Zašto se vruća voda smrzava brže od hladnoće? Zašto se klizalište izliva s vrućom vodom?

Opis paradoksa MPEMBA.

Sadržaj

Mnogi od nas u djetinjstvu, kao i u mladosti, često su eksperimentirali s fizičkim pojavama, uključujući smrzavanje vode. Začudo, ali mnogi od nas znaju da je iz nekog razloga uobičajeno napuniti valjke vrućom vodom, a ne hladno, jer se brže smrzava. U ovom ćemo članku reći zašto se topla voda pretvara u led brže od hladnoće.

Topla voda se brže smrzava ili ne?

Općenito, ta je činjenica bila poznata vrlo dugo, od vremena Aristotela, kao i Descartesa. Međutim, nije bilo znanstvenih dokaza. Tek 1963. započela je značajna djela, čiji je glavni zadatak otkriti zašto se to događa.

Topla voda se brže smrzava ili ne:

Prema fizici, to je u suprotnosti s prvim zakonom termodinamike, prema kojem jedna energija prelazi u drugu. Prema prvom početku termodinamike, zagrijana tekućina, prije nego što temperatura hlađenja treba proći, a vrijeme stvrdnjavanja treba biti mnogo veće.
Međutim, u praksi se to događa drugačije. Školski je razmišljao o tome, koji je svom učitelju fizike postavio odgovarajuće pitanje. Dječak je kod kuće pripremio sladoled i primijetio da se čaša s toplom tekućinom smrznula mnogo brže nego hladnoća, s istim sastavom tvari.
Tada se učitelj samo nasmijao momku, rekavši da je to u suprotnosti s prvim zakonom termodinamike, dakle, to je nemoguće. Nakon posjeta školi poznatog fizičara Osborna, dječak mu je postavio isto pitanje koje je zanimalo znanstvenika.

Što voda brže smrzava vruće ili hladno?

Od 1963. godine, Osborne, zajedno s dječakom, počeo se baviti tim pitanjem, kao rezultat kojeg je članak objavljen, u časopisu Education. Istodobno, točan odgovor zašto se grijana tekućina ne očvršćuje brže od hladnoće.

Što voda smrzava vruće ili hladno:

Prema nekim znanstvenicima, toplo rješenje u hladnjaku s termostatom prelazi u čvrsto stanje mnogo brže samo iz razloga što se hladnjak počne jače smrznuti, kada signal o povećanju temperature u komori.
To se ne događa s ohlađenom tekućinom, jer je temperatura mnogo niža, a termostat djeluje kao i obično, bez smanjenja temperature rashladnog sredstva. Međutim, ova verzija nije dobila potvrdu iz razloga što grijana tekućina u uobičajenim uvjetima u zraku također očvršćuje mnogo brže od hladnoće.
Prema tome, termostat nije u uobičajenim uličnim uvjetima, stoga se hladnoća ne događa.

Zašto se vruća voda brže smrzava?

Međutim, bilo je moguće otkriti da zagrijana tekućina, zbog prisutnosti velikog broja mesa iznad površine, očvršćuje mnogo brže zbog činjenice da se na površini formiraju parovi, volumen tekućine u spremnici smanjuje se . Stoga je moguće zamrznuti manju količinu tekućine, što je mnogo jednostavnije od više. Međutim, u praksi je gubitak volumena beznačajan, stoga se postupak otvrdnjavanja ne može smatrati opravdanim.

Zašto se tople vode zamrzava brže:

Mnogi se znanstvenici slažu da se grijana tekućina, zbog prisutnosti dima, brže pretvara u led. Kapljice leda iznad površine padaju u vodu, što doprinosi stvaranju ledene kore, zbog čega dolazi do brzog procesa pretvaranja u led.
Znanstvenici su saznali,što, Ako stavite spremnik s toplom tekućinom na snijeg ili ledenom kore u hladnjaku, počinje se topiti, kao rezultat kojeg se povećava kontakt između spremnika, vode u njoj, kao i hladnjaka, čime se povećava, čime se time povećava Povećavanje područja kontakta, zbog čega se brzo zamrzava tople vode.
Ohlađena voda nema takav učinak zbog činjenice da se pod njim snježni jastuk ne topi, a proces pretvaranja u led je mnogo sporiji. Osim toga, bilo je moguće otkriti da se hladna tekućina, kada se temperatura smanji, počinje otvrdnuti u gornjem dijelu. Kao rezultat toga, procesi miješanja vode unutar vode su pogoršani, pa se proces odgađa. Grijana tekućina počinje se smrznuti odozdo, povećavajući na taj način konvekcijske procese, toplotno zračenje.

Zašto se klizalište izliva s vrućom vodom?

Znanstvenici su otkrili da će, ako uključite dodatno mehaničko prosjek vode u vrućim i hladnim posudama, ohlađena voda zamrznuti mnogo brže. To je zbog činjenice da se gusta ledena kora neće formirati.

Zašto se klizalište izliva vrućom vodom:

Kemičari su također pokušali objasniti ovaj paradoks, činjenicom da unutar grijane tekućine postoje otopljene tvari koje su se smjestile na dnu, čista voda je na vrhu. Svi znaju da se otopina soli otvrdnjava na nižoj temperaturi od destilirane vode.
Tako su pokušali objasniti ovaj paradoks. Prema tome, ohlađena voda je kruta, u njoj se izgovaraju ioni sadržani u cijelom njegovom volumenu. U ovom slučaju, u vrućoj tekućini, otopljena sol je poželjno u donjem dijelu otopine.
Zahvaljujući tome, gornji dio se brže očvrsne, prenoseći smanjenu temperaturu na donje slojeve tekućine.

Da li se hladno ili vruća voda brže smrzava?

Znanstvenici su otkrili da će se, ako se neprestano miješa tople i hladne vode, hladna tekućina pretvoriti u led mnogo brže.

Hladna ili topla voda se brže smrzavaju:

Mnogi znanstvenici vjeruju da su u toploj vodi povezane veze između molekula, tako da je molekula vodika također u svemiru više voluminirana. Uz oštro hlađenje vode, ti su priključci rastrgani, s vrlo oštrim smanjenjem temperature.
To uzrokuje brzo smrzavanje tople vode. Vjeruje se da vruća tekućina sadrži manje otopljene plinove nego u hladnoći. Zbog promjene sastava vruće tekućine dolazi do njegove brze transformacije u led.
Još uvijek nema jasnog i konačnog odgovora o ovom paradoksu. Studije su provedene u razdoblju 2012-2017, koje su potvrdile paradoks ili ga odbacile. U 2016. godini, u časopisu Scientific Reports, postoji poveznica s materijalima koji hladna voda prelazi u čvrsto stanje sporije nego grijano.

Proveli su osebujne studije prema kojima je 400 ml vode s različitim temperaturama bilo smrznuto. Prema ovim studijama, vruća se tekućina hladila brže od hladnoće. U 2017. godini objavljena je hipoteza, prema kojoj učinak MPEMBA, koji se odnosi na grijanje ohlađenog sustava, ne odgovara ravnoteži. Stoga svi osnovni zakoni fizike i termodinamike nisu prikladni za ovaj paradoks.