Welk water bevriest sneller, heet of?koud, veel factoren beïnvloeden, maar de vraag zelf lijkt een beetje vreemd. Er wordt gesuggereerd, en het is bekend uit de natuurkunde, dat warm water nog steeds tijd nodig heeft om af te koelen tot de temperatuur van vergelijkbaar koud water om in ijs te veranderen. In koud water kan deze fase worden overgeslagen en dienovereenkomstig wint het op tijd.
De natuurkundeleraar, die in 1963 door schooljongen Erasto Mpemba werd benaderd met het verzoek om uit te leggen waarom het koude mengsel van toekomstig ijs langer bevriest dan een vergelijkbaar maar heet ijs, dacht er net zo over.
"Dit is geen wereldfysica, maar een soort Mpemba-fysica"
Op dat moment lachte de leraar er alleen maar om, maarDeniss Osborne, een natuurkundeprofessor die ooit naar dezelfde school reed waar Erasto studeerde, bevestigde experimenteel het bestaan van een dergelijk effect, hoewel er toen geen verklaring voor was. In 1969 publiceerde een populair wetenschappelijk tijdschrift een gezamenlijk artikel van deze twee mensen die dit eigenaardige effect beschreven.
De vraag rees al lang
Natuurlijk, voordat een dergelijk fenomeen hadplace to be, en hij werd genoemd in de werken van andere wetenschappers. Niet alleen de schooljongen was geïnteresseerd in deze kwestie, maar Francis Bacon, René Descartes en zelfs Aristoteles dachten er in hun tijd over na.
Voorwaarden voor het optreden van een paradox
Net als bij ijs, niet zomaarwater bevriest tijdens het experiment. Er moeten bepaalde voorwaarden aanwezig zijn om te kunnen argumenteren welk water sneller bevriest - koud of heet. Wat beïnvloedt het verloop van dit proces?
Nu, in de 21e eeuw, zijn er verschillende opties naar voren gebracht,die deze paradox kan verklaren. Welk water sneller bevriest, warm of koud, kan afhangen van het feit dat warm water een snellere verdamping heeft dan koud water. Het volume neemt dus af en met een afname van het volume wordt de bevriezingstijd korter dan wanneer we een vergelijkbaar aanvankelijk volume koud water nemen.
Ontdooi de vriezer voor een lange tijd
Welk water bevriest sneller en waarom?optreedt, kan worden aangetast door de sneeuwlaag, die kan plaatsvinden in de vriezer van de koelkast die voor het experiment wordt gebruikt. Als u twee containers neemt die qua volume identiek zijn, maar een van hen bevat warm water en de andere bevat koud water, zal de container met heet water de sneeuw eronder smelten, waardoor het contact van het thermische niveau met de wand van de koelkast. Een koudwaterbak kan dat niet. Als er geen voering met sneeuw in het koelvak is, zou koud water sneller moeten bevriezen.
Boven - Onder
Ook het fenomeen waarbij water sneller bevriest- warm of koud, wordt als volgt uitgelegd. Volgens bepaalde wetten begint koud water uit de bovenste lagen te bevriezen, terwijl warm water het andersom doet - het begint van onder naar boven te bevriezen. Tegelijkertijd blijkt dat koud water, met een koude laag erop en op sommige plaatsen al ijs gevormd, dus de processen van convectie en thermische straling verslechtert, waardoor wordt verklaard welk water sneller bevriest - koud of heet. Foto van amateurexperimenten is bijgevoegd en is hier duidelijk zichtbaar.
De warmte gaat uit, neigt naar boven, en daarontmoet een zeer gekoelde laag. Er is geen vrije weg voor warmtestraling, dus het koelproces wordt moeilijk. Warm water heeft dergelijke obstakels niet op zijn weg. Welke sneller bevriest - koud of warm, waarvan de waarschijnlijke uitkomst afhangt, je kunt het antwoord uitbreiden door het feit dat in water bepaalde stoffen zijn opgelost.
Onzuiverheden in water als een factor die de uitkomst beïnvloedt
Als je niet vals speelt en water gebruikt metmet dezelfde samenstelling, waarbij de concentraties van bepaalde stoffen identiek zijn, dan zou koud water sneller moeten bevriezen. Maar als zich een situatie voordoet waarin opgeloste chemische elementen alleen in warm water beschikbaar zijn, en koud water heeft ze niet, dan bestaat de kans dat warm water eerder bevriest. Dit wordt verklaard door het feit dat opgeloste stoffen in water kristallisatiecentra creëren, en met een klein aantal van deze centra is de transformatie van water in een vaste toestand moeilijk. Het is zelfs mogelijk om water te overkoelen, in die zin dat het bij temperaturen onder het vriespunt in vloeibare toestand zal zijn.
Maar al deze versies waren blijkbaar niet helemaal geschikt voor de wetenschappers en ze bleven aan dit probleem werken. In 2013 zei een team van onderzoekers in Singapore dat ze een eeuwenoud mysterie hadden opgelost.
Aanwijzing van Chinese wetenschappers
Verdere informatie volgt, om te begrijpen welkehet is noodzakelijk om enige kennis van scheikunde te hebben om erachter te komen welk water sneller bevriest - warm of koud. Zoals je weet, bestaat een watermolecuul uit twee H (waterstof) en één O (zuurstof) atomen die bij elkaar worden gehouden door covalente bindingen.
Maar ook waterstofatomen van één molecuul worden aangetrokken door naburige moleculen, naar hun zuurstofcomponent. Het zijn deze bindingen die waterstofbruggen worden genoemd.
Het is de moeite waard om dat tegelijkertijd te onthoudenwatermoleculen zijn weerzinwekkend voor elkaar. Wetenschappers merkten op dat wanneer water wordt verwarmd, de afstand tussen de moleculen toeneemt, en dit komt door de afstotende krachten. Het blijkt dat waterstofbruggen, die in koude toestand één afstand tussen moleculen innemen, kunnen uitrekken en dat ze een grotere hoeveelheid energie bevatten. Het is deze opslag van energie die vrijkomt wanneer watermoleculen elkaar beginnen te naderen, dat wil zeggen dat er afkoeling plaatsvindt. Het blijkt dat een grotere toevoer van energie in warm water, en de grotere afgifte ervan bij afkoeling tot temperaturen onder het vriespunt, sneller plaatsvindt dan in koud water, dat minder van dergelijke energie heeft. Dus welk water bevriest sneller - koud of warm? Op straat en in het laboratorium zou de Mpemba-paradox moeten optreden en zou heet water sneller in ijs moeten veranderen.
Maar de vraag staat nog open
Er is alleen theoretische bevestigingde gegeven oplossing - dit alles is geschreven in mooie formules en lijkt plausibel. Maar wanneer de experimentele gegevens, dat water sneller bevriest - warm of koud, in praktische zin worden gebracht en hun resultaten worden gepresenteerd, kan de kwestie van de Mpemba-paradox als gesloten worden beschouwd.
