Ո՞ր ջուրն է ավելի արագ սառչում տաք կամ. Տեսանյութ՝ ո՞ր ջուրն է ավելի արագ սառչում՝ տաք թե սառը

Հին լավ բանաձևը H 2 O, կարծես թե, որևէ գաղտնիք չի պարունակում: Բայց իրականում ջուրը` կյանքի աղբյուրը և աշխարհի ամենահայտնի հեղուկը, հղի է բազմաթիվ առեղծվածներով, որոնք երբեմն նույնիսկ գիտնականները չեն կարողանում լուծել:

Ահա 5 ամենաշատը հետաքրքիր փաստերջրի մասին.

1. Տաք ջուրն ավելի արագ է սառչում, քան սառը ջուրը

Վերցրեք երկու տարա ջրով, մեկի մեջ լցրեք տաք ջուր, մյուսի մեջ սառը ջուր և դրեք սառցախցիկում։ Տաք ջուրն ավելի արագ կսառչի, քան սառը ջուրը, չնայած տրամաբանական է, որ սառը ջուրը նախ պետք է սառույցի վերածվեր. չէ՞ որ տաք ջուրը նախ պետք է սառչի մինչև սառը ջերմաստիճան, այնուհետև վերածվի սառույցի, մինչդեռ. սառը ջուրպետք չէ սառչել. Ինչու է դա տեղի ունենում:

1963 թվականին Էրաստո Բ.Մպեմբան, ավագ դպրոցի աշակերտ ավագ դպրոցՏանզանիայում, պատրաստի պաղպաղակի խառնուրդը սառեցնելիս, ես նկատեցի, որ տաք խառնուրդն ավելի արագ է ամրանում սառցարանում, քան սառը խառնուրդը: Երբ երիտասարդը կիսվել է իր հայտնագործությամբ ֆիզիկայի ուսուցչի հետ, նա միայն ծիծաղել է նրա վրա։ Բարեբախտաբար, աշակերտը համառ էր և համոզեց ուսուցչին փորձարկում անցկացնել, որը հաստատեց նրա հայտնագործությունը. որոշակի պայմաններ տաք ջուրիսկապես սառչում է ավելի արագ, քան սառը:

Այժմ տաք ջրի այս ֆենոմենն ավելի արագ սառչում է, քան սառը ջուրը կոչվում է «Մպեմբայի էֆեկտ»։ Ճիշտ է, նրանից շատ առաջ սա եզակի սեփականությունջուրը նշել են Արիստոտելը, Ֆրենսիս Բեկոնը և Ռենե Դեկարտը:

Գիտնականները դեռևս լիովին չեն հասկանում այս երևույթի էությունը՝ բացատրելով այն կամ հիպոթերմային, գոլորշիացման, սառույցի ձևավորման, կոնվեկցիայի տարբերությամբ կամ տաք և սառը ջրի վրա հեղուկ գազերի ազդեցությամբ:

X.RU-ից նշում «Տաք ջուրն ավելի արագ է սառչում, քան սառը ջուրը» թեմային:

Քանի որ սառնարանային խնդիրներն ավելի մոտ են մեզ՝ սառնարաններին, մենք մեզ թույլ կտանք մի փոքր խորանալ այս խնդրի էության մեջ և երկու կարծիք հայտնել նման բնույթի մասին. առեղծվածային երևույթ.

1. Վաշինգտոնի համալսարանի գիտնականը բացատրություն է տվել Արիստոտելի ժամանակներից հայտնի մի առեղծվածային երևույթի. ինչու է տաք ջուրն ավելի արագ սառչում, քան սառը ջուրը։

Գործնականում լայնորեն կիրառվում է Mpemba էֆեկտ կոչվող երեւույթը։ Օրինակ, մասնագետները խորհուրդ են տալիս վարորդներին ձմռանը սառը, ոչ տաք ջուր լցնել լվացքի ջրամբարի մեջ: Բայց այն, ինչ ընկած է այս երևույթի հիմքում, երկար ժամանակմնաց անհայտ:

Վաշինգտոնի համալսարանի դոկտոր Ջոնաթան Կացը ուսումնասիրել է այս երեւույթը և եզրակացրել, որ կարևոր դերԴրանում խաղում են ջրում լուծված նյութեր, որոնք տաքացնելիս նստվածք են առաջացնում, հայտնում է EurekAlert-ը։

Լուծվածի տակ նյութեր drԿացը վերաբերում է կոշտ ջրում հայտնաբերված կալցիումի և մագնեզիումի բիկարբոնատներին: Երբ ջուրը տաքացվում է, այդ նյութերը նստում են՝ թեյնիկի պատերին մասշտաբներ կազմելով։ Ջուրը, որը երբեք չի ջեռուցվել, պարունակում է այդ կեղտերը: Քանի որ այն սառչում է և սառույցի բյուրեղներ են ձևավորվում, ջրի մեջ կեղտերի կոնցենտրացիան ավելանում է 50 անգամ: Սա նվազեցնում է ջրի սառեցման կետը: «Եվ այժմ ջուրը դեռ պետք է սառչի, որպեսզի սառչի», - բացատրում է բժիշկ Կացը:

Կա երկրորդ պատճառ, որը խանգարում է չջեռուցվող ջրի սառչմանը. Ջրի սառեցման կետի իջեցումը նվազեցնում է ջերմաստիճանի տարբերությունը պինդ և հեղուկ փուլերի միջև: «Քանի որ ջրի ջերմության կորստի արագությունը կախված է ջերմաստիճանի այս տարբերությունից, ջուրը, որը չի տաքացել, ավելի վատ է սառչում», - ասում է դոկտոր Կացը:

Գիտնականի խոսքով՝ իր տեսությունը կարող է փորձնականորեն ստուգվել, քանի որ Mpemba էֆեկտն ավելի ցայտուն է դառնում ավելի կոշտ ջրի դեպքում:

2. Թթվածին գումարած ջրածին գումարած սառը սառույց է առաջացնում: Առաջին հայացքից այս թափանցիկ նյութը շատ պարզ է թվում։ Իրականում սառույցը հղի է բազմաթիվ առեղծվածներով։ Աֆրիկացի Էրաստո Մպեմբայի ստեղծած սառույցը փառքի մասին չի երազել. Շոգ օրեր էին։ Նա ուզում էր մրգային սառույց... Նա վերցնում էր մի տուփ հյութ ու դնում սառցախցիկը։ Նա դա արեց ավելի քան մեկ անգամ և, հետևաբար, նկատեց, որ հյութը հատկապես արագ սառչում է, եթե այն նախապես պահում եք արևի տակ, իսկապես շոգ է: Սա տարօրինակ է, մտածեց Տանզանիայի դպրոցականը, ով գործում էր աշխարհիկ իմաստությանը հակառակ։ Իսկապես, որպեսզի հեղուկն ավելի արագ վերածվի սառույցի, նախ պետք է այն ... տաքացնե՞լ: Երիտասարդն այնքան զարմացավ, որ ուսուցչի հետ կիսվեց իր գուշակությամբ։ Այս հետաքրքրասիրության մասին նա հայտնել է մամուլում։

Այս պատմությունը տեղի է ունեցել դեռևս անցյալ դարի վաթսունական թվականներին։ Այժմ «Մպեմբայի էֆեկտը» քաջ հայտնի է գիտնականներին։ Բայց երկար ժամանակ այս պարզ թվացող երեւույթը մնում էր առեղծված։ Ինչու՞ է տաք ջուրն ավելի արագ սառչում, քան սառը:

Միայն 1996 թվականին ֆիզիկոս Դեյվիդ Աուերբախը լուծում գտավ: Այս հարցին պատասխանելու համար նա մի ամբողջ տարի փորձ է արել՝ բաժակի մեջ ջուր է տաքացրել և նորից սառեցրել։ Այսպիսով, ինչ է նա պարզել: Տաքացնելիս ջրի մեջ լուծված օդային փուչիկները գոլորշիանում են։ Գազերից զուրկ ջուրն ավելի հեշտությամբ սառչում է նավի պատերին։ «Իհարկե, օդի բարձր պարունակությամբ ջուրը նույնպես կսառչի,- ասում է Աուերբախը,- բայց ոչ զրոյական աստիճանի ջերմաստիճանում, այլ միայն մինուս չորս կամ վեց աստիճանի տակ»: Ակնհայտ է, որ սպասելը ավելի երկար կտևի։ Այսպիսով, տաք ջուրը սառչում է սառը ջրից առաջ, սա գիտական ​​փաստ է։

Հազիվ թե կա մի նյութ, որը սառույցի նման հեշտությամբ հայտնվի մեր աչքի առաջ։ Այն բաղկացած է միայն ջրի մոլեկուլներից, այսինքն տարրական մոլեկուլներից, որոնք պարունակում են երկու ջրածնի ատոմ և մեկ թթվածին: Այնուամենայնիվ, սառույցը, անկասկած, տիեզերքի ամենաառեղծվածային նյութն է: Գիտնականներին դեռևս չի հաջողվել բացատրել դրա որոշ հատկություններ:

2. Գերսառեցում և «ակնթարթային» սառեցում

Բոլորը գիտեն, որ ջուրը միշտ սառույցի է վերածվում, երբ սառչում է մինչև 0 ° C... բացառությամբ որոշ դեպքերի: Նման դեպք, օրինակ, «գերհովացումն» է, որը շատ մաքուր ջուրմնում է հեղուկ, նույնիսկ երբ սառչում է մինչև սառեցման կետից ցածր: Այս երեւույթը հնարավոր է դառնում շնորհիվ այն բանի, որ միջավայրըչի պարունակում բյուրեղացման կենտրոններ կամ միջուկներ, որոնք կարող են հրահրել սառցե բյուրեղների ձևավորում: Եվ, հետևաբար, ջուրը մնում է հեղուկ վիճակում, նույնիսկ երբ սառչում է մինչև զրոյական աստիճանից ցածր ջերմաստիճան: Բյուրեղացման գործընթացը կարող է առաջանալ, օրինակ, գազի պղպջակների, կեղտերի (աղտոտիչների) կամ տարայի անհարթ մակերեսի միջոցով: Առանց դրանց ջուրը կմնա մեջ հեղուկ վիճակ... Երբ բյուրեղացման գործընթացը սկսվում է, դուք կարող եք դիտել, թե ինչպես է գերսառեցված ջուրն անմիջապես վերածվում սառույցի:

Դիտեք տեսանյութը (2 901 Կբ, 60 վրկ) Phil Medina-ից (www.mrsciguy.com) և ինքներդ տեսեք >>

Մեկնաբանություն.Գերտաքացած ջուրը նույնպես մնում է հեղուկ, նույնիսկ երբ տաքացվում է եռման կետից բարձր ջերմաստիճանի:

3. «Բաժակ» ջուր

Արագ և առանց վարանելու նշեք, թե որքան տարբեր պայմաններջուրն ունի՞

Եթե ​​պատասխանել եք երեքին (պինդ, հեղուկ, գազային), ապա սխալվում եք։ Գիտնականներն առանձնացնում են հեղուկ ջրի առնվազն 5 տարբեր վիճակներ և սառույցի 14 վիճակ:

Հիշու՞մ եք գերսառեցված ջրի մասին խոսակցությունը: Այսպիսով, անկախ նրանից, թե ինչ եք անում, -38 ° C ջերմաստիճանի դեպքում նույնիսկ ամենամաքուր գերսառեցված ջուրը հանկարծ վերածվում է սառույցի: Ինչ է տեղի ունենում հետագա նվազումով

ջերմաստիճանը? -120 ° C-ում ջրի հետ սկսում է ինչ-որ տարօրինակ պատահել. այն դառնում է գերմածուցիկ կամ մածուցիկ, ինչպես մելասը, իսկ -135 ° C-ից ցածր ջերմաստիճանի դեպքում այն ​​վերածվում է «ապակու» կամ «ապակյա» ջրի՝ պինդ նյութի, որը չունի: բյուրեղային կառուցվածք:

4. Ջրի քվանտային հատկությունները

Մոլեկուլային մակարդակում ջուրն էլ ավելի զարմանալի է։ 1995 թվականին գիտնականների կողմից իրականացված նեյտրոնների ցրման փորձը տվեց անսպասելի արդյունք. ֆիզիկոսները պարզեցին, որ ջրի մոլեկուլներին ուղղված նեյտրոնները «տեսնում են» սպասվածից 25%-ով ավելի քիչ ջրածնի պրոտոններ։

Պարզվել է, որ անսովոր քվանտային էֆեկտը տեղի է ունենում մեկ ատտվայրկյան արագությամբ (10 -18 վայրկյան), և քիմիական բանաձեւջուրը սովորականի փոխարեն՝ H 2 O, դառնում է H 1.5 O!

5. Ջուրը հիշողություն ունի՞:

Հոմեոպաթիան՝ հիմնական բժշկության այլընտրանքը, պնդում է այդ նոսրացված լուծույթը դեղորայքկարող է թերապևտիկ ազդեցություն ունենալ օրգանիզմի վրա, նույնիսկ եթե նոսրացման գործոնն այնքան մեծ է, որ լուծույթում ջրի մոլեկուլներից բացի ոչինչ չի մնացել։ Հոմեոպաթիայի կողմնակիցները բացատրում են այս պարադոքսը «ջրի հիշողություն» կոչվող հայեցակարգով, ըստ որի ջուրը մոլեկուլային մակարդակում ունի «հիշողություն» մի նյութի մասին, որը ժամանակին լուծվել է իր մեջ և պահպանում է իր սկզբնական կոնցենտրացիայի լուծույթի հատկությունները: դրա մեջ որևէ բաղադրիչի մոլեկուլ չի մնում։

Բելֆաստի Քուինս համալսարանի պրոֆեսոր Մադլեն Էնիսի գլխավորած գիտնականների միջազգային խումբը, որը քննադատում էր հոմեոպաթիայի սկզբունքները, 2002 թվականին փորձ կատարեց՝ մեկընդմիշտ հերքելու այս գաղափարը, ինչը, ըստ գիտնականների, կարողացել է ապացուցել իրականությունը։ «Ջրի հիշողության» ազդեցության մասին: Այնուամենայնիվ, անկախ փորձագետների հսկողության ներքո անցկացված փորձերը արդյունք չեն տվել: «Ջրի հիշողության» ֆենոմենի գոյության շուրջ վեճերը շարունակվում են:

Ջուրը շատ ուրիշներ ունի անսովոր հատկություններ, որի մասին մենք չենք խոսել այս հոդվածում։

գրականություն.

1.5 Իսկապես տարօրինակ բաներ ջրի մասին / http://www.neatorama.com:
2. Ջրի առեղծվածը. ստեղծվել է Արիստոտել-Մպեմբա էֆեկտի տեսությունը / http://www.o8ode.ru.
3. Նեպոմնյաշչի Ն.Ն. Անկենդան բնության գաղտնիքները. Տիեզերքի ամենաառեղծվածային նյութը / http://www.bibliotekar.ru.

Mpemba էֆեկտ(Mpemba paradox) - պարադոքս, որն ասում է, որ տաք ջուրը որոշակի պայմաններում ավելի արագ է սառչում, քան սառը ջուրը, չնայած այն պետք է անցնի սառը ջրի ջերմաստիճանը սառեցման գործընթացում: Այս պարադոքսը փորձարարական փաստ է, որը հակասում է սովորական հասկացություններին, ըստ որոնց, միևնույն պայմաններում, ավելի տաքացած մարմնին որոշակի ջերմաստիճանի սառչելու համար ավելի երկար է պահանջվում, քան ավելի քիչ տաքացած մարմնին նույն ջերմաստիճանում սառչելու համար:

Այս երևույթը ժամանակին նկատել են Արիստոտելը, Ֆրենսիս Բեկոնը և Ռենե Դեկարտը, բայց միայն 1963 թվականին տանզանիայի դպրոցական Էրաստո Մպեմբան պարզել է, որ տաք պաղպաղակի խառնուրդն ավելի արագ է սառչում, քան սառը:

Որպես Տանզանիայի Մագամբայի ավագ դպրոցի աշակերտ, Էրաստո Մպեմբան սովորել է գործնական աշխատանքխոհարարության բիզնեսի վրա. Նրան անհրաժեշտ էր տնական պաղպաղակ պատրաստել՝ կաթը եռացնել, մեջ շաքարավազ լուծել, հովացնել սենյակային ջերմաստիճանիսկ հետո դնել սառնարան, որ սառչի։ Ըստ երևույթին, Մպեմբան առանձնապես ջանասեր ուսանող չէր, և նա հետաձգեց առաջադրանքի առաջին մասի կատարումը։ Վախենալով, որ դասի ավարտին ժամանակին չի հասնի, տաք կաթը դրեց սառնարանը։ Ի զարմանս իրեն, այն սառել է նույնիսկ ավելի շուտ, քան իր ընկերների կաթը՝ պատրաստված տվյալ տեխնոլոգիայով։

Դրանից հետո Մպեմբան փորձարկեց ոչ միայն կաթով, այլեւ սովորական ջրով։ Ամեն դեպքում, արդեն լինելով Մկվավսկայայի ավագ դպրոցի աշակերտ, նա հարց ուղղեց պրոֆեսոր Դենիս Օսբորնին. համալսարանական քոլեջԴար-էս-Սալամում (հրավիրված է տնօրենի կողմից ուսանողներին դասախոսություն կարդալու ֆիզիկայի մասին) մասնավորապես ջրի մասին. C, իսկ մյուսում՝ 100 ° C, և դրանք դնել սառցախցիկի մեջ, այնուհետև երկրորդում ջուրն ավելի արագ կսառչի։ Ինչո՞ւ»։ Օսբորնը սկսեց հետաքրքրվել այս հարցով և շուտով 1969 թվականին նա և Մպեմբան հրապարակեցին իրենց փորձերի արդյունքները «Ֆիզիկական կրթություն» ամսագրում։ Այդ ժամանակից ի վեր նրանց հայտնաբերած էֆեկտը կոչվում է Mpemba էֆեկտ.

Մինչ այժմ ոչ ոք հստակ չգիտի, թե ինչպես բացատրել այս տարօրինակ ազդեցությունը։ Գիտնականները չունեն մեկ տարբերակ, թեև դրանք շատ են։ Ամեն ինչ տաք և սառը ջրի հատկությունների տարբերության մասին է, բայց դեռ պարզ չէ, թե այս դեպքում որ հատկություններն են դեր խաղում. տարբեր ջերմաստիճաններ:

Mpemba էֆեկտի պարադոքսն այն է, որ այն ժամանակը, որի ընթացքում մարմինը սառչում է մինչև շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը, պետք է համաչափ լինի այս մարմնի և շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանների տարբերությանը: Այս օրենքը հաստատվել է Նյուտոնի կողմից և դրանից հետո բազմիցս հաստատվել է գործնականում։ Այս էֆեկտի դեպքում 100 ° C ջերմաստիճան ունեցող ջուրը սառչում է մինչև 0 ° C ավելի արագ, քան 35 ° C ջերմաստիճան ունեցող ջրի նույն քանակությունը:

Այնուամենայնիվ, սա դեռ պարադոքս չի հուշում, քանի որ Մպեմբայի էֆեկտը կարելի է բացատրել հայտնի ֆիզիկայի շրջանակներում։ Ահա Mpemba էֆեկտի մի քանի բացատրություն.

Գոլորշիացում

Տաք ջուրն ավելի արագ է գոլորշիանում տարայից՝ դրանով իսկ նվազեցնելով դրա ծավալը, իսկ նույն ջերմաստիճանով ջրի ավելի փոքր ծավալն ավելի արագ է սառչում։ 100 C տաքացվող ջուրը մինչև 0 C սառչելիս կորցնում է իր զանգվածի 16%-ը։

Գոլորշիացման ազդեցություն - կրկնակի ազդեցություն: Նախ, սառեցման համար պահանջվող ջրի քանակը կրճատվում է: Եվ երկրորդը, ջերմաստիճանը նվազում է այն պատճառով, որ ջրի փուլից գոլորշի փուլ անցման գոլորշիացման ջերմությունը նվազում է:

Ջերմաստիճանի տարբերություն

Շնորհիվ այն բանի, որ տաք ջրի և սառը օդի միջև ջերմաստիճանի տարբերությունն ավելի մեծ է, հետևաբար, ջերմափոխանակությունն այս դեպքում ավելի ինտենսիվ է, և տաք ջուրն ավելի արագ է սառչում:

Հիպոթերմիա

Երբ ջուրը սառչում է 0 C-ից ցածր, այն միշտ չէ, որ սառչում է: Որոշ պայմաններում այն ​​կարող է ենթարկվել հիպոթերմիային՝ շարունակելով հեղուկ մնալ սառցակալման կետից ցածր ջերմաստիճանում: Որոշ դեպքերում ջուրը կարող է հեղուկ մնալ նույնիսկ -20 C ջերմաստիճանի դեպքում։

Այս ազդեցության պատճառն այն է, որ առաջին սառցե բյուրեղների ձևավորման համար անհրաժեշտ են բյուրեղների ձևավորման կենտրոններ: Եթե ​​դրանք չկան հեղուկ ջրի մեջ, ապա հիպոթերմիան կշարունակվի այնքան ժամանակ, մինչև ջերմաստիճանը այնքան իջնի, որ բյուրեղները սկսեն ինքնաբերաբար ձևավորվել: Երբ նրանք սկսում են ձևավորվել գերսառեցված հեղուկի մեջ, նրանք կսկսեն ավելի արագ աճել՝ ձևավորելով սառցե տիղմ, որը, սառեցնելով, կառաջացնի սառույց։

Տաք ջուրը առավել ենթակա է հիպոթերմային, քանի որ այն տաքացնելով հեռացնում է լուծված գազերը և փուչիկները, որոնք իրենց հերթին կարող են ծառայել որպես սառցե բյուրեղների ձևավորման կենտրոններ:

Ինչու է հիպոթերմիան հանգեցնում տաք ջրի ավելի արագ սառչմանը: Դեպքում սառը ջուրորը գերսառեցված չէ, տեղի է ունենում հետևյալը. Այս դեպքում անոթի մակերեսին կստեղծվի սառույցի բարակ շերտ։ Սառույցի այս շերտը կգործի որպես մեկուսիչ ջրի և սառը օդի միջև և կկանխի հետագա գոլորշիացումը: Սառցե բյուրեղների առաջացման արագությունն այս դեպքում ավելի դանդաղ կլինի։ Գերհովացման ենթակա տաք ջրի դեպքում գերսառեցված ջուրը չունի սառույցի պաշտպանիչ մակերեսային շերտ։ Հետեւաբար, այն շատ ավելի արագ է կորցնում ջերմությունը բաց վերևի միջով:

Երբ հիպոթերմային պրոցեսն ավարտվում է, և ջուրը սառչում է, շատ ավելի շատ ջերմություն է կորչում և, հետևաբար, ավելի շատ սառույց է ձևավորվում:

Այս էֆեկտի շատ հետազոտողներ հիպոթերմիային համարում են Mpemba էֆեկտի դեպքում հիմնական գործոնը։

Կոնվեկցիա

Սառը ջուրը սկսում է սառչել վերևից՝ դրանով իսկ վատթարացնելով ջերմային ճառագայթման և կոնվեկցիայի գործընթացները, հետևաբար՝ ջերմության կորուստը, մինչդեռ տաք ջուրը սկսում է սառչել ներքևից։

Այս ազդեցությունը բացատրվում է ջրի խտության անոմալիայով։ Ջուրն ունի առավելագույն խտություն 4 C-ում: Եթե ջուրը սառչեք մինչև 4 C և դրեք ավելի ցածր ջերմաստիճանի, ապա ջրի մակերեսային շերտն ավելի արագ կսառչի: Քանի որ այս ջուրը ավելի քիչ խտություն է, քան ջուրը 4 ° C ջերմաստիճանում, այն կմնա մակերեսի վրա՝ ձևավորելով բարակ, սառը շերտ: Այս պայմաններում ջրի մակերեսին կարճ ժամանակով կձևավորվի սառույցի բարակ շերտ, սակայն սառույցի այս շերտը կծառայի որպես ջրի ստորին շերտերը պաշտպանող մեկուսիչ, որը կմնա 4 C ջերմաստիճանում։ , հետագա սառեցման գործընթացն ավելի դանդաղ կլինի։

Տաք ջրի դեպքում իրավիճակը բոլորովին այլ է. Ջրի մակերեսային շերտը գոլորշիացման պատճառով ավելի արագ կսառչի և ավելի շատ տարբերությունջերմաստիճանները. Բացի այդ, սառը ջրի շերտերն ավելի խիտ են, քան տաք ջրի շերտերը, ուստի սառը ջրի շերտը կիջնի՝ բարձրացնելով շերտը։ տաք ջուրմակերեսին. Ջրի այս շրջանառությունը ապահովում է ջերմաստիճանի արագ անկում։

Բայց ինչո՞ւ այս գործընթացը չի կարողանում հասնել հավասարակշռության կետի: Կոնվեկցիայի այս տեսանկյունից Mpemba էֆեկտը բացատրելու համար պետք է ենթադրել, որ ջրի սառը և տաք շերտերը բաժանված են, և կոնվեկցիոն պրոցեսն ինքնին շարունակվում է այն բանից հետո, երբ ջրի միջին ջերմաստիճանը իջնում ​​է 4 C-ից:

Այնուամենայնիվ, չկան փորձարարական տվյալներ, որոնք կհաստատեն այս վարկածը, որ ջրի սառը և տաք շերտերը բաժանվում են կոնվեկցիայով:

Ջրի մեջ լուծված գազեր

Ջուրը միշտ պարունակում է իր մեջ լուծված գազեր՝ թթվածին և ածխաթթու գազ... Այս գազերն ունեն ջրի սառեցման կետը նվազեցնելու հատկություն։ Երբ ջուրը տաքացվում է, այդ գազերը դուրս են գալիս ջրից, քանի որ դրանք լուծելի են ջրում բարձր ջերմաստիճանիստորև. Հետեւաբար, երբ տաք ջուրը սառչում է, նրա մեջ միշտ ավելի քիչ լուծված գազեր կան, քան չջեռուցվող սառը ջրում։ Ուստի տաքացվող ջրի սառեցման կետն ավելի բարձր է, և այն ավելի արագ է սառչում։ Այս գործոնը երբեմն համարվում է հիմնականը՝ Mpemba էֆեկտը բացատրելիս, թեև այս փաստը հաստատող փորձարարական տվյալներ չկան։

Ջերմային ջերմահաղորդություն

Այս մեխանիզմը կարող է էական դեր խաղալ, երբ ջուրը տեղադրվում է սառնարանային խցիկում՝ փոքր տարաներով: Այս պայմաններում նկատվեց, որ տաք ջրով տարան հալեցնում է իր տակ գտնվող սառցախցի սառույցը, դրանով իսկ բարելավելով սառցարանի պատի հետ ջերմային շփումը և ջերմահաղորդականությունը։ Արդյունքում տաք ջրով տարայից ջերմությունը հանվում է ավելի արագ, քան սառը ջրից։ Իր հերթին սառը ջրով տարան տակը ձյուն չի հալեցնում։

Այս բոլոր (և այլ) պայմաններն ուսումնասիրվել են բազմաթիվ փորձերի ժամանակ, սակայն միանշանակ պատասխան չի տրվել այն հարցին, թե դրանցից որն է ապահովում Mpemba էֆեկտի հարյուր տոկոսանոց վերարտադրությունը:

Օրինակ՝ 1995 թվականին գերմանացի ֆիզիկոս Դեյվիդ Աուերբախն ուսումնասիրել է ջրի գերսառեցման ազդեցությունն այս էֆեկտի վրա։ Նա պարզել է, որ տաք ջուրը, հասնելով գերսառեցված վիճակի, սառչում է ավելի բարձր ջերմաստիճանում, քան սառը ջուրը, ինչը նշանակում է ավելի արագ, քան վերջինս։ Բայց սառը ջուրը հասնում է գերսառեցված վիճակի ավելի արագ, քան տաք ջուրը, դրանով իսկ փոխհատուցելով նախորդ ուշացումը:

Բացի այդ, Auerbach-ի արդյունքները հակասում էին ավելի վաղ բացահայտումներին, որ տաք ջուրը կարող է հասնել ավելի մեծ հիպոթերմիային՝ ավելի քիչ բյուրեղացման կենտրոնների պատճառով: Ջուրը տաքացնելիս նրանից հանվում են նրա մեջ լուծված գազերը, իսկ երբ եռում են՝ նստվածք են ստանում մեջ լուծված որոշ աղեր։

Առայժմ կարելի է միայն մեկ բան պնդել՝ այս էֆեկտի վերարտադրումն էապես կախված է այն պայմաններից, որոնցում իրականացվում է փորձը։ Հենց այն պատճառով, որ այն միշտ չէ, որ վերարտադրվում է։

O. V. Mosin

գրականաղբյուրները:

«Տաք ջուրն ավելի արագ է սառչում, քան սառը ջուրը: Ինչո՞ւ է դա անում», Ջերլ Ուոքերը The Amateur Scientist, Scientific American, հատոր. 237, No. 3, էջ 246-257; Սեպտեմբեր, 1977 թ.

«Տաք և սառը ջրի սառցակալումը», Գ.Ս. Քելլը Ամերիկյան ֆիզիկայի ամսագրում, հատ. 37, թիվ 5, էջ 564-565; մայիս, 1969 թ.

«Supercooling and the Mpemba effect», Դեյվիդ Աուերբախ, Ամերիկյան ֆիզիկայի ամսագրում, հատոր. 63, թիվ 10, էջ 882-885; Հոկտեմբեր, 1995 թ.

«Մպեմբայի էֆեկտը. տաք և սառը ջրի սառեցման ժամանակները», Չարլզ Ա. Նայթ, Ամերիկյան ֆիզիկայի ամսագրում, հատոր. 64, թիվ 5, էջ 524; մայիս, 1996 թ.

Կան բազմաթիվ գործոններ, որոնք ազդում են ջրի ավելի արագ սառչման վրա՝ տաք թե սառը, բայց հարցն ինքնին մի փոքր տարօրինակ է թվում: Ենթադրվում է, և ֆիզիկայից հայտնի է, որ տաք ջրին դեռ ժամանակ է պետք սառույցի վերածվելու համար, որպեսզի սառչի մինչև համեմատելի սառը ջրի ջերմաստիճանը: Սառը ջրում այս փուլը կարելի է բաց թողնել, և, համապատասխանաբար, ժամանակին հաղթում է:

Բայց այն հարցի պատասխանը, թե դրսում սառնամանիքում ո՞ր ջուրն է ավելի արագ՝ սառը, թե տաք, գիտի ցանկացած բնակիչ. հյուսիսային լայնություններ... Փաստորեն, գիտականորեն պարզվում է, որ ամեն դեպքում սառը ջուրն ուղղակի պետք է ավելի արագ սառչի։

Նույն կերպ էր մտածում նաև ֆիզիկայի ուսուցիչը, ում մոտեցավ դպրոցական Էրաստո Մպեմբան 1963 թվականին՝ խնդրելով բացատրել, թե ինչու է ապագա պաղպաղակի սառը խառնուրդն ավելի երկար սառչում, քան նմանատիպ, բայց տաքը:

«Սա համաշխարհային ֆիզիկա չէ, այլ Մպեմբա ֆիզիկա»

Այդ ժամանակ ուսուցիչը միայն ծիծաղեց դրա վրա, բայց Դենիս Օսբորնը, ֆիզիկայի պրոֆեսորը, ով մի ժամանակ վարում էր նույն դպրոցը, որտեղ սովորում էր Էրաստոն, փորձնականորեն հաստատեց նման էֆեկտի առկայությունը, չնայած այն ժամանակ դրա համար որևէ բացատրություն չկար: 1969-ին ժողովրդական գիտական ​​ամսագիրհամատեղ հոդված է հրապարակվել այս երկու մարդկանց կողմից, ովքեր նկարագրել են այս յուրահատուկ ազդեցությունը։

Այդ ժամանակից ի վեր, ի դեպ, հարցը, թե որ ջուրն է ավելի արագ սառչում` տաք թե սառը, ունի իր անունը` Մպեմբայի էֆեկտը կամ պարադոքսը:

Հարցը երկար ժամանակ առաջացավ

Բնականաբար, նման երեւույթ նախկինում էլ եղել է, եւ դրա մասին հիշատակվել է այլ գիտնականների աշխատություններում։ Այս հարցով հետաքրքրված էր ոչ միայն դպրոցականը, այլեւ Ռենե Դեկարտը եւ նույնիսկ Արիստոտելը իրենց ժամանակին այդ մասին էին մտածում։

Ահա միայն այս պարադոքսի լուծման մոտեցումները սկսեցին նայել միայն քսաներորդ դարի վերջին:

Պարադոքսի առաջացման պայմանները

Ինչպես պաղպաղակի դեպքում, փորձի ժամանակ միայն սովորական ջուրը չէ, որ սառչում է: Որոշակի պայմաններ պետք է լինեն, որպեսզի սկսենք վիճել, թե որ ջուրն է ավելի արագ սառչում` սառը, թե տաքը: Ի՞նչն է ազդում այս գործընթացի ընթացքի վրա:

Այժմ՝ 21-րդ դարում, առաջ են քաշվել մի քանի տարբերակներ, որոնք կարող են բացատրել այս պարադոքսը։ Թե որ ջուրն է ավելի արագ սառչում` տաք թե սառը, կարող է կախված լինել այն փաստից, որ այն ունի ավելի արագ գոլորշիացման արագություն, քան սառը ջրինը: Այսպիսով, նրա ծավալը նվազում է, և ծավալի նվազման դեպքում սառեցման ժամանակն ավելի կարճ է դառնում, քան եթե վերցնենք սառը ջրի նմանատիպ սկզբնական ծավալը։

Սառցարանը երկար ժամանակ հալեցնել

Որ ջուրն է ավելի արագ սառչում և ինչու է դա տեղի ունենում, կարող է ազդել ձյան ծածկույթի վրա, որը կարելի է գտնել փորձի համար օգտագործվող սառնարանի սառնարանում: Եթե ​​վերցնում եք երկու տարա, որոնք ծավալով նույնական են, բայց դրանցից մեկը տաք ջուր է պարունակում, իսկ մյուսը՝ սառը ջուր, տաք ջրով տարան կհալեցնի տակի ձյունը՝ դրանով իսկ բարելավելով ջերմային մակարդակի շփումը պատի հետ։ սառնարանը։ Սառը ջրի տարան դա չի կարող անել: Եթե ​​սառնարանի խցիկում ձյան նման երեսպատում չկա, սառը ջուրը պետք է ավելի արագ սառչի:

Վերև - Ներքև

Նաև այն երևույթը, որի ջուրն ավելի արագ է սառչում` տաք թե սառը, բացատրվում է հետևյալ կերպ. Հետևելով որոշակի օրենքների՝ սառը ջուրը սկսում է սառչել վերին շերտերից, երբ տաք ջուրը դա անում է հակառակը՝ այն սկսում է սառչել ներքևից վեր։ Այս դեպքում պարզվում է, որ սառը ջուրը, վրան ունենալով սառը շերտ՝ տեղ-տեղ արդեն գոյացած սառույցով, դրանով իսկ վատթարացնում է կոնվեկցիոն պրոցեսները և ջերմային ճառագայթում, դրանով բացատրելով, թե որ ջուրն է ավելի արագ սառչում՝ սառը, թե տաք։ Սիրողական փորձերից լուսանկարը կցված է, և այն հստակ տեսանելի է այստեղ։

Ջերմությունը դուրս է գալիս՝ ձգվելով դեպի վեր, և այնտեղ հանդիպում է շատ սառեցված շերտի։ Ջերմային ճառագայթման համար ազատ ճանապարհ չկա, ուստի հովացման գործընթացը դժվարանում է: Տաք ջուրն իր ճանապարհին բացարձակապես նման խոչընդոտներ չունի։ Որն է ավելի արագ սառչում` սառը, թե տաք, որից կախված է հավանական արդյունքը, պատասխանը կարող եք ընդլայնել նրանով, որ ցանկացած ջրի մեջ լուծված են որոշակի նյութեր:

Ջրի կեղտը որպես արդյունքի վրա ազդող գործոն

Եթե ​​դուք չեք խաբում և օգտագործում եք նույն բաղադրությամբ ջուր, որտեղ որոշ նյութերի կոնցենտրացիաները նույնական են, ապա սառը ջուրը պետք է ավելի արագ սառչի։ Բայց եթե իրավիճակ է առաջանում, երբ լուծարվում է քիմիական տարրերհասանելի է միայն տաք ջրում, իսկ սառը ջուրը չի տիրապետում դրանց, ապա հնարավորություն կա, որ տաք ջուրը ավելի շուտ սառչի: Սա բացատրվում է նրանով, որ ջրի մեջ լուծված նյութերը ստեղծում են բյուրեղացման կենտրոններ, և այդ կենտրոնների փոքր քանակի դեպքում ջրի վերածումը տեղի է ունենում. պինդ վիճակդժվար. Հնարավոր է նույնիսկ ջրի գերսառեցում, այն առումով, որ զրոյից ցածր ջերմաստիճանում այն ​​կլինի հեղուկ վիճակում։

Բայց այս բոլոր վարկածները, ըստ ամենայնի, լիովին չեն սազում գիտնականներին, և նրանք շարունակել են աշխատել այս հարցի վրա։ 2013-ին Սինգապուրի մի խումբ հետազոտողներ ասացին, որ իրենք լուծել են դարավոր առեղծված:

Մի խումբ չինացի գիտնականներ պնդում են գաղտնիքը այս ազդեցությունըբաղկացած է էներգիայի քանակից, որը պահվում է ջրի մոլեկուլների միջև իր կապերում, որոնք կոչվում են ջրածնային կապեր:

Հուշում չինացի գիտնականներից

Դրան հաջորդում է տեղեկատվություն, որը հասկանալու համար անհրաժեշտ է որոշակի գիտելիքներ ունենալ քիմիայից, որպեսզի պարզենք, թե որ ջուրն է ավելի արագ սառչում` տաք թե սառը: Ինչպես գիտեք, այն բաղկացած է երկու H (ջրածնի) ատոմներից և մեկ O (թթվածին) ատոմներից, որոնք միացված են կովալենտային կապերով։

Բայց նաև մեկ մոլեկուլի ջրածնի ատոմները ձգվում են դեպի հարևան մոլեկուլները, նրանց թթվածնի բաղադրիչը: Հենց այս կապերն են կոչվում ջրածնային կապեր։

Պետք է հիշել, որ միաժամանակ ջրի մոլեկուլները վանող են միմյանց նկատմամբ։ Գիտնականները նշել են, որ երբ ջուրը տաքանում է, նրա մոլեկուլների միջև հեռավորությունը մեծանում է, և դա պայմանավորված է վանող ուժերից։ Պարզվում է, որ սառը վիճակում մոլեկուլների միջև մեկ տարածություն զբաղեցնելով, կարելի է ասել, դրանք ձգվում են, և ունեն էներգիայի ավելի մեծ պաշար։ Հենց էներգիայի այս պաշարն է ազատվում, երբ ջրի մոլեկուլները սկսում են մոտենալ միմյանց, այսինքն՝ սառչում է տեղի ունենում։ Պարզվում է, որ տաք ջրում էներգիայի ավելի մեծ մատակարարումը և դրա ավելի մեծ արտազատումը, երբ սառչում է մինչև զրոյական ջերմաստիճանի, տեղի է ունենում ավելի արագ, քան սառը ջրում, որն ավելի քիչ նման էներգիա ունի: Այսպիսով, ո՞ր ջուրն է ավելի արագ սառչում` սառը, թե տաք: Փողոցում և լաբորատորիայում պետք է տեղի ունենա Mpemba պարադոքսը, և տաք ջուրը պետք է ավելի արագ վերածվի սառույցի:

Բայց հարցը դեռ բաց է

Այս թելադրանքի միայն տեսական հաստատում կա՝ այս ամենը գրված է գեղեցիկ բանաձևերով և հավանական է թվում: Բայց երբ փորձարարական տվյալները, որոնց ջուրն ավելի արագ է սառչում` տաք թե սառը, դրվեն գործնական իմաստով, և ներկայացվեն դրանց արդյունքները, ապա Մպեմբայի պարադոքսի հարցը կարելի է փակված համարել։

Դպրոցում իմ սիրելի առարկաներից մեկը քիմիան էր: Մի անգամ քիմիայի ուսուցիչը մեզ շատ տարօրինակ ու դժվար առաջադրանք տվեց. Նա մեզ տվեց հարցերի ցանկ, որոնց պետք է պատասխանեինք քիմիայի առումով։ Մեզ մի քանի օր ժամանակ տրվեց այս հանձնարարության համար և թույլ տվեցին օգտվել գրադարաններից և տեղեկատվության այլ մատչելի աղբյուրներից: Այս հարցերից մեկը վերաբերում էր ջրի սառեցման կետին։ Չեմ հիշում, թե կոնկրետ ինչպես հնչեց հարցը, բայց խոսքը վերաբերում էր նրան, որ եթե վերցնես նույն չափի երկու փայտե դույլ, մեկը տաք ջրով, մյուսը սառը (ճշգրիտ նշված ջերմաստիճանով) և տեղադրես դրանք. որոշակի ջերմաստիճան ունեցող միջավայր, ո՞րն է դրանք ավելի արագ սառեցնելու: Իհարկե, պատասխանն անմիջապես ինքն իրեն հուշեց՝ մի դույլ սառը ջրով, բայց մեզ դա չափազանց պարզ թվաց։ Բայց սա բավարար չէր ամբողջական պատասխան տալու համար, պետք էր դա ապացուցել քիմիական տեսանկյունից։ Չնայած իմ բոլոր մտորումներին և հետազոտություններին, ես չկարողացա դա անել տրամաբանական եզրակացություն... Այս օրը ես նույնիսկ որոշեցի բաց թողնել այս ձեռնարկը, ուստի երբեք չգտա այս հանելուկի լուծումը:

Անցան տարիներ, և ես իմացա առօրյա շատ առասպելներ ջրի եռման և սառեցման կետի մասին, և մի առասպել ասում էր. «տաք ջուրն ավելի արագ է սառչում»: Ես նայեցի բազմաթիվ կայքեր, բայց տեղեկատվությունը չափազանց հակասական էր: Իսկ սրանք ընդամենը կարծիքներ էին՝ գիտության տեսանկյունից անհիմն։ Եվ ես որոշեցի ծախսել սեփական փորձը... Քանի որ ես չկարողացա գտնել փայտե դույլեր, օգտագործեցի սառնարան, վառարան, մի քիչ ջուր և թվային ջերմաչափ: Փորձառությանս արդյունքների մասին կխոսեմ քիչ ուշ։ Նախ, ես ձեզ հետ կկիսվեմ ջրի վերաբերյալ մի քանի հետաքրքիր փաստարկներով.

Տաք ջուրն ավելի արագ է սառչում, քան սառը։ Փորձագետների մեծ մասը պնդում է, որ սառը ջուրն ավելի արագ կսառչի, քան տաք ջուրը։ Բայց մեկ զվարճալի երեւույթ (այսպես կոչված Membe էֆեկտը), ըստ անհայտ պատճառներ, հակառակն է ապացուցում՝ տաք ջուրն ավելի արագ է սառչում, քան սառը։ Մի քանի բացատրություններից մեկը գոլորշիացման գործընթացն է. եթե շատ տաք ջուր տեղադրվի սառը միջավայրում, ջուրը կսկսի գոլորշիանալ (ջրի մնացած քանակությունը ավելի արագ կսառչի): Իսկ քիմիայի օրենքներով սա ամենևին առասպել չէ, և ամենայն հավանականությամբ հենց դա էր ուզում լսել մեզանից ուսուցիչը։

Եռացրած ջուրն ավելի արագ է սառչում ծորակից ջուր... Չնայած նախորդ բացատրությանը, որոշ փորձագետներ պնդում են, որ եռացրած ջուրՍենյակային ջերմաստիճանի սառեցումը պետք է ավելի արագ սառչի, քանի որ եռալը նվազեցնում է թթվածնի քանակը:

Սառը ջուրն ավելի արագ է եռում, քան տաք ջուրը։ Եթե ​​տաք ջուրն ավելի արագ է սառչում, ապա սառը ջուրը կարող է ավելի արագ եռալ: Սա հակասում է ողջախոհությանը, և գիտնականները պնդում են, որ դա պարզապես չի կարող լինել: Տաք ջուրը իրականում պետք է ավելի արագ եռա, քան սառը ջուրը: Բայց եռման համար տաք ջուր օգտագործելով՝ դուք էներգիա չեք խնայում։ Դուք կարող եք ավելի քիչ գազ կամ լույս օգտագործել, բայց ջրատաքացուցիչը կօգտագործի նույն քանակությամբ էներգիա, որն անհրաժեշտ է սառը ջուրը տաքացնելու համար: (Սա մի փոքր տարբերվում է արևային էներգիայից): Ջրատաքացուցիչով ջրի տաքացման արդյունքում կարող է նստվածք առաջանալ, ուստի ջրի տաքացման համար ավելի երկար ժամանակ կպահանջվի։

Եթե ​​ջրին աղ ավելացնեք, այն ավելի արագ կեռա։ Աղը բարձրացնում է եռման ջերմաստիճանը (և, համապատասխանաբար, իջեցնում է սառեցման ջերմաստիճանը, այդ իսկ պատճառով որոշ տնային տնտեսուհիներ պաղպաղակի մեջ մի քիչ քարի աղ են ավելացնում): Բայց մենք ներս այս դեպքումՀետաքրքիր է մեկ այլ հարց. որքան ժամանակ ջուրը եռալու է, և կարո՞ղ է եռման կետը այս դեպքում բարձրանալ 100 ° C-ից: Չնայած այն ամենին, ինչ նրանք գրում են խոհարարական գրքերում, գիտնականները պնդում են, որ աղի քանակությունը, որը մենք ավելացնում ենք եռացող ջրին, բավարար չէ եռման ժամանակի կամ ջերմաստիճանի վրա ազդելու համար:

Բայց ահա թե ինչ ստացա.

Սառը ջուր. ես օգտագործել եմ մաքրված ջրի երեք բաժակ 100 մլ բաժակ՝ մեկը սենյակային ջերմաստիճանում (72 °F / 22 °C), մեկը տաք ջրով (115 °F / 46 °C) և մեկը եռացրած ջրով (212 °C): F / 100 ° C): Ես բոլոր երեք բաժակները դրեցի սառնարանում -18 ° C ջերմաստիճանում: Եվ քանի որ գիտեի, որ ջուրն անմիջապես սառույցի չի վերածվի, «փայտե բոցով» որոշեցի սառցակալման աստիճանը։ Երբ ապակու կենտրոնում դրված փայտն այլևս չէր դիպչում հիմքին, ես ենթադրեցի, որ ջուրը սառել է: Ես ամեն հինգ րոպեն մեկ ստուգում էի ակնոցները: Իսկ ինչպիսի՞ն են իմ արդյունքները: Առաջին բաժակի ջուրը սառել է 50 րոպե հետո։ Տաք ջուրը սառել է 80 րոպե անց։ Եփած - 95 րոպե հետո: Իմ բացահայտումները. հաշվի առնելով սառցախցիկի պայմանները և իմ օգտագործած ջուրը, ես չկարողացա վերարտադրել Memb էֆեկտը:

Ես փորձեցի նաև այս փորձը սենյակային ջերմաստիճանում սառեցված նախկինում եռացրած ջրով: Նա սառեցրեց 60 րոպե հետո, այն դեռ ավելի երկար տևեց, քան սառը ջուրը:

Եփած ջուր. Վերցրի մեկ լիտր սենյակային ջերմաստիճանի ջուր և դրեցի կրակի վրա։ Այն եփվեց 6 րոպեում։ Հետո նորից սառեցրի սենյակային ջերմաստիճանի ու ավելացրեցի տաքի վրա։ Նույն շոգին տաք ջուրը եռաց 4 ժամ 30 րոպեում։ Եզրակացություն. ինչպես և սպասվում էր, տաք ջուրը շատ ավելի արագ է եռում:

Եփած ջուր (աղով) 1 լիտր ջրին ավելացրել եմ 2 մեծ ճաշի գդալ կերակրի աղ։ Այն եռացել է 6 րոպե 33 վայրկյան հետո և, ինչպես ցույց է տալիս ջերմաչափը, հասել է 102 ° C ջերմաստիճանի։ Անկասկած, աղը ազդում է եռման ջերմաստիճանի վրա, բայց ոչ շատ։ Եզրակացություն՝ ջրի մեջ աղը խիստ չի ազդում ջերմաստիճանի և եռման ժամանակի վրա։ Անկեղծորեն ընդունում եմ, որ իմ խոհանոցը հազիվ թե կարելի է լաբորատորիա անվանել, և միգուցե եզրակացություններս հակասում են իրականությանը։ Իմ սառցախցիկը կարող է անհավասար սառեցնել սնունդը: Իմ ապակե ակնոցները կարող են լինել անկանոն ձև, և այլն Բայց ինչ էլ որ լինի լաբորատոր պայմաններում, երբ այն գալիս էխոհանոցում ջրի սառեցման կամ եռման մասին, ամենակարեւորը ողջախոհությունն է.

հետ հղում զվարճալի փաստերջրի մասին վոդյուների մասին
ինչպես առաջարկվում է forum.ixbt.com կայքում, այս էֆեկտը (տաք ջուրն ավելի արագ սառեցնելու էֆեկտը, քան սառը ջուրը) կոչվում է «Արիստոտել-Մպեմբայի էֆեկտ»:

Նրանք. եռացրած ջուրը (սառեցված) ավելի արագ է սառչում, քան «հումքը»

Ջուր- բավականին պարզ նյութ քիմիական տեսանկյունից, բայց միևնույն ժամանակ այն ունի մի շարք անսովոր հատկություններ, որոնք երբեք չեն դադարում զարմացնել գիտնականներին: Ստորև ներկայացնում ենք մի քանի փաստ, որոնց մասին քչերը գիտեն:

1. Ո՞ր ջուրն է ավելի արագ սառչում` սառը, թե տաք:

Վերցրեք երկու տարա ջրով, մեկի մեջ լցրեք տաք ջուր, մյուսի մեջ սառը ջուր և դրեք սառցախցիկում։ Տաք ջուրն ավելի արագ կսառչի, քան սառը ջուրը, թեև տրամաբանորեն սառը ջուրը պետք է առաջինը վերածվեր սառույցի. չէ՞ որ տաք ջուրը նախ պետք է սառչի մինչև սառը ջերմաստիճան, այնուհետև վերածվի սառույցի, մինչդեռ սառը ջուրը պետք չէ: հանգստանալ. Ինչու է դա տեղի ունենում:

1963թ.-ին Էրաստո Բ. Երբ երիտասարդը կիսվել է իր հայտնագործությամբ ֆիզիկայի ուսուցչի հետ, նա միայն ծիծաղել է նրա վրա։ Բարեբախտաբար, աշակերտը համառ էր և համոզեց ուսուցչին կատարել փորձ, որը հաստատեց նրա հայտնագործությունը. որոշակի պայմաններում տաք ջուրն իսկապես ավելի արագ է սառչում, քան սառը ջուրը։

Այժմ տաք ջրի այս երևույթն ավելի արագ է սառչում, քան սառը ջուրը կոչվում է « Mpemba էֆեկտ«. Ճիշտ է, նրանից շատ առաջ ջրի այս յուրահատուկ հատկությունը նշել են Արիստոտելը, Ֆրենսիս Բեկոնը և Ռենե Դեկարտը։

Գիտնականները դեռևս լիովին չեն հասկանում այս երևույթի էությունը՝ բացատրելով այն կամ հիպոթերմային, գոլորշիացման, սառույցի ձևավորման, կոնվեկցիայի տարբերությամբ կամ տաք և սառը ջրի վրա հեղուկ գազերի ազդեցությամբ:

2. Նա կարողանում է ակնթարթորեն սառչել

Դա բոլորը գիտեն ջուրմիշտ սառույցի է վերածվում, երբ սառչում է մինչև 0 ° C... բացառությամբ որոշ դեպքերի: Նման դեպք, օրինակ, գերսառեցումն է, որը շատ մաքուր ջրի հատկությունն է հեղուկ մնալու նույնիսկ սառցակալման կետից ցածր սառչելու դեպքում: Այս երեւույթը հնարավոր է դառնում շնորհիվ այն բանի, որ շրջակա միջավայրը չի պարունակում բյուրեղացման կենտրոններ կամ միջուկներ, որոնք կարող են հրահրել սառցե բյուրեղների առաջացում։ Եվ, հետևաբար, ջուրը մնում է հեղուկ վիճակում, նույնիսկ երբ սառչում է մինչև զրոյական աստիճանից ցածր ջերմաստիճան:

Բյուրեղացման գործընթացկարող է առաջանալ, օրինակ, գազի փուչիկների, կեղտերի (կեղտի) պատճառով, տարայի անհարթ մակերեսը: Առանց դրանց ջուրը կմնա հեղուկ։ Երբ բյուրեղացման գործընթացը սկսվում է, դուք կարող եք դիտել, թե ինչպես է գերսառեցված ջուրն անմիջապես վերածվում սառույցի:

Նկատի ունեցեք, որ «գերտաքացած» ջուրը նույնպես մնում է հեղուկ, նույնիսկ երբ տաքացվում է իր եռման կետից բարձր ջերմաստիճանում:

3.19 ջրային վիճակ

Առանց վարանելու նշե՛ք, թե քանի՞ տարբեր վիճակներ ունի ջուրը: Եթե ​​պատասխանել եք երեքին՝ պինդ, հեղուկ, գազային, ապա սխալվում եք։ Գիտնականները տարբերում են ջրի առնվազն 5 տարբեր վիճակներ հեղուկ վիճակում և 14 վիճակներ սառեցված վիճակում:

Հիշու՞մ եք գերսառեցված ջրի մասին խոսակցությունը: Այսպիսով, ինչ էլ որ անեք, -38 ° C ջերմաստիճանի դեպքում նույնիսկ ամենամաքուր գերսառեցված ջուրը հանկարծ կվերածվի սառույցի: Ի՞նչ կլինի, եթե ջերմաստիճանն էլ ավելի իջնի: -120 ° C-ում ջրի հետ ինչ-որ տարօրինակ բան է սկսում տեղի ունենալ. այն դառնում է գերմածուցիկ կամ մածուցիկ, ինչպես մելասը, իսկ -135 ° C-ից ցածր ջերմաստիճանում այն ​​վերածվում է «ապակու» կամ «ապակյա» ջրի՝ պինդ նյութի, որը չունի: բյուրեղային կառուցվածք:

4. Ջուրը զարմացնում է ֆիզիկոսներին

Մոլեկուլային մակարդակում ջուրն էլ ավելի զարմանալի է։ 1995 թվականին գիտնականների կողմից իրականացված նեյտրոնների ցրման փորձը տվեց անսպասելի արդյունք. ֆիզիկոսները պարզեցին, որ ջրի մոլեկուլներին ուղղված նեյտրոնները «տեսնում են» սպասվածից 25%-ով ավելի քիչ ջրածնի պրոտոններ։

Պարզվել է, որ մեկ ատտով (10 -18 վայրկյան) արագությամբ տեղի է ունենում անսովոր քվանտային էֆեկտ, և ջրի քիմիական բանաձևը փոխարեն. H2O, դառնում է H1.5O!

5. Ջրի հիշողություն

Հիմնական բժշկության այլընտրանք հոմեոպաթիանշում է, որ դեղամիջոցի նոսրացված լուծույթը կարող է բուժիչ ազդեցություն ունենալ օրգանիզմի վրա, նույնիսկ եթե նոսրացման գործակիցն այնքան բարձր է, որ լուծույթում ջրի մոլեկուլներից բացի ոչինչ չի մնացել։ Հոմեոպաթիայի կողմնակիցները այս պարադոքսը վերագրում են մի հասկացության, որը կոչվում է « ջրի հիշողությունԸստ որի, ջուրը մոլեկուլային մակարդակում ունի «հիշողություն» մի նյութի մասին, որը ժամանակին լուծվել է իր մեջ և պահպանում է իր սկզբնական կոնցենտրացիայի լուծույթի հատկությունները այն բանից հետո, երբ դրա մեջ որևէ բաղադրիչի մոլեկուլ չի մնում։

Գիտնականների միջազգային խումբը՝ Բելֆաստի Քուինս համալսարանի պրոֆեսոր Մադլեն Էնիսի գլխավորությամբ, որը քննադատում էր հոմեոպաթիայի սկզբունքները, 2002 թվականին փորձ կատարեց՝ մեկընդմիշտ հերքելու այս հայեցակարգը: Արդյունքը հակառակն էր. Դրանից հետո գիտնականներն ասացին, որ կարողացել են ապացուցել ազդեցության իրականությունը»: ջրի հիշողություն«. Սակայն անկախ փորձագետների հսկողության ներքո իրականացված փորձերը ոչ մի արդյունք չեն տվել։ վեճեր ֆենոմենի գոյության մասին» ջրի հիշողություն"Շարունակել.

Ջուրն ունի շատ այլ անսովոր հատկություններ, որոնք մենք չենք անդրադարձել այս հոդվածում: Օրինակ, ջրի խտությունը փոխվում է ջերմաստիճանի հետ (սառույցը ավելի քիչ խիտ է, քան ջուրը); ջուրն ունի բավականին բարձր մակերեսային լարվածություն; հեղուկ վիճակում ջուրը ջրային կլաստերների բարդ և դինամիկ փոփոխվող ցանց է, և դա կլաստերների վարքագիծն է ազդում ջրի կառուցվածքի վրա և այլն:

Այս և շատ այլ անսպասելի հատկությունների մասին ջուրկարելի է կարդալ հոդվածում « Ջրի աննորմալ հատկություններ«Լոնդոնի համալսարանի պրոֆեսոր Մարտին Չապլինի կողմից.