Care apă îngheață mai repede: caldă sau rece? De ce depinde?

Faptul că apa îngheață mai repede, mai caldă sau mai rece, mulți factori afectează, însă întrebarea însăși pare puțin ciudată. Se presupune, și din fizică se știe că apa caldă are încă nevoie de timp să se răcească la temperatura apei reci, comparată cu transformarea în gheață. Apa rece poate fi omisă în această etapă și, prin urmare, câștigă în timp. Dar orice locuitor al latitudinilor nordice știe răspunsul la întrebarea despre care apa îngheață mai repede - rece sau mai fierbinte - în afara frigului. De fapt, științific, se pare că, în orice caz, apa rece trebuie să înghețe mai repede.

M-am gândit și profesor de fizică, care sa transformat elev Erasto Mpemba în 1963, cu o cerere pentru a explica de ce amestecul rece crema viitor cu gheață congelate mai mult decât similare, dar fierbinte.

"Aceasta nu este fizica lumii, ci un fel de fizică Mpemba"

La acel moment, profesorul doar a râs despre el, dar Deniss Osborne, profesor de fizica, care a condus o dată la aceeași școală, unde a studiat Erasto, a confirmat experimental existența unui astfel de efect, deși o explicație în cazul în care nu a fost. În 1969, într-un jurnal științific popular, a apărut un articol comun al acestor doi oameni care descriu acest efect deosebit. De atunci, de altfel, problema care apa ingheata mai repede - cald sau rece, are propriul nume - efectul sau paradox Mpemba.

Întrebarea a apărut cu mult timp în urmă

Desigur, acest fenomen a existat înainte și a fost menționat în lucrările altor oameni de știință. Nu numai elevul era interesat de această problemă, dar și el se gândea la timpul său Francis Bacon, Rene Descartes și chiar și Aristotel. Numai abordările la rezolvarea acestui paradox au început să privească numai la sfârșitul secolului al XX-lea.

Condiții pentru apariția paradoxului

Ca și în cazul înghețatei, nu numai apa obișnuită îngheață în timpul experimentului. Trebuie să existe anumite condiții pentru a începe să se argumenteze ce apă îngheață mai repede - rece sau cald. Ce influențează cursul acestui proces?

Acum, în secolul 21, au fost prezentate mai multe opțiuni care pot explica paradoxul dat. Faptul că apa îngheață mai repede, mai caldă sau mai rece, poate depinde de faptul că apă fierbinte Există o rată de evaporare mai mare decât în ​​frig. Astfel, volumul său scade și cu o scădere a volumului și timpul de îngheț devine mai mic decât dacă luăm un volum inițial similar de apă rece.

De mult timp congelatorul a fost dezghețat

De fapt, unele apa ingheata mai repede, și de ce se întâmplă acest lucru, poate afecta captuseala zăpadă, care poate avea loc în frigider congelator, utilizat pentru experiment. Dacă luăm în considerare două containere sunt identice ca mărime, dar într-una dintre ele va fi apă caldă, iar în celălalt - recipient de apă rece cu topitură fierbinte sub o zăpadă, îmbunătățind astfel stratul de contact termic cu peretele frigiderului. Un recipient cu apă rece nu poate face acest lucru. Dacă în frigider nu există căptușeală cu zăpadă, apa rece trebuie să înghețe mai repede.

Sus - jos

De asemenea, fenomenul de înghețare a apei mai rapid - cald sau rece, este explicat după cum urmează. În urma anumitor legi, apa rece începe să înghețe din straturile superioare, atunci când este fierbinte, face opusul - începe să înghețe de jos în sus. Astfel, se pare că apa rece, având un strat superior cu locuri reci ca gheata deja formate se deteriorează, astfel procesele de convecție și radiație termică, a explicat astfel ce îngheață mai repede apa - cald sau rece. Fotografii din experimente amatori sunt atașate, iar aici este clar vizibilă.

Căldura iese, tinzându-se în sus și acolo se întâlnește cu un strat foarte răcit. Nu există cale liberă pentru radiația termică, astfel încât procesul de răcire devine dificil. Astfel de obstacole în calea lui absolut nu au apă fierbinte. Ce îngheață mai repede - cald sau rece, depinde de ceea ce rezultatul probabil, se poate extinde răspunsul că apa are o anumită substanță dizolvată în acesta.

Impuritățile în apă ca factor care afectează rezultatul

Dacă nu trișeze și să folosească apa cu aceeași compoziție, în care concentrația anumitor substanțe sunt identice, atunci apa rece trebuie să fie congelate rapid. Dar, în cazul în care aceeași situație se produce atunci când elementele chimice dizolvate disponibile numai în apă caldă și apă rece, în același timp, ei nu au, atunci este posibil să aibă apă caldă înainte de înghețare. Motivul este faptul că soluților în apa de a crea centre de cristalizare, și cu un număr mic de aceste centre de strunjire de apă în stare solidă este dificilă. Poate chiar subrăcit apă, în sensul că la temperaturi sub zero grade, va fi într-o stare lichidă.

Dar toate aceste versiuni, aparent, nu au satisfăcut pe deplin oamenii de știință și au continuat să lucreze la această problemă. În 2013, o echipă de cercetători din Singapore a declarat că au reușit să rezolve o ghicitoare veche. Un grup de oameni de știință chinezi susțin că secretul acestui efect este cantitatea de energie stocată între moleculele de apă în legăturile sale, numite hidrogen.

Soluția oamenilor de știință chinezi

Apoi urmează informațiile, pentru a înțelege care este necesitatea cunoașterii în chimie, pentru a înțelege ce apă îngheață mai repede - fierbinte sau reci. După cum știți, apa molecula constă din doi atomi de H (hidrogen) și un atom de O (oxigen), reținute împreună prin legături covalente.

Dar, de asemenea, atomii de hidrogen ai unei molecule sunt atrase de moleculele vecine, la componenta lor de oxigen. Aceste legături se numesc legături de hidrogen.

Trebuie reținut că, în același timp, moleculele de apă acționează reciproc repulsiv. Oamenii de știință au observat că încălzirea apei crește distanța dintre moleculele sale și să contribuie la această doar forțe repulsive. Se pare că legături de hidrogen, ocupând o distanță între moleculele în stare rece, se poate spune, sunt întinse și au o cantitate mai mare de energie. Această rezervă de energie este eliberată atunci când moleculele de apă încep să se apropie una de cealaltă, adică se produce răcirea. Se pare că o cantitate mai mare de energie în apă caldă și o eliberare mai mare atunci când este răcită la temperaturi minus, are loc mai repede decât în ​​apă rece, care are mai puțină energie. Deci, ce apă îngheață mai repede - rece sau cald? Pe stradă și în laborator trebuie să apară paradoxul Mpemba, iar apa caldă trebuie să se transforme mai repede în gheață.

Dar întrebarea este încă deschisă

Există doar o confirmare teoretică a acestui indiciu - toate acestea sunt scrise în formule frumoase și pare plauzibil. Dar când rezultatele experimentelor pe care apa îngheață mai repede - calde sau reci, vor fi livrate într-un sens practic, iar rezultatele lor vor fi prezentate, atunci va fi posibil să se ia în considerare problema paradoxului Mpemba închis.