Descrierea paradoxului Mpemba.
Conţinut
Mulți dintre noi în copilărie, precum și în tinerețe, au experimentat adesea cu fenomene fizice, inclusiv înghețarea apei. Ciudat, dar mulți dintre noi știm că, din anumite motive, este obișnuit să umplem rolele cu apă caldă și nu la rece, pentru că îngheață mai repede. În acest articol, vă vom spune de ce apa caldă se transformă în gheață mai repede decât rece.
Apa caldă îngheață mai repede sau nu?
În general, acest fapt a fost cunoscut de foarte mult timp, încă de pe vremea lui Aristotel, precum și Descartes. Cu toate acestea, nu au existat dovezi științifice. Abia în 1963 au început lucrări semnificative, principala sarcină este de a afla de ce se întâmplă acest lucru.
Apa caldă îngheață mai repede sau nu:
- Potrivit fizicii, acest lucru contrazice prima lege a termodinamicii, conform căreia o energie curge în alta. Conform primului început al termodinamicii, lichidul încălzit, înainte de a trece temperatura de răcire, și, respectiv, timpul de întărire ar trebui să fie mult mai mare.
- Cu toate acestea, în practică, se întâmplă altfel. Școala s -a gândit la acest lucru, care i -a cerut profesorului său de fizică întrebarea corespunzătoare. Băiatul a pregătit înghețată acasă și a observat că un pahar cu un lichid cald a înghețat mult mai repede decât cu o răcoare, cu aceeași compoziție a substanței.
- Apoi, profesorul a râs doar de tip, spunând că aceasta contrazice prima lege a termodinamicii, de aceea este imposibil. După o vizită la școala celebrului fizician Osborn, băiatul i -a pus aceeași întrebare, ceea ce îl interesa pe omul de știință.
Ce apă îngheață cald sau rece mai repede?
Din 1963, Osborne, împreună cu băiatul, au început să se ocupe de această problemă, ca urmare a căreia a fost publicat un articol, în revista Educație. În același timp, răspunsul exact de ce lichidul încălzit se întărește mai repede decât frigul nu a fost obținut.
Ce apă îngheață fierbinte sau rece:
- Potrivit unor oameni de știință, o soluție caldă la frigider cu un termostat trece într -o stare solidă mult mai repede doar din motivul pentru care frigiderul începe să înghețe mai greu, atunci când semnalul despre creșterea temperaturii în cameră.
- Acest lucru nu se întâmplă cu lichidul răcit, deoarece temperatura sa este mult mai mică, iar termostatul funcționează ca de obicei, fără a reduce temperatura frigiderului. Cu toate acestea, această versiune nu a primit confirmarea din motivul pentru care lichidul încălzit în condiții obișnuite în aer se întărește mult mai repede decât frigul.
- În consecință, termostatul nu se află în condiții obișnuite ale străzii, prin urmare, frigul nu are loc.
De ce apa caldă se îngheață mai repede?
Cu toate acestea, a fost posibil să aflăm că lichidul încălzit, datorită prezenței unui număr mare de carne deasupra suprafeței, se întărește mult mai rapid datorită faptului că perechile sunt formate pe suprafață, volumul de lichid în recipient scade . Astfel, este posibil să înghețați o cantitate mai mică de lichid, care este mult mai simplu decât mai mult. Cu toate acestea, în practică, pierderea volumului este nesemnificativă, prin urmare, procesul de întărire nu poate fi considerat justificat.
De ce înghețarea apei calde este mai rapidă:
- Mulți oameni de știință sunt de acord că lichidul încălzit, din cauza prezenței fumurilor, începe să se transforme în gheață mai repede. Picăturile de gheață deasupra suprafeței cad în apă, ceea ce contribuie la formarea crustei de gheață, motiv pentru care are loc un proces rapid de transformare în gheață.
- Oamenii de știință au aflat,ce, Dacă puneți un recipient cu un lichid cald pe zăpadă sau o crustă de gheață la frigider, acesta începe să se topească, ca urmare a faptului că contactul dintre recipient, apa din el, precum și frigiderul crește, astfel Creșterea zonei de contact, ca urmare a căreia există o înghețare rapidă a apei calde.
- Apa răcită nu are un astfel de efect din cauza faptului că sub ea perna de zăpadă nu se topește, iar procesul de transformare în gheață este mult mai lent. În plus, a fost posibil să aflăm că lichidul rece, când temperatura este redusă, începe să se întărească în partea superioară. În urma acestui fapt, procesele de amestecare a apei în interiorul apei sunt agravate, de aceea procesul este întârziat. Lichidul încălzit începe să înghețe de jos, sporind astfel procesele de convecție, radiațiile de căldură.
De ce patinoarul este turnat cu apă caldă?
Oamenii de știință au descoperit că, dacă includeți o medie mecanică suplimentară de apă în containere calde și reci, atunci apa răcită va îngheța mult mai repede. Acest lucru se datorează faptului că nu se va forma o crustă de gheață densă.
De ce patinoarul este turnat cu apă fierbinte:
- De asemenea, chimiștii au încercat să explice acest paradox, prin faptul că în interiorul lichidului încălzit, există substanțe dizolvate care s -au așezat în partea de jos, apa pură este deasupra. Toată lumea știe că soluția de sare se întărește la o temperatură mai scăzută decât apa distilată.
- Astfel, au încercat să explice acest paradox. În consecință, apa răcită este mai rigidă, în ea este ioni pronunțați conținut în întregul său volum. În acest caz, în lichidul fierbinte, sarea dizolvată este de preferință în partea inferioară a soluției.
- Datorită acestui fapt, partea superioară se întărește mai repede, transmitând temperatura redusă la straturile inferioare ale lichidului.
Apa rece sau caldă îngheață mai repede?
Oamenii de știință au descoperit că, dacă amestecarea constantă de apă caldă și rece, atunci lichidul rece se va transforma în gheață mult mai repede.
Apa rece sau caldă îngheață mai repede:
- Mulți oameni de știință cred că în apa caldă, conexiunile dintre molecule sunt întinse, astfel încât molecula de hidrogen este, de asemenea, mai voluminoasă în spațiu. Odată cu răcirea ascuțită a apei, aceste conexiuni sunt sfâșiate, cu o scădere foarte accentuată a temperaturii.
- Aceasta este ceea ce provoacă înghețarea rapidă a apei calde. Se crede că lichidul fierbinte conține gaze mai puțin dizolvate decât la frig. Se datorează unei modificări a compoziției lichidului fierbinte ca transformarea sa rapidă în gheață.
- Încă nu există un răspuns clar și final despre acest paradox. Studiile au fost efectuate în 2012-2017, ceea ce a confirmat paradoxul sau a respins-o. În 2016, în jurnalul Scientific Reports, există o legătură cu materialele că apa rece intră într -o stare solidă mai lentă decât încălzită.
Au efectuat studii particulare conform cărora 400 ml de apă cu temperaturi diferite au fost înghețate. Conform acestor studii, lichidul fierbinte s -a răcit mai repede decât rece. În 2017, a fost publicată o ipoteză, conform căreia efectul MPEMBA, care se referă la încălzirea sistemului răcit, nu corespunde echilibrului. Prin urmare, toate legile de bază ale fizicii și termodinamicii nu sunt potrivite pentru acest paradox.
Video: De ce apa caldă îngheță mai repede?
