Care apă îngheață mai repede, fierbinte sau rece, este influențată de mulți factori, dar întrebarea în sine pare puțin ciudată. Se presupune, și se știe din fizică, că apa fierbinte încă are nevoie de timp pentru a se răci la temperatura apei reci comparabile pentru a se transforma în gheață. Cu apă rece, această etapă poate fi omisă și, în consecință, câștigă în timp.
Dar răspunsul la întrebarea care apă îngheață mai repede - rece sau fierbinte - pe stradă în îngheț, știe orice locuitor al latitudinilor nordice. De fapt, din punct de vedere științific, se dovedește că, în orice caz, apa rece pur și simplu trebuie să înghețe mai repede.
La fel a făcut și profesorul de fizică, care a fost abordat de școlarul Erasto Mpemba în 1963 cu o cerere de a explica de ce amestecul rece al viitoarei înghețate îngheață mai mult decât aceeași, dar fierbinte.
„Aceasta nu este fizica mondială, ci un fel de fizică Mpemba”
La acea vreme, profesorul râdea doar de asta, dar Deniss Osborn, profesor de fizică, care la un moment dat a mers la aceeași școală în care a studiat Erasto, a confirmat experimental existența unui astfel de efect, deși exista atunci nicio explicație pentru asta. În 1969, un jurnal științific popular a publicat un articol comun al celor doi bărbați care au descris acest efect deosebit.
De atunci, apropo, întrebarea care apă îngheață mai repede - caldă sau rece, își are propriul nume - efectul sau paradoxul, Mpemba.
Întrebarea a apărut cu mult timp în urmă
Bineînțeles, un astfel de fenomen a mai avut loc și a fost menționat în lucrările altor oameni de știință. Nu numai un școlar a fost interesat de această întrebare, dar Francis Bacon, Rene Descartes și chiar Aristotel s-au gândit la ea la un moment dat.
Aceasta sunt doar abordările pentru rezolvarea acestui paradox au început să se uite abia la sfârșitul secolului al XX-lea.
Condiții pentru ca un paradox să apară
Ca și în cazul înghețatei, nu este doar apa obișnuită care îngheață în timpul experimentului. Anumite condiții trebuie să fie prezente pentru a începe să argumentezi care apă îngheață mai repede - rece sau fierbinte. Ce influențează acest proces?
Acum, în secolul 21, au fost propuse mai multe opțiuni care pot explicaacest paradox. Ce apă îngheață mai repede, fierbinte sau rece, poate depinde de faptul că apa fierbinte are o rată de evaporare mai mare decât apa rece. Astfel, volumul acestuia scade, iar odată cu scăderea volumului, timpul de congelare devine mai scurt decât dacă luați un volum inițial similar de apă rece.
Congelatorul a fost dezghețat de mult timp
Care apă îngheață mai repede și de ce o face, pot fi afectate de căptușeala de zăpadă care ar putea fi în congelatorul frigiderului folosit pentru experiment. Dacă luați două recipiente care au volum identic, dar unul dintre ele va avea apă caldă și celăl alt apă rece, recipientul cu apă fierbinte va topi zăpada sub el, îmbunătățind astfel contactul nivelului termic cu peretele frigiderului. Un recipient cu apă rece nu poate face asta. Dacă nu există o astfel de căptușeală cu zăpadă în compartimentul frigider, apa rece ar trebui să înghețe mai repede.
Sus - jos
De asemenea, fenomenul căruia apa îngheață mai repede - caldă sau rece, se explică astfel. Urmând anumite legi, apa rece începe să înghețe din straturile superioare, când apa fierbinte o face invers - începe să înghețe de jos în sus. Se pare că apa rece, având deasupra un strat rece cu gheață deja formată în unele locuri, afectează astfel procesele de convecție și radiație termică, explicând astfel care apă îngheață mai repede - rece sau fierbinte. Fotografii de la amatorexperimentele sunt atașate, iar acest lucru este clar vizibil aici.
Căldura iese, tinzând în sus, și acolo se întâlnește cu un strat foarte rece. Nu există o cale liberă pentru radiația de căldură, așa că procesul de răcire devine dificil. Apa caldă nu are absolut astfel de bariere în cale. Care îngheață mai repede - rece sau cald, de care depinde rezultatul probabil, puteți extinde răspunsul spunând că orice apă are anumite substanțe dizolvate în ea.
Impurități în compoziția apei ca factor care afectează rezultatul
Dacă nu trișezi și nu folosești apă cu aceeași compoziție, unde concentrațiile anumitor substanțe sunt identice, atunci apa rece ar trebui să înghețe mai repede. Dar dacă apare o situație în care elementele chimice dizolvate sunt prezente numai în apa fierbinte, în timp ce apa rece nu le posedă, atunci apa fierbinte are posibilitatea de a îngheța mai devreme. Acest lucru se explică prin faptul că substanțele dizolvate în apă creează centre de cristalizare, iar cu un număr mic din acești centri, transformarea apei în stare solidă este dificilă. Este posibilă chiar și suprarăcirea apei, în sensul că la temperaturi sub zero aceasta va fi în stare lichidă.
Dar toate aceste versiuni, aparent, nu s-au potrivit pe deplin oamenilor de știință și au continuat să lucreze la această problemă. În 2013, o echipă de cercetători din Singapore a spus că au rezolvat misterul vechi.
Un grup de oameni de știință chinezi susțin că secretul acestui efect constă în cantitatea de energie stocată între moleculele de apă din legăturile sale, numite legături de hidrogen.
Indiciu de la oamenii de știință chinezi
Vor urma următoarele informații, pentru înțelegerea cărora trebuie să aveți niște cunoștințe de chimie pentru a vă da seama care apă îngheață mai repede - caldă sau rece. După cum știți, o moleculă de apă este formată din doi atomi de H (hidrogen) și un atom de O (oxigen) ținuți împreună prin legături covalente.
Dar atomii de hidrogen ai unei molecule sunt atrași și de moleculele vecine, de componenta lor de oxigen. Aceste legături sunt numite legături de hidrogen.
Merită să ne amintim că, în același timp, moleculele de apă acționează respingător unele asupra altora. Oamenii de știință au observat că atunci când apa este încălzită, distanța dintre moleculele sale crește, iar acest lucru este facilitat de forțele de respingere. Se dovedește că legăturile de hidrogen, care ocupă o distanță între molecule în stare rece, se poate spune că sunt întinse și au o rezervă mai mare de energie. Această rezervă de energie este eliberată atunci când moleculele de apă încep să se apropie unele de altele, adică are loc răcirea. Se dovedește că o aprovizionare mai mare de energie în apă caldă și o eliberare mai mare a acesteia atunci când este răcită la temperaturi sub zero, are loc mai repede decât în apa rece, care are o astfel de alimentare.mai putina energie. Deci care apă îngheață mai repede - rece sau fierbinte? Paradoxul Mpemba ar trebui să aibă loc afară și în laborator, iar apa fierbinte ar trebui să se transforme mai repede în gheață.
Dar încă deschis
Există doar o confirmare teoretică a acestui indiciu - toate acestea sunt scrise în formule frumoase și par plauzibile. Dar când datele experimentale, care apa îngheață mai repede - caldă sau rece, vor fi puse în sens practic, iar rezultatele lor vor fi prezentate, atunci va fi posibil să se considere închisă problema paradoxului Mpemba.
