நிகழ்கிறது, சோதனைக்கு பயன்படுத்தப்படும் குளிர்சாதன பெட்டியின் உறைவிப்பான் ஒன்றில் காணக்கூடிய பனி புறணியால் பாதிக்கப்படலாம். நீங்கள் ஒரே மாதிரியான இரண்டு கொள்கலன்களை எடுத்துக் கொண்டால், ஆனால் அவற்றில் ஒன்று சூடான நீரையும் மற்றொன்று குளிர்ந்த நீரையும் கொண்டிருந்தால், சூடான நீரில் உள்ள கொள்கலன் அதன் கீழ் பனியை உருக்கி, அதன் மூலம் குளிர்சாதன பெட்டியின் சுவருடன் வெப்ப மட்டத்தின் தொடர்பை மேம்படுத்துகிறது. ஒரு குளிர்ந்த நீர் கொள்கலன் அதை செய்ய முடியாது. குளிர்சாதன பெட்டி பெட்டியில் பனியுடன் அத்தகைய புறணி இல்லை என்றால், குளிர்ந்த நீர் வேகமாக உறைய வேண்டும்.

மேலும் கீழும்

மேலும், எந்த நீர் வேகமாக உறைகிறது - சூடான அல்லது குளிர், பின்வருமாறு விளக்கப்பட்டுள்ளது. சில சட்டங்களைப் பின்பற்றி, குளிர்ந்த நீர் மேல் அடுக்குகளிலிருந்து உறைந்து போகத் தொடங்குகிறது, சுடு நீர் அதை வேறு வழியில் செய்யும்போது - அது கீழே இருந்து உறைந்து போகத் தொடங்குகிறது. குளிர்ந்த நீர், ஏற்கனவே இடங்களில் பனியுடன் ஒரு குளிர் அடுக்கைக் கொண்டிருப்பதால், வெப்பச்சலனம் மற்றும் வெப்ப கதிர்வீச்சின் செயல்முறைகளை மோசமாக்குகிறது, இதன் மூலம் எந்த நீர் வேகமாக உறைகிறது என்பதை விளக்குகிறது - குளிர் அல்லது வெப்பம். அமெச்சூர் சோதனைகளின் புகைப்படம் இணைக்கப்பட்டுள்ளது, இங்கே அது தெளிவாகத் தெரியும்.

வெப்பம் வெளியேறி, மேல்நோக்கிச் செல்கிறது, அங்கே அது மிகவும் குளிரான அடுக்கைச் சந்திக்கிறது. வெப்ப கதிர்வீச்சுக்கு இலவச பாதை இல்லை, எனவே குளிரூட்டும் செயல்முறை கடினமாகிறது. சுடு நீர் அதன் வழியில் அத்தகைய தடைகள் இல்லை. எது வேகமாக உறைகிறது - குளிர் அல்லது வெப்பம், இது சாத்தியமான விளைவைப் பொறுத்தது, எந்தவொரு நீரிலும் சில பொருட்கள் கரைந்துள்ளன என்பதன் மூலம் நீங்கள் பதிலை விரிவுபடுத்தலாம்.

விளைவை பாதிக்கும் ஒரு காரணியாக நீரில் உள்ள அசுத்தங்கள்

சில பொருட்களின் செறிவுகள் ஒரே மாதிரியாக இருக்கும் அதே கலவையுடன் நீங்கள் ஏமாற்றி தண்ணீரைப் பயன்படுத்தாவிட்டால், குளிர்ந்த நீர் வேகமாக உறைய வேண்டும். ஆனால் கரைந்த இரசாயன கூறுகள் சூடான நீரில் மட்டுமே கிடைக்கும்போது, \u200b\u200bகுளிர்ந்த நீர் அவற்றைக் கொண்டிருக்கவில்லை என்றால் ஒரு சூழ்நிலை ஏற்பட்டால், சூடான நீரை முன்பு உறைய வைக்க வாய்ப்பு உள்ளது. நீரில் உள்ள கரைசல்கள் படிகமயமாக்கல் மையங்களை உருவாக்குகின்றன, மேலும் இந்த மையங்களில் குறைந்த எண்ணிக்கையில், தண்ணீரை ஒரு திட நிலைக்கு மாற்றுவது கடினம் என்பதன் மூலம் இது விளக்கப்படுகிறது. துணை பூஜ்ஜிய வெப்பநிலையில் அது ஒரு திரவ நிலையில் இருக்கும் என்ற பொருளில், இது தண்ணீரின் அதிகப்படியான குளிரூட்டல் கூட சாத்தியமாகும்.

ஆனால் இந்த பதிப்புகள் அனைத்தும், விஞ்ஞானிகளுக்கு முற்றிலும் பொருந்தவில்லை, மேலும் அவர்கள் தொடர்ந்து இந்த பிரச்சினையில் பணியாற்றினர். 2013 ஆம் ஆண்டில், சிங்கப்பூரில் ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு ஒரு வயதான மர்மத்தைத் தீர்த்ததாகக் கூறியது.

சீன விஞ்ஞானிகளின் ஒரு குழு, இந்த விளைவின் ரகசியம் அதன் பிணைப்புகளில் உள்ள நீர் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையில் சேமிக்கப்படும் ஆற்றலின் அளவு, ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் என்று வாதிடுகிறது.

சீன விஞ்ஞானிகளிடமிருந்து பதில்

சூடான அல்லது குளிரான - எந்த நீர் வேகமாக உறைகிறது என்பதைக் கண்டுபிடிக்க வேதியியலில் சிறிது அறிவு அவசியம் என்பதை புரிந்து கொள்ள இது தகவலைத் தொடர்ந்து வருகிறது. உங்களுக்குத் தெரிந்தபடி, இது இரண்டு எச் அணுக்கள் (ஹைட்ரஜன்) மற்றும் ஒரு ஓ (ஆக்ஸிஜன்) அணுவைக் கொண்டுள்ளது, இது கோவலன்ட் பிணைப்புகளால் ஒன்றிணைக்கப்படுகிறது.

ஆனால் ஒரு மூலக்கூறின் ஹைட்ரஜன் அணுக்களும் அண்டை மூலக்கூறுகளுக்கு, அவற்றின் ஆக்ஸிஜன் கூறுகளுக்கு ஈர்க்கப்படுகின்றன. இந்த பிணைப்புகள்தான் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன.

அதே நேரத்தில், நீர் மூலக்கூறுகள் ஒருவருக்கொருவர் விரட்டுகின்றன என்பதை நினைவில் கொள்வது மதிப்பு. விஞ்ஞானிகள் தண்ணீரை சூடாக்கும்போது, \u200b\u200bஅதன் மூலக்கூறுகளுக்கிடையேயான தூரம் அதிகரிக்கிறது, மேலும் இது வெறுக்கத்தக்க சக்திகளால் எளிதாக்கப்படுகிறது. குளிர்ந்த நிலையில் உள்ள மூலக்கூறுகளுக்கு இடையில் ஒரு தூரத்தை ஆக்கிரமித்தால், அவை நீட்டலாம், மேலும் அவை அதிக ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளன என்று ஒருவர் கூறலாம். இந்த ஆற்றல் சேமிப்புதான் நீர் மூலக்கூறுகள் ஒருவருக்கொருவர் அணுகத் தொடங்கும் போது வெளியிடப்படுகிறது, அதாவது குளிரூட்டல் ஏற்படுகிறது. சூடான நீரில் அதிக ஆற்றல் வழங்கல், மற்றும் சப்ஜெரோ வெப்பநிலைக்கு குளிர்விக்கும்போது அதன் அதிக வெளியீடு, குளிர்ந்த நீரை விட வேகமாக நிகழ்கிறது, இது அத்தகைய ஆற்றலைக் குறைவாகக் கொண்டுள்ளது. எனவே எந்த நீர் வேகமாக உறைகிறது - குளிர் அல்லது வெப்பம்? தெருவில் மற்றும் ஆய்வகத்தில், Mpemba முரண்பாடு ஏற்பட வேண்டும், மேலும் சூடான நீர் வேகமாக பனியாக மாற வேண்டும்.

ஆனால் கேள்வி இன்னும் திறந்தே உள்ளது

இந்த துப்புக்கு ஒரு தத்துவார்த்த உறுதிப்படுத்தல் மட்டுமே உள்ளது - இவை அனைத்தும் அழகான சூத்திரங்களில் எழுதப்பட்டவை மற்றும் நம்பத்தகுந்ததாகத் தெரிகிறது. ஆனால், தண்ணீர் வேகமாக உறைந்துபோகும் - சூடான அல்லது குளிரான, சோதனை அர்த்தத்தில் ஒரு நடைமுறை அர்த்தத்தில் வைக்கப்பட்டு, அவற்றின் முடிவுகள் வழங்கப்படும்போது, \u200b\u200bMpemba முரண்பாட்டின் கேள்வி மூடப்பட்டதாகக் கருதலாம்.