Kuris vanduo užšąla greičiau, karštas aršalta, įtakos turi daugelis veiksnių, tačiau pats klausimas atrodo šiek tiek keistas. Numanoma ir iš fizikos žinoma, kad karštam vandeniui dar reikia laiko atvėsti iki panašaus šalto vandens temperatūros, kad jis virstų ledu. Šaltame vandenyje šį etapą galima praleisti ir, atitinkamai, jis laimi laiku.
Fizikos mokytojas, į kurį 1963 m. Kreipėsi moksleivis Erasto Mpemba su prašymu paaiškinti, kodėl šaltas būsimų ledų mišinys užšąla ilgiau nei panašus, bet karštas, mąstė taip pat.
"Tai ne pasaulio fizika, o kažkokia Mpemba fizika"
Tuo metu mokytoja iš to tik juokėsi, betFizikos profesorius Denisas Osborne'as, kuris vienu metu važiavo į tą pačią mokyklą, kurioje mokėsi Erasto, eksperimentiškai patvirtino tokio efekto egzistavimą, nors tada to paaiškinti nebuvo. 1969 m. Populiariame moksliniame žurnale buvo paskelbtas bendras šių dviejų žmonių straipsnis, apibūdinantis šį savitą poveikį.
Klausimas kilo ilgą laiką
Natūralu, kad dar nebuvo tokio reiškiniovieta būti, ir jis buvo paminėtas kitų mokslininkų darbuose. Šiuo klausimu domėjosi ne tik moksleivis, bet Francis Baconas, Rene'as Descartes'as ir net Aristotelis apie tai galvojo savo laiku.
Sąlygos paradoksui atsirasti
Kaip ir su ledais, ne tik paprastaiseksperimento metu vanduo užšąla. Tam, kad būtų galima ginčytis, kuris vanduo užšąla greičiau - šaltas ar karštas, turi būti tam tikros sąlygos. Kas daro įtaką šio proceso eigai?
Dabar, XXI amžiuje, buvo pateikti keli variantai,kuris gali paaiškinti šį paradoksą. Kuris vanduo užšąla greičiau, karštas ar šaltas, gali priklausyti nuo to, kad karšto vandens garavimo greitis yra didesnis nei šalto vandens. Taigi, jo tūris mažėja, o mažėjant tūriui, užšalimo laikas tampa trumpesnis, nei imant panašų pradinį šalto vandens tūrį.
Šaldiklį atitirpinkite ilgą laiką
Koks vanduo užšąla greičiau ir kodėlatsiranda, gali būti paveikta sniego dangos, kuri gali vykti eksperimentui naudojamo šaldytuvo šaldiklyje. Jei paimsite du identiškus tūrio indus, tačiau viename iš jų yra karšto vandens, o kitame - šalto vandens, indas su karštu vandeniu ištirps po juo sniegą, taip pagerindamas šilumos lygio sąlytį su sienelės sienele. šaldytuvas. Šalto vandens indas to padaryti negali. Jei šaldytuvo skyriuje nėra tokio pamušalo su sniegu, šaltas vanduo turėtų greičiau užšalti.
Viršuje - apačioje
Taip pat reiškinys, kurio metu vanduo greičiau užšąla- karštas ar šaltas, paaiškinama taip. Laikantis tam tikrų dėsnių, šaltas vanduo pradeda užšalti iš viršutinių sluoksnių, kai karštas vanduo daro atvirkščiai - jis pradeda užšalti iš apačios į viršų. Tuo pačiu paaiškėja, kad šaltas vanduo, kurio viršuje yra šaltas sluoksnis su vietomis jau susidariusiu ledu, taip pablogina konvekcijos ir šiluminės spinduliuotės procesus, tuo paaiškindamas, kuris vanduo užšąla greičiau - šaltas ar karštas. Pridedama mėgėjiškų eksperimentų nuotrauka, kuri čia aiškiai matoma.
Šiluma užgęsta, linksta į viršų ir tensusitinka su labai atšaldytu sluoksniu. Šilumos spinduliavimui nėra laisvo kelio, todėl aušinimo procesas tampa sunkus. Karštas vanduo neturi tokių kliūčių. Kuris užšąla greičiau - šaltas ar karštas, nuo kurio priklauso tikėtinas rezultatas, galite išplėsti atsakymą tuo, kad bet kuriame vandenyje yra ištirpusios tam tikros medžiagos.
Priemaišos vandenyje kaip veiksnys, turintis įtakos rezultatui
Jei neapgaudinėjate ir nenaudojate vandenstos pačios sudėties, kai tam tikrų medžiagų koncentracijos yra vienodos, šaltas vanduo turėtų greičiau užšalti. Bet jei įvyksta situacija, kai ištirpusių cheminių elementų yra tik karštame vandenyje, o šaltas vanduo jų neturi, tada yra galimybė karštam vandeniui užšalti anksčiau. Tai paaiškinama tuo, kad ištirpusios vandenyje medžiagos sukuria kristalizacijos centrus, o esant nedaugeliui šių centrų, vandenį sunku paversti kieta būsena. Netgi galima per daug atvėsinti vandenį ta prasme, kad esant minusinei temperatūrai jis bus skystas.
Tačiau visos šios versijos, matyt, visiškai netiko mokslininkams ir jie toliau dirbo šiuo klausimu. 2013 m. Tyrėjų grupė Singapūre teigė, kad jie išsprendė seną paslaptį.
Kinų mokslininkų užuomina
Toliau bus pateikta papildoma informacija, kuri suprasnorint išsiaiškinti, kuris vanduo užšąla greičiau - karštas ar šaltas, būtina turėti tam tikrų chemijos žinių. Kaip žinote, vandens molekulė susideda iš dviejų H (vandenilio) ir vieno O (deguonies) atomų, kuriuos laiko kovalentiniai ryšiai.
Taip pat vienos molekulės vandenilio atomus traukia kaimyninės molekulės, jų deguonies komponentas. Būtent šios jungtys vadinamos vandenilio jungtimis.
Verta prisiminti tuo pačiu metuvandens molekulės yra atstumiančios viena kitą. Mokslininkai pažymėjo, kad kaitinant vandenį, atstumas tarp jo molekulių padidėja, o taip yra dėl atstumiančių jėgų. Pasirodo, kad vandenilio jungtys, užimdamos vieną atstumą tarp šaltoje būsenoje esančių molekulių, gali būti ištemptos, ir jos turi didesnę energijos atsargą. Būtent ši energijos atsarga išsiskiria, kai vandens molekulės pradeda artėti viena prie kitos, tai yra, įvyksta aušinimas. Pasirodo, kad didesnis energijos tiekimas karštame vandenyje ir didesnis jo išsiskyrimas, atvėsus iki nulio temperatūros, įvyksta greičiau nei šaltame vandenyje, kuriame tiekiama mažiau tokios energijos. Taigi kuris vanduo užšąla greičiau - šaltas ar karštas? Gatvėje ir laboratorijoje turėtų įvykti „Mpemba“ paradoksas, o karštas vanduo greičiau virs ledu.
Bet klausimas vis dar atviras
Yra tik teorinis patvirtinimaspateiktas sprendimas - visa tai parašyta gražiomis formulėmis ir atrodo tikėtina. Bet kai eksperimentiniai duomenys, kuris vanduo užšąla greičiau - karštas ar šaltas, pateikiami praktine prasme ir pateikiami jų rezultatai, tada „Mpemba“ paradokso klausimą galima laikyti uždaru.
