Welches Wasser gefriert schneller, heiß oderkalt, viele Faktoren beeinflussen, aber die Frage selbst scheint ein wenig seltsam. Es ist impliziert, und dies ist aus der Physik bekannt, dass heißes Wasser noch Zeit braucht, um auf die Temperatur von vergleichbar kaltem Wasser abzukühlen und sich in Eis zu verwandeln. In kaltem Wasser kann diese Stufe übersprungen werden und gewinnt dementsprechend rechtzeitig.
Der Physiklehrer, der 1963 von Schüler Erasto Mpemba angesprochen wurde, um zu erklären, warum die kalte Mischung zukünftiger Eiscreme länger gefriert als eine ähnliche, aber heiße, dachte genauso.
"Dies ist keine Weltphysik, sondern eine Art Mpemba-Physik"
Zu dieser Zeit lachte der Lehrer nur darüber, aberDeniss Osborne, ein Physikprofessor, der einmal zu derselben Schule fuhr, an der Erasto studierte, bestätigte experimentell die Existenz eines solchen Effekts, obwohl es damals keine Erklärung dafür gab. 1969 veröffentlichte eine populärwissenschaftliche Zeitschrift einen gemeinsamen Artikel dieser beiden Personen, die diesen besonderen Effekt beschrieben.
Die Frage stellte sich lange
Natürlich, bevor ein solches Phänomen hatteOrt zu sein, und er wurde in den Arbeiten anderer Wissenschaftler erwähnt. Nicht nur der Schüler interessierte sich für dieses Thema, auch Francis Bacon, Rene Descartes und sogar Aristoteles dachten zu ihrer Zeit darüber nach.
Bedingungen für das Auftreten eines Paradoxons
Wie bei Eis, nicht nur einfachWasser gefriert während des Versuchs. Bestimmte Bedingungen müssen vorliegen, um zu streiten, welches Wasser schneller gefriert - kalt oder heiß. Was beeinflusst den Verlauf dieses Prozesses?
Jetzt, im 21. Jahrhundert, wurden verschiedene Optionen vorgeschlagen:was dieses Paradoxon erklären kann. Welches Wasser schneller gefriert, heiß oder kalt, kann davon abhängen, dass heißes Wasser eine schnellere Verdunstungsrate aufweist als kaltes Wasser. Somit nimmt sein Volumen ab, und mit abnehmendem Volumen wird die Gefrierzeit kürzer als wenn wir ein ähnliches Anfangsvolumen an kaltem Wasser nehmen.
Den Gefrierschrank lange auftauen lassen
Welches Wasser gefriert schneller und warum?auftritt, kann durch die Schneeauskleidung beeinflusst werden, die im Gefrierschrank des für das Experiment verwendeten Kühlschranks stattfinden kann. Wenn Sie zwei Behälter nehmen, deren Volumen identisch ist, von denen jedoch einer heißes Wasser und der andere kaltes Wasser enthält, schmilzt der Behälter mit heißem Wasser den Schnee darunter, wodurch der Kontakt des thermischen Niveaus mit der Wand von verbessert wird der Kühlschrank. Ein Kaltwasserbehälter kann das nicht. Wenn sich im Kühlschrank kein Schnee befindet, sollte kaltes Wasser schneller gefrieren.
Oben unten
Auch das Phänomen, dass Wasser schneller gefriert- heiß oder kalt, wird wie folgt erklärt. Nach bestimmten Gesetzen beginnt kaltes Wasser aus den oberen Schichten zu gefrieren, wenn heißes Wasser es umgekehrt macht - es beginnt von unten nach oben zu gefrieren. Gleichzeitig stellt sich heraus, dass kaltes Wasser, auf dessen Oberseite sich bereits eine kalte Schicht mit Eis gebildet hat, die Konvektions- und Wärmestrahlungsprozesse verschlechtert und erklärt, welches Wasser schneller gefriert - kalt oder heiß. Das Foto von Amateurversuchen ist beigefügt und hier deutlich sichtbar.
Die Hitze geht aus, neigt sich nach oben und dorttrifft auf eine sehr gekühlte Schicht. Es gibt keinen freien Weg für Wärmestrahlung, so dass der Abkühlungsprozess schwierig wird. Heißes Wasser hat keine derartigen Hindernisse auf dem Weg. Welches schneller gefriert - kalt oder heiß, von dem das wahrscheinliche Ergebnis abhängt, können Sie die Antwort dadurch erweitern, dass in jedem Wasser bestimmte Substanzen gelöst sind.
Verunreinigungen im Wasser als Faktor, der das Ergebnis beeinflusst
Wenn Sie nicht schummeln und Wasser mit verwendenBei gleicher Zusammensetzung, bei der die Konzentrationen bestimmter Substanzen identisch sind, sollte kaltes Wasser schneller gefrieren. Wenn jedoch eine Situation auftritt, in der gelöste chemische Elemente nur in heißem Wasser verfügbar sind und kaltes Wasser sie nicht besitzt, besteht die Möglichkeit, dass heißes Wasser früher gefriert. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass gelöste Stoffe in Wasser Kristallisationszentren bilden und bei einer kleinen Anzahl dieser Zentren die Umwandlung von Wasser in einen festen Zustand schwierig ist. Es ist sogar möglich, dass Wasser in dem Sinne überkühlt wird, dass es sich bei Temperaturen unter Null in einem flüssigen Zustand befindet.
Aber all diese Versionen passten offenbar nicht ganz zu den Wissenschaftlern und sie arbeiteten weiter an diesem Thema. 2013 gab ein Forscherteam in Singapur an, ein uraltes Rätsel gelöst zu haben.
Hinweis von chinesischen Wissenschaftlern
Weitere Informationen werden folgen, um zu verstehen, welcheEs sind Kenntnisse der Chemie erforderlich, um herauszufinden, welches Wasser schneller gefriert - heiß oder kalt. Wie Sie wissen, besteht ein Wassermolekül aus zwei H (Wasserstoff) - und einem O (Sauerstoff) -Atom, die durch kovalente Bindungen zusammengehalten werden.
Aber auch Wasserstoffatome eines Moleküls werden von benachbarten Molekülen angezogen, von ihrer Sauerstoffkomponente. Es sind diese Bindungen, die Wasserstoffbrückenbindungen genannt werden.
Es sollte daran erinnert werden, dass zur gleichen ZeitWassermoleküle sind abstoßend zueinander. Wissenschaftler stellten fest, dass beim Erhitzen von Wasser der Abstand zwischen seinen Molekülen zunimmt, was nur durch Abstoßungskräfte erleichtert wird. Es stellt sich heraus, dass Wasserstoffbrückenbindungen, die in kaltem Zustand einen Abstand zwischen Molekülen einnehmen, sich dehnen und einen größeren Energiespeicher haben. Es ist dieser Energiespeicher, der freigesetzt wird, wenn sich Wassermoleküle nähern, dh es kommt zu einer Abkühlung. Es stellt sich heraus, dass eine größere Energieversorgung in heißem Wasser und eine größere Freisetzung beim Abkühlen auf Temperaturen unter Null schneller erfolgt als in kaltem Wasser, das eine geringere Energieversorgung aufweist. Welches Wasser gefriert also schneller - kalt oder heiß? Auf der Straße und im Labor sollte das Mpemba-Paradoxon auftreten und heißes Wasser sollte sich schneller in Eis verwandeln.
Die Frage ist aber noch offen
Es gibt nur eine theoretische Bestätigungdie gegebene Lösung - all dies ist in schönen Formeln geschrieben und scheint plausibel. Wenn jedoch die experimentellen Daten, bei denen Wasser schneller gefriert - heiß oder kalt -, in einen praktischen Sinn gebracht und ihre Ergebnisse präsentiert werden, kann die Frage nach dem Mpemba-Paradoxon als abgeschlossen betrachtet werden.
