Miért fagyaszt be a forró víz gyorsabban, mint a hideg? Miért öntik meleg vízzel a jégpályát?

Az MPEMBA paradoxonjának leírása.

Sokan gyermekkorban, valamint ifjúságban gyakran kísérleteztek fizikai jelenségekkel, beleértve a víz fagyasztását is. Furcsa módon, de sokan tudjuk, hogy valamilyen oknál fogva szokás a hengerek forró vízzel, és nem hidegen, mert ez gyorsabban lefagy. Ebben a cikkben megmondjuk, miért alakul a forró víz gyorsabban jéggé, mint a hideg. 

A forró víz gyorsabban lefagy, vagy sem?

Általában véve ezt a tényt nagyon hosszú ideig ismerték, Arisztotelész és Descartes óta. Ugyanakkor nem voltak tudományos bizonyítékok. Csak 1963 -ban kezdődött a jelentős munkák, amelyek fő feladata annak kiderítése, hogy miért történik ez.

A forró víz gyorsabban lefagy, vagy sem:

• A fizika szerint ez ellentmond a termodinamika első törvényének, amely szerint az egyik energia a másikba áramlik. A termodinamika első kezdete szerint a fűtött folyadéknak, mielőtt a hűtési hőmérsékletet át kell mennie, és a keményedési időnek sokkal nagyobbnak kell lennie.
• A gyakorlatban azonban másképp történik. Az iskolás fiú erre gondolt, aki a fizikai tanárának feltette a megfelelő kérdést. A fiú otthon készített fagylaltot, és észrevette, hogy egy meleg folyékony pohár sokkal gyorsabban megfagyott, mint egy hűvös, az anyag azonos összetételével.
• Aztán a tanár csak a srácról nevetett, mondván, hogy ez ellentmond a termodinamika első törvényének, ezért lehetetlen. A híres fizikus Osborn iskolájába tett látogatás után a fiú ugyanazt a kérdést tette fel neki, amely érdekli a tudósot.

Milyen víz fagyos vagy hideg gyorsabban fagy?

1963 óta Osborne, a fiúval együtt, elkezdte foglalkozni ezzel a kérdéssel, amelynek eredményeként egy cikket tettek közzé az oktatás folyóiratában. Ugyanakkor a pontos válasz, hogy a fűtött folyadék miért nem kapott gyorsabban, mint a hideg. 

Milyen víz fagy vagy hideg:

• Egyes tudósok szerint a termosztáttal ellátott hűtőszekrényben lévő meleg oldat szilárd állapotba kerül, sokkal gyorsabban, csak azért, mert a hűtőszekrény keményebben fagy, amikor a kamrában a hőmérséklet növelésére vonatkozó jel.
• Ez nem történik meg a hűtött folyadékkal, mivel hőmérséklete sokkal alacsonyabb, és a termosztát a szokásos módon működik, anélkül, hogy csökkentené a hűtőközeg hőmérsékletét. Ez a verzió azonban nem kapott megerősítést azzal az okkal, hogy a levegőben lévő szokásos körülmények között a fűtött folyadék szintén sokkal gyorsabban, mint a hidegben.
• Ennek megfelelően a termosztát nem szokásos utcai körülmények között van, ezért a hideg nem fordul elő.

Miért fagy be a forró víz gyorsabban?

Lehetséges azonban kideríteni, hogy a fűtött folyadék, mivel a felület felett nagy számú hús van, sokkal gyorsabban megkeményedik, mivel a felületen párok képződnek, a tartályban a folyadékmennyiség csökken. - Így lehet egy kisebb mennyiségű folyadék befagyasztása, ami sokkal egyszerűbb, mint a több. A gyakorlatban azonban a térfogat elvesztése jelentéktelen, ezért a keményedés folyamata nem tekinthető indokoltnak. 

Miért van a forró víz gyorsabban:

• Számos tudós egyetért azzal, hogy a fűtött folyadék a füst jelenléte miatt gyorsabban jéggé válik. A felszín feletti jégcseppek a vízbe esnek, ami hozzájárul a jégkéreg kialakulásához, ezért történik egy gyors jéggé alakulás. 
• A tudósok megtudták,mit, Ha egy tartályt helyez egy meleg folyadékkal a hóra, vagy jégkéreg a hűtőszekrénybe, akkor az megolvadni kezd, amelynek eredményeként a tartály közötti érintkezés, a víz, valamint a hűtőszekrény növekszik, ezáltal növekszik, ezáltal Az érintkezési terület növelése, amelynek eredményeként a meleg víz gyors fagyasztása van.
• A hűtött víznek nincs ilyen hatása annak a ténynek köszönhetően, hogy a hópárna nem olvad, és a jéggé alakulása sokkal lassabb. Ezenkívül kiderült, hogy a hideg folyadék, amikor a hőmérséklet csökken, a felső részben megkeményedni kezd. Ennek eredményeként a víz belsejében a vízben keverő folyamatok súlyosbodnak, ezért a folyamat késik. A fűtött folyadék alulról fagyni kezd, ezáltal javítva a konvekciós folyamatokat, a hő sugárzást. 

Miért öntik meleg vízzel a jégpályát?

A tudósok úgy találták, hogy ha a víz további mechanikus átlagolását tartalmazza a meleg és hideg tartályokban, akkor a hűtött víz sokkal gyorsabban fagy. Ennek oka az a tény, hogy egy sűrű jégkéreg nem alakul ki. 

Miért öntik a jégpályát forró vízzel:

• A kémikusok megpróbálták megmagyarázni ezt a paradoxont \u200b\u200bis, azzal a ténnyel, hogy a fűtött folyadék belsejében vannak olyan oldott anyagok, amelyek az alján telepedtek le, a tiszta víz a tetején van. Mindenki tudja, hogy a sóoldat alacsonyabb hőmérsékleten megkeményedik, mint a desztillált víz.
• Így megpróbálták megmagyarázni ezt a paradoxont. Ennek megfelelően a hűtött víz merevebb, benne a teljes térfogatában található ionok. Ebben az esetben a forró folyadékban az oldott só előnyösen az oldat alsó részén van.
• Ennek köszönhetően a felső rész gyorsabban megkeményedik, és a csökkentett hőmérsékletet a folyadék alsó rétegeire továbbítja. 

A hideg vagy a forró víz gyorsabban lefagy?

A tudósok úgy találták, hogy ha a meleg és a hideg víz állandó keverése, akkor a hideg folyadék sokkal gyorsabban jéggé válik. 

Hideg vagy forró víz gyorsabban fagy:

• Sok tudós úgy véli, hogy meleg vízben a molekulák közötti kapcsolatok meghosszabbodnak, tehát a hidrogénmolekula az űrben is terjedelmesebb. A víz éles hűtésével ezek a csatlakozások elszakadnak, a hőmérséklet nagyon éles csökkenésével.
• Ez okozza a meleg víz gyors fagyasztását. Úgy gondolják, hogy a forró folyadék kevésbé oldott gázokat tartalmaz, mint a hidegben. Ennek oka a forró folyadék összetételének változásának köszönhető, hogy gyors jégré alakul.
• Még mindig nincs egyértelmű és végleges válasz erről a paradoxonról. A tanulmányokat 2012-2017-ben végezték, amely megerősítette a paradoxont \u200b\u200bvagy megcáfolta azt. 2016 -ban a Scientific Reports folyóiratban van egy link az anyagokhoz, amelyek szerint a hideg víz szilárd állapotba kerül, mint a fűtés.

Különleges vizsgálatokat végeztek, amelyek szerint 400 ml vizet különböző hőmérsékleten fagyasztottak. E vizsgálatok szerint a forró folyadék gyorsabban lehűlt, mint a hideg. 2017 -ben hipotézist tettek közzé, amely szerint az MPEMBA hatása, amely a hűtött rendszer melegítését érinti, nem felel meg az egyensúlynak. Ezért a fizika és a termodinamika összes alapvető törvénye nem alkalmas erre a paradoxonra. 

Videó: Miért fagy gyorsabban a forró víz?