http://poradumo.pp.ua

Online Журнал-Світ порад.
Головна сторінка
» » Яка вода швидше замерзає: гаряча чи холодна? Від чого це залежить

Яка вода швидше замерзає: гаряча чи холодна? Від чого це залежить

На те, яка вода швидше замерзає, гаряча або холодна, впливає безліч факторів, але сам по собі питання здається трохи дивним. Мається на увазі, і це відомо з фізики, що гарячій воді ще потрібен час для того, щоб охолонути до температури порівнюваної холодної води, щоб перетворитися у лід. Холодній воді цей етап можна пропустити, а, відповідно, по часу вона виграє.

Яка вода швидше замерзає: гаряча чи холодна? Від чого це залежить
Але відповідь на питання про те, яка вода замерзає швидше - холодна або гаряча - на вулиці в мороз, знає будь-який житель північних широт. По суті, по-науковому, виходить, що в будь-якому випадку холодна вода просто зобов'язана замерзнути швидше.




Так само подумав і вчитель фізики, до якого звернувся школяр Ераст Мпемба в 1963 році з проханням пояснити, чому холодна суміш майбутнього морозива замерзає довше, ніж аналогічна, але гаряча.

"Це не всесвітня фізика, а якась фізика Мпембы"

В той учитель тільки посміявся над цим, але Денісс Осборн, професор фізики, який у свій час заїхав в ту ж школу, де навчався Ераст, експериментально підтвердив наявність такого ефекту, хоча і пояснення тоді цього не знайшлося. У 1969 році в популярному науковому журналі вийшла спільна стаття цих двох людей, які описали цей своєрідний ефект.

Яка вода швидше замерзає: гаряча чи холодна? Від чого це залежить
З тих пір, до речі, питання про те, яка вода швидше замерзає – гаряча або холодна, має власну назву – ефект, або ж парадокс, Мпембы.

Питання поставало давно

Природно, що й раніше такий феномен мав місце бути, і він був згаданий в роботах інших вчених. Не тільки школяр цікавився цим питанням, але і свій час про це думав Френсіс Бекон, Рене Декарт і навіть Арістотель.

Яка вода швидше замерзає: гаряча чи холодна? Від чого це залежить
Ось тільки підходи до вирішення цього парадоксу взялися шукати тільки наприкінці двадцятого століття.




Умови для того, щоб стався парадокс

Як і у випадку з морозивом, не просто звичайна вода замерзає в процесі експерименту. Повинні бути певні умови для того, щоб почати сперечатися, яка вода замерзає швидше – холодна або гаряча. Що впливає на перебіг даного процесу?

Яка вода швидше замерзає: гаряча чи холодна? Від чого це залежить

Зараз, в 21 столітті, висунуто кілька варіантів, які можуть пояснити цей парадокс. Яка вода замерзає швидше, гаряча або холодна, може залежати від того, що у гарячої води є більша, ніж у холодой, швидкість випаровування. Таким чином, зменшується її об'єм, а при зменшенні обсягу і час замерзання стає менше, ніж якщо взяти аналогічний початковий обсяг холодної води.

Давно розморожували морозилку

Яка вода швидше замерзає: гаряча чи холодна? Від чого це залежить

На те, яка вода замерзає швидше, і чому це відбувається, може вплинути снігова підкладка, яка може мати місце в морозилці холодильника, використовуваного для експерименту. Якщо взяти два контейнера, ідентичних за обсягом, але в одному з них буде гаряча вода, а в іншому – холодна, контейнер з гарячою водою розплавить під собою сніг, тим самим покращуючи контакт теплового рівня зі стінкою холодильника. Контейнер з холодною водою такого зробити не може. Якщо ж такої підкладки зі снігом в холодильній камері немає, холодна вода повинна замерзнути швидше.


Верх - внизу

Також явище того, яка вода швидше замерзає – гаряча або холодна, пояснюється наступним чином. Слідуючи певним законам, холодна вода починає замерзати з верхніх шарів, коли гаряча робить це навпаки - починає замерзати знизу вгору. При цьому виходить, що холодна вода, маючи зверху холодну прошарок з вже місцями кригою, погіршує собі таким чином процеси конвекції і теплового випромінювання, тим самим пояснюється, яка вода замерзає швидше - холодна або гаряча. Фото з аматорських експериментів додається, і тут це чітко видно.

Яка вода швидше замерзає: гаряча чи холодна? Від чого це залежить

Тепло виходить назовні, прагнучи вгору, а там зустрічається з дуже охолодженим шаром. Вільного шляху для тепловипромінювання не є, тому процес охолодження стає скрутним. Таких перепон на своєму шляху абсолютно не має гаряча вода. Яка замерзає швидше – холодна або гаряча, від чого залежить ймовірний вихід, можна розширити відповідь тим, що будь-яка вода має певні речовини, розчинені в ній.

Домішки у складі води як чинник, що впливає на результат

Яка вода швидше замерзає: гаряча чи холодна? Від чого це залежить

Якщо не шахраювати і використовувати воду з однаковим складом, де концентрації певних речовин є ідентичними, то холодна вода повинна замерзнути швидше. Але якщо ж відбувається ситуація, коли розчинені хімічні елементи в наявності тільки в гарячій воді, а холодна вода при цьому ними не володіє, тоді є можливість гарячої води замерзнути раніше. Пояснюється це тим, що розчинені речовини у воді створюють центри кристалізації, і при малій кількості цих центрів перетворення води у твердий стан утруднено. Можливо навіть переохолодження води, в тому плані, що при мінусовій температурі вона буде знаходитися в рідкому стані.

Але всі ці версії, видно, не до кінця влаштовували вчених і вони продовжували працювати над цим питанням. У 2013 році команда дослідників в Сінгапурі заявила, що їм вдалося розгадати вікову загадку.

Яка вода швидше замерзає: гаряча чи холодна? Від чого це залежить
Група китайських вчених стверджує, що секрет даного ефекту полягає в кількості енергії, яка запасена між молекулами води в її зв'язки, які називаються водневими.


Розгадка від китайських вчених

Далі буде інформація, для розуміння якої необхідно мати певні знання в галузі хімії, щоб розібратися в тому, яка вода замерзає швидше - гаряча або холодна. Як відомо, молекула води складається з двох атомів Н (водню) і одного атома Про (кисню), що утримуються між собою ковалентными зв'язками.

Але також атоми водню однієї молекули притягуються до сусіднім молекулам, до їх кисневої складової. Саме такі зв'язки називаються водневими.

Яка вода швидше замерзає: гаряча чи холодна? Від чого це залежить

При цьому варто пам'ятати, що в той же час молекули води діють один на одного відразливе. Вчені відзначили, що при нагріванні води між її молекулами збільшується відстань, і цьому сприяють як раз відразливі сили. Виходить так, що водневі зв'язку, займаючи одне відстань між молекулами у холодному стані, можна сказати, розтягуються, і у них з'являється більший запас енергії. Саме цей запас енергії вивільняється, коли молекули води починають зближуватися одна з одною, тобто, відбувається охолодження. Виходить, що більший запас енергії у гарячій воді, і її більше вивільнення при охолодженні до мінусових температур, відбувається швидше, ніж у холодній воді, у якої такий запас енергії менше. Так яка вода замерзає швидше - холодна або гаряча? На вулиці і в лабораторії повинен відбуватися парадокс Мпембы, і гаряча вода повинна перетворюватися в лід швидше.

Яка вода швидше замерзає: гаряча чи холодна? Від чого це залежить

Але питання все ще відкрите

Існує лише теоретичне підтвердження даної розгадки – все це написано красивими формулами і здається правдоподібним. Але от коли дані експериментів, яка вода швидше замерзає - гаряча або холодна, будуть поставлені в практичному сенсі, і їх результати будуть представлені, тоді і можна буде вважати питання парадоксу Мпембы закритим.

of your page -->

Популярні поради

загрузка...