Koja voda se smrzava brže: vruće ili hladno? Odakle ovisi?

Činjenica da se voda zamrzava brže, vruće ili hladno, utječu mnogi čimbenici, ali samo pitanje izgleda malo čudno. Podrazumijeva se, a poznato je iz fizike, ta vruća voda još uvijek treba vremena da se ohladi kako bi se temperatura hladne vode uspoređivala i pretvorila u led. Hladna voda se može preskočiti u ovoj fazi, a time i na vrijeme. No, bilo koji stanovnik sjevernih geografskih širina zna odgovor na pitanje koje vode zamrzava brže - hladne ili vruće vani u hladnoći. U stvari, znanstveno, ispada da u svakom slučaju, hladna voda jednostavno mora zamrznuti brže.

Istu je misao došlo i učiteljici fizike, kojeg je 1963. godine zatražio student Erasto Mpemba da objasni zašto se hladna mješavina budućeg sladoleda zamrzava dulje nego slična, ali vruća.

"Ovo nije svjetska fizika, već neka vrsta fizike Mpemba"

U to vrijeme, nastavnik se samo nasmijala na to, ali Deniss Osborne, profesor fizike, koji je nekada vozio u istu školu, gdje je studirao Erasto, eksperimentalno potvrdio postojanje takvog učinka, iako je objašnjenje da nije bilo. Godine 1969. u popularnom znanstvenom časopisu izašao je zajednički članak ove dvije osobe koji su opisali taj osebujni učinak. Otada, usput, pitanje čega voda zamrzava brže - vruće ili hladno, ima svoj vlastiti naziv - efekt, ili paradoks, Mpemba.

Pitanje je nastalo davno

Naravno, ovaj fenomen je postojao prije, a spominje se u djelima drugih znanstvenika. Ne samo da je školarac bio zainteresiran za ovo pitanje, već je i pomislio na svoje vrijeme Francis Bacon, Rene Descartes, pa čak i Aristotela. Samo pristupi rješenju ovog paradoksa počeo se promatrati tek krajem dvadesetog stoljeća.

Uvjeti da se paradoks nastavi

Kao u slučaju sladoleda, ne samo obični zamrzavanje vode tijekom eksperimenta. Mora postojati određeni uvjeti za početak rasprave o tome koja voda se smrzava brže - hladno ili vruće. Što utječe na tijek ovog procesa?

Sada, u 21. stoljeću, iznesene su nekoliko opcija koje mogu objasniti dan paradoks. Činjenica da se voda zamrzava brže, vruće ili hladno, može ovisiti o tome tople vode Postoji veća brzina isparavanja nego u hladnoći. Dakle, njegov se volumen smanjuje, a uz smanjenje volumena i vrijeme zamrzavanja postaje manje nego ako uzmemo sličan početni volumen hladne vode.

Dugo je vrijeme zamrzivač bio odmrznut

Činjenica da se voda zamrzava brže, i zašto se to dogodi, može utjecati na snježnu oblogu, koja se može odvijati u zamrzivaču hladnjaka koji se koristi za eksperiment. Ako uzmemo dvije posude su identični u veličini, ali u jednom od njih će biti tople vode, au drugoj - hladnu posudu vode s vrućim rastopiti pod snijegom, čime se poboljšava toplinsku kontakt sloj s hladnjakom zid. Spremnik s hladnom vodom ne može to učiniti. Ako nema hladnjaka sa snijegom, hladna voda bi se trebala smrznuti brže.

Vrh - dno

Također, pojava čega voda zamrzava brže - vruće ili hladno, objašnjava se kako slijedi. Nakon određenih zakona, hladna voda počinje zamrzavati od gornjih slojeva, kada se vrši suprotno - počinje se zamrzavati odozdo prema gore. Tako se čini da je hladna voda, koja ima gornji sloj s hladnim mjestima već formirana leda sama pogoršava tako procesa konvekcije i toplinskog zračenja, čime je objasnio što se voda smrzava brže - vruća ili hladna. Priložene su slike iz amaterskih eksperimenata, a ovdje je jasno vidljivo.

Vrućina izlazi, nagnuta prema gore, a tu se susreće s vrlo hlađenim slojem. Nema slobodnog puta za toplinsko zračenje, tako da proces hlađenja postaje teško. Takve zapreke u svom putu apsolutno nemaju tople vode. Što se brže smrzava - hladno ili vruće, na kojem ovisi vjerojatan ishod, možete proširiti odgovor govoreći da svaka voda ima određene tvari otopljene u njemu.

Nečistoće u vodi kao faktor koji utječe na ishod

Ako ne varajte i koristite vodu istog sastava, gdje su koncentracije određenih tvari identične, hladna voda treba brže zamrznuti. Ali ako postoji situacija kada su otopljeni kemijski elementi dostupni samo u toploj vodi, a hladna voda ih nema, tada postoji mogućnost da se vruća voda zamrzne ranije. To je objašnjeno činjenicom da otopljene supstance u vodi stvaraju centre kristalizacije, a sa malim brojem tih centara, transformacija vode u krutom stanju je teška. Čak je moguće podviti vodu, u smislu da će na minus temperaturi biti u tekućem stanju.

No, sve te verzije, očigledno, nisu u potpunosti zadovoljavale znanstvenike i nastavile su raditi na ovom pitanju. U 2013. godini, tim istraživača u Singapuru izjavio je da su uspjeli riješiti staru zagonetku. Skupina kineskih znanstvenika tvrdi da je tajna tog učinka količina energije koja se pohranjuje između molekula vode u svojim vezama, nazvanim vodikovim.

Rješenje kineskih znanstvenika

Zatim slijedi informacije, za razumijevanje o tome što je potrebno imati neko znanje u kemiji, kako bi se razumjelo što se voda zamrzava brže - vruće ili hladno. Kao što znate, molekule vode sastoji se od dva atoma H (vodik) i jednog atoma O (kisik), koji se drže zajedno kovalentnim vezama.

Ali i atomi vodika jedne molekule privlače susjedne molekule, njihovu kisikovu komponentu. Ove veze nazivaju se vodikovim vezama.

Treba zapamtiti da istodobno molekule vode djeluju jedna na drugu odbojne. Znanstvenici su istaknuli da kada se voda grije između svojih molekula, udaljenost se povećava, a to olakšavaju samo odbojne snage. Ispalo je to vodikove veze, zauzimaju jednu udaljenost između molekula u hladnom stanju, može se reći, rastegnuti i imaju veću opskrbu energijom. To je energija rezerva koja se oslobađa kada se molekule vode počnu približavati jedna drugoj, tj. Dolazi do hlađenja. Ispada da se veća količina energije u toploj vodi i veće oslobađanje kada se hladi na minus temperaturu, događa brže nego u hladnoj vodi koja ima manje energije. Dakle, koja voda zamrzava brže - hladno ili vruće? Na ulici i u laboratoriju mora se pojaviti Mpemba paradoks, a vruća voda mora brže pretvoriti u led.

Ali pitanje je još uvijek otvoreno

Postoji samo teorijska potvrda ovog znaka - sve to piše u lijepim formulama i čini se uvjerljivim. Ali kad su rezultati eksperimenata koji voda se smrzava brže - topla ili hladna, bit će dostavljena u praktičnom smislu, a njihovi rezultati će biti prikazani, onda će biti moguće razmotriti pitanje paradoksa Mpemba zatvoren.