Защо топлата вода замръзва по -бързо от студа? Защо пързалката се излива с гореща вода?

Описание на парадокса на MPemba.

Съдържание

Много от нас в детството, както и в младостта, често експериментират с физически явления, включително замразяване на вода. Колкото и да е странно, но много от нас знаят, че по някаква причина е обичайно да се пълнят ролките с топла вода, а не студени, защото замръзва по -бързо. В тази статия ще ви кажем защо горещата вода се превръща в лед по -бързо от студа.

Горещата вода замръзва по -бързо или не?

Като цяло този факт беше известен от много дълго време, от времето на Аристотел, както и Декарт. Въпреки това, нямаше научни доказателства. Едва през 1963 г. започнаха значителни работи, основната задача от която е да разберем защо това се случва.

Горещата вода замръзва по -бързо или не:

Според физиката това противоречи на първия закон на термодинамиката, според който една енергия се влива в друга. Според първото начало на термодинамиката нагрятата течност, преди температурата на охлаждане да премине съответно и времето за втвърдяване трябва да бъде много по -голямо.
На практика обаче се случва по различен начин. Ученикът помисли за това, който зададе на неговия учител по физика съответния въпрос. Момчето приготви сладолед у дома и забеляза, че чаша с топла течност замръзна много по -бързо, отколкото със хладно, със същата композиция на веществото.
Тогава учителят само се засмя на човека, казвайки, че това противоречи на първия закон на термодинамиката, следователно е невъзможно. След посещение в училището на известния физик Осборн, момчето му зададе същия въпрос, който заинтересува учения.

Какви вода замръзват горещо или студено по -бързо?

От 1963 г. Осборн, заедно с момчето, започна да се занимава с този брой, в резултат на който е публикувана статия в The Journal Educiation. В същото време точният отговор защо нагрятата течност се втвърдява по -бързо от студа, не се получава.

Каква вода замръзва горещо или студено:

Според някои учени топъл разтвор в хладилника с термостат преминава в твърдо състояние много по -бързо само поради причината, че хладилникът започва да замръзва по -силно, когато сигналът за повишаване на температурата в камерата.
Това не се случва с охладена течност, тъй като температурата му е много по -ниска, а термостатът работи както обикновено, без да намалява температурата на хладилния агент. Тази версия обаче не получи потвърждение поради причината, че нагрятата течност при обикновени условия във въздуха също се втвърдява много по -бързо от студа.
Съответно термостатът не е в обикновени улични условия, следователно студът не се появява.

Защо горещата вода замръзва по -бързо?

Възможно е обаче да се разбере, че нагрятата течност, поради наличието на голям брой плът над повърхността, се втвърдява много по -бързо поради факта, че двойките се образуват на повърхността, обемът на течността в контейнера намалява . По този начин е възможно да се замрази по -малко количество течност, което е много по -просто от повече. На практика обаче загубата на обем е незначителна, следователно процесът на втвърдяване не може да се счита за оправдан.

Защо топлата вода замръзва по -бързо:

Много учени са съгласни, че отопляваната течност, поради наличието на изпарения, започва да се превръща в лед по -бързо. Ледените капчици над повърхността попадат във водата, което допринася за образуването на ледена кора, поради което се случва бърз процес на превръщане в лед.
Учените са разбрали,какво, Ако поставите контейнер с топла течност върху снега или ледена коричка в хладилника, той започва да се топи, в резултат на което контактът между контейнера, водата в него, както и хладилника, се увеличава, като по този начин се увеличава, като по този начин се увеличава, като по този начин се увеличава, като по този начин се увеличава между контейнера Увеличаване на площта на контакт, в резултат на което има бързо замръзване на топла вода.
Охладената вода няма такъв ефект поради факта, че под нея снежната възглавница не се топи, а процесът на превръщане в лед е много по -бавен. Освен това беше възможно да се разбере, че студената течност, когато температурата се намали, започва да се втвърдява в горната част. В резултат на това процесите на смесване на вода във водата се влошават, следователно процесът се забавя. Нагрятата течност започва да замръзва отдолу, като по този начин подобрява конвекционните процеси, топлинното излъчване.

Защо пързалката се излива с гореща вода?

Учените са открили, че ако включите допълнително механично усредняване на водата в горещи и студени контейнери, тогава охладената вода ще замръзне много по -бързо. Това се дължи на факта, че няма да се образува плътна ледена кора.

Защо пързалката се излива с гореща вода:

Химиците също се опитаха да обяснят този парадокс, от факта, че вътре в нагрятата течност има разтворени вещества, които се настаняват на дъното, чистата вода е отгоре. Всички знаят, че соленият разтвор се втвърдява при по -ниска температура от дестилирана вода.
Така те се опитаха да обяснят този парадокс. Съответно охладената вода е по -твърда, тя в нея се произнася йони, съдържащи се в целия му обем. В този случай в гореща течност разтворената сол е за предпочитане в долната част на разтвора.
Благодарение на това горната част се втвърдява по -бързо, предавайки намалената температура на долните слоеве на течността.

Замразява ли се студ или гореща вода по -бързо?

Учените са открили, че ако постоянно смесване на топла и студена вода, тогава студената течност ще се превърне в лед много по -бързо.

Студената или топла вода замръзва по -бързо:

Много учени смятат, че в топлата вода връзките между молекулите са разтегнати, така че водородната молекула също е по -обемна в пространството. С рязко охлаждане на водата тези връзки са разкъсани, с много рязко намаляване на температурата.
Това е, което причинява бързото замразяване на топла вода. Смята се, че горещата течност съдържа по -малко разтворени газове, отколкото при студ. Това се дължи на промяна в състава на гореща течност, че се случва бързото му трансформация в лед.
Все още няма ясен и последен отговор за този парадокс. Проведени са проучвания през 2012-2017 г., което потвърди парадокса или го опроверга. През 2016 г., в списанието Scientific Reports, има връзка към материалите, в които студената вода преминава в твърдо състояние по -бавно от отопляемата.

Те проведоха особени проучвания, според които 400 ml вода с различни температури са замразени. Според тези проучвания горещата течност се охлажда по -бързо от студа. През 2017 г. беше публикувана хипотеза, според която ефектът на MPEMBA, който се отнася до нагряването на охладената система, не съответства на равновесие. Следователно всички основни закони на физиката и термодинамиката не са подходящи за този парадокс.