لماذا يتحول الماء الساخن إلى جليد بشكل أسرع. أي ماء يتجمد بشكل أسرع: ساخن أم بارد؟ على ماذا تعتمد

تأثير مبيمبا (مفارقة مبيمبا) هي مفارقة تنص على أن الماء الساخن يتجمد بشكل أسرع في ظل ظروف معينة من الماء البارد ، على الرغم من أنه يجب أن يمر بدرجة حرارة الماء البارد أثناء عملية التجميد. هذه المفارقة هي حقيقة تجريبية تتعارض مع المفاهيم المعتادة ، والتي بموجبها ، في ظل نفس الظروف ، يستغرق الجسم الأكثر سخونة ليبرد إلى درجة حرارة معينة وقتًا أطول من الجسم الأقل تسخينًا ليبرد بنفس درجة الحرارة.

لوحظ هذه الظاهرة في ذلك الوقت من قبل أرسطو وفرانسيس بيكون ورينيه ديكارت ، ولكن لم يكن حتى عام 1963 أن وجد تلميذ المدرسة التنزاني إيراستو مبيمبا أن خليط الآيس كريم الساخن يتجمد بشكل أسرع من المزيج البارد.

كطالب في Magambinskaya المدرسة الثانوية في تنزانيا ، قام Erasto Mpemba بأعمال طبخ عملية. كان بحاجة إلى صنع الآيس كريم محلي الصنع - غلي الحليب ، تذويب السكر فيه ، تبريده درجة حرارة الغرفةثم يبرد حتى يتجمد. على ما يبدو ، لم يكن مبيمبا طالبًا مجتهدًا بشكل خاص وأخر الجزء الأول من المهمة. خوفا من ألا يكون في الوقت المناسب بنهاية الدرس ، وضع الحليب الساخن في الثلاجة. ولدهشته ، تجمد حتى قبل حليب رفاقه ، الذي تم إعداده وفقًا لتكنولوجيا معينة.

بعد ذلك ، جربت Mpemba ليس فقط مع الحليب ، ولكن أيضًا بالماء العادي. على أي حال ، نظرًا لكونه طالبًا في مدرسة مكفاف الثانوية ، فقد سأل الأستاذ دينيس أوزبورن من الكلية الجامعية في دار السلام (دعاهم مدير المدرسة لإعطاء الطلاب محاضرة عن الفيزياء) تحديدًا حول الماء: "إذا أخذنا حاويتين متطابقتين بكميات متساوية من الماء بحيث تصل درجة حرارة الماء في أحدهما إلى 35 درجة مئوية ، وفي الآخر - 100 درجة مئوية ، ونضعهما في المجمد ، ثم في الثانية سيتجمد الماء بشكل أسرع. لماذا؟ " أصبح أوزبورن مهتمًا بهذه القضية وسرعان ما نشر هو ومبيمبا في عام 1969 نتائج تجاربهما في مجلة "تعليم الفيزياء". منذ ذلك الحين ، تم استدعاء التأثير الذي اكتشفوه تأثير مبيمبا.

حتى الآن ، لا أحد يعرف بالضبط كيف يفسر هذا التأثير الغريب. العلماء ليس لديهم نسخة واحدة ، على الرغم من وجود العديد منها. يتعلق الأمر كله بالاختلاف في خصائص الماء الساخن والبارد ، لكن لم يتضح بعد أي الخصائص تلعب دورًا في هذه الحالة: الاختلاف في التبريد الفائق ، أو التبخر ، أو تكوين الجليد ، أو الحمل الحراري ، أو تأثير الغازات المسالة على الماء عند درجات حرارة مختلفة.

تكمن المفارقة في تأثير مبيمبا في أن الوقت الذي يبرد فيه الجسم إلى درجة الحرارة المحيطة يجب أن يكون متناسبًا مع الاختلاف في درجة الحرارة بين هذا الجسم والبيئة. تم وضع هذا القانون من قبل نيوتن وتم تأكيده عدة مرات في الممارسة العملية. في هذا التأثير ، يبرد الماء بدرجة حرارة 100 درجة مئوية إلى درجة حرارة 0 درجة مئوية أسرع من نفس كمية الماء بدرجة حرارة 35 درجة مئوية.

ومع ذلك ، فإن هذا لا يشير إلى وجود مفارقة حتى الآن ، حيث يمكن تفسير تأثير مبيمبا في إطار الفيزياء المعروفة. فيما يلي بعض التفسيرات لتأثير مبيمبا:

تبخر

يتبخر الماء الساخن بشكل أسرع من الحاوية ، مما يقلل من حجمه ، ويتجمد حجم أصغر من الماء بنفس درجة الحرارة بشكل أسرع. يفقد الماء المسخن إلى 100 درجة مئوية 16٪ من كتلته عند تبريده إلى 0 درجة مئوية.

تأثير التبخر - تأثير مزدوج. أولاً ، يتم تقليل كمية المياه اللازمة للتبريد. وثانياً ، تنخفض درجة الحرارة بسبب انخفاض حرارة تبخير الانتقال من طور الماء إلى طور البخار.

الفرق في درجة الحرارة

نظرًا لحقيقة أن الفرق في درجة الحرارة بين الماء الساخن والهواء البارد أكبر - وبالتالي ، يكون التبادل الحراري في هذه الحالة أكثر كثافة ويبرد الماء الساخن بشكل أسرع.

انخفاض حرارة الجسم

عندما يتم تبريد الماء إلى درجة حرارة أقل من 0 درجة مئوية ، فإنه لا يتجمد دائمًا. في ظل بعض الظروف ، يمكن أن تتعرض لانخفاض درجة حرارة الجسم ، وتظل سائلة عند درجات حرارة أقل من نقطة التجمد. في بعض الحالات ، يمكن أن يظل الماء سائلاً حتى عند درجة حرارة -20 درجة مئوية.

والسبب في هذا التأثير هو أنه من أجل أن تبدأ بلورات الجليد الأولى في التكون ، هناك حاجة إلى مراكز لتكوين البلورات. إذا لم تكن موجودة في الماء السائل ، فسيستمر انخفاض درجة حرارة الجسم حتى تنخفض درجة الحرارة كثيرًا بحيث تبدأ البلورات في التكون تلقائيًا. عندما تبدأ في التكوُّن في سائل فائق التبريد ، فإنها تبدأ في النمو بشكل أسرع ، وتشكل طينًا جليديًا ، والذي سيشكل الجليد عند التجميد.

الماء الساخن هو الأكثر عرضة لانخفاض درجة الحرارة لأن تسخينه يزيل الغازات الذائبة والفقاعات ، والتي بدورها يمكن أن تكون بمثابة مراكز لتكوين بلورات الجليد.

لماذا يتسبب انخفاض حرارة الجسم في تجميد الماء الساخن بشكل أسرع؟ في حالة ماء باردهذا ليس فائق البرودة ، يحدث ما يلي. في هذه الحالة ، تتكون طبقة رقيقة من الجليد على سطح الوعاء. تعمل طبقة الجليد هذه كعازل بين الماء والهواء البارد وتمنع المزيد من التبخر. سيكون معدل تكوين بلورات الجليد في هذه الحالة أقل. في حالة الماء الساخن الخاضع للتبريد الفائق ، لا تحتوي المياه فائقة التبريد على طبقة سطحية واقية من الجليد. لذلك ، فإنه يفقد الحرارة بشكل أسرع من خلال القمة المفتوحة.

عندما تنتهي عملية انخفاض حرارة الجسم ويتجمد الماء ، يتم فقد قدر أكبر من الحرارة وبالتالي تتشكل المزيد من الجليد.

يعتبر العديد من الباحثين في هذا التأثير أن انخفاض حرارة الجسم هو العامل الرئيسي في حالة تأثير مبيمبا.

الحمل

يبدأ الماء البارد بالتجمد من الأعلى ، مما يؤدي إلى تفاقم عمليات الإشعاع الحراري والحمل الحراري ، وبالتالي فقدان الحرارة ، بينما يبدأ الماء الساخن في التجمد من الأسفل.

يفسر هذا التأثير من خلال شذوذ كثافة الماء. تبلغ كثافة الماء القصوى 4 درجات مئوية. إذا قمت بتبريد الماء إلى 4 درجات مئوية ووضعته في درجة حرارة منخفضة ، فإن الطبقة السطحية من الماء ستتجمد بشكل أسرع. لأن هذه المياه أقل كثافة من الماء عند 4 درجات مئوية ، فإنها ستبقى على السطح مكونة طبقة رقيقة وباردة. في ظل هذه الظروف ، ستتشكل طبقة رقيقة من الجليد على سطح الماء لفترة قصيرة ، لكن هذه الطبقة من الجليد ستعمل كعامل عازل يحمي الطبقات السفلية من الماء ، والتي ستبقى عند درجة حرارة 4 درجة مئوية ، وبالتالي ، ستكون عملية التبريد الإضافية أبطأ.

في حالة الماء الساخن ، الوضع مختلف تمامًا. ستبرد الطبقة السطحية للماء بسرعة أكبر بسبب التبخر والاختلاف الكبير في درجات الحرارة. بالإضافة إلى ذلك ، تكون طبقات الماء البارد أكثر كثافة من طبقات الماء الساخن ، لذلك ستغرق طبقة الماء البارد ، مما يرفع طبقة الماء الدافئ إلى السطح. يضمن دوران الماء هذا انخفاضًا سريعًا في درجة الحرارة.

لكن لماذا تفشل هذه العملية في الوصول إلى نقطة التوازن؟ لشرح تأثير Mpemba من وجهة النظر هذه للحمل الحراري ، سيكون من الضروري افتراض أن طبقات الماء الباردة والساخنة مفصولة وأن عملية الحمل الحراري نفسها تستمر بعد انخفاض متوسط \u200b\u200bدرجة حرارة الماء عن 4 درجة مئوية.

ومع ذلك ، لا توجد بيانات تجريبية تدعم هذه الفرضية القائلة بأن طبقات الماء الباردة والساخنة مفصولة بالحمل الحراري.

الغازات المذابة في الماء

يحتوي الماء دائمًا على غازات مذابة فيه - الأكسجين وثاني أكسيد الكربون. هذه الغازات لديها القدرة على تقليل درجة تجمد الماء. عندما يتم تسخين الماء ، يتم إطلاق هذه الغازات من الماء ، حيث تكون قابليتها للذوبان في الماء عند درجات حرارة عالية أقل. لذلك ، عندما يتم تبريد الماء الساخن ، يوجد دائمًا غازات مذابة أقل من الماء البارد غير الساخن. لذلك ، تكون درجة تجمد الماء الساخن أعلى وتتجمد بشكل أسرع. يعتبر هذا العامل أحيانًا هو العامل الرئيسي في تفسير تأثير مبيمبا ، على الرغم من عدم وجود بيانات تجريبية تؤكد هذه الحقيقة.

توصيل حراري

يمكن أن تلعب هذه الآلية دورًا مهمًا عند وضع الماء في الفريزر في حجرة الثلاجة في حاويات صغيرة. في ظل هذه الظروف ، لوحظ أن الحاوية التي تحتوي على الماء الساخن تذوب ثلج المجمد الموجود تحتها ، وبالتالي تحسين الاتصال الحراري بجدار المجمد والتوصيل الحراري. نتيجة لذلك ، تتم إزالة الحرارة من الحاوية بالماء الساخن أسرع من الماء البارد. في المقابل ، فإن الحاوية التي تحتوي على الماء البارد لا تذوب الثلج تحتها.

تمت دراسة كل هذه الظروف (بالإضافة إلى غيرها) في العديد من التجارب ، ولكن لم يتم الحصول على إجابة لا لبس فيها على السؤال - أي منها يوفر استنساخًا بنسبة مائة بالمائة لتأثير مبيمبا.

على سبيل المثال ، في عام 1995 درس الفيزيائي الألماني ديفيد أورباخ تأثير التبريد الفائق للماء على هذا التأثير. وجد أن الماء الساخن ، الذي يصل إلى حالة التبريد الفائق ، يتجمد عند درجة حرارة أعلى من الماء البارد ، مما يعني أسرع من الأخير. لكن الماء البارد يصل إلى حالة التبريد الفائق أسرع من الماء الساخن ، وبالتالي يعوض التأخر السابق.

بالإضافة إلى ذلك ، تناقضت نتائج Auerbach مع البيانات التي تم الحصول عليها مسبقًا والتي تفيد بأن الماء الساخن يمكن أن يحقق المزيد من التبريد الفائق بسبب قلة مراكز التبلور. عند تسخين الماء ، تُزال منه الغازات المذابة ، وعند غليانه تترسب بعض الأملاح المذابة فيه.

حتى الآن ، يمكن التأكيد على شيء واحد فقط - إن إعادة إنتاج هذا التأثير يعتمد بشكل أساسي على الظروف التي تُجرى فيها التجربة. على وجه التحديد لأنه لا يتم إعادة إنتاجه دائمًا.

O. V. Mosin

أدبيالمصادر:

"الماء الساخن يتجمد أسرع من الماء البارد. لماذا يفعل ذلك؟" ، Jearl Walker in The Amateur Scientist، Scientific American، Vol. 237 ، لا. 3 ، ص 246-257 ؛ سبتمبر 1977.

"تجميد الماء الساخن والبارد" ، ز.س. كيل في المجلة الأمريكية للفيزياء ، المجلد. 37 ، لا. 5 ، ص 564-565 ؛ مايو 1969.

"التبريد الفائق وتأثير مبيمبا" ، ديفيد أويرباخ ، في المجلة الأمريكية للفيزياء ، المجلد. 63 ، لا. 10 ، ص 882-885 ؛ أكتوبر 1995.

"تأثير مبيمبا: أوقات التجمد للمياه الساخنة والباردة" ، تشارلز إيه نايت ، في المجلة الأمريكية للفيزياء ، المجلد. 64 ، لا. 5 ، ص 524 ؛ مايو 1996.

مرحبا أيها الأحباء حقائق مثيرة للاهتمام... اليوم سنتحدث عنه. لكني أعتقد أن السؤال الوارد في العنوان قد يبدو سخيفًا بكل بساطة - ولكن هل يجب أن تعتمد دائمًا بشكل كامل على "الفطرة السليمة" سيئة السمعة ، وليس تجربة الاختبار المطروحة بدقة. دعنا نحاول معرفة سبب تجميد الماء الساخن أسرع من الماء البارد؟

مرجع تاريخي

في مسألة تجميد الماء البارد والساخن ، ورد ذكر "ليس كل شيء نظيفًا" في كتابات أرسطو ، ثم قام ف. بيكون ، و. ديكارت ، وج. بلاك بتدوين ملاحظات مماثلة. في التاريخ الحديث سمي هذا التأثير "مفارقة مبيمبا" - على اسم طالب من تنجانيقا إراستو مبيمبا ، الذي طرح نفس السؤال على أستاذ الفيزياء الزائر.

لم ينشأ سؤال الصبي من الصفر ، بل من الملاحظات الشخصية البحتة لعملية تبريد خلطات الآيس كريم في المطبخ. بالطبع ، ضحك زملاء الدراسة الذين كانوا موجودين في نفس المكان مع مدرس المدرسة على Mpemba - ومع ذلك ، بعد التحقق التجريبي شخصيًا من قبل الأستاذ D. Osborn ، تبخرت رغبتهم في السخرية من Erasto. علاوة على ذلك ، نشر مبيمبوي ، مع أستاذ في عام 1969 في تعليم الفيزياء ، وصفًا تفصيليًا لهذا التأثير - ومنذ ذلك الحين ظل الاسم المذكور عالقًا في المؤلفات العلمية.

ما هو جوهر الظاهرة؟

إعداد التجربة بسيط للغاية: إذا كانت كل الأشياء الأخرى متساوية ، يتم اختبار نفس الأوعية ذات الجدران الرقيقة ، حيث توجد كميات متساوية تمامًا من الماء ، تختلف فقط في درجة الحرارة. يتم تحميل الأوعية في الثلاجة ، وبعد ذلك يتم تسجيل الوقت المتبقي لتكوين الجليد في كل منها. المفارقة هي أنه في وعاء به سائل أكثر سخونة في البداية ، يحدث هذا بشكل أسرع.

كيف تفسر الفيزياء الحديثة هذا؟

لا يوجد تفسير شامل للمفارقة ، نظرًا لأن العديد من العمليات المتوازية تتقدم معًا ، وقد تختلف مساهمتها عن الشروط الأولية المحددة - ولكن مع نتيجة موحدة:

• قدرة السائل على انخفاض حرارة الجسم - الماء البارد في البداية يكون أكثر عرضة لانخفاض درجة حرارة الجسم ، أي يظل سائلاً عندما تكون درجة حرارته بالفعل أقل من نقطة التجمد
• التبريد المتسارع - يتحول البخار الناتج عن الماء الساخن إلى بلورات جليدية دقيقة ، والتي ، عند التراجع ، تسرع العملية ، وتعمل "كمبادل حراري خارجي" إضافي
• تأثير العزل - على عكس الماء الساخن ، يتجمد الماء البارد من الأعلى ، مما يؤدي إلى انخفاض في انتقال الحرارة بالحمل الحراري والإشعاع

هناك عدد من التفسيرات الأخرى (كانت المرة الأخيرة التي عقدت فيها الجمعية الكيميائية الملكية البريطانية المنافسة على أفضل فرضية مؤخرًا ، في عام 2012) - لكن النظرية الواضحة لجميع حالات مجموعات شروط الإدخال لا تزال غير موجودة ...

هذا صحيح ، على الرغم من أنه يبدو مذهلاً ، لأنه أثناء عملية التجميد ، يجب أن يمر الماء المسخن بدرجة حرارة الماء البارد. وفي الوقت نفسه ، يستخدم هذا التأثير على نطاق واسع ، على سبيل المثال ، يتم غمر البكرات والشرائح بالماء الساخن بدلاً من الماء البارد في الشتاء. ينصح الخبراء سائقي السيارات بملء خزان الغسالة بالماء البارد وليس الساخن في الشتاء. تُعرف المفارقة في جميع أنحاء العالم باسم "تأثير مبيمبا".

تم ذكر هذه الظاهرة في ذلك الوقت من قبل أرسطو وفرانسيس بيكون ورينيه ديكارت ، لكن لم يلاحظها أساتذة الفيزياء حتى عام 1963 وحاولوا التحقيق فيها. بدأ كل شيء عندما لاحظ إيراستو مبيمبا ، طالب في المدرسة الثانوية التنزانية ، أن الحليب المحلى الذي استخدمه لصنع الآيس كريم يتجمد بشكل أسرع إذا تم تسخينه مسبقًا واقترح أن الماء الساخن يتجمد بشكل أسرع من الماء البارد. التفت إلى مدرس الفيزياء للتوضيح ، لكنه سخر فقط من الطالب قائلاً: "هذه ليست فيزياء العالم ، بل فيزياء مبيمبا".

لحسن الحظ ، زار دينيس أوزبورن ، أستاذ الفيزياء بجامعة دار السلام ، المدرسة ذات يوم. والتفت إليه مبيمبا بنفس السؤال. كان الأستاذ أقل تشككًا ، وقال إنه لا يستطيع الحكم على ما لم يره من قبل ، وعند عودته إلى المنزل ، طلب من الموظفين إجراء التجارب المناسبة. يبدو أنهم أكدوا كلام الصبي. على أي حال ، في عام 1969 تحدث أوزبورن عن العمل مع مبيمبا في مجلة "م. الفيزياءالتعليم". في نفس العام ، نشر جورج كيل من المجلس الوطني الكندي للبحوث مقالًا يصف هذه الظاهرة في Eng. أمريكيمجلةمنالفيزياء».

هناك عدة طرق لشرح هذا التناقض:

• يتبخر الماء الساخن بشكل أسرع ، وبالتالي يقلل حجمه ، ويتجمد حجم أصغر من الماء بنفس درجة الحرارة بشكل أسرع. يجب أن يتجمد الماء البارد بشكل أسرع في حاويات مغلقة.
• وجود كسوة ثلجية. تعمل حاوية الماء الساخن على إذابة الثلج الموجود تحتها ، وبالتالي تحسين الاتصال الحراري بسطح التبريد. الماء البارد لا يذيب الثلج تحته. إذا لم تكن هناك بطانة ثلجية ، فيجب أن يتجمد وعاء الماء البارد بشكل أسرع.
• يبدأ الماء البارد بالتجمد من الأعلى ، مما يؤدي إلى تفاقم عمليات الإشعاع الحراري والحمل الحراري ، وبالتالي فقدان الحرارة ، بينما يبدأ الماء الساخن في التجمد من الأسفل. مع التحريك الميكانيكي الإضافي للماء في الحاويات ، يجب أن يتجمد الماء البارد بشكل أسرع.
• وجود مراكز التبلور في الماء المبرد - المواد المذابة فيه. مع وجود عدد قليل من هذه المراكز في الماء البارد ، يكون تحويل الماء إلى جليد أمرًا صعبًا وحتى انخفاض درجة حرارة الجسم يكون ممكنًا عندما يظل في حالة سائلة ، مع وجود درجة حرارة تحت الصفر.

تم نشر تفسير آخر مؤخرًا. قام الدكتور جوناثان كاتز من جامعة واشنطن بالتحقيق في هذه الظاهرة وخلص إلى أن المواد الذائبة في الماء والتي تترسب عند تسخينها تلعب دورًا مهمًا فيها.
تحت المنحل المواد د يشير كاتز إلى بيكربونات الكالسيوم والمغنيسيوم الموجودة في الماء العسر. عندما يتم تسخين الماء ، تترسب هذه المواد ، يصبح الماء "لينًا". الماء الذي لم يسبق تسخينه يحتوي على هذه الشوائب ، فهو "عسر". عندما تتجمد وتتكون بلورات الثلج ، يزيد تركيز الشوائب في الماء 50 مرة. هذا يقلل من درجة تجمد الماء.

هذا التفسير لا يبدو مقنعًا بالنسبة لي ، منذ ذلك الحين لا ينبغي أن ننسى أن هذا التأثير وجد في التجارب باستخدام الآيس كريم وليس بالماء العسر. على الأرجح ، أسباب الظاهرة هي فيزيائية حرارية وليست كيميائية.

حتى الآن ، لم يرد أي تفسير لا لبس فيه لمفارقة مبيمبا. يجب أن أقول إن بعض العلماء لا يعتبرون هذه المفارقة جديرة بالاهتمام. ومع ذلك ، فمن المثير للاهتمام أن تلميذ بسيطًا قد حقق اعترافًا بتأثير جسدي واكتسب شعبية بسبب فضوله ومثابرته.

أضيف في فبراير 2014

كُتبت المذكرة في عام 2011 ، ومنذ ذلك الحين ظهرت دراسات جديدة عن تأثير مبيمبا ومحاولات جديدة لتفسيره. لذلك ، في عام 2012 ، أعلنت الجمعية الملكية للكيمياء في بريطانيا العظمى عن مسابقة دولية لحل اللغز العلمي "تأثير مبيمبا" بجوائز مالية قدرها 1000 جنيه إسترليني. تم تحديد الموعد النهائي في 30 يوليو 2012. الفائز كان نيكولا بريجوفيك من مختبر جامعة زغرب. نشر أعماله التي حلل فيها محاولات سابقة لشرح هذه الظاهرة وتوصل إلى استنتاج أنها غير مقنعة. يعتمد النموذج الذي اقترحه على الخصائص الأساسية للماء. يمكن للمهتمين العثور على عمل على الرابط http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

البحث لم ينته عند هذا الحد. في عام 2013 ، أثبت الفيزيائيون من سنغافورة نظريًا سبب تأثير ميبمبا. يمكن العثور على العمل على http://arxiv.org/abs/1310.6514.

مقالات ذات صلة على الموقع:

مقالات القسم الأخرى

تعليقات:

أليكسي ميشنيف. ، 06.10.2012 04:14

لماذا يتبخر الماء الساخن بشكل أسرع؟ لقد أثبت العلماء عمليًا أن كوبًا من الماء الساخن يتجمد أسرع من الماء البارد. لا يستطيع العلماء تفسير هذه الظاهرة لعدم فهمهم لجوهرها: الحرارة والبرودة! الحرارة والبرودة هي إحساس مادي يتسبب في تفاعل جسيمات المادة ، على شكل انضغاط مضاد للموجات المغناطيسية التي تتحرك من جانب الفضاء ومن مركز الأرض. لذلك ، كلما زاد الاختلاف المحتمل لهذا الجهد المغناطيسي ، زادت سرعة تبادل الطاقة عن طريق طريقة الاختراق المضاد لبعض الموجات في أخرى. أي بطريقة الانتشار! رداً على مقالتي ، كتب أحد المعارضين: 1) ".. الماء الساخن يتبخر بشكل أسرع ، ونتيجة لذلك هناك القليل منه ، فيجمد بشكل أسرع" سؤال! ما هي الطاقة التي تجعل الماء يتبخر بشكل أسرع؟ 2) في مقالتي ، نتحدث عن كوب زجاجي ، وليس عن حوض خشبي ، والذي يستشهد به الخصم كحجة مضادة. ما الخطأ! أجيب على السؤال: "لماذا يتواجد بخار الماء في الطبيعة؟" الموجات المغناطيسية ، التي تنتقل دائمًا من مركز الأرض إلى الفضاء ، وتتغلب على الضغط القادم لموجات الضغط المغناطيسي (التي تنتقل دائمًا من الفضاء إلى مركز الأرض) ، في نفس الوقت ، ترش جزيئات الماء ، منذ انتقالها إلى الفضاء ، فإنها تزداد في الحجم. أي أنهم يتوسعون! في حالة التغلب على موجات الضغط المغناطيسية ، يتم ضغط هذه الأبخرة المائية (مكثفة) وتحت تأثير قوى الضغط المغناطيسية هذه ، يعود الماء على شكل ترسيب إلى الأرض! تحياتي الحارة! أليكسي ميشنيف. 6 أكتوبر 2012.

أليكسي ميشنيف. ، 06.10.2012 04:19

ما هي درجة الحرارة. درجة الحرارة هي درجة الإجهاد الكهرومغناطيسي للموجات المغناطيسية مع طاقة ضغط وتمدد. في حالة حالة توازن هذه الطاقات ، تكون درجة حرارة الجسم أو المادة في حالة مستقرة. عندما تكون حالة التوازن لهذه الطاقات مضطربة ، تجاه طاقة التمدد ، يزداد الجسم أو المادة في حجم الفضاء. إذا تم تجاوز طاقة الموجات المغناطيسية في اتجاه الضغط ، فإن الجسم أو المادة يتناقصان في حجم الفضاء. يتم تحديد درجة الإجهاد الكهرومغناطيسي من خلال درجة تمدد أو تقلص الجسم المرجعي. أليكسي ميشنيف.

مويسيفا ناتاليا، 23.10.2012 11:36 | VNIIM

أليكسي ، أنت تتحدث عن بعض المقالات التي توضح وجهات نظرك حول مفهوم درجة الحرارة. لكن لا أحد يقرأها. من فضلك أعطني الرابط. بشكل عام ، وجهات نظرك حول الفيزياء غريبة جدًا. لم أسمع أبدًا عن "التوسع الكهرومغناطيسي للجسم المرجعي".

يوري كوزنتسوف ، 2012/04/12 12:32 مساءً

تم اقتراح فرضية مفادها أن هذا هو الرنين بين الجزيئات والجاذبية الدافعة للعقل التي تولدها بين الجزيئات. في الماء البارد ، تتحرك الجزيئات وتهتز بشكل عشوائي ، بترددات مختلفة. عندما يتم تسخين الماء ، مع زيادة تردد الاهتزاز ، يضيق نطاقها (ينخفض \u200b\u200bاختلاف التردد من الماء الساخن السائل إلى نقطة التبخر) ، وتقترب ترددات اهتزاز الجزيئات من بعضها البعض ، ونتيجة لذلك يحدث صدى بين الجزيئات. عند التبريد ، يتم الحفاظ على هذا الرنين جزئيًا ، لكنه لا يموت على الفور. حاول الضغط على أحد أوتار الجيتار الرنانين. الآن دعنا نذهب - سيبدأ الخيط في الاهتزاز مرة أخرى ، وسوف يستعيد الرنين اهتزازاته. وبالمثل ، في الماء الذي يتم تجميده ، تحاول الجزيئات المبردة الخارجية أن تفقد سعة وتكرار التذبذبات ، لكن الجزيئات "الدافئة" داخل الوعاء "تسحب" التذبذبات للخلف ، وتعمل كاهتزازات ، والجزيئات الخارجية - كرنانات. ينشأ جاذبية العقل * بين الهزازات والرنانات. عندما تصبح القوة الدافعة للعقل أكبر من القوة التي تسببها الطاقة الحركية للجزيئات (التي لا تهتز فحسب ، بل تتحرك خطيًا أيضًا) ، يحدث التبلور المتسارع - "تأثير مبيمبا". الاتصال الحركي ضعيف للغاية ، يعتمد تأثير Mpemba بشدة على جميع العوامل المصاحبة: حجم الماء المجمد ، طبيعة تسخينه ، ظروف التجميد ، درجة الحرارة ، الحمل الحراري ، ظروف التبادل الحراري ، تشبع الغاز ، اهتزاز وحدة التبريد ، التهوية ، الشوائب ، التبخر ، إلخ. حتى من الإضاءة ... لذلك ، فإن التأثير له الكثير من التفسيرات ويصعب أحيانًا إعادة إنتاجه. لنفس السبب "الرنيني" ، يغلي الماء المغلي أسرع من الماء غير المغلي - لبعض الوقت بعد الغليان ، يحتفظ الرنين بكثافة اهتزازات جزيئات الماء (فقدان الطاقة أثناء التبريد يرجع أساسًا إلى فقدان الطاقة الحركية للحركة الخطية للجزيئات). مع التسخين المكثف ، تغير جزيئات الهزاز دورها مع جزيئات الرنان مقارنة بالتجميد - تردد الهزاز أقل من تردد الرنان ، مما يعني أنه لا يحدث التجاذب بين الجزيئات ، ولكن يحدث التنافر ، مما يسرع الانتقال إلى حالة تجميع أخرى (زوج).

فلاد ، 12/11/2012 03:42 صباحًا

حطم عقلي ...

أنطون ، 02/04/2013 02:02

1. هل هذا الانجذاب المحفز للعقل كبير لدرجة أنه يؤثر على عملية انتقال الحرارة؟ 2. هل هذا يعني أنه عندما يتم تسخين جميع الأجسام إلى درجة حرارة معينة ، فإن جزيئاتها الهيكلية تصبح صدى؟ 3. نتيجة ماذا ، عند التبريد ، يختفي هذا الرنين؟ 4. هل هذا هو تخمينك؟ إذا كان هناك مصدر ، يرجى الإشارة. 5. وفقًا لهذه النظرية ، يلعب شكل الإناء دورًا مهمًا ، وإذا كان نحيفًا ومسطحًا ، فلن يكون الفرق في وقت التجمد كبيرًا ، أي يمكنك التحقق من ذلك.

جودرات ، 11.03.2013 10:12 | ميتاك

يحتوي الماء البارد بالفعل على ذرات نيتروجين والمسافة بين جزيئات الماء أقرب منها في الماء الساخن. وهذا هو الاستنتاج: الماء الساخن يمتص ذرات النيتروجين بشكل أسرع وفي نفس الوقت يتجمد بسرعة أكبر من الماء البارد - وهذا مشابه لحديد التسقية ، حيث يتحول الماء الساخن إلى جليد ويتصلب الحديد الساخن مع التبريد السريع!

فلاديمير ، 03/13/2013 06:50

أو ربما مثل هذا: كثافة الماء الساخن والجليد أقل من كثافة الماء البارد ، وبالتالي فإن الماء لا يحتاج إلى تغيير كثافته ، ويضيع بعض الوقت في هذا ويتجمد.

أليكسي ميشنيف ، 2013/03/21 11:50 صباحًا

قبل الحديث عن الأصداء والجاذبية والاهتزازات للجسيمات ، من الضروري فهم السؤال والإجابة عليه: ما هي القوى التي تجعل الجسيمات تهتز؟ لأنه بدون الطاقة الحركية ، لا يمكن أن يكون هناك ضغط. بدون ضغط ، لا يمكن أن يكون هناك توسيع. بدون التوسع ، لا يمكن أن يكون هناك طاقة حركية! عندما تبدأ في الحديث عن رنين الأوتار ، فقد بذلت جهدًا أولاً لجعل أحد هذه الأوتار يهتز! عند الحديث عن الجاذبية ، يجب عليك أولاً الإشارة إلى القوة التي تجعل هذه الأجسام تنجذب! أنا أزعم أن جميع الأجسام مضغوطة بواسطة الطاقة الكهرومغناطيسية للغلاف الجوي والتي تضغط على جميع الأجسام والمواد والجسيمات الأولية بقوة 1.33 كجم. ليس لكل سم 2 ، بل لكل جسيم أولي ، لأن ضغط الغلاف الجوي لا يمكن أن يكون انتقائيًا ، فلا تخلط بينه وبين مقدار القوة!

دوديك ، 2013/05/31 02:59 صباحًا

يبدو لي أنك نسيت حقيقة واحدة - "يبدأ العلم حيث تبدأ القياسات". ما هي درجة حرارة الماء "الساخن"؟ ما هي درجة حرارة الماء "البارد"؟ المقال لا يقول كلمة واحدة عن هذا. من هنا يمكننا أن نستنتج - المقال كله هراء!

غريغوري ، 06/04/2013 12:17

دوديك ، قبل أن تطلق على مقال ما هراء ، عليك أن تفكر في التعلم ، على الأقل قليلاً. وليس مجرد قياس.

ديمتري ، 12.24.2013 10:57

تتحرك جزيئات الماء الساخن بشكل أسرع مما كانت عليه في الطقس البارد ، ولهذا السبب هناك اتصال وثيق بالبيئة ، يبدو أنها تمتص كل البرودة ، وتتباطأ بسرعة.

إيفان ، 01/10/2014 05:53

من المدهش ظهور مثل هذا المقال المجهول على هذا الموقع. المقال غير علمي تمامًا. يتنافس المؤلف والمعلقون مع بعضهم البعض بحثًا عن تفسير للظاهرة ، دون أن يكلفوا أنفسهم عناء معرفة ما إذا كانت هذه الظاهرة قد لوحظت على الإطلاق ، وإذا تمت ملاحظتها ، في ظل أي ظروف. علاوة على ذلك ، لا يوجد حتى اتفاق حول ما نلاحظه بالفعل! وبالتالي ، يصر المؤلف على الحاجة إلى شرح تأثير التجميد السريع للآيس كريم الساخن ، على الرغم من أنه من النص بأكمله (وعبارة "تم العثور على التأثير في التجارب مع الآيس كريم") يترتب على ذلك أنه هو نفسه لم يقم بإجراء مثل هذه التجارب. من المتغيرات الخاصة بـ "تفسير" الظاهرة المدرجة في المقالة ، من الواضح أنه تم وصف تجارب مختلفة تمامًا ، تم إعدادها في ظل ظروف مختلفة باستخدام حلول مائية مختلفة. يشير كل من جوهر التفسيرات والمزاج الشرطي فيها إلى أنه حتى التحقق الأولي من الأفكار التي تم التعبير عنها لم يتم تنفيذها. سمع شخص ما عن طريق الخطأ قصة مضحكة وعبّر عن استنتاجهم التخميني. أنا آسف لكن هذا ليس جسديًا بحث علميوالمحادثة في غرفة التدخين.

إيفان ، 01/10/2014 06:10

فيما يتعلق بملاحظات المقال على تعبئة الأسطوانات بالماء الساخن وخزانات غسيل الزجاج بالماء البارد. كل شيء بسيط من وجهة نظر الفيزياء الأولية. تمتلئ حلبة التزلج على الجليد بالمياه الساخنة لمجرد أنها تتجمد بشكل أبطأ. يجب أن تكون الأسطوانة مستوية وناعمة. حاول أن تملأه بالماء البارد - سوف تحصل على نتوءات و "عقيدات" ، tk. سوف يتجمد الماء _ بسرعة_ دون أن يتاح له الوقت لينتشر في طبقة موحدة. وسيتاح للساخن وقت للانتشار في طبقة متساوية ، وسوف تذوب كتل الجليد والثلج الموجودة. كما أنه ليس بالأمر الصعب مع الغسالة: لا فائدة من صب الماء النظيف في الصقيع - إنه يتجمد على الزجاج (حتى ساخن) ؛ ويمكن أن يؤدي السائل الساخن غير المتجمد إلى تكسير الزجاج البارد ، بالإضافة إلى أنه سيكون له نقطة تجمد متزايدة على الزجاج بسبب التبخر المتسارع للكحوليات في الطريق إلى الزجاج (الجميع على دراية بمبدأ تشغيل لغو القمر؟ - يتبخر الكحول ، ويبقى الماء).

إيفان ، 01/10/2014 06:34

وفي الواقع ، من السخف التساؤل عن سبب اختلاف تجربتين مختلفتين في ظل ظروف مختلفة. إذا تم إعداد التجربة بشكل نظيف ، فأنت بحاجة إلى تناول الماء الساخن والبارد من نفس الشيء التركيب الكيميائي - نأخذ الماء المغلي المبرد مسبقًا من نفس الغلاية. تصب في أوعية متطابقة (على سبيل المثال ، أكواب رقيقة الجدران). لا نضعها على الثلج ، ولكن على نفس القاعدة الجافة المسطحة ، على سبيل المثال ، طاولة خشبية. وليس في الفريزر الصغير ، ولكن في منظم الحرارة الضخم بما فيه الكفاية - أجريت تجربة منذ عامين في دارشا ، عندما كان الطقس باردًا مستقرًا خارج حوالي -25 درجة مئوية. يتبلور الماء عند درجة حرارة معينة بعد إطلاق حرارة التبلور. تتلخص الفرضية في القول بأن الماء الساخن يبرد بشكل أسرع (وهذا كذلك ، وفقًا للفيزياء الكلاسيكية ، فإن معدل التبادل الحراري يتناسب مع اختلاف درجة الحرارة) ، لكنه يحتفظ بمعدل تبريد متزايد حتى عندما تساوي درجة حرارته درجة حرارة الماء البارد. السؤال هو ، ما الفرق بين الماء المبرد إلى درجة حرارة +20 درجة مئوية بالخارج ونفس الماء بالضبط الذي تم تبريده إلى درجة حرارة +20 درجة مئوية قبل ساعة ، ولكن في غرفة؟ الفيزياء الكلاسيكية (بالمناسبة ، لا تعتمد على الثرثرة في غرفة التدخين ، ولكن على مئات الآلاف والملايين من التجارب) تقول: نعم ، لا شيء ، ديناميكيات التبريد الإضافية ستكون هي نفسها (فقط النقطة +20 من الماء المغلي ستصل لاحقًا). وتظهر التجربة نفس الشيء: عندما تكون هناك بالفعل قشرة قوية من الجليد في كوب به ماء بارد في البداية ، فإن الماء الساخن لم يفكر حتى في التجميد. ملاحظة. لتعليقات يوري كوزنتسوف. يمكن اعتبار وجود تأثير معين مؤكدًا عندما يتم وصف شروط حدوثه وإعادة إنتاجه بشكل ثابت. وعندما يكون لدينا غير واضح ما هي التجارب ذات الظروف المجهولة ، فمن السابق لأوانه بناء نظريات لشرحها وهذا لا يعطي أي شيء من وجهة نظر علمية. P. حسنًا ، من المستحيل قراءة تعليقات أليكسي ميشنيف بدون دموع من العاطفة - يعيش الشخص في نوع من العالم الخيالي لا علاقة له بالفيزياء والتجارب الحقيقية.

غريغوري ، 01/13/2014 10:58

إيفان ، على حد فهمي ، أنت تدحض تأثير مبيمبا؟ ألا توجد كما تظهر تجاربك؟ لماذا هي مشهورة جدًا في الفيزياء ، ويحاول الكثيرون شرحها؟

إيفان ، 2014/02/14 01:51 صباحًا

مساء الخير يا غريغوري! تأثير التجربة الزائفة موجود. لكن ، كما يمكنك أن تتخيل ، هذا ليس سببًا للبحث عن قوانين جديدة في الفيزياء ، ولكنه سبب لتحسين مهارة المجرب. كما أشرت في التعليقات ، في جميع المحاولات المذكورة أعلاه لشرح "تأثير مبيمبا" ، لا يستطيع الباحثون حتى صياغة ما يقيسونه بالضبط وتحت أي ظروف. وتريد أن تقول إن هؤلاء فيزيائيون تجريبيون؟ لا تجعلني أضحك. التأثير ليس معروفًا في الفيزياء ، ولكن في المناقشات العلمية الزائفة في المنتديات والمدونات المختلفة ، والتي يوجد منها الآن بحر. كتأثير مادي حقيقي (بمعنى كنتيجة لبعض القوانين الفيزيائية الجديدة ، وليس نتيجة سوء تفسير أو مجرد أسطورة) الناس البعيدين عن الفيزياء يدركونه. لذلك لا يوجد سبب للتحدث عن نتائج التجارب المختلفة التي أجريت في ظل ظروف مختلفة تمامًا كتأثير مادي واحد.

بافل ، 02/18/2014 09:59

حسنًا ، يا رفاق ... مقال عن "معلومات السرعة" ... بلا إهانة ... ؛) إيفان محق في كل شيء ...

جريجوري ، 02/19/2014 12:50 مساءً

إيفان ، أوافق على أن هناك الكثير من المواقع العلمية الزائفة التي تنشر مواد مثيرة لم يتم التحقق منها الآن. بعد كل شيء ، لا يزال تأثير Mpemba قيد التحقيق. ويبحث علماء من الجامعات. على سبيل المثال ، في عام 2013 تم التحقيق في هذا التأثير من قبل مجموعة من الجامعة التكنولوجية في سنغافورة. ألق نظرة على الرابط http://arxiv.org/abs/1310.6514. يعتقدون أنهم وجدوا تفسيرا لهذا التأثير. لن أكتب بالتفصيل عن جوهر الاكتشاف ، لكن في رأيهم ، التأثير مرتبط بالاختلاف في الطاقات المخزنة في روابط الهيدروجين.

مويسيفا ن. 02.19.2014 03:04

لكل شخص مهتم بدراسة تأثير Mpemba ، قمت باستكمال مادة المقالة بشكل طفيف وقدمت روابط حيث يمكنك التعرف على أحدث النتائج (انظر النص). شكرا على التعليقات.

إلدار ، 02.24.2014 04:12 | لا جدوى من سرد كل شيء

إذا حدث تأثير Mpemba حقًا ، فيجب البحث عن التفسير ، كما أعتقد ، في التركيب الجزيئي للماء. لا يوجد الماء (كما تعلمت من الأدبيات العلمية الشائعة) كجزيئات H2O فردية ، ولكن كمجموعات من عدة جزيئات (حتى عشرات). مع ارتفاع درجة حرارة الماء ، تزداد سرعة الحركة الجزيئية ، وتتفكك المجموعات ولا يتوفر الوقت لروابط التكافؤ للجزيئات لتجميع مجموعات كبيرة. يستغرق تكوين العناقيد وقتًا أطول قليلاً من تقليل سرعة الحركة الجزيئية. ونظرًا لأن المجموعات أصغر حجمًا ، فإن تكوين الشبكة البلورية يكون أسرع. في الماء البارد ، على ما يبدو ، تمنع التجمعات الكبيرة المستقرة تشكيل شبكة ؛ يستغرق تدميرها بعض الوقت. رأيت بنفسي على شاشة التلفزيون تأثيرًا غريبًا عندما ظل الماء البارد ، وهو يقف بهدوء في وعاء ، سائلاً لعدة ساعات في البرد. ولكن بمجرد أن تم أخذ الجرة باليد ، أي تحركت قليلاً من مكانها ، تبلور الماء الموجود في الجرة على الفور ، وأصبح معتمًا ، وانفجر الجرة. حسنًا ، الكاهن الذي أظهر هذا التأثير أوضح ذلك بحقيقة أن الماء كان مكرسًا. بالمناسبة ، اتضح أن الماء يغير لزوجته بشدة حسب درجة الحرارة. نحن ، كمخلوقات كبيرة ، غير محسوسين ، وعلى مستوى القشريات الصغيرة (مم أو أقل) ، وحتى البكتيريا ، فإن لزوجة الماء عامل مهم للغاية. هذه اللزوجة ، كما أعتقد ، يتم تحديدها أيضًا من خلال حجم مجموعات المياه.

جراي ، 03/15/2014 05:30

كل ما نراه من حولنا هو خصائص السطح (الخصائص) حتى نأخذ للطاقة فقط ما يمكننا قياسه أو إثبات وجوده بأي طريقة خلاف ذلك طريق مسدود. هذه الظاهرة ، لا يمكن تفسير تأثير Mpemba إلا من خلال نظرية الحجم البسيطة التي ستوحد جميع النماذج الفيزيائية في بنية تفاعل واحدة. في الحقيقة كل شيء بسيط

نيكيتا ، 06.06.2014 04:27 | سيارة

ولكن كيف تجعل الماء يبقى بارداً ولكن ليس دافئاً عندما تدخل السيارة!

أليكسي ، 10/03/2014 01:09

وهنا "اكتشاف" آخر أثناء التنقل. يتجمد الماء في زجاجة بلاستيكية بشكل أسرع مع فتح الغطاء. من أجل المتعة ، قمت بإعداد التجربة عدة مرات في الصقيع الشديد. التأثير واضح. مرحبا المنظرون!

يوجين ، 27.12.2014 08:40

مبدأ المبرد التبخيري. نأخذ زجاجتين مغلقتين بإحكام بالماء البارد والساخن. نضعها في البرد. يتجمد الماء البارد بشكل أسرع. الآن نأخذ نفس الزجاجات بالماء البارد والساخن ، ونفتحها ونضعها في البرد. سيتجمد الماء الساخن أسرع من الماء البارد. إذا أخذنا حوضين من الماء البارد والساخن ، فإن الماء الساخن سوف يتجمد بشكل أسرع. هذا يرجع إلى حقيقة أننا نقوم بزيادة الاتصال مع الغلاف الجوي. كلما زاد التبخر ، زادت سرعة انخفاض درجة الحرارة. يجب ذكر عامل الرطوبة هنا. كلما انخفضت الرطوبة ، كلما كان التبخر أقوى وزاد التبريد.

رمادي تومسك ، 03/01/2015 10:55

GRAY، 03/15/2014 05:30 - تابع ما تعرفه عن درجة الحرارة ليس كل شيء. هناك المزيد. إذا رسمنا نموذجًا فيزيائيًا لدرجة الحرارة بشكل صحيح ، فسيصبح مفتاحًا لوصف عمليات الطاقة من الانتشار والذوبان والتبلور إلى مثل هذه المقاييس مثل زيادة درجة الحرارة مع زيادة الضغط ، وزيادة الضغط مع زيادة درجة الحرارة. حتى النموذج الفيزيائي لطاقة الشمس سوف يتضح مما سبق. أنا في الشتاء. ... في أوائل ربيع عام 20013 ، بعد أن نظر في نماذج درجات الحرارة ، قام بتجميع نموذج درجة الحرارة العامة. بعد شهرين ، تذكرت مفارقة درجة الحرارة ثم أدركت ... أن نموذج درجة الحرارة الخاص بي يصف أيضًا مفارقة مبيمبا. كان في مايو - يونيو 2013. تأخرت بسنة ، لكن هذا للأفضل. نموذجي المادي عبارة عن إطار متجمد ويمكن تمريره للأمام وللخلف ، ولديه القدرة على الحركة للنشاط ، وهو نفس النشاط الذي يتحرك فيه كل شيء. لديّ 8 درجات من المدرسة وسنتين في الكلية مع إعادة الموضوع. لقد مرت 20 سنة. لذلك لا يمكنني أن أنسب أي نوع من النماذج الفيزيائية للعلماء المشهورين ، وكذلك الصيغ. اسف جدا.

أندري ، 08.11.2015 08:52

بشكل عام ، لدي فكرة عن سبب تجميد الماء الساخن أسرع من الماء البارد. وفي توضيحاتي ، كل شيء بسيط للغاية ، إذا كنت مهتمًا ، فاكتب إلي عبر البريد الإلكتروني: [البريد الإلكتروني محمي]

أندري ، 11/08/2015 08:58

عذرًا ، لقد قدمت صندوق بريد خاطئ ، إليك البريد الإلكتروني الصحيح: [البريد الإلكتروني محمي]

فيكتور ، 12/23/2015 10:37

يبدو لي أن كل شيء أبسط ، لدينا ثلج ، إنه غاز مبخر ، يتم تبريده ، لذلك يمكن أن يبرد بشكل أسرع في الطقس البارد ، لأنه يتبخر ويتبلور على الفور بعيدًا دون أن يرتفع ، والماء في الحالة الغازية يبرد بشكل أسرع من السائل)

بكجان ، 28/01/2016 09:18 صباحًا

حتى لو كان أحدهم قد كشف عن قوانين العالم هذه المرتبطة بهذه التأثيرات ، لما كتب هنا. من وجهة نظري ، لن يكون من المنطقي الكشف عن أسراره لمستخدمي الإنترنت عندما يتمكن من نشرها في المجلات العلمية الشهيرة وإثبات نفسه شخصيًا أمام الناس. إذن ، ما سيكتب هنا عن هذا التأثير ، كل هذا غير منطقي بالنسبة للأغلبية.)))

أليكس ، 02/22/2016 12:48 مساءً

مرحبًا المجربون ، أنت محق في قولك إن العلم يبدأ من حيث ... ليس القياسات ، ولكن الحسابات. "التجربة" هي حجة أبدية لا غنى عنها لمن حرموا من الخيال والتفكير الخطي. هل أساءت الجميع الآن في حالة E \u003d mc2 - الجميع يتذكر؟ تحدد سرعة الجزيئات المتسربة من الماء البارد إلى الغلاف الجوي مقدار الطاقة التي تحملها بعيدًا عن الماء (التبريد هو فقدان الطاقة) سرعة الجزيئات من الماء الساخن أعلى بكثير والطاقة المنقولة تربيع (معدل تبريد الكتلة المتبقية من الماء) هذا كل شيء ، إذا تركت من " التجريب "وتذكر الأسس الأساسية للعلوم

فلاديمير ، 25/04/2016 10:53 | ميتيو

في تلك الأيام ، عندما كان التجمد نادرًا ، تم تصريف المياه من نظام تبريد السيارات في مرآب غير مدفأ لخدمة السيارات بعد يوم عمل حتى لا يتم إذابة كتلة الأسطوانة أو المبرد - أحيانًا معًا. تم سكب الماء الساخن في الصباح. في حالة الصقيع الشديد ، بدأت المحركات بدون مشاكل. بطريقة ما ، في حالة عدم وجود الماء الساخن ، قاموا بسكب الماء من الصنبور. تجمد الماء على الفور. كانت التجربة باهظة الثمن - تمامًا مثل تكلفة شراء واستبدال كتلة الأسطوانة والرادياتير لسيارة ZIL-131. من لا يؤمن فليراجع. و Mpemba جربوا الآيس كريم. يحدث التبلور في الآيس كريم بشكل مختلف عن الماء. جرب قضم قطعة من الآيس كريم وقطعة من الثلج بأسنانك. على الأرجح ، لم يتجمد ، بل أصبح سميكًا نتيجة التبريد. والمياه العذبة ، سواء كانت ساخنة أو باردة ، تتجمد عند 0 درجة مئوية. الماء البارد سريع ، لكن الماء الساخن يحتاج إلى وقت تبريد.

واندرر، 05/06/2016 12:54 م | إلى أليكس

"c" - سرعة الضوء في الفراغ E \u003d mc ^ 2 - صيغة تعبر عن تكافؤ الكتلة والطاقة

ألبرت ، 07/27/2016 08:22

أولاً ، هناك تشابه مع المواد الصلبة (لا توجد عملية تبخر). مؤخرا كنت ألحم أنابيب المياه النحاسية. تتم العملية عن طريق تسخين موقد الغاز إلى نقطة انصهار اللحام. وقت الإحماء لمفصل واحد مع الكم حوالي دقيقة واحدة. لقد قمت بلحام مفصل واحد بالكم وبعد بضع دقائق أدركت أنني قد قمت بلحامها بشكل غير صحيح. استغرق الأمر قليلاً لتمرير الأنبوب في الكم. بدأت في إعادة تسخين المفصل بموقد ، ومن المدهش أن الأمر استغرق 3-4 دقائق لتسخين المفصل لدرجة حرارة الانصهار. كيف ذلك!؟ بعد كل شيء ، لا يزال الأنبوب ساخنًا ويبدو أن هناك حاجة إلى طاقة أقل بكثير لتسخينه إلى نقطة الانصهار ، ولكن اتضح أن كل شيء عكس ذلك. الأمر كله يتعلق بالتوصيل الحراري ، وهو أعلى بكثير بالنسبة للأنبوب المسخن بالفعل ، وتمكنت الحدود بين الأنبوب المسخن والبارد من التحرك بعيدًا عن التقاطع في دقيقتين. الآن عن الماء. سوف نستخدم مفاهيم وعاء ساخن وشبه ساخن. في وعاء ساخن ، تتشكل واجهة درجة حرارة ضيقة بين الجسيمات الساخنة عالية الحركة والجسيمات غير النشطة والباردة ، والتي تتحرك بسرعة نسبيًا من المحيط إلى المركز ، لأن الجسيمات السريعة عند هذه الحدود تتخلى بسرعة عن طاقتها (يتم تبريدها) بواسطة جزيئات على الجانب الآخر من الحدود. نظرًا لأن حجم جزيئات البرودة الخارجية أكبر ، فإن الجسيمات السريعة ، التي تطلق طاقتها الحرارية ، لا يمكنها تسخين جزيئات البرودة الخارجية بشكل كبير. لذلك ، تحدث عملية تبريد الماء الساخن بسرعة نسبية. تتميز المياه شبه المسخنة بموصلية حرارية أقل بكثير ، كما أن عرض الحدود بين الجسيمات شبه الساخنة والجسيمات الباردة أوسع بكثير. يحدث النزوح نحو مركز مثل هذه الحدود العريضة بشكل أبطأ بكثير مما يحدث في حالة الوعاء الساخن. نتيجة لذلك ، يبرد وعاء ساخن أسرع من الوعاء الدافئ. أعتقد أننا بحاجة إلى تتبع ديناميكيات عملية تبريد الماء بدرجات حرارة مختلفة عن طريق وضع العديد من أجهزة استشعار درجة الحرارة من منتصف إلى حافة الوعاء.

الحد الأقصى ، 19/11/2016 05:07 صباحًا

تم فحصه: في يامال ، في الصقيع ، أنبوب به ماء متجمد ويجب تسخينه ، ولكن ليس باردًا!

أرتم ، 12/09/2016 01:25

إنه أمر صعب ، لكني أعتقد أن الماء البارد أكثر كثافة من الماء الساخن أفضل من الماء المغلي ، ومن ثم هناك تسارع في التبريد ، إلخ. يصل الماء الساخن إلى درجة حرارة باردة ويتفوق عليها ، وإذا أخذنا في الاعتبار حقيقة أن الماء الساخن يتجمد من الأسفل وليس من الأعلى كما هو مذكور أعلاه ، فهذا يسرع العملية كثيرًا!

الكسندر سيرجيف, 21.08.2017 10:52

لا يوجد مثل هذا التأثير. واحسرتاه. في عام 2016 ، نُشر مقال مفصل عن هذا الموضوع في مجلة Nature: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect يتضح من ذلك أنه مع إجراء تجارب دقيقة (إذا كانت عينات الماء الدافئ والبارد متماثلة في كل شيء باستثناء درجة الحرارة) ، فلن يتم ملاحظة التأثير. ...

زافلاب ، 08/22/2017 05:31

فيكتور ، 10/27/2017 03:52 ص

"هو حقا." - إذا لم تفهم المدرسة ما هي السعة الحرارية وقانون الحفاظ على الطاقة. من السهل التحقق - لذلك أنت بحاجة إلى: الرغبة والرأس واليدين والماء والثلاجة والمنبه. وحلبات التزلج ، كما يقول الخبراء ، تجمد (تملأ) بالماء البارد ، وبمنسوب الماء الدافئ الجليد المقطوع. وفي الشتاء ، تحتاج إلى صب سائل مضاد للتجمد في خزان الغسالة ، وليس الماء. سيتجمد الماء في أي حال ، وسيتجمد الماء البارد بشكل أسرع.

إيرينا ، 01.23.2018 10:58

يحارب العلماء في جميع أنحاء العالم هذه المفارقة منذ زمن أرسطو ، وتبين أن فيكتور وزافلاب وسيرجيف هم الأذكى.

دينيس ، 02/01/2018 08:51

كل شيء مكتوب بشكل صحيح في المقال. لكن السبب مختلف بعض الشيء. في عملية الغليان ، يتبخر الهواء المذاب فيه من الماء ؛ لذلك عندما يبرد الماء المغلي ، ستكون كثافته أقل من كثافة الماء الخام الذي له نفس درجة الحرارة. لا توجد أسباب أخرى لاختلاف التوصيلات الحرارية إلى جانب اختلاف الكثافة.

زبلاب ، 03/01/2018 08:58 | زافلاب

إيرينا :) ، "علماء العالم بأسره" لا يقاتلون من أجل هذه "المفارقة" ، بالنسبة للعلماء الحقيقيين ، لا توجد هذه "المفارقة" ببساطة - يمكن التحقق منها بسهولة في ظروف قابلة للتكرار بشكل جيد. ظهرت "المفارقة" بسبب التجارب غير القابلة للإنتاج للفتى الأفريقي مبيمبا وتضخمت من قبل هؤلاء "العلماء" :)

ميرولاند ، 03/23/2019 07:20 ص

فتى تنزاني يعيش في قلب إفريقيا ، من المحتمل جدًا أنه لم ير الثلج في عينيه أبدًا ... ؛ - D أنا لا أخلط أي شيء ؟؟؟)))

سيرجي ، 14/04/2019 02:02 صباحًا

نأخذ شريطين مطاطيين ، نمدهما ، أحدهما أكثر من الآخر (قياساً بالطاقة الداخلية للماء البارد والدافئ) ، نطلق في نفس الوقت أحد طرفي الأربطة المطاطية. أي مرونة سوف تتقلص بشكل أسرع؟

أرتانيس ، 05/08/2019 03:34 ص

لقد أجريت هذه التجربة بنفسي. أضع كوبين متطابقين من الماء الساخن والبارد في الفريزر. تجمد البارد أسرع بكثير. كان الحار لا يزال دافئًا قليلاً. ما الخطأ في تجربتي؟

زافلاب، 09.05.2019 06:21 |

Artanis ، بتجربتك ، "كل شيء على ما يرام" :) - لا يوجد "تأثير Mpemba" مع تجربة تم إجراؤها بشكل صحيح ، مما يضمن ظروف تبريد متطابقة لنفس أحجام الماء فقط مع درجات حرارة أولية مختلفة. أهنئك - لقد تحولت إلى جانب العالم ، والعقل وانتصار القوانين الفيزيائية الأساسية وبدأت في الابتعاد عن "طائفة مبيمبا" ، ومحبي مقاطع فيديو يو تيوب بأسلوب "ما كذبوا علينا بشأنه في دروس الفيزياء" ... :)

مويسيفا ن. ، 16.05.2019 04:30 | الفصل محرر

أنت محق ، يعتمد الكثير على ظروف التجربة. ولكن إذا لم يتم ملاحظة التأثير على الإطلاق ، فلن يكون هناك بحث ومنشورات في المجلات الجادة. هل انتهيت من قراءة هذا المنشور؟ لا يوجد حديث عن مقاطع فيديو Yu-Tubov هنا.

زافلاب ، 06.08.2019 05:26 | SlavNeftGaz-YuzhSeverZapVostok-Synthesis ما هو مناسب

ناتاليا بتروفنا ، نحن نعيش في عصر "أزمة التكاثر" في العلوم ، حيث من أجل زيادة مؤشر الاقتباس تحت شعار "انشر أو يموت" يفضل "العلماء المحتملون" التنافس في ابتكار نظريات مجنونة لإثبات البيانات التجريبية المشكوك فيها بوضوح بدلاً من قضاء بعض الوقت الموارد للتحقق من هذه البيانات قبل الجلوس لمقال نظري بحت. مثال على هؤلاء "العلماء المؤسفون" هو مجرد "علماء الفيزياء من سنغافورة" الذين ذكرتهم في المقالة - لا يحتوي نشرهم على بيانات تجريبية خاصة بهم ، ولكن فقط التفكير النظري حول التأثير المحتمل للظواهر الغامضة "O: HO Bond Anomalous Relaxation" على عملية الشذوذ تجميد الماء الذي لاحظه فرانسيس بيكون ورينيه ديكارت وحتى أرسطو منذ 350 سنة قبل الميلاد. ... وشخصيًا ، أنا سعيد جدًا لأن نيكولا بريجوفيك من جامعة زغرب حصل على جائزته البالغة 1000 جنيه إسترليني من الجمعية الملكية للكيمياء في بريطانيا العظمى بعد استخدام معدات جيدة في ظروف قابلة للتكرار ، كان يقصد بنفسه نتائج قابلة للتفسير المادي تمامًا دون أي شذوذ وتساءل عنها باعتبارها قياسات خرقاء الصبي مبيمبا وأتباعه وكفاية أولئك الذين حاولوا تقديم "أساس نظري" في ظل هذه التجارب الخرقاء.

في عام 1963 ، سأل طالب من تنزانيا يُدعى إيراستو مبيمبا معلمه سؤالًا غبيًا - لماذا يتجمد الآيس كريم الدافئ في الفريزر أسرع من الآيس كريم البارد؟

كطالب في مدرسة Magamba الثانوية في تنزانيا ، قام Erasto Mpemba بعمل عملي في الطهي. كان بحاجة إلى صنع الآيس كريم محلي الصنع - غلي الحليب ، وإذابة السكر فيه ، ثم تبريده إلى درجة حرارة الغرفة ، ثم وضعه في الثلاجة للتجميد. على ما يبدو ، لم يكن مبيمبا طالبًا مجتهدًا بشكل خاص وأخر الجزء الأول من المهمة. خوفا من ألا يكون في الوقت المناسب بنهاية الدرس ، وضع الحليب الساخن في الثلاجة. لدهشته ، تجمد حتى قبل حليب رفاقه ، المُعد وفقًا لتكنولوجيا معينة.

التفت إلى مدرس الفيزياء للتوضيح ، لكنه سخر فقط من الطالب قائلاً: "هذه ليست فيزياء العالم ، بل فيزياء مبيمبا". بعد ذلك ، جربت Mpemba ليس فقط مع الحليب ، ولكن أيضًا بالماء العادي.

على أي حال ، نظرًا لكونه طالبًا في مدرسة Mkvava الثانوية ، فقد سأل البروفيسور دينيس أوزبورن من الكلية الجامعية في دار السلام (دعاهم مدير المدرسة لإعطاء الطلاب محاضرة عن الفيزياء) تحديدًا حول الماء: "إذا أخذنا حاويتين متطابقتين بأحجام متساوية من الماء بحيث يكون الماء في أحدهما 35 درجة مئوية ، والآخر - 100 درجة مئوية ، ووضعهما في الفريزر ، ثم في الثانية سيتجمد الماء بشكل أسرع. لماذا ا؟" أصبح أوزبورن مهتمًا بهذه القضية وسرعان ما في عام 1969 ، نشر هو ومبيمبا نتائج تجاربهما في مجلة "تعليم الفيزياء". ومنذ ذلك الحين ، أطلق على التأثير الذي اكتشفوه اسم تأثير مبيمبا.

هل أنت فضولي لمعرفة سبب حدوث ذلك؟ منذ بضع سنوات فقط ، تمكن العلماء من تفسير هذه الظاهرة ...

يعتبر تأثير Mpemba (مفارقة Mpemba) مفارقة تنص على أن الماء الساخن يتجمد بشكل أسرع من الماء البارد في ظل ظروف معينة ، على الرغم من أنه يجب أن يمر بدرجة حرارة الماء البارد أثناء عملية التجميد. هذه المفارقة هي حقيقة تجريبية تتعارض مع المفاهيم المعتادة ، والتي بموجبها ، في ظل نفس الظروف ، يستغرق الجسم الأكثر سخونة ليبرد إلى درجة حرارة معينة وقتًا أطول من الجسم الأقل تسخينًا ليبرد بنفس درجة الحرارة.

لوحظ هذه الظاهرة في ذلك الوقت من قبل أرسطو وفرانسيس بيكون ورينيه ديكارت. حتى الآن ، لا أحد يعرف بالضبط كيف يفسر هذا التأثير الغريب. العلماء ليس لديهم نسخة واحدة ، على الرغم من وجود العديد منها. يتعلق الأمر كله بالاختلاف في خصائص الماء الساخن والبارد ، لكن لم يتضح بعد أي الخصائص تلعب دورًا في هذه الحالة: الاختلاف في التبريد الفائق ، أو التبخر ، أو تكوين الجليد ، أو الحمل الحراري ، أو تأثير الغازات المسالة على الماء عند درجات حرارة مختلفة. تكمن المفارقة في تأثير مبيمبا في أن الوقت الذي يبرد فيه الجسم إلى درجة الحرارة المحيطة يجب أن يكون متناسبًا مع اختلاف درجة الحرارة بين هذا الجسم والبيئة. تم وضع هذا القانون من قبل نيوتن وتم تأكيده عدة مرات في الممارسة العملية. في هذا التأثير ، يبرد الماء بدرجة حرارة 100 درجة مئوية إلى درجة حرارة 0 درجة مئوية أسرع من نفس كمية الماء بدرجة حرارة 35 درجة مئوية.

منذ ذلك الحين ، تم التعبير عن إصدارات مختلفة ، بدا أحدها على النحو التالي: جزء من الماء الساخن في البداية يتبخر ببساطة ، وبعد ذلك ، عندما يكون هناك القليل منه ، يتجمد الماء بشكل أسرع. أصبح هذا الإصدار ، بسبب بساطته ، هو الأكثر شعبية ، لكن العلماء لم يرضوا تمامًا.

الآن ، قال فريق من الباحثين من جامعة نانيانغ التكنولوجية في سنغافورة ، بقيادة الكيميائي Xi Zhang ، إنهم تمكنوا من حل اللغز القديم حول سبب تجمد الماء الدافئ بشكل أسرع من الماء البارد. كما اكتشف الخبراء الصينيون ، يكمن السر في كمية الطاقة المخزنة في الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء.

كما تعلم ، تتكون جزيئات الماء من ذرة أكسجين واثنين من ذرات الهيدروجين مرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط تساهمية ، والتي تبدو على مستوى الجسيمات وكأنها تبادل للإلكترونات. حقيقة أخرى معروفة هي أن ذرات الهيدروجين تنجذب إلى ذرات الأكسجين من الجزيئات المجاورة - تتشكل روابط الهيدروجين.

في الوقت نفسه ، تتنافر جزيئات الماء بشكل عام عن بعضها البعض. لاحظ علماء من سنغافورة أنه كلما زادت درجة حرارة الماء ، زادت المسافة بين جزيئات السائل بسبب زيادة قوى التنافر. نتيجة لذلك ، تتمدد الروابط الهيدروجينية ، وبالتالي تخزن المزيد من الطاقة. يتم إطلاق هذه الطاقة عندما يبرد الماء - تقترب الجزيئات من بعضها البعض. وإطلاق الطاقة ، كما تعلم ، يعني التبريد.

فيما يلي الافتراضات التي وضعها العلماء:

تبخر

يتبخر الماء الساخن بشكل أسرع من الحاوية ، مما يقلل من حجمه ، ويتجمد حجم أصغر من الماء بنفس درجة الحرارة بشكل أسرع. يفقد الماء المسخن إلى 100 درجة مئوية 16٪ من كتلته عند تبريده إلى 0 درجة مئوية. تأثير التبخر - تأثير مزدوج. أولاً ، يتم تقليل كمية المياه اللازمة للتبريد. وثانياً ، بسبب التبخر ، تنخفض درجة حرارته.

الفرق في درجة الحرارة

نظرًا لحقيقة أن الفرق في درجة الحرارة بين الماء الساخن والهواء البارد أكبر - وبالتالي ، يكون التبادل الحراري في هذه الحالة أكثر كثافة ويبرد الماء الساخن بشكل أسرع.

انخفاض حرارة الجسم
عندما يتم تبريد الماء إلى أقل من 0 درجة مئوية ، فإنه لا يتجمد دائمًا. في ظل بعض الظروف ، يمكن أن تتعرض لانخفاض درجة حرارة الجسم ، وتظل سائلة عند درجات حرارة أقل من نقطة التجمد. في بعض الحالات ، يمكن أن يظل الماء سائلاً حتى عند درجة حرارة -20 درجة مئوية. والسبب في هذا التأثير هو أنه من أجل أن تبدأ بلورات الجليد الأولى في التكون ، هناك حاجة إلى مراكز لتشكيل البلورات. إذا لم تكن موجودة في الماء السائل ، فسيستمر انخفاض حرارة الجسم حتى تنخفض درجة الحرارة كثيرًا بحيث تبدأ البلورات بالتشكل تلقائيًا. عندما تبدأ في التكوُّن في سائل فائق التبريد ، فإنها تبدأ في النمو بشكل أسرع ، وتشكل طينًا جليديًا ، والذي ، عند التجميد ، سيشكل الجليد. الماء الساخن هو الأكثر عرضة لانخفاض درجة الحرارة لأن تسخينه يزيل الغازات الذائبة والفقاعات ، والتي بدورها يمكن أن تكون بمثابة مراكز لتكوين بلورات الجليد. لماذا يتسبب انخفاض حرارة الجسم في تجميد الماء الساخن بشكل أسرع؟ في حالة الماء البارد ، غير المبرد ، يحدث ما يلي: تتشكل طبقة رقيقة من الجليد على سطحه ، تعمل كعازل بين الماء والهواء البارد ، وبالتالي تمنع المزيد من التبخر. سيكون معدل تكوين بلورات الجليد في هذه الحالة أقل. في حالة الماء الساخن الخاضع للتبريد الفائق ، لا تحتوي المياه فائقة التبريد على طبقة سطحية واقية من الجليد. لذلك ، فإنه يفقد الحرارة بشكل أسرع من خلال القمة المفتوحة. عندما تنتهي عملية انخفاض حرارة الجسم ويتجمد الماء ، يتم فقد قدر أكبر من الحرارة وبالتالي يتشكل المزيد من الجليد. يعتبر العديد من الباحثين في هذا التأثير أن انخفاض حرارة الجسم هو العامل الرئيسي في حالة تأثير مبيمبا.
الحمل

يبدأ الماء البارد في التجمد من الأعلى ، مما يؤدي إلى تفاقم عمليات الإشعاع الحراري والحمل الحراري ، وبالتالي فقدان الحرارة ، بينما يبدأ الماء الساخن في التجمد من الأسفل. يفسر هذا التأثير من خلال شذوذ كثافة الماء. كثافة الماء قصوى عند 4 درجات مئوية. إذا قمت بتبريد الماء إلى 4 درجات مئوية ووضعته في بيئة ذات درجة حرارة منخفضة ، فسوف تتجمد الطبقة السطحية من الماء بشكل أسرع. لأن هذه المياه أقل كثافة من الماء عند 4 درجات مئوية ، فإنها ستبقى على السطح مكونة طبقة رقيقة وباردة. في ظل هذه الظروف ، ستتشكل طبقة رقيقة من الجليد على سطح الماء لفترة قصيرة ، لكن هذه الطبقة من الجليد ستكون بمثابة عازل يحمي الطبقات السفلية من الماء ، والتي ستبقى عند 4 درجات مئوية. لذلك ، ستكون عملية التبريد الإضافية أبطأ. في حالة الماء الساخن ، الوضع مختلف تمامًا. ستبرد الطبقة السطحية للمياه بشكل أسرع بسبب التبخر والاختلافات الكبيرة في درجات الحرارة. بالإضافة إلى ذلك ، تكون طبقات الماء البارد أكثر كثافة من طبقات الماء الساخن ، لذلك ستغرق طبقة الماء البارد ، مما يرفع طبقة الماء الدافئ إلى السطح. يضمن دوران الماء هذا انخفاضًا سريعًا في درجة الحرارة. لكن لماذا تفشل هذه العملية في الوصول إلى نقطة التوازن؟ لشرح تأثير Mpemba من حيث الحمل الحراري ، سيكون من الضروري افتراض أنه يتم فصل طبقات الماء الباردة والساخنة وأن عملية الحمل الحراري نفسها تستمر بعد انخفاض متوسط \u200b\u200bدرجة حرارة الماء عن 4 درجات مئوية. ومع ذلك ، لا توجد بيانات تجريبية تدعم هذه الفرضية القائلة بأن طبقات الماء الباردة والساخنة مفصولة بالحمل الحراري.

الغازات المذابة في الماء

يحتوي الماء دائمًا على غازات مذابة فيه - الأكسجين وثاني أكسيد الكربون. هذه الغازات لديها القدرة على تقليل نقطة تجمد الماء. عندما يتم تسخين الماء ، يتم إطلاق هذه الغازات من الماء ، حيث تكون قابليتها للذوبان في الماء عند درجات حرارة عالية أقل. لذلك ، عندما يتم تبريد الماء الساخن ، يوجد دائمًا غازات مذابة أقل من الماء البارد غير الساخن. لذلك ، تكون درجة تجمد الماء الساخن أعلى وتتجمد بشكل أسرع. يعتبر هذا العامل أحيانًا هو العامل الرئيسي في تفسير تأثير مبيمبا ، على الرغم من عدم وجود بيانات تجريبية تؤكد هذه الحقيقة.

توصيل حراري

يمكن أن تلعب هذه الآلية دورًا مهمًا عند وضع الماء في حجرة الثلاجة في حاويات صغيرة. في ظل هذه الظروف ، لوحظ أن الحاوية التي تحتوي على الماء الساخن تقوم بإذابة ثلج المجمد الموجود تحتها ، وبالتالي تحسين الاتصال الحراري بجدار المجمد والتوصيل الحراري. نتيجة لذلك ، تتم إزالة الحرارة من الحاوية بالماء الساخن أسرع من الماء البارد. في المقابل ، فإن الحاوية التي تحتوي على الماء البارد لا تذوب الثلج تحتها. تمت دراسة كل هذه الظروف (بالإضافة إلى غيرها) في العديد من التجارب ، ولكن لم يتم الحصول على إجابة لا لبس فيها على السؤال - أي منها يوفر استنساخًا بنسبة مائة بالمائة لتأثير مبيمبا. على سبيل المثال ، درس الفيزيائي الألماني ديفيد أويرباخ في عام 1995 تأثير التبريد الفائق للماء على هذا التأثير. وجد أن الماء الساخن ، الذي يصل إلى حالة التبريد الفائق ، يتجمد عند درجة حرارة أعلى من الماء البارد ، مما يعني أسرع من الأخير. لكن الماء البارد يصل إلى حالة التبريد الفائق أسرع من الماء الساخن ، وبالتالي يعوض التأخر السابق. بالإضافة إلى ذلك ، تناقضت نتائج Auerbach مع البيانات التي تم الحصول عليها سابقًا والتي تفيد بأن الماء الساخن يمكن أن يحقق المزيد من التبريد الفائق بسبب قلة مراكز التبلور. عند تسخين الماء ، يتم إزالة الغازات المذابة فيه ، وعند غليانه تترسب بعض الأملاح فيه. حتى الآن ، يمكن التأكيد على شيء واحد فقط - إن إعادة إنتاج هذا التأثير يعتمد بشكل أساسي على الظروف التي يتم فيها تنفيذ التجربة. على وجه التحديد لأنه لا يتم إعادة إنتاجه دائمًا.

لكن كما يقولون ، السبب الأكثر ترجيحًا.

كما يكتب الكيميائيون في مقالتهم ، والتي يمكن العثور عليها في موقع arXiv.org ، فإن الروابط الهيدروجينية تكون مشدودة في الماء الساخن أكثر من الماء البارد. وهكذا ، اتضح أنه يتم تخزين المزيد من الطاقة في روابط الهيدروجين الخاصة بالماء الساخن ، مما يعني أنه يتم إطلاق المزيد من الطاقة عند التبريد إلى درجات حرارة دون الصفر. لهذا السبب ، يكون التصلب أسرع.

حتى الآن ، حل العلماء هذا اللغز من الناحية النظرية فقط. عندما يقدمون دليلًا مقنعًا على نسختهم ، يمكن اعتبار السؤال عن سبب تجميد الماء الساخن أسرع من الماء البارد مغلقًا.

تأثير مبيمبا أو لماذا يتجمد الماء الساخن أسرع من الماء البارد؟ يعتبر تأثير Mpemba (مفارقة Mpemba) مفارقة تقول أن الماء الساخن يتجمد أسرع من الماء البارد في ظل ظروف معينة ، على الرغم من أنه يجب أن يمر بدرجة حرارة الماء البارد أثناء عملية التجميد. هذه المفارقة هي حقيقة تجريبية تتعارض مع المفاهيم المعتادة ، والتي بموجبها ، في ظل نفس الظروف ، يستغرق الجسم الأكثر سخونة ليبرد إلى درجة حرارة معينة وقتًا أطول من الجسم الأقل تسخينًا ليبرد بنفس درجة الحرارة. لوحظ هذه الظاهرة في ذلك الوقت من قبل أرسطو وفرانسيس بيكون ورينيه ديكارت ، ولكن لم يكن حتى عام 1963 أن وجد تلميذ المدرسة التنزاني إراستو مبيمبا أن خليط الآيس كريم الساخن يتجمد أسرع من المزيج البارد. كطالب في مدرسة Magamba الثانوية في تنزانيا ، قام Erasto Mpemba بعمل عملي في الطهي. كان بحاجة إلى صنع الآيس كريم محلي الصنع - غلي الحليب ، وإذابة السكر فيه ، ثم تبريده إلى درجة حرارة الغرفة ، ثم وضعه في الثلاجة حتى يتجمد. على ما يبدو ، لم يكن مبيمبا طالبًا مجتهدًا بشكل خاص وأخر الجزء الأول من المهمة. خوفا من ألا يكون في الوقت المناسب بنهاية الدرس ، وضع الحليب الساخن في الثلاجة. ولدهشته ، تجمد حتى قبل حليب رفاقه ، الذي تم إعداده وفقًا لتكنولوجيا معينة. بعد ذلك ، جربت Mpemba ليس فقط مع الحليب ، ولكن أيضًا بالماء العادي. على أي حال ، نظرًا لكونه طالبًا في مدرسة مكفاف الثانوية ، فقد سأل البروفيسور دينيس أوزبورن من الكلية الجامعية في دار السلام (دعاهم مدير المدرسة لإعطاء الطلاب محاضرة عن الفيزياء) تحديدًا حول المياه: "إذا أخذنا حاويتين متطابقتين بكميات متساوية من الماء بحيث تصل درجة حرارة الماء في أحدهما إلى 35 درجة مئوية ، وفي الآخر - 100 درجة مئوية ، ووضعهما في المجمد ، ثم في الثانية سيتجمد الماء بشكل أسرع. لماذا؟ " أصبح أوزبورن مهتمًا بهذه القضية وسرعان ما نشر مع مبيمبا في عام 1969 نتائج تجاربهم في مجلة "تعليم الفيزياء". ومنذ ذلك الحين ، أطلق على التأثير الذي اكتشفوه اسم تأثير مبيمبا. حتى الآن ، لا أحد يعرف بالضبط كيف يفسر هذا التأثير الغريب. العلماء ليس لديهم نسخة واحدة ، على الرغم من وجود العديد منها. يتعلق الأمر كله بالاختلاف في خصائص الماء الساخن والبارد ، لكن لم يتضح بعد أي الخصائص تلعب دورًا في هذه الحالة: الاختلاف في التبريد الفائق ، أو التبخر ، أو تكوين الجليد ، أو الحمل الحراري ، أو تأثير الغازات المسالة على الماء عند درجات حرارة مختلفة. تكمن المفارقة في تأثير مبيمبا في أن الوقت الذي يبرد فيه الجسم إلى درجة الحرارة المحيطة يجب أن يكون متناسبًا مع الاختلاف في درجات الحرارة بين هذا الجسم والبيئة. تم وضع هذا القانون من قبل نيوتن وتم تأكيده عدة مرات في الممارسة العملية. في هذا التأثير ، يبرد الماء بدرجة حرارة 100 درجة مئوية إلى درجة حرارة 0 درجة مئوية أسرع من نفس كمية الماء بدرجة حرارة 35 درجة مئوية. ومع ذلك ، فإن هذا لا يشير إلى وجود مفارقة حتى الآن ، حيث يمكن تفسير تأثير مبيمبا في إطار الفيزياء المعروفة. فيما يلي بعض التفسيرات لتأثير Mpemba: التبخر يتبخر الماء الساخن بشكل أسرع من الحاوية ، وبالتالي ينخفض \u200b\u200bحجمه ، ويتجمد حجم أصغر من الماء عند نفس درجة الحرارة بشكل أسرع. يفقد الماء المسخن إلى 100 درجة مئوية 16٪ من كتلته عند تبريده إلى درجة حرارة 0 مئوية. تأثير التبخر له تأثير مزدوج. أولاً ، يتم تقليل كمية المياه اللازمة للتبريد. وثانياً ، تنخفض درجة الحرارة بسبب انخفاض حرارة تبخير الانتقال من طور الماء إلى طور البخار. اختلاف درجة الحرارة نظرًا لحقيقة أن الاختلاف في درجة الحرارة بين الماء الساخن والهواء البارد أكبر - وبالتالي ، يكون التبادل الحراري في هذه الحالة أكثر كثافة ويبرد الماء الساخن بشكل أسرع. انخفاض حرارة الجسم عندما يتم تبريد الماء إلى أقل من 0 درجة مئوية ، فإنه لا يتجمد دائمًا. في بعض الظروف ، يمكن أن تتعرض لانخفاض درجة حرارة الجسم ، وتبقى سائلة عند درجات حرارة أقل من نقطة التجمد. في بعض الحالات ، يمكن أن يظل الماء سائلاً حتى عند درجة حرارة -20 درجة مئوية. والسبب في هذا التأثير هو أنه لكي تبدأ بلورات الجليد الأولى في التكون ، هناك حاجة إلى مراكز تكوين البلورات. إذا لم تكن موجودة في الماء السائل ، فسيستمر انخفاض درجة حرارة الجسم حتى تنخفض درجة الحرارة كثيرًا بحيث تبدأ البلورات في التكون تلقائيًا. عندما تبدأ في التكوُّن في سائل فائق التبريد ، فإنها تبدأ في النمو بشكل أسرع ، وتشكل طينًا جليديًا ، والذي سيشكل الجليد عند التجميد. الماء الساخن هو الأكثر عرضة لانخفاض درجة الحرارة لأن تسخينه يزيل الغازات الذائبة والفقاعات ، والتي بدورها يمكن أن تكون بمثابة مراكز لتكوين بلورات الجليد. لماذا يتسبب انخفاض حرارة الجسم في تجميد الماء الساخن بشكل أسرع؟ في حالة الماء البارد ، الذي لا يتم تبريده بشكل فائق ، يحدث ما يلي. في هذه الحالة ، تتكون طبقة رقيقة من الجليد على سطح الوعاء. تعمل طبقة الجليد هذه كعازل بين الماء والهواء البارد وتمنع المزيد من التبخر. سيكون معدل تكوين بلورات الجليد في هذه الحالة أبطأ. في حالة الماء الساخن الخاضع للتبريد الفائق ، لا تحتوي المياه فائقة التبريد على طبقة سطحية واقية من الجليد. لذلك ، فإنه يفقد الحرارة بشكل أسرع من خلال القمة المفتوحة. عندما تنتهي عملية انخفاض حرارة الجسم ويتجمد الماء ، يتم فقد قدر أكبر من الحرارة وبالتالي يتشكل المزيد من الجليد. يعتبر العديد من الباحثين في هذا التأثير أن انخفاض حرارة الجسم هو العامل الرئيسي في حالة تأثير مبيمبا. الحمل الحراري يبدأ الماء البارد في التجمد من الأعلى ، مما يؤدي إلى تفاقم عمليات الإشعاع الحراري والحمل الحراري ، وبالتالي فقدان الحرارة ، بينما يبدأ الماء الساخن في التجمد من الأسفل. يفسر هذا التأثير من خلال شذوذ كثافة الماء. كثافة الماء قصوى عند 4 درجات مئوية. إذا قمت بتبريد الماء إلى 4 درجات مئوية ووضعه في درجة حرارة منخفضة ، فإن الطبقة السطحية من الماء ستتجمد بشكل أسرع. لأن هذه المياه أقل كثافة من الماء عند 4 درجات مئوية ، فإنها ستبقى على السطح مكونة طبقة رقيقة وباردة. في ظل هذه الظروف ، ستتشكل طبقة رقيقة من الجليد على سطح الماء لفترة قصيرة ، لكن هذه الطبقة من الجليد ستعمل كعامل عازل يحمي الطبقات السفلية من الماء ، والتي ستبقى عند درجة حرارة 4 درجة مئوية ، لذلك ، ستكون عملية التبريد الإضافية أبطأ. في حالة الماء الساخن ، الوضع مختلف تمامًا. ستبرد الطبقة السطحية للماء بسرعة أكبر بسبب التبخر والاختلاف الكبير في درجات الحرارة. بالإضافة إلى ذلك ، تكون طبقات الماء البارد أكثر كثافة من طبقات الماء الساخن ، لذلك ستغرق طبقة الماء البارد ، مما يرفع طبقة الماء الدافئ إلى السطح. يضمن دوران الماء هذا انخفاضًا سريعًا في درجة الحرارة. لكن لماذا تفشل هذه العملية في الوصول إلى نقطة التوازن؟ لشرح تأثير Mpemba من وجهة النظر هذه للحمل الحراري ، يجب على المرء أن يقبل أنه يتم فصل طبقات الماء الباردة والساخنة وتستمر عملية الحمل الحراري نفسها بعد انخفاض متوسط \u200b\u200bدرجة حرارة الماء إلى أقل من 4 درجة مئوية ، ومع ذلك ، لا توجد بيانات تجريبية تؤكد هذه الفرضية يتم فصل طبقات الماء الباردة والساخنة عن طريق الحمل الحراري. الغازات المذابة في الماء يحتوي الماء دائمًا على غازات مذابة فيه - الأكسجين وثاني أكسيد الكربون. هذه الغازات لديها القدرة على تقليل درجة تجمد الماء. عندما يتم تسخين الماء ، يتم إطلاق هذه الغازات من الماء ، حيث تكون قابليتها للذوبان في الماء عند درجات حرارة عالية أقل. لذلك ، عندما يتم تبريد الماء الساخن ، يوجد دائمًا غازات مذابة أقل من الماء البارد غير الساخن. لذلك ، تكون درجة تجمد الماء الساخن أعلى وتتجمد بشكل أسرع. يعتبر هذا العامل أحيانًا العامل الرئيسي في تفسير تأثير مبيمبا ، على الرغم من عدم وجود بيانات تجريبية تؤكد هذه الحقيقة. الموصلية الحرارية يمكن أن تلعب هذه الآلية دورًا مهمًا عند وضع الماء في الثلاجة في حجرة الثلاجة في حاويات صغيرة. في ظل هذه الظروف ، لوحظ أن الحاوية التي تحتوي على الماء الساخن تذوب ثلج المجمد الموجود تحتها ، وبالتالي تحسين الاتصال الحراري بجدار المجمد والتوصيل الحراري. نتيجة لذلك ، تتم إزالة الحرارة من الحاوية بالماء الساخن أسرع من الماء البارد. في المقابل ، الحاوية بالماء البارد لا تذوب الثلج تحتها. تمت دراسة كل هذه الظروف (بالإضافة إلى غيرها) في العديد من التجارب ، ولكن لم يتم الحصول على إجابة لا لبس فيها على السؤال - أي منها يوفر استنساخًا بنسبة مائة بالمائة لتأثير مبيمبا. على سبيل المثال ، درس الفيزيائي الألماني ديفيد أويرباخ في عام 1995 تأثير التبريد الفائق للماء على هذا التأثير. وجد أن الماء الساخن ، الذي يصل إلى حالة التبريد الفائق ، يتجمد عند درجة حرارة أعلى من الماء البارد ، مما يعني أسرع من الأخير. لكن الماء البارد يصل إلى حالة التبريد الفائق أسرع من الماء الساخن ، وبالتالي يعوض التأخر السابق. بالإضافة إلى ذلك ، تناقضت نتائج Auerbach مع البيانات التي تم الحصول عليها مسبقًا والتي تفيد بأن الماء الساخن يمكن أن يحقق المزيد من التبريد الفائق بسبب قلة مراكز التبلور. عند تسخين الماء ، يتم إزالة الغازات المذابة فيه ، وعند الغليان تترسب بعض الأملاح فيه. حتى الآن ، يمكن التأكيد على شيء واحد فقط - إن إعادة إنتاج هذا التأثير يعتمد بشكل أساسي على الظروف التي يتم فيها تنفيذ التجربة. على وجه التحديد لأنه لا يتم إعادة إنتاجه دائمًا. O. V. Mosin