A meleg víz gyorsabban hűl, mint a hideg víz. Hideg-meleg víz: a fagyasztás titkai. vízben oldott gázok

Mpemba hatás(Mpemba paradoxona) egy paradoxon, amely kimondja, hogy a forró víz bizonyos körülmények között gyorsabban fagy meg, mint a hideg víz, bár a fagyás során át kell haladnia a hideg víz hőmérsékletét. Ez a paradoxon egy kísérleti tény, amely ellentmond a szokásos elképzeléseknek, miszerint azonos körülmények között egy forróbb testnek több időre van szüksége ahhoz, hogy egy bizonyos hőmérsékletre lehűljön, mint egy hidegebb testnek, hogy azonos hőmérsékletre lehűljön.

Erre a jelenségre annak idején Arisztotelész, Francis Bacon és Rene Descartes is felfigyelt, de csak 1963-ban tapasztalta a tanzániai iskolás, Erasto Mpemba, hogy a forró fagylaltkeverék gyorsabban megfagy, mint a hideg.

A Magamba tanulójaként Gimnázium Tanzániában Erasto Mpemba tette praktikus munka a konyhaművészetben. Házi fagylaltot kellett készítenie - felforralni a tejet, feloldani benne a cukrot, lehűteni szobahőmérsékletre, majd hűtőbe tenni megdermedni. Úgy tűnik, Mpemba nem volt különösebben szorgalmas tanuló, és halogatta a feladat első részét. Attól tartva, hogy nem ér oda az óra végére, a még forró tejet a hűtőbe tette. Meglepetésére még korábban megfagyott, mint a társai adott technológiával elkészített teje.

Ezt követően Mpemba nemcsak tejjel, hanem sima vízzel is kísérletezett. Mindenesetre, már az Mkwawa High School diákjaként megkérdezte Dennis Osborne professzort a Dar es Salaam-i Egyetemi Főiskoláról (az iskola igazgatója meghívta, hogy tartson előadást a fizikáról a diákoknak) a vízről: „Ha veszed két egyforma tartály egyenlő térfogatú vízzel úgy, hogy az egyikben a víz hőmérséklete 35 ° C, a másikban - 100 ° C, és tedd a fagyasztóba, majd a másodikban a víz gyorsabban megfagy. Miért? Osborne felkeltette érdeklődését ez a kérdés, és hamarosan 1969-ben Mpembával együtt publikálták kísérleteik eredményeit a "Physics Education" folyóiratban. Azóta az általuk felfedezett hatást ún Mpemba hatás.

Eddig senki sem tudja pontosan, hogyan magyarázza ezt a furcsa hatást. A tudósoknak nincs egyetlen verziója, bár sok van. A hideg és meleg víz tulajdonságainak különbségéről van szó, de még nem világos, hogy ebben az esetben mely tulajdonságok játszanak szerepet: a túlhűtés, a párolgás, a jégképződés, a konvekció vagy a cseppfolyósított gázok vízre gyakorolt ​​hatása különböző hőmérsékletek.

Az Mpemba-effektus paradoxona, hogy annak az időnek, amely alatt a test lehűl a környezeti hőmérsékletre, arányosnak kell lennie a test és a környezet közötti hőmérséklet-különbséggel. Ezt a törvényt Newton állapította meg, és azóta a gyakorlatban is sokszor megerősítették. Ugyanilyen hatás mellett a 100°C-os víz gyorsabban hűl 0°C-ra, mint az azonos mennyiségű 35°C-os víz.

Ez azonban még nem jelent paradoxont, mivel az Mpemba-effektus az ismert fizikán belül is magyarázható. Íme néhány magyarázat az Mpemba-effektusra:

Párolgás

A forró víz gyorsabban elpárolog a tartályból, ezáltal csökken a térfogata, és egy kisebb térfogatú, azonos hőmérsékletű víz gyorsabban fagy meg. A 100 C-ra melegített víz 0 C-ra hűtve tömegének 16%-át veszíti el.

A párolgási hatás kettős hatás. Először is csökken a hűtéshez szükséges víz tömege. Másodszor, a hőmérséklet csökken annak a ténynek köszönhetően, hogy a vízfázisból a gőzfázisba való átmenet párolgási hője csökken.

hőmérséklet különbség

Tekintettel arra, hogy a meleg víz és a hideg levegő közötti hőmérsékletkülönbség nagyobb - így a hőcsere ebben az esetben intenzívebb és a meleg víz gyorsabban lehűl.

hypothermia

Ha a vizet 0 C alá hűtjük, nem mindig fagy meg. Bizonyos körülmények között túlhűlhet, miközben fagypont alatti hőmérsékleten továbbra is folyékony marad. Egyes esetekben a víz még -20 C-on is folyékony maradhat.

Ennek a hatásnak az az oka, hogy ahhoz, hogy az első jégkristályok kialakulhassanak, kristályképződési központokra van szükség. Ha nincsenek folyékony vízben, akkor a túlhűtés addig folytatódik, amíg a hőmérséklet annyira le nem esik, hogy spontán kristályok keletkeznek. Amikor elkezdenek képződni a túlhűtött folyadékban, gyorsabban kezdenek növekedni, és jégzagyot képeznek, amely megfagyva jéggé alakul.

A forró víz a leginkább érzékeny a hipotermia kialakulására, mivel a melegítés eltávolítja az oldott gázokat és buborékokat, amelyek viszont a jégkristályok képződésének központjaként szolgálhatnak.

Miért fagy le gyorsabban a forró víz a hipotermia miatt? Esetében hideg víz, amely nincs túlhűtve, a következő történik. Ebben az esetben az edény felületén vékony jégréteg képződik. Ez a jégréteg szigetelőként fog működni a víz és a hideg levegő között, és megakadályozza a további párolgást. A jégkristályok képződésének sebessége ebben az esetben kisebb lesz. Túlhűtésen áteső forró víz esetén a túlhűtött víznek nincs védő felületi jégrétege. Ezért a nyitott tetején keresztül sokkal gyorsabban veszít hőt.

Amikor a túlhűtési folyamat véget ér és a víz megfagy, sokkal több hőt veszítenek, és így több jég képződik.

Ennek a hatásnak a kutatói közül sokan a hipotermiát tartják a fő tényezőnek az Mpemba-effektus esetében.

Konvekció

A hideg víz felülről kezd megfagyni, ami rontja a hősugárzás és a konvekció folyamatait, és ezáltal a hőveszteséget, míg a meleg víz alulról fagyni kezd.

Ezt a hatást a víz sűrűségének anomáliája magyarázza. A víz maximális sűrűsége 4 C. Ha a vizet 4 C-ra hűtjük és alacsonyabb hőmérsékletre állítjuk, a víz felszíni rétege gyorsabban megfagy. Mivel ez a víz kevésbé sűrű, mint a 4°C-os víz, a felszínen marad, és vékony hideg réteget képez. Ilyen körülmények között rövid időre vékony jégréteg képződik a víz felszínén, de ez a jégréteg szigetelőként védi az alsó vízrétegeket, amelyek 4 C-os hőmérsékleten maradnak. , a további hűtés lassabb lesz.

A melegvíz esetében teljesen más a helyzet. A víz felszíni rétege a párolgás és a nagyobb hőmérsékletkülönbség miatt gyorsabban lehűl. Ezenkívül a hidegvizes rétegek sűrűbbek, mint a melegvizes rétegek, így a hidegvizes réteg lesüllyed, megemeli a réteget. meleg víz a felszínre. Ez a vízkeringés biztosítja a gyors hőmérséklet-csökkenést.

De miért nem éri el ez a folyamat az egyensúlyi pontot? Az Mpemba-effektusnak a konvekció ezen szemszögéből való magyarázatához szükséges lenne azt feltételezni, hogy a hideg és a meleg vízréteg elválik, és maga a konvekciós folyamat folytatódik, miután az átlagos vízhőmérséklet 4 C alá csökken.

Nincs azonban olyan kísérleti bizonyíték, amely alátámasztja ezt a hipotézist, miszerint a hideg és a meleg vízrétegeket konvekció választja el egymástól.

vízben oldott gázok

A víz mindig tartalmaz benne oldott gázokat - oxigént és szén-dioxid. Ezek a gázok képesek csökkenteni a víz fagyáspontját. Amikor a vizet melegítjük, ezek a gázok felszabadulnak a vízből, mivel vízben való oldhatóságuk at magas hőmérsékletű lent. Ezért a forró víz hűtésekor mindig kevesebb oldott gáz van benne, mint a fűtetlen hideg vízben. Ezért a felmelegített víz fagyáspontja magasabb, és gyorsabban fagy meg. Néha ezt a tényezőt tekintik a fő tényezőnek az Mpemba-effektus magyarázatában, bár ezt a tényt nem igazolják kísérleti adatok.

Hővezető

Ez a mechanizmus jelentős szerepet játszhat, amikor vizet helyeznek a hűtőszekrény fagyasztóba kis tartályokban. Ilyen körülmények között megfigyelhető, hogy a forró vizet tartalmazó tartály maga alatt olvasztja a fagyasztó jegét, ezáltal javítja a fagyasztó falával való hőkontaktust és a hővezető képességet. Ennek eredményeként a hő gyorsabban távozik a melegvíz-tartályból, mint a hidegből. A hideg vizes tartály viszont nem olvasztja meg alatta a havat.

Mindezeket (és más) körülményeket számos kísérletben tanulmányozták, de egyértelmű választ nem kaptak arra a kérdésre, hogy melyikük biztosítja az Mpemba-effektus 100%-os reprodukcióját.

Például 1995-ben német fizikus David Auerbach tanulmányozta a víz túlhűtésének hatását erre a hatásra. Felfedezte, hogy a túlhűtött állapotot elérő forró víz magasabb hőmérsékleten fagy meg, mint a hideg víz, ezért gyorsabban, mint az utóbbi. De a hideg víz gyorsabban éri el a túlhűtött állapotot, mint a forró víz, ezáltal kompenzálja a korábbi lemaradást.

Ráadásul Auerbach eredményei ellentmondanak a korábbi adatoknak, miszerint a forró víz a kevesebb kristályosodási centrum miatt több túlhűtést képes elérni. A vizet melegítve a benne oldott gázokat eltávolítják belőle, forralva pedig néhány benne oldott só kicsapódik.

Egyelőre csak egy dolgot lehet kijelenteni - ennek a hatásnak a megismétlődése alapvetően attól függ, hogy a kísérletet milyen körülmények között hajtják végre. Pontosan azért, mert nem mindig reprodukálják.

Gondolkoztál már azon a kérdésen, hogy a 82 C fokra melegített víz miért fagy le gyorsabban, mint a hideg víz? Valószínűleg nem, sőt biztos vagyok benne, hogy soha nem merült fel benned a kérdés – melyik víz fagy le gyorsabban melegen vagy hidegen?

Ezt a csodálatos felfedezést azonban egy közönséges afrikai iskolás, Erasto Mpemba tette még 1963-ban. Egy kíváncsi fiú szokásos tapasztalata volt, természetesen nem tudta helyesen értelmezni a saját jelentését, ráadásul a világ minden tájáról érkezett tudósok 1966-ig nem tudtak egyértelmű és ésszerű magyarázatot adni. a válasz a kérdésre - miért meleg víz gyorsabban fagy, mint a hideg.

Miért fagy meg a meleg víz 4 Celsius fokon és a hideg víz 0 fokon?

A hideg víz sok oldott oxigént tartalmaz, ő tartja a víz fagyáspontját 0 fokon. Ha a vízből eltávolítják az oxigént, és a víz felmelegítésekor pontosan ez történik, a légbuborékok feloldódnak a vízben, ahogy most divatos mondani, összeesik, a víz nulla fokon nem válik jéggé, hiszen szokásos, és már 4 °C-on. Ez a vízben oldott oxigén, amely megszakítja a vízmolekulák közötti kötéseket, megakadályozva, hogy a víz folyékony halmazállapotból szilárd állapotba kerüljön, egyszerűen

A víz tulajdonságai nem szűnnek meg ámulatba ejteni a tudósokat. A víz kémiai szempontból meglehetősen egyszerű anyag, ugyanakkor számos szokatlan tulajdonsággal rendelkezik, amelyek soha nem szűnnek meg ámulatba ejteni a tudósokat. Az alábbiakban felsorolunk néhány tényt, amelyekről kevesen tudnak.

1. Melyik víz fagy le gyorsabban - hideg vagy meleg?

Vegyünk két edény vizet: az egyikbe öntsünk forró, a másikba hideg vizet, és helyezzük be a fagyasztóba. A meleg víz gyorsabban fagy meg, mint a hideg, bár logikusan a hideg víznek először jéggé kellett volna alakulnia: a forró víznek ugyanis először hidegre kell hűlnie, majd jéggé kell alakulnia, míg a hidegnek nem kell lehűlnie. Miért történik ez?

1963-ban egy Erasto B. Mpemba nevű tanzániai diák egy elkészített fagylaltkeverék fagyasztása közben észrevette, hogy a forró keverék gyorsabban megszilárdul a fagyasztóban, mint a hideg. Amikor a fiatalember megosztotta felfedezését egy fizikatanárral, csak nevetett rajta. Szerencsére a diák kitartó volt, és meggyőzte a tanárt, hogy végezzen kísérletet, ami megerősítette felfedezését: bizonyos körülmények között a meleg víz valóban gyorsabban fagy meg, mint a hideg.

Ma ezt a jelenséget, amikor a forró víz gyorsabban fagy, mint a hideg víz, Mpemba-effektusnak nevezik. Igaz, jóval előtte a víznek ezt az egyedülálló tulajdonságát Arisztotelész, Francis Bacon és Rene Descartes is feljegyezte.

A tudósok nem értik teljesen ennek a jelenségnek a természetét, vagy a hipotermia, a párolgás, a jégképződés, a konvekció vagy a cseppfolyósított gázok hideg és meleg vízre gyakorolt ​​hatásával magyarázzák.

2. Azonnal képes megfagyni

Mindenki tudja, hogy a víz 0°C-ra lehűlve mindig jéggé változik...egyes esetek kivételével! Ilyen eset például a túlhűtés, amely a nagyon tiszta víz azon tulajdonsága, hogy fagypont alá hűtve is folyékony marad. Ezt a jelenséget az teszi lehetővé, hogy környezet nem tartalmaz kristályosodási központokat vagy magokat, amelyek jégkristályok képződését idézhetik elő. Így a víz folyékony formában marad, még akkor is, ha nulla Celsius-fok alá hűtjük.

A kristályosodási folyamatot kiválthatják például gázbuborékok, szennyeződések (szennyeződés), a tartály egyenetlen felülete. Ezek nélkül a víz folyékony állapotban marad. Amikor beindul a kristályosodási folyamat, megnézheti, hogyan válik a szuperhűtött víz azonnal jéggé.

Vegye figyelembe, hogy a "túlhevített" víz akkor is folyékony marad, ha forráspontja fölé melegítjük.

3. A víz 19 állapota

Habozás nélkül nevezze meg, hány különböző halmazállapotú a víz? Ha hármat válaszoltál: szilárd, folyékony, gáznemű, akkor tévedsz. A tudósok a víznek legalább 5 különböző halmazállapotát különböztetik meg folyékony és 14 fagyott formában.

Emlékszel a szuperhűtött vízről szóló beszélgetésre? Tehát bármit is csinál, -38 °C-on a legtisztább szuperhűtött víz is hirtelen jéggé változik. Mi történik, ha tovább csökken a hőmérséklet? -120°C-on valami furcsa dolog kezd történni a vízzel: szuperviszkózussá vagy viszkózussá válik, mint a melasz, és -135°C alatti hőmérsékleten "üveges" vagy "üveges" vízzé válik. szilárd, amelyből hiányzik a kristályszerkezet.

4. A víz meglepi a fizikusokat

Molekuláris szinten a víz még meglepőbb. 1995-ben a tudósok egy neutronszórási kísérletet végeztek váratlan eredményre: a fizikusok azt találták, hogy a vízmolekulák felé irányított neutronok a vártnál 25%-kal kevesebb hidrogén protont "látnak".

Kiderült, hogy egy attoszekundum (10-18 másodperc) sebességgel szokatlan kvantumhatás lép fel, és kémiai formula a víz H2O helyett H1,5O lesz!

5. Víz memória

A hivatalos orvoslás alternatívája, a homeopátia azt állítja, hogy híg oldat gyógyszerkészítmény terápiás hatást fejthet ki a szervezetre, még akkor is, ha a hígítási tényező olyan nagy, hogy az oldatban nem marad más, csak vízmolekulák. A homeopátia hívei ezt a paradoxont ​​a „vízmemória” fogalommal magyarázzák, amely szerint a víz molekuláris szinten „memóriája” van a benne feloldott anyagnak, és megőrzi az eredeti koncentrációjú oldat tulajdonságait, miután nem a víz. az összetevő egyetlen molekulája marad benne.

A homeopátia alapelveit kritizáló Madeleine Ennis, a Belfasti Queen Egyetem professzora által vezetett nemzetközi tudóscsoport 2002-ben kísérletet végzett, hogy végleg cáfolja a koncepciót. Az eredmény az ellenkezője lett. Ezt követően a tudósok azt mondták, hogy be tudták bizonyítani a „vízmemória” hatás valóságát. A független szakértők felügyelete mellett végzett kísérletek azonban nem hoztak eredményt. Folytatódnak a viták a „vízmemória” jelenség létezéséről.

A víznek számos egyéb szokatlan tulajdonsága van, amelyekre ebben a cikkben nem tértünk ki. Például a víz sűrűsége a hőmérséklettel változik (a jég sűrűsége kisebb, mint a víz sűrűsége)

a víznek meglehetősen nagy felületi feszültsége van

folyékony halmazállapotban a víz egy összetett és dinamikusan változó vízklaszter-hálózat, és a klaszterek viselkedése befolyásolja a víz szerkezetét stb.

A víz ezekről és sok más váratlan tulajdonságáról a cikkben olvashat " Rendellenes tulajdonságok víz”, szerzője Martin Chaplin, a Londoni Egyetem professzora.

Sziasztok kedves szerelmesek Érdekes tények. Ma arról fogunk beszélni. De úgy gondolom, hogy a címben feltett kérdés egyszerűen abszurdnak tűnhet - de mindig osztatlanul bízni kell a hírhedt "józan észben", és nem egy szigorúan meghatározott tesztelési tapasztalatban. Próbáljuk kitalálni, hogy miért fagy le gyorsabban a forró víz, mint a hideg víz?

Történeti hivatkozás

Hogy a fagyos hideg és meleg víz kérdésében „nem minden tiszta” Arisztotelész műveiben szerepelt, majd F. Bacon, R. Descartes és J. Black is hasonló megjegyzéseket tett. V közelmúltbeli történelem Ez a hatás az "Mpemba-paradoxon" nevet kapta – egy tanganyikai iskolás, Erasto Mpemba neve után, aki ugyanezt a kérdést tette fel egy vendég fizikaprofesszornak.

A fiú kérdése nem a semmiből merült fel, hanem a fagylaltkeverékek konyhában történő hűtésének folyamatával kapcsolatos tisztán személyes megfigyelésekből. Természetesen az osztálytársak, akik ott voltak, együtt iskolai tanár Mpembát kigúnyolták – D. Osborne professzor személyesen végzett kísérleti igazolása után azonban „elpárolgott” belőlük a vágy, hogy Erastót kigúnyolják. Sőt, Mpemba a professzorral közösen erről a hatásról 1969-ben részletes leírást közölt a Physics Education-ban - azóta a fenti elnevezés rögzül a tudományos irodalomban.

Mi a jelenség lényege?

A kísérlet felépítése meglehetősen egyszerű: más dolgok egyenlősége mellett azonos vékonyfalú edényeket vizsgálnak, amelyekben szigorúan egyenlő mennyiségű víz van, csak hőmérsékletben különböznek egymástól. Az edényeket a hűtőszekrénybe töltik, majd mindegyikben rögzítik a jégképződés előtti időt. A paradoxon az, hogy egy kezdetben forróbb folyadékkal rendelkező edényben ez gyorsabban történik.

Hogyan magyarázza ezt a modern fizika?

A paradoxonnak nincs univerzális magyarázata, hiszen több párhuzamos folyamat megy végbe együtt, amelyek hozzájárulása eltérhet a konkrét kezdeti feltételektől - de egységes eredménnyel:

• a folyadék túlhűtési képessége - kezdetben a hideg víz hajlamosabb a hipotermiára, pl. folyékony marad, ha hőmérséklete már a fagypont alatt van
• gyorsított hűtés - a forró víz gőze jég mikrokristályokká alakul, amelyek visszaesve felgyorsítják a folyamatot, további "külső hőcserélőként" működve
• szigetelő hatás - a meleg vízzel ellentétben a hideg víz felülről lefagy, ami a konvekció és a sugárzás hatására a hőátadás csökkenéséhez vezet

Számos más magyarázat is létezik utoljára a Brit Királyi Kémiai Társaság nemrégiben, 2012-ben versenyt rendezett a legjobb hipotézisért) - de még mindig nincs egyértelmű elmélet a beviteli feltételek kombinációinak minden esetére ...

Azt, hogy melyik víz fagy meg gyorsabban, meleg vagy hideg, számos tényező befolyásolja, de maga a kérdés kissé furcsának tűnik. Nyilvánvaló, és a fizikából is ismert, hogy a forró víznek még időre van szüksége, hogy lehűljön a hasonló hideg víz hőmérsékletére ahhoz, hogy jéggé alakuljon. ez a szakasz kihagyható, és ennek megfelelően időben nyer.

De arra a kérdésre, hogy melyik víz fagy le gyorsabban - hideg vagy meleg - az utcán fagyban, az északi szélességi körök bármelyik lakója tudja. Valójában tudományosan kiderül, hogy mindenesetre a hideg víznek egyszerűen gyorsabban meg kell fagynia.

Így tett a fizikatanár is, akit 1963-ban Erasto Mpemba iskolás keresett meg azzal a kéréssel, hogy magyarázza el, miért fagy tovább a leendő fagylalt hideg keveréke, mint egy hasonló, de forró.

"Ez nem világfizika, hanem valamiféle Mpemba fizika"

Akkor a tanár csak nevetett ezen, de Deniss Osborne fizikaprofesszor, aki valamikor ugyanabba az iskolába járt, ahol Erasto is tanult, kísérletileg megerősítette egy ilyen hatás létezését, bár erre akkor még nem volt magyarázat. . 1969-ben a népszerű tudományos folyóirat közös cikket publikált e két emberről, akik leírták ezt a különös hatást.

Azóta egyébként annak a kérdésnek, hogy melyik víz fagy le gyorsabban - meleg vagy hideg, saját neve van - a hatás, vagy paradoxon, Mpemba.

A kérdés már régóta fennáll

Ilyen jelenség természetesen korábban is előfordult, és más tudósok munkái is megemlítették. Nemcsak az iskolás fiút érdekelte ez a kérdés, hanem Rene Descartes, sőt Arisztotelész is gondolkodott rajta egy időben.

Íme csak megközelítések megoldására ez a paradoxon kezdett nézni csak a végén a huszadik században.

A paradoxon előfordulásának feltételei

A fagylalthoz hasonlóan nem csak a közönséges víz fagy meg a kísérlet során. Bizonyos feltételeknek teljesülniük kell ahhoz, hogy vitába kerüljön, melyik víz fagy le gyorsabban – hideg vagy meleg. Mi befolyásolja ezt a folyamatot?

Most, a 21. században több lehetőséget is felvetettek, amelyek megmagyarázhatják ezt a paradoxont. Hogy melyik víz fagy le gyorsabban, meleg vagy hideg, attól függhet, hogy nagyobb a párolgási sebessége, mint a hideg víznek. Így a térfogata csökken, és a térfogat csökkenésével a fagyási idő is rövidebb lesz, mintha hasonló kezdeti térfogatú hideg vizet vennénk.

A fagyasztó már régóta kiolvasztva

Hogy melyik víz fagy le gyorsabban, és miért, azt befolyásolhatja a kísérlethez használt hűtőszekrény fagyasztójában esetleg előforduló hóréteg. Ha két azonos térfogatú edényt veszünk, de az egyikben meleg, a másikban hideg víz van, akkor a melegvizes tartály megolvasztja alatta a havat, ezáltal javítva a hőszint érintkezését a hűtőszekrény falával. Egy hideg vizes tartály erre nem képes. Ha a hűtőszekrényben nincs ilyen hóval borított bélés, akkor a hideg víznek gyorsabban meg kell fagynia.

Felső - alsó

A következőképpen magyarázzuk azt a jelenséget is, amikor a víz gyorsabban fagy le - melegen vagy hidegen. Bizonyos törvények szerint a hideg víz a felső rétegekből fagyni kezd, amikor a forró víz fordítva - alulról felfelé kezd fagyni. Kiderült, hogy a hideg víz, amelynek tetején helyenként már jégréteg is van, így rontja a konvekciós és hősugárzási folyamatokat, így megmagyarázza, hogy melyik víz fagy le gyorsabban - hideg vagy meleg. Mellékeltek egy fotót az amatőr kísérletekből, és itt jól látható.

A hő kimegy, felfelé hajlik, és ott találkozik egy nagyon hideg réteggel. A hősugárzásnak nincs szabad útja, így a hűtési folyamat megnehezül. A meleg víznek egyáltalán nincsenek ilyen akadályai az útjában. Melyik fagy le gyorsabban - hidegen vagy melegen, amelytől függ a várható kimenetel, arra a választ kibővítheti azzal, hogy minden vízben vannak oldva bizonyos anyagok.

A víz összetételében lévő szennyeződések, mint az eredményt befolyásoló tényező

Ha nem csal, és ugyanolyan összetételű vizet használ, ahol bizonyos anyagok koncentrációja azonos, akkor a hideg víznek gyorsabban meg kell fagynia. De ha olyan helyzet áll elő, amikor a feloldódott kémiai elemek csak meleg vízben érhetők el, míg hideg vízben nincsenek, akkor lehetőség van a meleg víz korábbi megfagyására. Ez azzal magyarázható, hogy a vízben oldott anyagok kristályosodási központokat hoznak létre, és ezek kis számú központja esetén a víz átalakul szilárd állapot nehéz. Még a víz túlhűtése is lehetséges, abban az értelemben, hogy nulla alatti hőmérsékleten folyékony halmazállapotú lesz.

De ezek a verziók nyilvánvalóan nem feleltek meg a tudósoknak, és továbbra is dolgoztak ezen a kérdésen. 2013-ban egy szingapúri kutatócsoport azt mondta, hogy megfejtették az ősrégi rejtélyt.

Kínai tudósok egy csoportja azt állítja, hogy ennek a hatásnak a titka abban rejlik, hogy mekkora energia raktározódik a vízmolekulák között a kötéseiben, az úgynevezett hidrogénkötésekben.

A válasz kínai tudósoktól

További információk következnek, amelyek megértéséhez kémiai ismeretekre van szükség, hogy kitaláljuk, melyik víz fagy le gyorsabban - meleg vagy hideg. Mint tudják, két H (hidrogén) atomból és egy O (oxigén) atomból áll, amelyeket kovalens kötések tartanak össze.

De az egyik molekula hidrogénatomja vonzódik a szomszédos molekulákhoz, oxigénkomponensükhöz is. Ezeket a kötéseket hidrogénkötéseknek nevezzük.

Ugyanakkor érdemes megjegyezni, hogy a vízmolekulák ugyanakkor taszítóan hatnak egymásra. A tudósok megjegyezték, hogy amikor a vizet melegítik, megnő a molekulái közötti távolság, és ezt a taszító erők segítik elő. Kiderült, hogy hideg állapotban egy távolságot elfoglalva a molekulák között azt mondhatjuk, hogy megnyúlnak, és nagyobb az energiaellátásuk. Ez az energiatartalék szabadul fel, amikor a vízmolekulák közeledni kezdenek egymáshoz, vagyis lehűlés következik be. Kiderült, hogy a meleg vízben a nagyobb energiaellátás és a nulla alatti hőmérsékletre hűtött nagyobb felszabadulás gyorsabban megy végbe, mint a hideg vízben, amelynek kisebb az energiakészlete. Tehát melyik víz fagy le gyorsabban - hideg vagy meleg? Az utcán és a laboratóriumban fel kell lépnie a Mpemba paradoxonnak, és a forró víznek gyorsabban jéggé kell alakulnia.

De a kérdés még nyitott

Ennek a nyomnak csak elméleti megerősítése van - mindez gyönyörű képletekkel van megírva, és hihetőnek tűnik. De amikor a kísérleti adatokat, hogy melyik víz fagy le gyorsabban - hidegen vagy melegen, gyakorlati értelemben fogjuk értelmezni, és bemutatjuk az eredményeiket, akkor lehetőség nyílik a Mpemba-paradoxon kérdésének lezártnak tekinteni.