توضیحات پارادوکس mpemba.
محتوا
بسیاری از ما در دوران کودکی و همچنین در جوانی ، اغلب با پدیده های جسمی از جمله انجماد آب آزمایش می کردیم. به اندازه کافی عجیب ، اما بسیاری از ما می دانیم که به دلایلی مرسوم است که غلتک ها را با آب گرم پر کنیم و نه سرد ، زیرا سریعتر یخ می زند. در این مقاله به شما خواهیم گفت که چرا آب گرم سریعتر از سرما به یخ تبدیل می شود.
آب گرم سریعتر یخ می زند یا نه؟
به طور کلی ، این واقعیت برای مدت زمان بسیار طولانی ، از زمان ارسطو و همچنین دکارت شناخته شده بود. با این حال ، هیچ مدرک علمی وجود ندارد. فقط در سال 1963 آثار مهمی آغاز شد ، وظیفه اصلی آن این است که دریابیم که چرا این اتفاق می افتد.
آب گرم سریعتر یخ می زند یا نه:
- به گفته فیزیک ، این با اولین قانون ترمودینامیک مغایرت دارد ، که براساس آن یک انرژی به دیگری جریان می یابد. با توجه به اولین شروع ترمودینامیک ، مایع گرم شده ، قبل از اینکه دمای خنک کننده به ترتیب بگذرد ، و زمان سخت شدن باید بسیار بزرگتر باشد.
- با این حال ، در عمل ، متفاوت اتفاق می افتد. دانش آموز مدرسه در مورد این موضوع فکر کرد ، که سؤال مربوطه را از معلم فیزیک خود پرسید. این پسر بستنی را در خانه آماده کرد و متوجه شد که یک لیوان با مایع گرم بسیار سریعتر از یک خنک ، با همان ترکیب ماده یخ زده است.
- سپس معلم فقط به آن مرد خندید و گفت که این با قانون اول ترمودینامیک مغایرت دارد ، بنابراین غیرممکن است. پس از بازدید از مکتب فیزیکدان مشهور آزبورن ، پسر از او همان سؤال را پرسید که به دانشمند علاقه مند است.
چه آب گرمتر یا سرد می شود؟
از سال 1963 ، آزبورن ، به همراه پسر ، شروع به مقابله با این موضوع کردند که در نتیجه مقاله ای در مجله آموزش منتشر شد. در عین حال ، پاسخ دقیق چرا مایع گرم شده سریعتر از سرما سخت تر می شود.
چه آب گرم یا سرد یخ می زند:
- به گفته برخی دانشمندان ، یک محلول گرم در یخچال با ترموستات فقط به همین دلیل که یخچال شروع به یخ زدن سخت تر می کند ، هنگامی که سیگنال در مورد افزایش دما در محفظه شروع به یخ زدن می کند ، خیلی سریعتر به حالت جامد منتقل می شود.
- این با مایع سرد اتفاق نمی افتد ، زیرا دمای آن بسیار پایین تر است ، و ترموستات طبق معمول کار می کند ، بدون اینکه دمای مبرد را کاهش دهد. با این حال ، این نسخه به این دلیل تأیید نشده است که مایع گرم شده در شرایط عادی در هوا نیز بسیار سریعتر از سرما سخت تر می شود.
- بر این اساس ، ترموستات در شرایط خیابانی معمولی نیست ، بنابراین سرماخوردگی رخ نمی دهد.
چرا آب گرم سریعتر یخ می زند؟
با این حال ، می توان فهمید که مایع گرم شده به دلیل وجود تعداد زیادی گوشت در بالای سطح ، به دلیل اینکه جفت ها روی سطح تشکیل می شوند بسیار سریعتر می شوند ، حجم مایعات موجود در ظرف کاهش می یابد واد بنابراین ، می توان مقدار کمتری از مایع را یخ زد که بسیار ساده تر از آن است. با این حال ، در عمل ، از دست دادن حجم ناچیز است ، بنابراین ، روند سخت شدن را نمی توان توجیه کرد.
چرا آب گرم سریعتر یخ می زند:
- بسیاری از دانشمندان موافق هستند که مایع گرم شده به دلیل وجود دود ، سریعتر به یخ تبدیل می شود. قطرات یخ بالای سطح در آب قرار می گیرند ، که به تشکیل پوسته یخ کمک می کند ، به همین دلیل یک روند سریع تبدیل شدن به یخ رخ می دهد.
- دانشمندان فهمیده اند ،چی، اگر یک ظرف را با یک مایع گرم روی برف یا پوسته یخی در یخچال قرار دهید ، شروع به ذوب شدن می کند ، در نتیجه تماس بین ظرف ، آب موجود در آن و همچنین یخچال و فریزر افزایش می یابد و از این طریق افزایش می یابد. افزایش منطقه تماس ، در نتیجه انجماد سریع آب گرم وجود دارد.
- آب سرد به دلیل این واقعیت که در زیر آن بالش برفی ذوب نمی شود ، چنین تاثیری ندارد و روند تبدیل شدن به یخ بسیار کندتر است. علاوه بر این ، می توان فهمید که مایع سرد ، هنگامی که درجه حرارت کاهش می یابد ، در قسمت فوقانی شروع به سخت شدن می کند. در نتیجه این ، فرآیندهای مخلوط کردن آب در داخل آب بدتر می شوند ، بنابراین روند به تأخیر می افتد. مایع گرم شده از پایین شروع به یخ زدن می کند و در نتیجه فرایندهای همرفت ، تابش گرما را تقویت می کند.
چرا پستان با آب گرم ریخته می شود؟
دانشمندان دریافتند که اگر میانگین مکانیکی اضافی آب را در ظروف گرم و سرد قرار دهید ، آب سرد شده بسیار سریعتر یخ می زند. این به این دلیل است که یک پوسته یخ متراکم شکل نمی گیرد.
چرا پستان با آب گرم ریخته می شود:
- شیمیدانان همچنین سعی کردند این پارادوکس را توضیح دهند ، با این واقعیت که در داخل مایع گرم شده ، مواد حل شده وجود دارد که در پایین مستقر شده اند ، آب خالص در بالای آن است. همه می دانند که محلول نمک در دمای پایین تر از آب مقطر سخت می شود.
- بنابراین ، آنها سعی کردند این پارادوکس را توضیح دهند. بر این اساس ، آب سرد سفت تر است ، در آن یونهای تلفظ شده در کل حجم آن است. در این حالت ، در مایع داغ ، نمک محلول ترجیحاً در قسمت پایین محلول قرار دارد.
- با تشکر از این ، قسمت فوقانی سریعتر سخت تر می شود و دمای کاهش یافته را به لایه های پایین مایع منتقل می کند.
آیا آب سرد یا گرم سریعتر یخ می زند؟
دانشمندان دریافتند که اگر مخلوط مداوم آب گرم و سرد باشد ، مایع سرد خیلی سریعتر به یخ تبدیل می شود.
آب سرد یا گرم سریعتر یخ می زند:
- بسیاری از دانشمندان بر این باورند که در آب گرم اتصالات بین مولکول ها کشیده شده است ، بنابراین مولکول هیدروژن نیز در فضا گسترده تر است. با خنک شدن شدید آب ، این اتصالات با کاهش بسیار شدید دما پاره می شوند.
- این همان چیزی است که باعث انجماد سریع آب گرم می شود. اعتقاد بر این است که مایع گرم حاوی گازهای کمتری نسبت به سرما است. این به دلیل تغییر در ترکیب مایع گرم است که تبدیل سریع آن به یخ رخ می دهد.
- هنوز هیچ پاسخ واضح و نهایی در مورد این پارادوکس وجود ندارد. مطالعات در سال 2012-2017 انجام شد ، که پارادوکس را تأیید کرد یا آن را رد کرد. در سال 2016 ، در ژورنال گزارش های علمی ، پیوندی به موادی وجود دارد که آب سرد به حالت جامد کندتر از گرم می رود.
آنها مطالعات عجیب و غریب انجام دادند که براساس آن 400 میلی لیتر آب با دمای مختلف منجمد شد. طبق این مطالعات ، مایع گرم سریعتر از سرما خنک می شود. در سال 2017 ، فرضیه ای منتشر شد که براساس آن تأثیر MPEMBA ، که مربوط به گرمایش سیستم سرد شده است ، با تعادل مطابقت ندارد. بنابراین ، تمام قوانین اساسی فیزیک و ترمودینامیک برای این پارادوکس مناسب نیست.
ویدئو: چرا آب گرم سریعتر یخ می زند؟
