Hangi su daha hızlı donar: sıcak veya soğuk mu? Bunun neye bağlı?

Suyun daha hızlı, sıcak veya soğuk donduğu gerçeği, birçok faktörü etkiliyor, ancak soru biraz garip görünüyor. İma edilen ve fizikten bilineni, sıcak suyun soğuk suyun sıcaklığına soğumaya kıyasla soğumaya zamana ihtiyacı var. Soğuk su, bu aşama atlanabilir ve buna göre zamanında kazanır. Fakat kuzey enlemlerinin herhangi bir mukimi, suyun soğukta daha hızlı-soğuk veya sıcak-dışında donduğu sorusunun cevabını bilmez. Aslında bilimsel olarak, her durumda soğuk suyun daha çabuk donması gerekir.

1963'te öğrenci Erasto Mpemba tarafından gelecekteki dondurmanın soğuk karışımının benzer ama sıcak olandan daha uzun süre dondurduğunu açıklaması için fizik öğretmeninin de aynı düşünce ortaya çıktı.

"Bu dünya fiziği değil, bir çeşit fizik olan Mpemba"

O zaman öğretmen sadece bu konuyu güldü ancak bir zamanlar Erasto'nun okuduğu aynı okula gelen bir fizik profesörü olan Denis Osborn, böyle bir etkinin varlığını teyit etti, ancak o dönemde açıklama yapılmadı. 1969'da popüler bir bilimsel dergide bu iki kişinin ortak bir makalesi ortaya çıktı ve bu olağandışı etkiyi açıkladı. O zamandan beri, bu arada, hangi suyun daha hızlı donduğu (sıcak veya soğuk) sorununun kendi adı-etkisi veya paradoksu olan Mpemba vardır.

Soru uzun süre önce ortaya çıktı

Doğal olarak, bu fenomen daha önce var olmuştu ve diğer bilim insanlarının eserlerinde belirtilmiştir. Yalnızca öğrenci bu konuyla ilgilenmedi, aynı zamanda Francis Bacon, Rene Descartes ve Aristo bile bunu düşündü. Sadece bu paradoksun çözümüne yaklaşımlar, yalnızca yirminci yüzyılın sonlarına doğru başlamaya başladı.

Bir paradoksun ortaya çıkması için koşullar

Dondurma durumunda olduğu gibi, deney sırasında sıradan su donmaz. Tartışmaya başlamak için bazı şartlar olmalı, hangi su daha hızlı donuyor - soğuk veya sıcak. Bu süreci nasıl etkileyen nedir?

Şimdi, 21. yüzyılda, Danimarka paradoksunu açıklayabilecek çeşitli seçenekler öne sürülmüştür. Suyun daha hızlı, sıcak veya soğuk donduğu gerçeği, sıcak suyun soğuktan daha fazla buharlaşma oranına sahip olması gerçeğine bağlı olabilir. Böylece, hacmi azalır ve hacimde bir azalma olur ve dondurma süresi, benzer bir başlangıç soğuk su miktarı kullanmaya kıyasla daha az olur.

Uzun bir süre için derin dondurucu buz çözüldü.

Suyun daha hızlı dondurulması ve bunun neden gerçekleştiği, deney için kullanılan buzdolabının dondurucusunda gerçekleşebilecek olan kar tabakasını etkileyebilir. Aynı hacimde iki konteynır alırsanız, biri sıcak su olurken, diğerinde - soğuk bir su varsa, altındaki karı eritir ve böylece sıcaklığın buzdolabının duvarı ile temasını arttırır. Soğuk su içeren bir kap bunu yapamaz. Buzdolabında karla astar yoksa, soğuk su daha çabuk dondurulmalıdır.

Üst - alt

Ayrıca, suyun daha hızlı donduğu fenomenin sıcak veya soğuk olması aşağıdaki gibi açıklanmaktadır. Bazı kanunlara göre, soğuk su üst tabakalardan dondurmaya başlar, sıcak olduğunda tersini yapar - alttan yukarıya doğru dondurmaya başlar. Daha önce oluşmuş buz ile soğuk bir tabaka oluşturan soğuk suyun konveksiyon ve ısı radyasyonunu kötüleştirdiği ve böylece hangi suyun daha hızlı donduğu-sıcak veya soğuk dondurduğunu açıkladığı ortaya çıkıyor. Amatör deneylerden alınan fotoğraflar eklenmiş ve burada açıkça görülüyor.

Isı çıkıp yukarı yönelir ve orada çok soğutulmuş bir tabaka ile karşılaşır. Isı yayılımı için serbest yol yok, bu nedenle soğutma işlemi zorlaşıyor. Yolundaki bu tür engeller kesinlikle sıcak su içermemektedir. Daha hızlı donuyor - soğuk veya sıcak, muhtemel sonucu bağlıdır, herhangi bir suyun içindeki çözünmüş bazı maddeleri olduğunu söyleyerek cevabını genişletebilirsiniz.

Sonucu etkileyen faktör olarak suyun içindeki safsızlıklar

Bazı bileşimlerin konsantrasyonlarının aynı olduğu yerde, aynı kompozisyona sahip suya hile yapmaz ve kullanmazsanız, soğuk su daha çabuk dondurulur. Fakat çözülmüş kimyasal elementler sadece sıcak suda bulunurken soğuk suda yoksa, daha önce sıcak suyun dondurulması ihtimali var demektir. Bu, sudaki çözünmüş maddelerin kristalleşme merkezleri yaratması ve bu merkezlerin az bir kısmı ile katı haldeki suyun dönüşümü gerçeği ile açıklanmaktadır. Hatta eksi sıcaklıkta sıvı halde olacağı düşüncesiyle suyun altına soğutmak bile mümkündür.

Fakat görünüşe göre tüm bu versiyonlar bilim adamlarını tam olarak tatmin etmedi ve bu konuda çalışmaya devam etti. 2013'te Singapur'da bir grup araştırmacı, yaşlanmanın esrarengizliğini çözdüklerini söyledi. Bir grup Çinli bilim adamı, bu etkinin sırrının, su molekülleri arasında bağlarında depolanmış olan ve hidrojen molekülleri denilen enerji miktarı olduğunu savunuyor.

Çinli bilim adamlarının çözümü

Ardından, hangi suyun daha hızlı donduğunu anlamak için kimyada bazı bilgilere sahip olmanın gerekli olduğunu anlamak için bilgileri izler - sıcak veya soğuk. Bilindiği gibi, su molekülü , iki atom H (hidrojen) ve bir atom O (oksijen) 'dan oluşur ve bunlar kovalent bağlarla birarada tutulurlar.

Aynı zamanda bir molekülün hidrojen atomları komşu moleküllere, oksijen bileşenine çekilir. Hidrojen bağları denilen bu bağlantılar var.

Unutulmamalıdır ki, aynı zamanda, su molekülleri birbirlerine karşı tepki verirler. Bilim adamları, su molekülleri arasında ısıtıldığında, mesafenin arttığını ve bunun sadece itici kuvvetler tarafından kolaylaştırıldığını kaydetti. Soğuk durumda moleküller arasında bir mesafeyi işgal eden hidrojen bağlarının gerildiği söylenebilir ve daha büyük bir enerji arzı var. Su molekülleri birbirine yaklaştığında salınan enerji rezervidir, yani soğutma gerçekleşir. Sıcak suda daha büyük bir enerji arzı ve sıfırın altındaki sıcaklıklara soğutulduğunda daha fazla salınması, daha az enerjiye sahip olan soğuk suya göre daha hızlı gerçekleşir. Peki hangi su daha hızlı donar - soğuk veya sıcak? Sokakta ve laboratuarda, Mpemba paradoksu olmalı ve sıcak su daha çabuk buza dönüşmelidir.

Ancak soru hala açık

Bu ipucunun teorik olarak teyidi var - hepsi güzel formüller yazıyor ve mantıklı görünüyor. Ancak, suyun daha hızlı donduğu deneylerin verileri sıcak ya da soğuk olduğunda pratik bir anlamda ele alınacak ve sonuçları gösterilecek olursa, Membba paradoksu sorunu kapalı kabul edilebilir.