Nega issiq suv sovuqdan tezroq muzlaydi? Nega jink issiq suv bilan quyildi?

MPEMBA paradoksining tavsifi.

Tarkib

Ko'pchiligimiz bolalikda, shuningdek yoshlarda, ko'pincha jismoniy hodisalar, shu jumladan suvni muzlatish bilan tajriba o'tkazdik. G'alati etarli, ammo ko'pchiligimiz bilamizki, ba'zi sabablarga ko'ra roliklarni issiq suv bilan to'ldirish odat tusiga kiradi, chunki u tezroq muzlaydi. Ushbu maqolada, nega issiq suv sovuqdan tezroq muzga aylanadi.

Issiq suv tezroq muzlatadimi yoki yo'qmi?

Umuman olganda, bu fakt juda uzoq vaqt davomida, Aristotel, shuningdek Dekart. Biroq, ilmiy dalillar yo'q edi. Faqat 1963 yilda muhim ishlar boshlandi, uning asosiy vazifasi nima uchun sodir bo'layotganini bilishdir.

Issiq suv tezroq muzlatadi yoki yo'q:

Fizikaga ko'ra, bu termodinamikaning birinchi qonuniga ziddir, deya xabariga ko'ra, bitta energiya boshqasiga kiradi. Termodinamikaning birinchi boshlanishiga ko'ra, sovutish harorati o'tishi kerak, shunda va qiyin vaqt katta bo'lishi kerak.
Biroq, amalda, u boshqacha sodir bo'ladi. Maktab uxoyida fizikasi o'qituvchisini tegishli savol bergan savolni bergan bu haqda o'yladi. Bola uyda muzqaymoq tayyorlab, iliq suyuqlik bilan stakan salqin, bu moddaning bir xil tarkibiga qaraganda ancha tezroq muzlab qolganini payqadi.
Shunda o'qituvchi faqat termodinamikaning birinchi qonuniga zid deb o'yladi, shuning uchun bu mumkin emas. Mashhur fizik osborn maktabiga tashrifdan keyin, bola undan olimni qiziqtirgan savolni berdi.

Qanday suv issiq yoki sovuq tezroq muzlaydi?

1963 yildan beri Osborniya bola bilan birgalikda ushbu masala bilan shug'ullana boshladi, natijada maqola nashr etilgan. Shu bilan birga, isitiladigan suyuqlik nega sovuqdan tezroq qotib qoladi.

Qanday suv issiq yoki sovuqni muzlaydi:

Ba'zi olimlarning fikriga ko'ra, termostat bilan muzlatgichda iliq yechim, muzlatgich haroratning ortib borayotganligining oshib borayotgani haqida signalni boshlay boshlaganligi sababli.
Bu sovutilgan suyuqlik bilan bunday bo'lmaydi, chunki uning harorati ancha past va termostat odatdagidek ishlaydi, muzlatgichning haroratini kamaytirmaydi. Biroq, ushbu versiya havodagi oddiy sharoitlarda isitiladigan suyuqlik kabi isitiladigan suyuqlik, shuningdek, sovuqdan ancha tezroq qotib qoladigan sababiga ko'ra tasdiqlanmadi.
Shunga ko'ra, termostat oddiy ko'cha sharoitida emas, shuning uchun sovuq yuz bermaydi.

Nega issiq suv tezroq muzlaydi?

Biroq, sirtdan yuqori bo'lgan ko'p miqdorda tanasi bo'lganligi sababli, idish yuzasida shakllangan suyuqlikning pasayishi tufayli tezroq qizdirilgan suyuqlik paydo bo'lishi mumkin. . Shunday qilib, undan ko'p jihatdan sodda bo'lgan kichik miqdordagi suyuqlikni muzlatish mumkin. Biroq, amalda, hajmning yo'qolishi ahamiyatsiz, shuning uchun qattiqlash jarayoni oqilona deb hisoblanmaydi.

Nega issiq suvni muzlatish tezroq:

Ko'pgina olimlar isitilgan suyuqlik, tutunlar mavjudligi sababli muzni tezroq aylana boshlaydilar. Er ustidagi muz tomchilari suvga tushadi, bu muz qobig'ining shakllanishiga yordam beradi, shuning uchun muzga aylanadigan tezkor jarayoni yuzaga keladi.
Olimlar buni bilib oldilar,nima, Agar siz qorning issiq suyuqligi yoki muzlatgich er qobig'i bilan idish qo'ysangiz, unda konteyner, suv, shuningdek muzlatgich orasidagi kontaktni kuchaytira boshlaydi Kontakt hududini ko'paytirish, natijada iliq suvning tez muzlashi bor.
Sovutilgan suv, uning ostida qor yostig'i eritmaydigani sababli bunday ta'sir ko'rsatmaydi va muzga aylantirish jarayoni ancha sekinroq. Bundan tashqari, harorat pasayganda, sovuq suyuqlikni aniqlash mumkin edi, yuqori qismida qattiqlashishni boshlaydi. Natijada, suv ichidagi suv aralashtirish jarayoni yomonlashadi, shuning uchun jarayon kechiktiriladi. Issiqlik suyuqligi pastdan muzlatib qo'ya boshlaydi, shu bilan konvektsiya jarayonlarini, issiqlik nurini kuchaytiradi.

Nega jink issiq suv bilan quyildi?

Olimlar agar sizda issiq va sovuq idishlarda qo'shimcha mexanik o'rtacha suvni qo'shsangiz, sovutilgan suv tezroq muzlab qoladi. Bu zich muz qobig'i hosil bo'lmaydi.

Nega pusht issiq suv bilan quyiladi?

Kimyogarlar ham ushbu paradoksni tushuntirishga harakat qilishdi, shunda qiziydigan suyuqlik ichidagi eritmalarda eriydi suv ostida toza suv tepasida joylashgan. Tuz eritmasi distillangan suvga qaraganda past haroratda qotib qolganligini biladi.
Shunday qilib, ular bu paradoksni izohlashga harakat qilishdi. Shunga ko'ra, sovutilgan suv yanada qattiqroq, u tarkibida barcha hajmdagi ionlari mavjud. Bunday holda, issiq suyuqlikda eritmaning pastki qismida tuzlanadi.
Buning uchun yuqori qism tezroq suyuqlikni suyuqlikning quyi qatlamlariga uzatadi.

Sovuq yoki issiq suv tezroq muzlatadimi?

Olimlar agar iliq va sovuq suv aralashmasligini aniqladilar, shunda sovuq suyuqlik muzga tezroq ta'sir qiladi.

Sovuq yoki issiq suv tezroq muzlatadi:

Ko'pgina olimlarning fikriga ko'ra, iliq suvda molekulalar orasidagi aloqa uzatiladi, shuning uchun vodorod molekula ham kosmosda ko'proq hajmli. Suvni keskin sovutish bilan, bu ulanishlar yirtilib, haroratning keskin pasayishi bilan.
Bu iliq suvning tez muzlashiga sabab bo'ladi. Issiq suyuqlikda sovuqdan kam erigan gazlar mavjud. Bu issiq suyuqlik tarkibidagi o'zgarishlar o'zgarishi bilan uning muzga aylanishi yuzaga keladi.
Bu paradoks haqida hali ham aniq va yakuniy javob yo'q. Tadqiqotlar 2012-2017 yillarda paradoksni tasdiqladi yoki rad etdi. 2016 yilda ilmiy hisobotlarda, materiallar bilan bog'lanish, sovuq suv isitilganga qaraganda qattiqroq holatga tushadigan materiallar mavjud.

Ular o'ziga xos tadqiqotlar o'tkazdilar, shunga ko'ra har xil haroratli 400 ml suv muzlatilgan. Ushbu tadqiqotlarga ko'ra, issiq suyuqlik sovuqdan ko'ra tezroq soviydi. 2017 yilda gipoteza nashr etildi, shunga ko'ra, sovutilgan tizimni isitish bilan bog'liq bo'lgan mpemba ta'siri muvozanatga mos kelmaydi. Shuning uchun fizika va termodinamikaning barcha asosiy qonunlari bu paradoks uchun mos emas.