Aling tubig ang mas mabilis pumatak sa malamig o mainit. Bakit mas mabilis mag-freeze ang mainit na tubig kaysa malamig na tubig?

Tubig- isang medyo simpleng sangkap mula sa isang kemikal na pananaw, gayunpaman, mayroon itong isang bilang ng mga hindi pangkaraniwang katangian na hindi tumitigil sa paghanga sa mga siyentipiko. Nasa ibaba ang ilang katotohanan na kakaunti lang ang nakakaalam.

1. Aling tubig ang mas mabilis na nagyeyelo - malamig o mainit?

Kumuha ng dalawang lalagyan ng tubig: ibuhos ang mainit na tubig sa isa at malamig na tubig sa isa pa, at ilagay ang mga ito sa freezer. Ang mainit na tubig ay magyeyelo nang mas mabilis kaysa sa malamig na tubig, bagaman lohikal, ang malamig na tubig ay dapat na unang naging yelo: pagkatapos ng lahat, ang mainit na tubig ay dapat munang lumamig sa malamig na temperatura, at pagkatapos ay maging yelo, habang ang malamig na tubig ay hindi kailangang lumamig. Bakit ito nangyayari?

Noong 1963, napansin ng isang mag-aaral na Tanzanian na nagngangalang Erasto B. Mpemba, habang nagyeyelong pinaghalong ice cream, na ang mainit na timpla ay mas mabilis na tumigas sa freezer kaysa sa malamig. Nang ibahagi ng binata ang kanyang natuklasan sa isang guro sa pisika, tinawanan lamang siya nito. Sa kabutihang palad, ang mag-aaral ay matiyaga at nakumbinsi ang guro na magsagawa ng isang eksperimento, na nakumpirma ang kanyang pagtuklas: sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ang mainit na tubig ay talagang nagyeyelo nang mas mabilis kaysa sa malamig na tubig.

Ngayon ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ng mainit na tubig na nagyeyelo nang mas mabilis kaysa sa malamig na tubig ay tinatawag na " Epekto ng Mpemba". Totoo, matagal na bago sa kanya, ang natatanging pag-aari ng tubig na ito ay napansin ni Aristotle, Francis Bacon at Rene Descartes.

Ang mga siyentipiko ay hindi lubos na nauunawaan ang likas na katangian ng hindi pangkaraniwang bagay na ito, na nagpapaliwanag nito alinman sa pamamagitan ng pagkakaiba sa hypothermia, evaporation, pagbuo ng yelo, convection, o ang epekto ng mga tunaw na gas sa mainit at malamig na tubig.

2. Nagagawa niyang mag-freeze kaagad

Alam ng lahat yan tubig palaging nagiging yelo kapag pinalamig sa 0 °C ... maliban sa ilang mga kaso! Ang ganitong kaso ay, halimbawa, supercooling, na kung saan ay ang pag-aari ng napakadalisay na tubig upang manatiling likido kahit na pinalamig sa isang temperatura na mas mababa sa pagyeyelo. Nagiging posible ang hindi pangkaraniwang bagay na ito dahil sa katotohanan na ang kapaligiran ay hindi naglalaman ng mga sentro ng pagkikristal o nuclei na maaaring makapukaw ng pagbuo ng mga kristal na yelo. At kaya ang tubig ay nananatili sa likidong anyo, kahit na pinalamig sa mga temperatura sa ibaba ng zero degrees Celsius.

proseso ng crystallization maaaring mapukaw, halimbawa, sa pamamagitan ng mga bula ng gas, mga impurities (polusyon), hindi pantay na ibabaw ng lalagyan. Kung wala ang mga ito, ang tubig ay mananatili sa isang likidong estado. Kapag nagsimula na ang proseso ng pagkikristal, maaari mong panoorin kung paano agad na nagiging yelo ang super-cooled na tubig.

Tandaan na ang "superheated" na tubig ay nananatiling likido kahit na pinainit sa itaas ng kumukulong punto nito.

3. 19 estado ng tubig

Nang walang pag-aalinlangan, pangalanan kung ilang iba't ibang estado ang mayroon ang tubig? Kung tatlo ang sagot mo: solid, liquid, gaseous, nagkakamali ka. Nakikilala ng mga siyentipiko ang hindi bababa sa 5 iba't ibang estado ng tubig sa likidong anyo at 14 na estado sa frozen na anyo.

Tandaan ang pag-uusap tungkol sa sobrang malamig na tubig? Kaya, kahit anong gawin mo, sa -38 ° C, kahit na ang pinakadalisay na super-cooled na tubig ay biglang magiging yelo. Ano ang mangyayari habang ang temperatura ay lalong bumababa? Sa -120°C, may kakaibang nagsisimulang mangyari sa tubig: ito ay nagiging sobrang lagkit o malapot, tulad ng molasses, at sa temperaturang mababa sa -135°C, ito ay nagiging "malasalamin" o "malasalamin" na tubig - isang solid na kulang mala-kristal na istraktura.

4. Ang tubig ay nagulat sa mga pisiko

Sa antas ng molekular, ang tubig ay mas nakakagulat. Noong 1995, ang isang eksperimento sa pagpapakalat ng neutron na isinagawa ng mga siyentipiko ay nagbigay ng hindi inaasahang resulta: natuklasan ng mga pisiko na ang mga neutron na nakadirekta sa mga molekula ng tubig ay "nakikita" ng 25% na mas kaunting mga hydrogen proton kaysa sa inaasahan.

Ito ay lumabas na sa bilis ng isang attosecond (10 -18 segundo) isang hindi pangkaraniwang quantum effect ang nagaganap, at ang kemikal na formula ng tubig sa halip na H2O, nagiging H1.5O!

5. Memorya ng tubig

Alternatibo sa opisyal na gamot homeopathy ay nangangatwiran na ang isang dilute na solusyon ng isang gamot ay maaaring magkaroon ng therapeutic effect sa katawan, kahit na ang dilution factor ay napakalaki na walang natitira sa solusyon kundi ang mga molekula ng tubig. Ipinapaliwanag ng mga tagapagtaguyod ng homeopathy ang kabalintunaan na ito sa isang konsepto na tinatawag na " memorya ng tubig", ayon sa kung saan ang tubig sa antas ng molekular ay may "memorya" ng isang sangkap sa sandaling natunaw dito at pinapanatili ang mga katangian ng isang solusyon ng paunang konsentrasyon pagkatapos na walang isang solong molekula ng sangkap na nananatili dito.

Isang internasyonal na pangkat ng mga siyentipiko na pinamumunuan ni Propesor Madeleine Ennis ng Queen's University of Belfast, na pumuna sa mga prinsipyo ng homeopathy, ay nagsagawa ng isang eksperimento noong 2002 upang pabulaanan ang konsepto nang minsan at para sa lahat. Ang resulta ay kabaligtaran. Pagkatapos nito, sinabi ng mga siyentipiko na nagawa nilang patunayan ang katotohanan ng epekto " memorya ng tubig". Gayunpaman, ang mga eksperimento na isinagawa sa ilalim ng pangangasiwa ng mga independiyenteng eksperto ay hindi nagdala ng mga resulta. Mga pagtatalo tungkol sa pagkakaroon ng phenomenon " memorya ng tubig» magpatuloy.

Ang tubig ay may maraming iba pang hindi pangkaraniwang mga katangian na hindi namin saklaw sa artikulong ito. Halimbawa, ang density ng tubig ay nag-iiba sa temperatura (ang density ng yelo ay mas mababa kaysa sa tubig); ang tubig ay may medyo malaking pag-igting sa ibabaw; sa isang likidong estado, ang tubig ay isang kumplikado at pabago-bagong network ng mga kumpol ng tubig, at ito ay ang pag-uugali ng mga kumpol na nakakaapekto sa istraktura ng tubig, atbp.

Tungkol sa mga ito at marami pang hindi inaasahang tampok tubig mababasa sa artikulo Maanomalyang katangian ng tubig”, ang may-akda nito ay si Martin Chaplin, propesor sa Unibersidad ng London.

Ang British Royal Society of Chemistry ay nag-aalok ng £1,000 na reward sa sinumang makapagpaliwanag ng siyentipiko kung bakit, sa ilang mga kaso, ang mainit na tubig ay nagyeyelo nang mas mabilis kaysa sa malamig na tubig.

“Hindi pa rin masagot ng modernong agham ang tila simpleng tanong na ito. Ginagamit ng mga gumagawa ng ice cream at bartender ang epektong ito sa kanilang pang-araw-araw na trabaho, ngunit walang nakakaalam kung bakit ito gumagana. Ang problemang ito ay kilala sa loob ng millennia, at ang mga pilosopo gaya nina Aristotle at Descartes ay nag-isip tungkol dito,” sabi ni Propesor David Philips, Pangulo ng British Royal Society of Chemistry, na sinipi sa pahayag ng Lipunan.

Paano tinalo ng isang African chef ang isang British physics professor

Ito ay hindi biro ng April Fool, ngunit isang malupit na pisikal na katotohanan. Ang agham ngayon, na madaling kumikilos sa mga kalawakan at black hole, na gumagawa ng mga higanteng accelerator upang maghanap ng mga quark at boson, ay hindi maipaliwanag kung paano "gumagana" ang elemental na tubig. Ang aklat-aralin ng paaralan ay malinaw na nagsasaad na nangangailangan ng mas maraming oras upang palamig ang isang mainit na katawan kaysa sa paglamig ng isang malamig na katawan. Ngunit para sa tubig, ang batas na ito ay hindi palaging sinusunod. Binigyang pansin ni Aristotle ang kabalintunaang ito noong ika-4 na siglo BC. e. Narito ang isinulat ng sinaunang Griyego sa aklat na "Meteorologica I": "Ang katotohanan na ang tubig ay pinainit ay nakakatulong sa pagyeyelo nito. Samakatuwid, maraming mga tao, kapag nais nilang mabilis na palamig ang mainit na tubig, ilagay muna ito sa araw ... "Sa Middle Ages, sinubukan nina Francis Bacon at Rene Descartes na ipaliwanag ang hindi pangkaraniwang bagay na ito. Sa kasamaang palad, hindi nagtagumpay dito ang mga dakilang pilosopo o ang maraming siyentipiko na bumuo ng klasikal na thermal physics, at samakatuwid ang isang hindi maginhawang katotohanan ay "nakalimutan" sa mahabang panahon.

At noong 1968 lamang nila "naalala" salamat sa schoolboy na si Erasto Mpemba mula sa Tanzania, malayo sa anumang agham. Habang nag-aaral sa isang paaralan sa pagluluto, noong 1963, ang 13-taong-gulang na si Mpembe ay binigyan ng gawaing gumawa ng ice cream. Ayon sa teknolohiya, kinakailangan na pakuluan ang gatas, matunaw ang asukal dito, palamig ito sa temperatura ng silid, at pagkatapos ay ilagay ito sa refrigerator upang mag-freeze. Tila, hindi masipag na mag-aaral si Mpemba at nag-alinlangan. Sa takot na hindi siya makarating sa oras sa pagtatapos ng aralin, inilagay niya ang mainit pa ring gatas sa refrigerator. Sa kanyang sorpresa, ito ay nagyelo kahit na mas maaga kaysa sa gatas ng kanyang mga kasama, na inihanda ayon sa lahat ng mga patakaran.

Nang ibahagi ni Mpemba ang kanyang natuklasan sa isang guro sa pisika, pinagtatawanan niya ito sa harap ng buong klase. Naalala ni Mpemba ang insulto. Pagkalipas ng limang taon, isa nang estudyante sa Unibersidad ng Dar es Salaam, nasa lecture siya ng sikat na physicist na si Denis G. Osborn. Pagkatapos ng lecture, tinanong niya ang scientist ng isang tanong: “Kung kukuha ka ng dalawang magkaparehong lalagyan na may parehong dami ng tubig, isa sa 35 °C (95 °F) at ang isa sa 100 °C (212 °F), at ilagay ang mga ito sa freezer, pagkatapos ay ang tubig sa isang mainit na lalagyan ay mas mabilis na mag-freeze. Bakit?" Maiisip mo ang reaksyon ng isang propesor sa Britanya sa tanong ng isang binata mula sa tinalikuran ng diyos na Tanzania. Pinagtatawanan niya ang estudyante. Gayunpaman, handa si Mpemba para sa naturang sagot at hinamon ang siyentipiko sa isang taya. Ang kanilang argumento ay nagtapos sa isang eksperimentong pagsubok na nagpatunay na tama si Mpemba at natalo si Osborne. Kaya't isinulat ng mag-aaral na kusinilya ang kanyang pangalan sa kasaysayan ng agham, at mula ngayon ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay tinatawag na "Mpemba effect". Upang itapon ito, upang ideklara ito na parang "hindi umiiral" ay hindi gumagana. Ang kababalaghan ay umiiral, at, gaya ng isinulat ng makata, "hindi sa ngipin na may paa."

Ang mga dust particle at dissolved substance ba ay dapat sisihin?

Sa paglipas ng mga taon, marami ang sumubok na malutas ang misteryo ng nagyeyelong tubig. Ang isang buong grupo ng mga paliwanag para sa hindi pangkaraniwang bagay na ito ay iminungkahi: pagsingaw, kombeksyon, ang impluwensya ng mga solute - ngunit wala sa mga salik na ito ang maaaring ituring na tiyak. Ang isang bilang ng mga siyentipiko ay nagtalaga ng kanilang buong buhay sa epekto ng Mpemba. Si James Brownridge, isang miyembro ng Department of Radiation Safety sa State University of New York, ay pinag-aaralan ang kabalintunaan sa kanyang bakanteng oras sa loob ng mahigit isang dekada. Matapos magsagawa ng daan-daang mga eksperimento, inaangkin ng siyentipiko na mayroon siyang katibayan ng "pagkakasala" ng hypothermia. Ipinaliwanag ni Brownridge na sa 0°C, supercool lang ang tubig, at nagsisimulang mag-freeze kapag bumaba ang temperatura. Ang punto ng pagyeyelo ay kinokontrol ng mga impurities sa tubig - binabago nila ang rate ng pagbuo ng mga kristal ng yelo. Ang mga impurities, at ito ay mga dust particle, bacteria at dissolved salts, ay may katangiang temperatura ng nucleation, kapag nabubuo ang mga ice crystals sa paligid ng mga crystallization center. Kapag ang ilang mga elemento ay naroroon sa tubig nang sabay-sabay, ang punto ng pagyeyelo ay tinutukoy ng isa na may pinakamataas na temperatura ng nucleation.

Para sa eksperimento, kumuha si Brownridge ng dalawang sample ng tubig sa parehong temperatura at inilagay ang mga ito sa isang freezer. Nalaman niya na ang isa sa mga ispesimen ay palaging nagyeyelo bago ang isa pa - siguro dahil sa ibang kumbinasyon ng mga dumi.

Sinasabi ni Brownridge na mas mabilis lumamig ang mainit na tubig dahil sa mas malaking pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng tubig at ng freezer - tinutulungan nito itong maabot ang punto ng pagyeyelo bago maabot ng malamig na tubig ang natural na pagyeyelo nito, na hindi bababa sa 5°C na mas mababa.

Gayunpaman, ang pangangatwiran ni Brownridge ay nagtataas ng maraming katanungan. Samakatuwid, ang mga maaaring ipaliwanag ang epekto ng Mpemba sa kanilang sariling paraan ay may pagkakataon na makipagkumpetensya para sa isang libong pounds sterling mula sa British Royal Society of Chemistry.

Maraming mga mananaliksik ang naglagay at naglalagay ng sarili nilang mga bersyon kung bakit mas mabilis na nagyeyelo ang mainit na tubig kaysa malamig na tubig. Ito ay tila isang kabalintunaan - pagkatapos ng lahat, upang mag-freeze, kailangan munang lumamig ang mainit na tubig. Gayunpaman, ang katotohanan ay nananatili, at ipinaliwanag ito ng mga siyentipiko sa iba't ibang paraan.

Mga Pangunahing Bersyon

Sa ngayon, may ilang mga bersyon na nagpapaliwanag ng katotohanang ito:

1. Dahil ang pagsingaw sa mainit na tubig ay mas mabilis, ang dami nito ay bumababa. Ang isang mas maliit na dami ng tubig ng parehong temperatura ay mas mabilis na nagyeyelo.
2. May snow lining ang freezer compartment ng refrigerator. Ang isang lalagyan na naglalaman ng mainit na tubig ay natutunaw ang niyebe sa ilalim. Pinapabuti nito ang thermal contact sa freezer.
3. Ang pagyeyelo ng malamig na tubig, hindi tulad ng mainit, ay nagsisimula mula sa itaas. Sa kasong ito, ang convection at heat radiation, at, dahil dito, lumalala ang pagkawala ng init.
4. Sa malamig na tubig mayroong mga sentro ng pagkikristal - mga sangkap na natunaw dito. Sa isang maliit na nilalaman ng mga ito sa tubig, ang icing ay mahirap, bagaman sa parehong oras, ang hypothermia nito ay posible - kapag mayroon itong likidong estado sa mga sub-zero na temperatura.

Bagama't in fairness ay masasabing hindi palaging naoobserbahan ang epektong ito. Ang malamig na tubig ay madalas na nagyeyelo nang mas mabilis kaysa sa mainit na tubig.

Sa anong temperatura nagyeyelo ang tubig

Bakit nagyeyelo ang tubig? Naglalaman ito ng isang tiyak na halaga ng mineral o mga organikong particle. Ang mga ito, halimbawa, ay maaaring napakapinong mga particle ng buhangin, alikabok o luad. Habang bumababa ang temperatura ng hangin, nagiging sentro ang mga particle na ito kung saan nabubuo ang mga kristal na yelo.

Ang papel ng crystallization nuclei ay maaari ding gawin ng mga bula ng hangin at mga bitak sa isang lalagyan na naglalaman ng tubig. Ang rate ng proseso ng paggawa ng tubig sa yelo ay higit na naiimpluwensyahan ng bilang ng mga naturang sentro - kung marami sa kanila, ang likido ay mas mabilis na nagyeyelo. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, na may normal na presyon ng atmospera, ang tubig ay pumasa sa isang solidong estado mula sa likido sa temperatura na 0 degrees.

Ang kakanyahan ng epekto ng Mpemba

Ang epekto ng Mpemba ay nauunawaan bilang isang kabalintunaan, ang kakanyahan nito ay, sa ilalim ng ilang mga pangyayari, ang mainit na tubig ay nagyeyelo nang mas mabilis kaysa sa malamig na tubig. Ang kababalaghang ito ay napansin nina Aristotle at Descartes. Gayunpaman, noong 1963 lamang natukoy ni Erasto Mpemba, isang mag-aaral mula sa Tanzania, na ang mainit na ice cream ay nagyeyelo sa mas maikling panahon kaysa sa malamig na ice cream. Gumawa siya ng ganoong konklusyon habang ginagawa ang gawain ng pagluluto.

Kinailangan niyang i-dissolve ang asukal sa pinakuluang gatas at, pagkatapos itong palamigin, ilagay ito sa refrigerator upang mag-freeze. Tila, ang Mpemba ay hindi naiiba sa espesyal na kasipagan at nagsimulang isagawa ang unang bahagi ng gawain nang huli. Samakatuwid, hindi niya hinintay na lumamig ang gatas, at inilagay ito sa refrigerator na mainit. Laking gulat niya nang ito ay nagyelo nang mas mabilis kaysa sa kanyang mga kaklase, na ginawa ang trabaho alinsunod sa ibinigay na teknolohiya.

Ang katotohanang ito ay labis na interesado sa binata, at nagsimula siyang mag-eksperimento sa simpleng tubig. Noong 1969, inilathala ng journal Physics Education ang mga resulta ng pananaliksik ni Mpemba at Propesor Dennis Osborn ng Unibersidad ng Dar es Salaam. Ang epekto na kanilang inilarawan ay binigyan ng pangalang Mpemba. Gayunpaman, kahit ngayon ay walang malinaw na paliwanag para sa hindi pangkaraniwang bagay. Sumasang-ayon ang lahat ng mga siyentipiko na ang pangunahing papel dito ay kabilang sa mga pagkakaiba sa mga katangian ng pinalamig at mainit na tubig, ngunit kung ano ang eksaktong hindi alam.

bersyon ng Singapore

Ang mga physicist mula sa isa sa mga unibersidad sa Singapore ay interesado rin sa tanong, alin ang tubig na mas mabilis na nagyeyelo - mainit o malamig? Ang isang pangkat ng mga mananaliksik na pinamumunuan ni Xi Zhang ay ipinaliwanag ang kabalintunaan na ito nang tumpak sa pamamagitan ng mga katangian ng tubig. Alam pa rin ng lahat ang komposisyon ng tubig mula sa paaralan - isang oxygen atom at dalawang hydrogen atoms. Ang oxygen sa ilang lawak ay kumukuha ng mga electron mula sa hydrogen, kaya ang molekula ay isang tiyak na uri ng "magnet".

Bilang resulta, ang ilang mga molekula sa tubig ay bahagyang naaakit sa isa't isa at pinagsasama ng isang hydrogen bond. Ang lakas nito ay maraming beses na mas mababa kaysa sa covalent bond. Naniniwala ang mga mananaliksik sa Singapore na ang paliwanag ng kabalintunaan ng Mpemba ay tiyak na nakasalalay sa mga bono ng hydrogen. Kung ang mga molekula ng tubig ay inilagay nang napakalapit na magkasama, kung gayon ang gayong malakas na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga molekula ay maaaring mag-deform ng covalent bond sa gitna ng molekula mismo.

Ngunit kapag ang tubig ay pinainit, ang mga nakagapos na molekula ay bahagyang lumayo sa isa't isa. Bilang resulta, ang pagpapahinga ng mga covalent bond ay nangyayari sa gitna ng mga molekula na may pagbabalik ng labis na enerhiya at ang paglipat sa pinakamababang antas ng enerhiya. Ito ay humahantong sa ang katunayan na ang mainit na tubig ay nagsisimula nang mabilis na lumamig. Hindi bababa sa, ito ang ipinapakita ng mga teoretikal na kalkulasyon na isinagawa ng mga siyentipikong Singaporean.

Instant Water Freeze - 5 Hindi Kapani-paniwalang Trick: Video

Ang kababalaghan ng mainit na tubig na nagpapatigas sa mas mabilis na bilis kaysa sa malamig na tubig ay kilala sa agham bilang epekto ng Mpemba. Ang mga dakilang isipan tulad nina Aristotle, Francis Bacon at Rene Descartes ay pinag-isipan ang kabalintunaan na hindi pangkaraniwang bagay na ito, ngunit sa loob ng millennia ay wala pang nakapagbigay ng makatwirang paliwanag para sa hindi pangkaraniwang bagay na ito.

Noong 1963 lamang, napansin ng isang mag-aaral mula sa Republika ng Tanganyika, Erasto Mpemba, ang epektong ito sa halimbawa ng ice cream, ngunit wala sa mga matatanda ang nagbigay sa kanya ng paliwanag. Gayunpaman, sineseryoso ng mga physicist at chemist ang tungkol sa isang simple, ngunit hindi maintindihan na kababalaghan.

Simula noon, iba't ibang mga bersyon ang ipinahayag, ang isa ay ang mga sumusunod: ang bahagi ng mainit na tubig ay sumingaw lamang sa simula, at pagkatapos, kapag ang isang mas maliit na halaga ay nananatili, ang tubig ay mas mabilis na tumigas. Ang bersyon na ito, dahil sa pagiging simple nito, ay naging pinakasikat, ngunit ang mga siyentipiko ay hindi ganap na nasiyahan.

Ngayon, isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa Nanyang Technological University sa Singapore, na pinamumunuan ng chemist na si Xi Zhang, ang nagsasabing nalutas na nila ang lumang misteryo kung bakit mas mabilis na nagyeyelo ang mainit na tubig kaysa malamig na tubig. Tulad ng nalaman ng mga ekspertong Tsino, ang sikreto ay nasa dami ng enerhiya na nakaimbak sa mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga molekula ng tubig.

Tulad ng alam mo, ang mga molekula ng tubig ay binubuo ng isang oxygen atom at dalawang hydrogen atoms na pinagsasama-sama ng mga covalent bond, na sa antas ng particle ay mukhang isang palitan ng mga electron. Ang isa pang kilalang katotohanan ay ang mga atomo ng hydrogen ay naaakit sa mga atomo ng oxygen mula sa mga kalapit na molekula - ito ay bumubuo ng mga bono ng hydrogen.

Kasabay nito, ang mga molekula ng tubig sa kabuuan ay nagtataboy sa isa't isa. Napansin ng mga siyentipiko mula sa Singapore na ang mas mainit na tubig, mas malaki ang distansya sa pagitan ng mga molekula ng likido dahil sa pagtaas ng mga puwersa ng salungat. Bilang resulta, ang mga bono ng hydrogen ay nakaunat, at samakatuwid ay nag-iimbak ng mas maraming enerhiya. Ang enerhiya na ito ay inilabas kapag ang tubig ay lumalamig - ang mga molekula ay lumalapit sa isa't isa. At ang pagbabalik ng enerhiya, tulad ng alam mo, ay nangangahulugan ng paglamig.

Habang nagsusulat ang mga chemist sa kanilang artikulo, na makikita sa arXiv.org preprint site, ang mga hydrogen bond ay mas malakas na nakaunat sa mainit na tubig kaysa sa malamig na tubig. Kaya, lumalabas na mas maraming enerhiya ang nakaimbak sa mga bono ng hydrogen ng mainit na tubig, na nangangahulugan na higit pa sa mga ito ang pinakawalan kapag pinalamig sa mga sub-zero na temperatura. Para sa kadahilanang ito, ang pagyeyelo ay mas mabilis.

Sa ngayon, nalutas ng mga siyentipiko ang bugtong na ito sa teorya lamang. Kapag nagpakita sila ng nakakumbinsi na katibayan ng kanilang bersyon, kung gayon ang tanong kung bakit ang mainit na tubig ay nagyeyelo nang mas mabilis kaysa sa malamig na tubig ay maaaring ituring na sarado.

Kumusta, mahal na mga mahilig sa mga kagiliw-giliw na katotohanan. Ngayon ay pag-uusapan natin. Ngunit sa palagay ko ang tanong na ibinabanta sa pamagat ay maaaring mukhang walang katotohanan - ngunit palaging kinakailangan na ganap na magtiwala sa kilalang-kilala na "common sense", at hindi mahigpit na itakda ang karanasan sa pagsubok. Subukan nating alamin kung bakit mas mabilis na nagyeyelo ang mainit na tubig kaysa malamig na tubig?

Makasaysayang sanggunian

Na sa isyu ng nagyeyelong malamig at mainit na tubig "hindi lahat ay dalisay" ay nabanggit sa mga gawa ni Aristotle, pagkatapos ay ang mga katulad na tala ay ginawa ni F. Bacon, R. Descartes at J. Black. Sa kamakailang kasaysayan, ang pangalang "Mpemba paradox" ay naka-attach sa epekto na ito - pagkatapos ng pangalan ng isang schoolboy mula sa Tanganyika, Erasto Mpemba, na nagtanong ng parehong tanong sa isang visiting professor of physics.

Ang tanong ng batang lalaki ay lumitaw hindi mula sa simula, ngunit mula sa mga personal na obserbasyon sa proseso ng paglamig ng mga mixture ng ice cream sa kusina. Siyempre, ang mga kaklase na naroroon, kasama ang guro ng paaralan, ay pinagtawanan si Mpemba - gayunpaman, pagkatapos ng isang eksperimentong tseke na personal ni Propesor D. Osborne, ang pagnanais na pagtawanan si Erasto ay "naglaho" mula sa kanila. Bukod dito, si Mpemba, kasama ang propesor, ay naglathala ng isang detalyadong paglalarawan ng epektong ito noong 1969 sa Physics Education - at mula noon ang pangalan sa itaas ay naayos na sa siyentipikong panitikan.

Ano ang kakanyahan ng kababalaghan?

Ang pag-setup ng eksperimento ay medyo simple: ang iba pang mga bagay ay pantay-pantay, ang mga magkatulad na manipis na pader na sisidlan ay nasubok, kung saan mayroong mahigpit na pantay na dami ng tubig, na naiiba lamang sa temperatura. Ang mga sisidlan ay na-load sa refrigerator, pagkatapos kung saan ang oras ay naitala bago ang pagbuo ng yelo sa bawat isa sa kanila. Ang kabalintunaan ay na sa isang sisidlan na may mas mainit na likido sa simula, ito ay nangyayari nang mas mabilis.

Paano ito ipinapaliwanag ng modernong pisika?

Ang kabalintunaan ay walang unibersal na paliwanag, dahil maraming magkakatulad na proseso ang nagpapatuloy, ang kontribusyon nito ay maaaring mag-iba mula sa mga tiyak na paunang kondisyon - ngunit may pare-parehong resulta:

• ang kakayahan ng isang likido sa supercool - sa una ang malamig na tubig ay mas madaling kapitan ng hypothermia, i.e. nananatiling likido kapag ang temperatura nito ay nasa ibaba na ng freezing point
• pinabilis na paglamig - ang singaw mula sa mainit na tubig ay binago sa mga microcrystal ng yelo, na, kapag bumabagsak, pinabilis ang proseso, na nagtatrabaho bilang isang karagdagang "panlabas na init exchanger"
• epekto ng paghihiwalay - hindi tulad ng mainit na tubig, ang malamig na tubig ay nagyeyelo mula sa itaas, na humahantong sa pagbawas sa paglipat ng init sa pamamagitan ng convection at radiation

Mayroong ilang iba pang mga paliwanag (ang huling pagkakataon na ang kumpetisyon para sa pinakamahusay na hypothesis ay ginanap ng British Royal Society of Chemistry kamakailan, noong 2012) - ngunit wala pa ring hindi malabo na teorya para sa lahat ng mga kaso ng mga kumbinasyon ng mga kondisyon ng pag-input ...