"Već smo se susreli sa nekim zanimljivim svojstvima vode koja nam omogućavaju da živimo posebno, i živim bićima općenito. Nastavimo temu i skrećemo vam pažnju na još jedno zanimljivo svojstvo (iako nije jasno da li je istinito ili fiktivno).
Zanimljivo o vodi - efekat Mpemba: da li ste znali da se na internetu šuška o tome vruća voda smrzava brže od hladnog? Možda ne znate, ali ove glasine kruže. I veoma uporan. Dakle, o čemu pričamo - eksperimentalnoj grešci ili novom, zanimljivom svojstvu vode koje još nije proučeno?
Hajde da to shvatimo. Legenda, koja se ponavlja od lokacije do lokacije, glasi: uzmite dvije posude vode: u jednu sipajte toplu vodu, a u drugu hladnu i stavite ih u zamrzivač. Topla voda će se smrznuti brže od hladne vode. Zašto se ovo dešava?
Godine 1963, tanzanijski student po imenu Erasto B. Mpemba je zamrzavao mješavinu sladoleda kada je primijetio da se vruća smjesa stvrdnjava u zamrzivač brže od hladnog. Kada je mladić podijelio svoje otkriće sa svojim profesorom fizike, samo mu se nasmijao. Na sreću, učenik je bio uporan i uvjerio učitelja da izvede eksperiment, koji je potvrdio njegovo otkriće: određenim uslovima Topla voda se zapravo smrzava brže od hladne vode.
Druga verzija legende - Mpemba se okrenuo velikom naučniku, koji se, na sreću, nalazio pored Mpembine afričke škole. I naučnik je povjerovao dječaku i još jednom provjerio šta se dešava. Pa, idemo... Sada se ovaj fenomen smrzavanja tople vode brže od hladne zove “Mpemba efekat”. Istina, mnogo prije toga jedinstvena nekretnina vodu su zabilježili Aristotel, Francis Bacon i René Descartes.
Naučnici još uvijek ne razumiju u potpunosti prirodu ovog fenomena, objašnjavajući ga ili razlikom u prehlađenju, isparavanju, formiranju leda, konvekciji, ili djelovanjem ukapljenih plinova na toplu i hladnu vodu.
Dakle, imamo Mpemba efekat (Mpemba Paradox) - paradoks koji kaže da topla voda (pod određenim uslovima) može da se smrzne brže od hladne vode. Iako u isto vrijeme mora proći temperaturu hladne vode tokom procesa zamrzavanja.
Shodno tome, da bismo se izborili sa paradoksom, postoje dva načina. Prvi je da počnemo objašnjavati ovaj fenomen, smisliti teorije i radovati se što je voda misteriozna tečnost. Ili možete krenuti drugim putem - sami provedite ovaj eksperiment. I izvući odgovarajuće zaključke.
Okrenimo se ljudima koji su zapravo izveli ovaj eksperiment, pokušavajući da reprodukuju efekat Mpemba. A u isto vrijeme, pogledajmo malu studiju koja određuje “odakle rastu noge”.
Na ruskom jeziku, poruka o Mpemba efektu prvi put se pojavila prije 42 godine, kako je objavljeno u časopisu “Chemistry and Life” (1970, br. 1, str. 89). Pošto su bili savjesni, zaposlenici "Hemije i života" odlučili su sami da sprovedu eksperimente i bili su uvjereni: "vruće mlijeko je tvrdoglavo odbijalo da se prvo zamrzne". Za ovaj rezultat dato je prirodno objašnjenje: „Vruća tečnost ne bi trebalo da se prvo smrzne. Na kraju krajeva, njegova temperatura prvo mora biti jednaka temperaturi hladne tečnosti."
Jedan od čitalaca “Hemije i života” izvijestio je sljedeće o svojim eksperimentima (1970, br. 9, str. 81). Doveo je mlijeko do ključanja, ohladio ga dok sobnoj temperaturi i staviti u frizider u isto vreme kada i neprokuvano mleko, koje je takodje bilo na sobnoj temperaturi. Prokuvano mleko brže se smrzavalo. Isti efekat, ali slabiji, postignut je kada se mleko zagreva na 60°C, a ne do ključanja. Kuvanje bi moglo biti od fundamentalnog značaja: ovo će ispariti dio vode i ispariti lakši dio masti. Kao rezultat toga, tačka smrzavanja se može promijeniti. Osim toga, kada se zagrije, a posebno kada se prokuha, moguće su neke hemijske transformacije organskog dijela mlijeka.
Ali „oštećeni telefon“ je već počeo da radi, a više od 25 godina kasnije ova priča je opisana na sledeći način: „Porcija sladoleda se brže hladi ako ga stavite u frižider, nakon što ga dobro zagrejete, nego ako prvo ostavite na hladnoj temperaturi“ („Znanje je moć““, 1997, br. 10, str. 100). Postepeno su počeli da zaboravljaju na mleko, a razgovor se uglavnom okrenuo vodi.
Trinaest godina kasnije, u istoj "Hemiji i životu" pojavio se sljedeći dijalog: "Ako iznesete dvije šolje na hladno - jednu sa hladnom, a drugu sa vruća voda, „koja će se onda voda brže smrzavati?.. Sačekajte zimu i provjerite: topla voda će se brže smrzavati“ (1993, br. 9, str. 79). Godinu dana kasnije, bilo je pismo jednog savesnog čitaoca, koji je zimi marljivo iznosio šolje hladne i tople vode na hladno i uverio se da se hladna voda brže smrzava (1994, br. 11, str. 62).
Sličan eksperiment izveden je pomoću frižidera u kojem je zamrzivač bio prekriven debelim slojem mraza. Kad stavim tople i hladne šoljice na ovaj zamrzivač hladnom vodom, onda se mraz pod čašama tople vode otopio, potonule i voda u njima se brže smrzla. Kada sam stavio čaše na mraz, efekat nije primećen, jer se mraz ispod čaša nije otopio. Nije bilo efekta kada sam, nakon odmrzavanja frižidera, čaše stavila u zamrzivač koji nije bio prekriven mrazom. Ovo dokazuje da je uzrok efekta odmrzavanje mraza pod šoljama tople vode ("Hemija i život" 2000, br. 2, str. 55).
Priču o paradoksu koji je uočio tanzanijski dječak u više navrata pratila je suvisla napomena - kažu da se nijedna informacija, čak i vrlo čudna, ne smije zanemariti. Želja je dobra, ali neostvariva. Ako prvo ne filtriramo nepouzdane informacije, utopit ćemo se u njima. A nevjerojatne informacije su najčešće netačne. Osim toga, često se dešava (kao u slučaju Mpemba efekta) da je nevjerovatnost posljedica izobličenja informacija u procesu prijenosa.
Dakle, zanimljivo je o vodi općenito, a posebno o Mpemba efektu - nije uvijek tačno :)
Više detalja na stranici http://wsyachina.narod.ru/physics/mpemba.html
Godine 1963. tanzanijski školarac po imenu Erasto Mpemba postavio je svom učitelju glupo pitanje - zašto se topli sladoled u njegovom zamrzivaču smrzavao brže od hladnog?
Biti student Magambinske srednja škola u Tanzaniji je to učinio Erasto Mpemba praktičan rad u kuvanju. Trebalo je da napravi domaći sladoled - prokuva mleko, rastvori šećer u njemu, ohladi na sobnu temperaturu, a zatim stavi u frižider da se zamrzne. Očigledno, Mpemba nije bio posebno marljiv učenik i kasnio je sa izvršavanjem prvog dijela zadatka. U strahu da neće stići do kraja časa, stavio je još vruće mlijeko u frižider. Na njegovo iznenađenje, smrzlo se čak i ranije nego mlijeko njegovih drugova, pripremljeno po zadatoj tehnologiji.
Okrenuo se nastavniku fizike za pojašnjenje, ali se učeniku samo nasmijao, rekavši sljedeće: „Ovo nije univerzalna fizika, već Mpemba fizika.” Nakon toga, Mpemba je eksperimentisao ne samo s mlijekom, već i sa običnom vodom.
U svakom slučaju, već kao učenik srednje škole Mkwava, pitao je profesora Dennisa Osbornea sa Univerzitetskog koledža u Dar Es Salamu (pozvanog od direktora škole da učenicima održi predavanje o fizici) konkretno o vodi: „Ako uzmete dvije identične posude sa jednakim količinama vode tako da u jednoj voda ima temperaturu od 35°C, a u drugoj - 100°C i stavite ih u zamrzivač, tada će se u drugoj voda brže smrzavati. Zašto?" Osborne se zainteresovao za ovo pitanje i ubrzo, 1969. godine, on i Mpemba su objavili rezultate svojih eksperimenata u časopisu Physics Education. Od tada, efekat koji su otkrili naziva se Mpemba efekat.
Da li vas zanima zašto se to dešava? Pre samo nekoliko godina naučnici su uspeli da objasne ovaj fenomen...
Efekat Mpemba (Mpemba Paradox) je paradoks koji kaže da se topla voda pod nekim uslovima smrzava brže od hladne vode, iako mora proći temperaturu hladne vode tokom procesa zamrzavanja. Ovaj paradoks je eksperimentalna činjenica koja je u suprotnosti sa uobičajenim idejama, prema kojima, pod istim uslovima, zagrejanom telu je potrebno više vremena da se ohladi na određenu temperaturu nego manje zagrejanom telu da se ohladi na istu temperaturu.
Ovu pojavu su u svoje vrijeme uočili Aristotel, Francis Bacon i Rene Descartes. Do sada niko ne zna tačno kako da objasni ovaj čudan efekat. Naučnici nemaju ni jednu verziju, iako ih ima mnogo. Sve se radi o razlici u svojstvima tople i hladne vode, ali još nije jasno koja svojstva igraju ulogu u ovom slučaju: razlika u prehlađenju, isparavanju, stvaranju leda, konvekciji ili uticaju tečnih gasova na vodu kada različite temperature. Paradoks Mpemba efekta je da vrijeme tokom kojeg se tijelo hladi na temperaturu okoline treba biti proporcionalno temperaturnoj razlici između ovog tijela i okoline. Ovaj zakon je ustanovio Newton i od tada je mnogo puta potvrđen u praksi. U tom efektu, voda temperature 100°C hladi se na temperaturu od 0°C brže od iste količine vode sa temperaturom od 35°C.
Od tada su se pojavljivale različite verzije, od kojih je jedna bila sljedeća: dio tople vode prvo jednostavno ispari, a onda, kada je manje ostane, voda se brže smrzava. Ova verzija je, zbog svoje jednostavnosti, postala najpopularnija, ali nije u potpunosti zadovoljila naučnike.
Sada tim istraživača sa tehnološkog univerziteta Nanyang u Singapuru, predvođen hemičarem Xi Zhangom, kaže da je riješio vjekovnu misteriju zašto se topla voda smrzava brže od hladne vode. Kako su kineski stručnjaci otkrili, tajna leži u količini energije pohranjene u vodikovim vezama između molekula vode.
Kao što znate, molekule vode sastoje se od jednog atoma kisika i dva atoma vodika koji se drže zajedno kovalentnim vezama, što na nivou čestica izgleda kao razmjena elektrona. Drugi poznata činjenica leži u činjenici da se atomi vodika privlače atomima kisika iz susjednih molekula - i formiraju se vodikove veze.
U isto vrijeme, molekuli vode se općenito odbijaju. Naučnici iz Singapura su primijetili: što je voda toplija, to je veća udaljenost između molekula tečnosti zbog povećanja odbojnih sila. Kao rezultat toga, vodonične veze se rastežu i stoga skladište više energije. Ova energija se oslobađa kada se voda ohladi – molekuli se približavaju jedan drugom. A oslobađanje energije, kao što je poznato, znači hlađenje.
Evo pretpostavki koje su iznijeli naučnici:
Isparavanje
Vruća voda brže isparava iz posude, čime se smanjuje njen volumen, a manji volumen vode na istoj temperaturi brže se smrzava. Voda zagrijana na 100°C gubi 16% svoje mase kada se ohladi na 0°C. Efekat isparavanja je dvostruki efekat. Prvo, smanjuje se masa vode potrebne za hlađenje. I drugo, zbog isparavanja, njegova temperatura se smanjuje.
Temperaturna razlika
Zbog činjenice da je temperaturna razlika između tople vode i hladnog zraka veća, stoga je izmjena topline u ovom slučaju intenzivnija i topla voda se brže hladi.
Hipotermija
Kada se voda ohladi ispod 0°C, ne smrzava se uvijek. Pod nekim uslovima, može se podvrgnuti superhlađenju, nastavljajući da ostane tečnost na temperaturama ispod nule. U nekim slučajevima voda može ostati tečna čak i na temperaturi od -20°C. Razlog za ovaj efekat je taj što su za formiranje prvih kristala leda potrebni centri za formiranje kristala. Ako nisu prisutni u tekućoj vodi, onda će se superhlađenje nastaviti sve dok temperatura ne padne dovoljno da se kristali spontano formiraju. Kada počnu da se formiraju u prehlađenoj tečnosti, počet će brže rasti, formirajući bljuzgavi led, koji će se smrznuti i formirati led. Topla voda je najpodložnija hipotermiji jer se zagrijavanjem uklanjaju otopljeni plinovi i mjehurići, koji zauzvrat mogu poslužiti kao centri za formiranje kristala leda. Zašto hipotermija uzrokuje brže zamrzavanje tople vode? U slučaju hladne vode koja nije prehlađena dešava se sledeće: na njenoj površini a tanki sloj led, koji deluje kao izolator između vode i hladnog vazduha, čime se sprečava dalje isparavanje. Brzina formiranja kristala leda u ovom slučaju će biti niža. U slučaju tople vode koja je podvrgnuta superhlađenju, prehlađena voda nema zaštitni površinski sloj leda. Zbog toga mnogo brže gubi toplinu kroz otvoreni vrh. Kada se proces superhlađenja završi i voda se smrzne, gubi se mnogo više topline i stoga se stvara više leda. Mnogi istraživači ovog efekta smatraju hipotermiju glavnim faktorom u slučaju Mpemba efekta.
Konvekcija
Hladna voda počinje da se smrzava odozgo, čime se pogoršavaju procesi toplotnog zračenja i konvekcije, a time i gubitka toplote, dok topla voda počinje da se smrzava odozdo. Ovaj efekat se objašnjava anomalijom u gustini vode. Voda ima najveću gustinu na 4°C. Ako vodu ohladite na 4°C i stavite je u okruženje s nižom temperaturom, površinski sloj vode će se brže smrznuti. Budući da je ova voda manje gusta od vode na 4°C, ostat će na površini, formirajući tanak hladan sloj. U ovim uslovima na površini vode će se za kratko vreme formirati tanak sloj leda, ali će ovaj sloj leda delovati kao izolator, štiteći donje slojeve vode, koji će ostati na temperaturi od 4°C. . Zbog toga će dalji proces hlađenja biti sporiji. U slučaju tople vode situacija je potpuno drugačija. Površinski sloj vode će se brže hladiti zbog isparavanja i veće temperaturne razlike. Takođe, slojevi hladne vode su gušći od slojeva tople vode, tako da će sloj hladne vode potonuti, podižući sloj toplu vodu na površinu. Ova cirkulacija vode osigurava brz pad temperature. Ali zašto ovaj proces ne dostiže tačku ravnoteže? Da bismo objasnili Mpemba efekat sa stanovišta konvekcije, bilo bi potrebno pretpostaviti da su hladni i topli slojevi vode odvojeni i da se sam proces konvekcije nastavlja nakon prosječna temperatura voda će pasti ispod 4°C. Međutim, ne postoje eksperimentalni dokazi koji podržavaju ovu hipotezu da su hladni i topli slojevi vode odvojeni procesom konvekcije.
Gasovi rastvoreni u vodi
Voda uvijek sadrži plinove otopljene u njoj - kisik i ugljični dioksid. Ovi plinovi imaju sposobnost da smanje tačku smrzavanja vode. Kada se voda zagreje, ovi gasovi se oslobađaju iz vode jer je njihova rastvorljivost u vodi veća visoke temperature ispod. Stoga, kada se topla voda hladi, ona uvijek sadrži manje otopljenih plinova nego u nezagrijanoj vodi. hladnom vodom. Zbog toga je tačka smrzavanja zagrijane vode viša i ona se brže smrzava. Ovaj faktor se ponekad smatra glavnim u objašnjavanju Mpemba efekta, iako nema eksperimentalnih podataka koji bi potvrdili ovu činjenicu.
Toplotna provodljivost
Ovaj mehanizam može igrati značajnu ulogu kada se voda stavi u zamrzivač rashladna komora u malim kontejnerima. U ovim uslovima, primećeno je da posuda sa toplom vodom topi led u zamrzivaču ispod, čime se poboljšava toplotni kontakt sa zidom zamrzivača i toplotna provodljivost. Kao rezultat, toplina se uklanja iz posude za toplu vodu brže nego iz hladne. Zauzvrat, posuda sa hladnom vodom ne topi snijeg ispod. Svi ovi (kao i drugi) uvjeti proučavani su u mnogim eksperimentima, ali nedvosmislen odgovor na pitanje - koji od njih osiguravaju 100% reprodukciju Mpemba efekta - nikada nije dobiven. Na primjer, 1995. godine njemački fizičar David Auerbach proučavao je učinak prehlađene vode na ovaj efekat. Otkrio je da se topla voda, dostižući prehlađeno stanje, smrzava na višoj temperaturi od hladne vode, a samim tim i brže od ove druge. Ali hladna voda dostiže prehlađeno stanje brže od tople vode, čime se nadoknađuje prethodno zaostajanje. Osim toga, Auerbachovi rezultati bili su u suprotnosti s prethodnim podacima da je topla voda mogla postići veće prehlađenje zbog manje kristalizacijskih centara. Kada se voda zagrije, iz nje se uklanjaju plinovi otopljeni u njoj, a kada se prokuha, talože se neke soli otopljene u njoj. Za sada se može konstatovati samo jedno: reprodukcija ovog efekta značajno zavisi od uslova pod kojima se eksperiment izvodi. Upravo zato što se ne reprodukuje uvek.
Ali kako kažu, najvjerovatniji razlog.
Kako kemičari pišu u svom članku, koji se može naći na web stranici preprinta arXiv.org, vodonične veze su jače u vrućoj nego u hladnoj vodi. Tako se ispostavlja da je više energije pohranjeno u vodikovim vezama tople vode, što znači da se više energije oslobađa kada se ohladi na temperature ispod nule. Iz tog razloga, stvrdnjavanje se događa brže.
Do danas su naučnici riješili ovu misteriju samo teoretski. Kada iznesu uvjerljive dokaze za svoju verziju, pitanje zašto se topla voda smrzava brže od hladne može se smatrati zatvorenim.
Voda je jedna od najneverovatnijih tečnosti na svetu, koja ima neobična svojstva. Na primjer, led je čvrsto stanje tečnosti, ima specifična gravitacija niže od same vode, što je učinilo mnogo moguća pojava i razvoj života na Zemlji. Osim toga, u pseudonaučnom i naučnom svijetu vode se rasprave o tome koja se voda brže smrzava - topla ili hladna. Svako ko može da dokaže da se vruća tečnost pod određenim uslovima brže smrzava i naučno potkrepi svoje rešenje dobiće nagradu od 1.000 funti od Britanskog kraljevskog društva hemičara.
Pozadina
Činjenica da se topla voda pod nizom uslova smrzava brže od hladne uočena je još u srednjem vijeku. Francis Bacon i René Descartes uložili su mnogo truda da objasne ovaj fenomen. Međutim, sa stanovišta klasične toplotne tehnike, ovaj paradoks se ne može objasniti, a oni su to pokušali stidljivo prećutati. Poticaj za nastavak debate bila je pomalo čudna priča koja se dogodila tanzanijskom školarcu Erastu Mpembi 1963. godine. Jednog dana, tokom lekcije o pravljenju poslastica u školi kuvara, dečak, zaokupljen drugim stvarima, nije stigao da na vreme ohladi smesu za sladoled i stavi vruć rastvor šećera u mleku u zamrzivač. Na njegovo iznenađenje, proizvod se ohladio nešto brže nego kod njegovih kolega praktičara koji su primijetili temperaturni režim pravljenje sladoleda.
Pokušavajući shvatiti suštinu fenomena, dječak se obratio profesoru fizike, koji je, ne ulazeći u detalje, ismijavao njegove kulinarske eksperimente. Međutim, Erasto se odlikovao zavidnom upornošću i nastavio svoje eksperimente ne na mlijeku, već na vodi. Uvjerio se da se u nekim slučajevima topla voda smrzava brže od hladne vode.
Nakon upisa na Univerzitet Dar es Salaam, Erasto Mpembe je prisustvovao predavanju profesora Dennisa G. Osbornea. Nakon njegovog završetka, student je naučnika zbunio problemom o brzini smrzavanja vode u zavisnosti od njene temperature. D.G. Osborne je ismijao samo postavljanje pitanja, izjavivši s aplomom da svaki siromašni student zna da će se hladna voda brže smrznuti. Međutim, mladićeva prirodna upornost dala je do znanja. Opkladio se sa profesorom, predlažući da se provede eksperimentalni test upravo ovdje u laboratoriji. Erasto je stavio dvije posude s vodom u zamrzivač, jednu na 95°F (35°C), a drugu na 212°F (100°C). Zamislite iznenađenje profesora i okolnih „navijača“ kada se voda u drugom kontejneru brže smrzla. Od tada se ovaj fenomen naziva „Paradoks Mpemba“.
Međutim, do danas ne postoji koherentna teorijska hipoteza koja objašnjava „Paradoks Mpemba“. Nije jasno koji su to spoljni faktori hemijski sastav vode, prisustvo otopljenih gasova u njoj i minerali utiču na brzinu smrzavanja tečnosti na različitim temperaturama. Paradoks “Mpemba efekta” je u tome što je u suprotnosti sa jednim od zakona koje je otkrio I. Newton, a koji kaže da je vrijeme hlađenja vode direktno proporcionalno temperaturnoj razlici između tečnosti i okoline. A ako sve druge tekućine u potpunosti poštuju ovaj zakon, tada je voda u nekim slučajevima izuzetak.
Zašto se topla voda brže smrzava?T
Postoji nekoliko verzija zašto se topla voda smrzava brže od hladne vode. Glavni su:
- topla voda brže isparava, dok joj se zapremina smanjuje, a manji volumen tečnosti se brže hladi - pri hlađenju vode od +100°C do 0°C, zapreminski gubici atmosferski pritisak dostići 15%;
- Što je veća temperaturna razlika, to je veći intenzitet razmene toplote između tečnosti i okoline toplotnih gubitaka kipuća voda prolazi brže;
- kada se vruća voda ohladi, na njenoj površini se formira kora leda, koja sprječava potpuno smrzavanje i isparavanje tekućine;
- pri visokim temperaturama vode dolazi do konvekcionog miješanja, smanjujući vrijeme smrzavanja;
- Gasovi rastvoreni u vodi snižavaju tačku smrzavanja, uklanjajući energiju za formiranje kristala - u vrućoj vodi nema rastvorenih gasova.
Svi ovi uslovi su više puta eksperimentalno testirani. Konkretno, njemački naučnik David Auerbach otkrio je da je temperatura kristalizacije tople vode nešto viša od one hladne vode, što omogućava da se prva brže smrzava. Međutim, kasnije su njegovi eksperimenti bili kritikovani i mnogi naučnici su uvereni da se „Mpemba efekat“, koji određuje koja se voda brže smrzava – topla ili hladna, može reprodukovati samo pod određenim uslovima, koje do sada niko nije tražio i precizirao.
Jedan od mojih omiljenih predmeta u školi bila je hemija. Jednom nam je profesorica hemije dala vrlo čudan i težak zadatak. Dao nam je listu pitanja na koja smo morali odgovoriti u smislu hemije. Dobili smo nekoliko dana za ovaj zadatak i bilo nam je dozvoljeno da koristimo biblioteke i druge dostupne izvore informacija. Jedno od ovih pitanja odnosilo se na tačku smrzavanja vode. Ne sećam se tačno kako je zvučalo pitanje, ali radilo se o tome šta ako uzmete dve drvene kante iste veličine, jedan sa toplom vodom, drugi sa hladnom (na tačno navedenoj temperaturi), i stavite ih u okruženje sa određenom temperaturom, koji će se brže smrznuti? Naravno, odmah se nametnuo odgovor - kanta hladne vode, ali smo mislili da je previše jednostavno. Ali to nije bilo dovoljno da damo potpun odgovor, morali smo to dokazati sa hemijske tačke gledišta. I pored svih mojih razmišljanja i istraživanja, nisam mogao doći do logičnog zaključka. Čak sam odlučio da preskočim ovu lekciju tog dana, tako da nikada nisam naučio rješenje ove zagonetke.
Godine su prolazile, a ja sam naučio mnoge svakodnevne mitove o tački ključanja i tački smrzavanja vode, a jedan mit je rekao: „vruća voda se brže smrzava“. Pogledao sam mnoge web stranice, ali informacije su bile previše oprečne. A to su bila samo mišljenja, neutemeljena sa naučne tačke gledišta. I odlučio sam provesti vlastiti eksperiment. Kako nisam mogao pronaći drvene kante, koristio sam zamrzivač, šporet, malo vode i digitalni termometar. Reći ću vam o rezultatima mog iskustva nešto kasnije. Prvo, podijelit ću s vama neke zanimljive argumente o vodi:
Topla voda se smrzava brže od hladne vode. Većina stručnjaka kaže da će se hladna voda smrznuti brže od tople vode. Ali jedan smiješan fenomen (tzv. Memba efekat), iz nepoznatih razloga, dokazuje suprotno: topla voda se smrzava brže od hladne vode. Jedno od nekoliko objašnjenja je proces isparavanja: ako se vrlo vruća voda stavi u hladno okruženje, voda će početi da isparava (preostala količina vode će se brže smrznuti). A prema zakonima hemije, ovo uopće nije mit, a najvjerovatnije je to ono što je učiteljica htjela čuti od nas.
Prokuvana voda se brže smrzava voda iz česme. Uprkos prethodnom objašnjenju, neki stručnjaci to tvrde prokuvane vode Kada se ohladi na sobnu temperaturu, trebalo bi brže da se smrzne jer ključanje smanjuje količinu kiseonika.
Hladna voda ključa brže od tople vode. Ako se topla voda brže smrzava, onda možda hladna voda brže ključa! To je suprotno zdravom razumu i naučnici kažu da to jednostavno ne može biti. Vruća voda iz slavine bi zapravo trebala ključati brže od hladne vode. Ali korištenje tople vode za kuhanje ne štedi energiju. Možete koristiti manje plina ili svjetla, ali bojler će koristiti istu količinu energije potrebnu za zagrijavanje hladne vode. (SA solarna energija stvari su malo drugačije). Kao rezultat zagrijavanja vode bojlerom, može doći do pojave taloga, pa će vodi trebati duže da se zagrije.
Ako u vodu dodate sol, brže će prokuvati. Sol povećava tačku ključanja (i shodno tome snižava tačku smrzavanja - zbog čega neke domaćice dodaju malo kamene soli u svoj sladoled). Ali mi smo unutra u ovom slučaju Zanima me još jedno pitanje: koliko će vremena biti potrebno da voda proključa i da li tačka ključanja u ovom slučaju može porasti iznad 100°C). Uprkos tome što kuharice kažu, naučnici kažu da količina soli koju dodamo u kipuću vodu nije dovoljna da utiče na vrijeme ključanja ili temperaturu.
Ali evo šta sam dobio:
Hladna voda: Koristio sam tri staklene čaše pročišćene vode od 100 ml: jednu čašu sobne temperature (72°F/22°C), jednu vruću vodu (115°F/46°C) i jednu prokuvanu vodu (212 °F/100°C). Sve tri čaše sam stavila u zamrzivač na -18°C. A pošto sam znao da se voda neće odmah pretvoriti u led, odredio sam stepen smrzavanja pomoću „drvenog plovka“. Kada štap postavljen u sredinu čaše više nije dodirivao podnožje, smatrao sam da je voda zaleđena. Provjeravao sam naočare svakih pet minuta. I kakvi su moji rezultati? Voda u prvoj čaši se smrzla nakon 50 minuta. Topla voda se smrzla nakon 80 minuta. Kuvano - nakon 95 minuta. Moji nalazi: S obzirom na uslove u zamrzivaču i vodu koju sam koristio, nisam bio u mogućnosti da reproduciram Memba efekat.
Isprobao sam i ovaj eksperiment s prethodno prokuhanom vodom koja se ohladila na sobnu temperaturu. Smrznuo se u roku od 60 minuta - ipak je bilo potrebno više vremena nego hladnoj vodi da se smrzne.
Prokuhana voda: Uzeo sam litar vode sobne temperature i stavio na vatru. Prokuhalo je za 6 minuta. Zatim sam ga ponovo ohladila na sobnu temperaturu i dodala dok je bila vruća. Na istoj vatri vrela je voda 4 sata i 30 minuta. Zaključak: Očekivano, topla voda ključa mnogo brže.
Prokuvana voda (sa solju): dodala sam 2 velike kašike kuhinjske soli na 1 litar vode. Proključao je za 6 minuta i 33 sekunde, a kako je pokazao termometar, dostigao je temperaturu od 102°C. Nesumnjivo, sol utiče na tačku ključanja, ali ne mnogo. Zaključak: sol u vodi ne utiče mnogo na temperaturu i vrijeme ključanja. Iskreno priznajem da se moja kuhinja teško može nazvati laboratorijom, a možda su moji zaključci u suprotnosti sa stvarnošću. Moj zamrzivač možda neće ravnomjerno zamrznuti hranu. Moje staklene naočare bi mogle biti nepravilnog oblika, itd. Ali šta god da se dešava u laboratoriji, kada je u pitanju zamrzavanje ili ključanje vode u kuhinji, najvažniji je zdrav razum.
link sa zanimljivim činjenicama o vodi sve o vodi
kao što je predloženo na forumu forum.ixbt.com, ovaj efekat (efekat tople vode koja se smrzava brže od hladne vode) naziva se "Aristotel-Mpemba efekat"
One. Prokuvana voda (ohlađena) smrzava se brže od „sirove“ vode
Voda- prilično jednostavna supstanca sa hemijske tačke gledišta, međutim, ima niz neobična svojstva, koji ne prestaje da oduševljava naučnike. Ispod je nekoliko činjenica za koje malo ljudi zna.
1. Koja voda se brže smrzava - hladna ili topla?
Uzmimo dvije posude s vodom: u jednu sipajte toplu vodu, a u drugu hladnu i stavite u zamrzivač. Topla voda će se smrznuti brže od hladne, iako je logično da je hladna voda prvo trebala da se pretvori u led: na kraju krajeva, topla voda mora prvo da se ohladi na nisku temperaturu, a zatim da se pretvori u led, dok hladna voda ne mora da se hladi. Zašto se ovo dešava?
Godine 1963., tanzanijski student po imenu Erasto B. Mpemba, dok je zamrzavao mješavinu sladoleda, primijetio je da se vruća smjesa brže stvrdnula u zamrzivaču od hladne. Kada je mladić podijelio svoje otkriće sa svojim profesorom fizike, samo mu se nasmijao. Na sreću, učenik je bio uporan i uvjerio nastavnika da sprovede eksperiment, koji je potvrdio njegovo otkriće: pod određenim uvjetima, topla voda se zapravo smrzava brže od hladne vode.
Sada se ovaj fenomen smrzavanja tople vode brže od hladne zove " Mpemba efekat" Istina, mnogo prije njega ovo jedinstveno svojstvo vode zabilježili su Aristotel, Francis Bacon i Rene Descartes.
Naučnici još uvijek ne razumiju u potpunosti prirodu ovog fenomena, objašnjavajući ga ili razlikom u prehlađenju, isparavanju, formiranju leda, konvekciji, ili djelovanjem ukapljenih plinova na toplu i hladnu vodu.
2. Može se odmah smrznuti
Svi to znaju vode uvijek se pretvara u led kada se ohladi na 0°C... sa nekim izuzecima! Takav slučaj je, na primjer, prehlađenje, što je svojstvo vrlo čista voda ostaju tečni čak i kada se ohlade ispod nule. Ovaj fenomen postaje moguć zbog činjenice da okruženje ne sadrži centre ili jezgra kristalizacije koja bi mogla izazvati stvaranje kristala leda. I tako voda ostaje unutra tečni oblik, čak i kada se ohladi na temperature ispod nula stepeni Celzijusa.
Proces kristalizacije može biti uzrokovano, na primjer, mjehurićima plina, nečistoćama (zagađivačima) ili neravnom površinom posude. Bez njih, voda će ostati u tečnom stanju. Kada proces kristalizacije započne, možete gledati kako se super ohlađena voda trenutno pretvara u led.
Imajte na umu da "pregrijana" voda također ostaje tečna čak i kada se zagrije iznad tačke ključanja.
3. 19 stanja vode
Bez oklijevanja, navedite koliko različitih stanja ima voda? Ako ste odgovorili tri: čvrsta, tečna, gasovita, onda ste pogrešili. Naučnici razlikuju najmanje 5 različitih stanja vode u tečnom obliku i 14 stanja u zamrznutom obliku.
Sjećate se razgovora o super ohlađenoj vodi? Dakle, bez obzira šta radite, na -38 °C čak i najčistija super ohlađena voda će se iznenada pretvoriti u led. Šta će se dogoditi ako temperatura bude dalje padala? Na -120 °C vodi se nešto čudno događa: postaje super viskozna ili viskozna, poput melase, a na temperaturama ispod -135 °C pretvara se u "staklastu" ili "staklastu" vodu - solidan, u kojem nema kristalne strukture.
4. Voda iznenađuje fizičare
On molekularnom nivou voda je još više iznenađujuća. 1995. godine, eksperiment raspršivanja neutrona koji su sproveli naučnici dao je neočekivani rezultat: fizičari su otkrili da neutroni usmjereni na molekule vode "vide" 25% manje vodonikovih protona nego što se očekivalo.
Pokazalo se da se pri brzini od jedne atosekunde (10-18 sekundi) dešava neobičan kvantni efekat, a hemijska formula umjesto toga vodu H2O, postaje H1.5O!
5. Memorija vode
Alternativa službene medicine homeopatija navodi da je razrijeđena otopina medicinski proizvod može pružiti lekovito dejstvo na tijelu, čak i ako je faktor razrjeđenja toliko visok da u otopini ne ostaje ništa osim molekula vode. Zagovornici homeopatije objašnjavaju ovaj paradoks konceptom koji se zove " pamćenje vode“, prema kojem voda na molekularnom nivou ima „pamćenje” supstance koja je u njoj nekada bila otopljena i zadržava svojstva rastvora prvobitne koncentracije nakon što u njoj ne ostane niti jedan molekul sastojka.
Međunarodni tim naučnika predvođen profesorkom Madeleine Ennis sa Queen's univerziteta u Belfastu, koja je kritizirala principe homeopatije, izveo je eksperiment 2002. kako bi jednom zauvijek opovrgao koncept. Rezultat je bio suprotan. Nakon čega su naučnici izjavili da su uspjeli dokazati stvarnost efekta “ pamćenje vode" Međutim, eksperimenti provedeni pod nadzorom nezavisnih stručnjaka nisu dali rezultate. Sporovi o postojanju fenomena" pamćenje vode"nastavi.
Voda ima mnoga druga neobična svojstva o kojima nismo govorili u ovom članku. Na primjer, gustina vode se mijenja u zavisnosti od temperature (gustina leda je manja od gustine vode); voda ima prilično visoku površinsku napetost; u tekućem stanju voda je složena i dinamički promenljiva mreža vodenih klastera, a ponašanje klastera utiče na strukturu vode itd.
O ovim i mnogim drugim neočekivanim karakteristikama vode možete pročitati u članku “ Anomalna svojstva vode“, autora Martina Chaplina, profesora na Univerzitetu u Londonu.