تقدم الجمعية الملكية البريطانية للكيمياء مكافأة قدرها 1000 جنيه إسترليني لأي شخص يمكنه الشرح معها نقطة علميةالرؤية ، لماذا في بعض الحالات ماء ساخنيتجمد أسرع من البرد.

لا يزال العلم الحديث عاجزًا عن الإجابة عن هذا السؤال الذي يبدو بسيطًا. يستخدم صانعو الآيس كريم والسقاة هذا التأثير في عملهم اليومي ، لكن لا أحد يعرف حقًا سبب نجاحه. قال رئيس الجمعية الملكية البريطانية للكيمياء ، البروفيسور ديفيد فيليبس ، في بيان صحفي صادر عن الجمعية ، إن هذه المشكلة معروفة منذ آلاف السنين ، وقد فكر فيها فلاسفة مثل أرسطو وديكارت.

كيف تغلب طاهٍ أفريقي على أستاذ فيزياء بريطاني

هذه ليست نكتة كذبة أبريل ، لكنها حقيقة فيزيائية قاسية. لا يمكن لعلم اليوم ، الذي يعمل بسهولة على المجرات والثقوب السوداء ، ببناء مسرعات عملاقة للبحث عن الكواركات والبوزونات ، أن يشرح كيف "يعمل" عنصر الماء. ينص الكتاب المدرسي بشكل لا لبس فيه على أن تبريد الجسم الساخن يستغرق وقتًا أطول من وقت تبريد الجسم البارد. لكن بالنسبة للمياه ، لا يتم احترام هذا القانون دائمًا. لفت أرسطو الانتباه إلى هذه المفارقة في القرن الرابع قبل الميلاد. ه. هذا ما كتبه اليونانية القديمةفي Meteorologica I: "حقيقة أن الماء مسخن مسبقًا يساهم في تجميده. لذلك ، عندما يريد الكثير من الناس تبريد الماء الساخن بسرعة ، وضعه أولاً في الشمس ... "في العصور الوسطى ، حاول فرانسيس بيكون ورينيه ديكارت شرح هذه الظاهرة. للأسف ، لم ينجح في ذلك الفلاسفة العظماء ولا العديد من العلماء الذين طوروا الفيزياء الحرارية الكلاسيكية ، وبالتالي في هذا الشأن حقيقة مزعجةلفترة طويلة "المنسية".

وفقط في عام 1968 "تذكروا" بفضل تلميذ المدرسة إيراستو مبيمبا من تنزانيا ، بعيدًا عن أي علم. أثناء الدراسة في مدرسة للطبخ ، في عام 1963 ، تم تكليف مبيمبي البالغ من العمر 13 عامًا بمهمة صنع الآيس كريم. وفقًا للتقنية ، كان من الضروري غلي الحليب ، وإذابة السكر فيه ، وتبريده إلى درجة حرارة الغرفة ، ثم وضعه في الثلاجة حتى يتجمد. على ما يبدو ، لم يكن مبيمبا طالبًا مجتهدًا ومترددًا. خوفًا من أنه لن يكون في الوقت المناسب بنهاية الدرس ، وضع الحليب الذي لا يزال ساخنًا في الثلاجة. لدهشته ، تجمد حتى قبل حليب رفاقه ، المعد وفقًا لجميع القواعد.

عندما شارك مبيمبا اكتشافه مع مدرس فيزياء ، سخر منه أمام الفصل بأكمله. تذكر مبيمبا الإهانة. بعد خمس سنوات ، كان طالبًا في جامعة دار السلام ، وحضر محاضرة ألقاها الفيزيائي الشهير دينيس جي أوزبورن. بعد المحاضرة ، سأل العالم سؤالاً: "إذا أخذت إناءين متطابقين بنفس كمية الماء ، إحداهما عند 35 درجة مئوية (95 درجة فهرنهايت) والأخرى عند 100 درجة مئوية (212 درجة فهرنهايت) ، منهم في الفريزر ، ثم الماء في وعاء ساخن سوف يتجمد بشكل أسرع. لماذا؟" يمكنك أن تتخيل رد فعل أستاذ بريطاني على سؤال من شاب من تنزانيا المهجورة. لقد سخر من الطالب. ومع ذلك ، كان مبيمبا مستعدًا لمثل هذه الإجابة وتحدى العالم في رهان. وبلغت حجتهم ذروتها في اختبار تجريبي أثبت أن مبيمبا على حق وهزم أوزبورن. لذلك قام الطالب - طباخ بتسجيل اسمه في تاريخ العلم ، ومن الآن فصاعدًا تسمى هذه الظاهرة "تأثير مبيمبا". لتجاهلها ، إعلانها كما لو أن "غير موجود" لا يعمل. الظاهرة موجودة ، وكما كتب الشاعر "ليس في السن بالقدم".

هل جزيئات الغبار والمواد المذابة هي المسؤولة؟

على مر السنين ، حاول الكثيرون كشف لغز تجميد المياه. تم اقتراح مجموعة كاملة من التفسيرات لهذه الظاهرة: التبخر ، والحمل الحراري ، وتأثير المواد المذابة - ولكن لا يمكن اعتبار أي من هذه العوامل نهائية. كرس عدد من العلماء حياتهم كلها لتأثير مبيمبا. موظف قسم السلامة الاشعاعية جامعة الدولةمن مدينة نيويورك ، كان جيمس براونريدج يدرس التناقض في أوقات فراغه لأكثر من عقد من الزمان. بعد إجراء مئات التجارب ، يدعي العالم أن لديه أدلة على "الذنب" من انخفاض درجة حرارة الجسم. يوضح براونريدج أنه عند 0 درجة مئوية ، فإن الماء يبرد فقط ، ويبدأ في التجمد عندما تنخفض درجة الحرارة أدناه. يتم تنظيم نقطة التجمد بواسطة الشوائب الموجودة في الماء - فهي تغير معدل تكوين بلورات الجليد. الشوائب ، وهي جزيئات الغبار والبكتيريا والأملاح الذائبة ، لها درجة حرارة تنوي مميزة ، عندما تتشكل بلورات الجليد حول مراكز التبلور. عند وجود عدة عناصر في الماء مرة واحدة ، يتم تحديد نقطة التجمد بواسطة العنصر الذي يحتوي على أعلى درجة حرارة تنوي.

للتجربة ، أخذ براونريدج عينتين من الماء في نفس درجة الحرارة ووضعتهما في الفريزر. وجد أن إحدى العينات تتجمد دائمًا قبل الأخرى - ربما بسبب مجموعة مختلفة من الشوائب.

تدعي براونريدج أن الماء الساخن يبرد بشكل أسرع بسبب الاختلاف الكبير بين درجات حرارة الماء والمجمد - وهذا يساعده في الوصول إلى نقطة التجمد من قبل. ماء باردتصل إلى نقطة التجمد الطبيعية ، والتي تقل عن 5 درجات مئوية.

ومع ذلك ، فإن منطق براونريدج يثير العديد من الأسئلة. لذلك ، فإن أولئك الذين يمكنهم شرح تأثير مبيمبا بطريقتهم الخاصة لديهم فرصة للتنافس على ألف جنيه إسترليني من الجمعية الملكية البريطانية للكيمياء.

هل فكرت يومًا في السؤال لماذا يتجمد الماء المسخن إلى 82 درجة مئوية أسرع من الماء البارد؟ على الأرجح لا ، فأنا أكثر من متأكد من أن السؤال لم يخطر ببالك مطلقًا - ما هو الماء الذي يتجمد بشكل أسرع ساخنًا أم باردًا؟

ومع ذلك، هذا اكتشاف مذهلمن صنع تلميذ أفريقي عادي إيراستو مبيمبا في عام 1963. كانت التجربة المعتادة لصبي فضولي ، بالطبع ، لم يستطع تفسير المعنى الخاص به بشكل صحيح ، وعلاوة على ذلك ، لم يتمكن العلماء من جميع أنحاء العالم حتى عام 1966 من إعطاء فكرة واضحة ومعقولة الجواب على السؤال - لماذا الماء الساخنيتجمد أسرع من البرد.

لماذا يتجمد الماء الساخن عند 4 درجات مئوية والماء البارد عند 0.

يحتوي الماء البارد على الكثير من الأكسجين المذاب، هو الذي يحافظ على درجة تجمد الماء عند 0 درجة. إذا تمت إزالة الأكسجين من الماء ، وهذا بالضبط ما يحدث عند تسخين الماء ، تذوب فقاعات الهواء في الماء ، كما هو شائع الآن ، ينهار ، لا يتحول الماء إلى جليد عند درجة صفر كالمعتاد و وبالفعل عند 4 درجات مئوية. الأكسجين المذاب في الماء هو الذي يكسر الروابط بين جزيئات الماء ، ويمنع الماء من الانتقال من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة ، ويتحول ببساطة إلى

هذا صحيح ، على الرغم من أنه يبدو مذهلاً ، لأنه في عملية التجميد ، يجب أن يمر الماء المسخن بدرجة حرارة الماء البارد. وفي الوقت نفسه ، يستخدم هذا التأثير على نطاق واسع ، على سبيل المثال ، تمتلئ ساحات التزلج على الجليد والشرائح بالماء الساخن بدلاً من الماء البارد في الشتاء. ينصح الخبراء سائقي السيارات بصب الماء البارد بدلاً من الماء الساخن في خزان الغسالة في الشتاء. تُعرف المفارقة في جميع أنحاء العالم باسم "تأثير مبيمبا".

تم ذكر هذه الظاهرة في وقت من الأوقات من قبل أرسطو وفرانسيس بيكون ورينيه ديكارت ، ولكن في عام 1963 فقط اهتم أساتذة الفيزياء بها وحاولوا التحقيق فيها. بدأ كل شيء عندما لاحظ تلميذ المدرسة التنزاني إيراستو مبيمبا أن الحليب المحلى الذي استخدمه لصنع الآيس كريم يتجمد بشكل أسرع إذا تم تسخينه مسبقًا واقترح أن الماء الساخن يتجمد أسرع من الماء البارد. التفت إلى مدرس الفيزياء للتوضيح ، لكنه سخر فقط من الطالب قائلاً: "هذه ليست فيزياء العالم ، لكنها فيزياء مبيمبا".

لحسن الحظ ، زار دينيس أوزبورن ، أستاذ الفيزياء بجامعة دار السلام ، المدرسة ذات يوم. والتفت إليه مبيمبا بنفس السؤال. كان الأستاذ أقل تشككًا ، وقال إنه لا يستطيع الحكم على ما لم يره من قبل ، وعند عودته إلى المنزل ، طلب من الموظفين إجراء التجارب المناسبة. يبدو أنهم أكدوا كلام الصبي. على أي حال ، في عام 1969 ، تحدث أوزبورن عن العمل مع Mpemba في مجلة "Eng. الفيزياءتعليم". في نفس العام ، نشر جورج كيل من المجلس الوطني الكندي للبحوث مقالًا يصف هذه الظاهرة باللغة الإنجليزية. أمريكيمجلةمنالفيزياء».

هناك عدة تفسيرات محتملة لهذه المفارقة:

• يتبخر الماء الساخن بشكل أسرع ، وبالتالي يقلل حجمه ، ويتجمد حجم أصغر من الماء بنفس درجة الحرارة بشكل أسرع. في حاويات محكمة الإغلاق ، يجب أن يتجمد الماء البارد بشكل أسرع.
• وجود الكسوة الثلجية. حاوية مع ماء ساخنيذوب الجليد في الأسفل ، وبالتالي يحسن التلامس الحراري مع سطح التبريد. الماء البارد لا يذيب الثلج تحته. مع عدم وجود بطانة ثلجية ، يجب أن يتجمد وعاء الماء البارد بشكل أسرع.
• يبدأ الماء البارد في التجمد من الأعلى ، مما يؤدي إلى تفاقم عمليات الإشعاع الحراري والحمل الحراري ، وبالتالي فقدان الحرارة ، بينما يبدأ الماء الساخن في التجمد من الأسفل. مع التحريك الميكانيكي الإضافي للماء في الحاويات ، يجب أن يتجمد الماء البارد بشكل أسرع.
• وجود مراكز التبلور في الماء المبرد - المواد المذابة فيه. مع وجود عدد قليل من هذه المراكز في الماء البارد ، يكون تحويل الماء إلى جليد أمرًا صعبًا ، وحتى التبريد الفائق ممكن عندما يظل في حالة سائلة ، مع درجة حرارة دون الصفر.

تم نشر تفسير آخر مؤخرًا. قام الدكتور جوناثان كاتز من جامعة واشنطن بالتحقيق في هذه الظاهرة وخلص إلى أن المواد الذائبة في الماء تلعب دورًا مهمًا وتتسارع عند تسخينها.
بالمواد المذابة ، يقصد الدكتور كاتز بيكربونات الكالسيوم والمغنيسيوم الموجودة في الماء العسر. عندما يتم تسخين الماء ، تترسب هذه المواد ، يصبح الماء "لينًا". الماء الذي لم يسبق تسخينه يحتوي على هذه الشوائب وهو "عسر". عندما تتجمد وتتكون بلورات الجليد ، يزيد تركيز الشوائب في الماء 50 مرة. هذا يقلل من درجة تجمد الماء.

هذا التفسير لا يبدو مقنعًا بالنسبة لي ، لأنه. يجب ألا ننسى أن التأثير وجد في تجارب الآيس كريم وليس مع الماء العسر. على الأرجح ، أسباب الظاهرة هي فيزيائية حرارية وليست كيميائية.

حتى الآن ، لم يتم تلقي أي تفسير لا لبس فيه لمفارقة مبيمبا. يجب أن أقول إن بعض العلماء لا يعتبرون هذه المفارقة جديرة بالاهتمام. ومع ذلك ، فمن المثير للاهتمام أن يكون تلميذ بسيط قد حقق اعترافًا بالتأثير الجسدي واكتسب شعبية بسبب فضوله ومثابرته.

تمت الإضافة في فبراير 2014

كُتبت المذكرة في عام 2011. ومنذ ذلك الحين ، ظهرت دراسات جديدة لتأثير مبيمبا ومحاولات جديدة لشرحها. لذلك ، في عام 2012 ، أعلنت الجمعية الملكية للكيمياء في بريطانيا العظمى عن مسابقة دولية لحلها لغز علميجائزة "مبيمبا افكت" بقيمة 1000 جنيه. تم تحديد الموعد النهائي في 30 يوليو 2012. الفائز كان نيكولا بريجوفيك من مختبر جامعة زغرب. نشر عمله الذي حلل فيه محاولات سابقة لشرح هذه الظاهرة وتوصل إلى استنتاج أنها غير مقنعة. النموذج الذي اقترحه يعتمد على الخصائص الأساسيةماء. يمكن للمهتمين العثور على وظيفة في http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

لم ينته البحث عند هذا الحد. في عام 2013 ، أثبت الفيزيائيون من سنغافورة نظريًا سبب تأثير ميبمبا. يمكن العثور على العمل في http://arxiv.org/abs/1310.6514.

مقالات ذات صلة على الموقع:

مقالات أخرى من القسم

تعليقات:

أليكسي ميشنيف. ، 06.10.2012 04:14

لماذا يتبخر الماء الساخن بشكل أسرع؟ لقد أثبت العلماء عمليًا أن كوبًا من الماء الساخن يتجمد أسرع من الماء البارد. لا يستطيع العلماء تفسير هذه الظاهرة لعدم فهمهم جوهر الظواهر: الحرارة والبرودة! الحرارة والبرودة هي أحاسيس جسدية ناتجة عن تفاعل جسيمات المادة ، على شكل ضغط مضاد لموجات مغناطيسية تتحرك من جانب الفضاء ومن مركز الأرض. لذلك ، كلما زاد الاختلاف المحتمل لهذا الجهد المغناطيسي ، زادت سرعة تبادل الطاقة بواسطة طريقة الاختراق المضاد لموجة إلى أخرى. وهذا هو ، عن طريق الانتشار! رداً على مقالتي ، كتب أحد المعارضين: 1) ".. الماء الساخن يتبخر بشكل أسرع ، ونتيجة لذلك هناك القليل منه ، فيتم تجميده بشكل أسرع" سؤال! ما هي الطاقة التي تجعل الماء يتبخر بشكل أسرع؟ 2) في مقالتي نتحدث عن كوب زجاجي وليس عن حوض خشبي يستشهد به الخصم كحجة مضادة. ما هو غير صحيح! أجب على السؤال: "ما سبب تبخر المياه في الطبيعة؟" الموجات المغناطيسية ، التي تنتقل دائمًا من مركز الأرض إلى الفضاء ، وتتغلب على الضغط المضاد لموجات الضغط المغناطيسي (التي تنتقل دائمًا من الفضاء إلى مركز الأرض) ، في نفس الوقت ، ترش جزيئات الماء ، منذ الانتقال إلى الفضاء ، يزداد حجمها. هذا هو توسيع! في حالة التغلب على موجات الضغط المغناطيسية ، يتم ضغط أبخرة الماء هذه (مكثفة) وتحت تأثير هذه القوى المغناطيسيةضغط الماء على شكل ترسيب يعود إلى الأرض! بإخلاص! أليكسي ميشنيف. 6 أكتوبر 2012.

أليكسي ميشنيف. ، 06.10.2012 04:19

ما هي درجة الحرارة. درجة الحرارة هي درجة الإجهاد الكهرومغناطيسي للموجات المغناطيسية مع طاقة الانضغاط والتمدد. في حالة توازن هذه الطاقات ، تكون درجة حرارة الجسم أو المادة في حالة مستقرة. إذا كانت حالة التوازن لهذه الطاقات مضطربة ، تجاه طاقة التمدد ، فإن الجسم أو المادة تزداد في حجم الفضاء. في حالة تجاوز طاقة الموجات المغناطيسية في اتجاه الانضغاط ، يتناقص حجم الجسم أو المادة في الفضاء. يتم تحديد درجة الإجهاد الكهرومغناطيسي من خلال درجة تمدد أو تقلص الجسم المرجعي. أليكسي ميشنيف.

مويسيفا ناتاليا، 23.10.2012 11:36 | VNIIM

أليكسي ، أنت تتحدث عن بعض المقالات التي تحدد أفكارك حول مفهوم درجة الحرارة. لكن لا أحد يقرأها. من فضلك أعطني الرابط. بشكل عام ، وجهات نظرك حول الفيزياء غريبة جدًا. لم أسمع قط عن "التوسع الكهرومغناطيسي للجسم المرجعي".

يوري كوزنتسوف ، 04.12.2012 12:32

تم اقتراح فرضية مفادها أن هذا هو عمل الرنين بين الجزيئات والجاذبية الدافعة للعقل بين الجزيئات التي تولدها. في الماء البارد ، تتحرك الجزيئات وتهتز بشكل عشوائي ، بترددات مختلفة. عندما يتم تسخين الماء ، مع زيادة تردد التذبذب ، يضيق مداها (ينخفض ​​اختلاف التردد من الماء الساخن السائل إلى نقطة التبخر) ، تقترب ترددات التذبذب للجزيئات من بعضها البعض ، ونتيجة لذلك يحدث الرنين بين الجزيئات. عند تبريده ، يتم الحفاظ على هذا الرنين جزئيًا ، ولا يموت على الفور. حاول الضغط على أحد أوتار الجيتار ذات الرنين. الآن دعنا نذهب - سيبدأ الخيط في الاهتزاز مرة أخرى ، وسوف يستعيد الرنين اهتزازاته. لذا في الماء المتجمد ، تحاول الجزيئات الخارجية المبردة أن تفقد سعة وتواتر الاهتزازات ، لكن الجزيئات "الدافئة" داخل الوعاء "تسحب" الاهتزازات للخلف ، وتعمل كاهتزازات ، وتعمل الجزيئات الخارجية كرنانات. ينشأ الانجذاب العاطفي * بين الهزازات والرنانات. عندما تصبح القوة الدافعة للعقل أكبر من القوة التي تسببها الطاقة الحركية للجزيئات (التي لا تهتز فحسب ، بل تتحرك خطيًا أيضًا) ، يحدث التبلور المتسارع - "تأثير مبيمبا". الاتصال الدافع غير مستقر للغاية ، يعتمد تأثير Mpemba بشدة على جميع العوامل المصاحبة: حجم الماء المراد تجميده ، وطبيعة تسخينه ، وظروف التجميد ، ودرجة الحرارة ، والحمل الحراري ، وظروف التبادل الحراري ، وتشبع الغاز ، واهتزاز التبريد الوحدة ، التهوية ، الشوائب ، التبخر ، إلخ. ربما حتى من الإضاءة ... لذلك ، يكون للتأثير الكثير من التفسيرات ويصعب أحيانًا إعادة إنتاجه. لنفس سبب "الرنين" ، يغلي الماء المغلي أسرع من الماء غير المغلي - الرنين لبعض الوقت بعد الغليان يحافظ على شدة اهتزازات جزيئات الماء (فقدان الطاقة أثناء التبريد يرجع أساسًا إلى فقدان الطاقة الحركية للحركة الخطية للجزيئات ). مع التسخين المكثف ، تغير جزيئات الهزاز الأدوار مع جزيئات الرنان مقارنة بالتجميد - تردد الهزازات أقل من تردد الرنانات ، مما يعني أنه لا يوجد تجاذب بين الجزيئات ، بل تنافر ، مما يسرع الانتقال إلى آخر حالة التجميع(زوج).

فلاد 11.12.2012 03:42

حطم عقلي ...

أنطون ، 04.02.2013 02:02

1. هل هذا الانجذاب المحفز للعقل كبير حقًا لدرجة أنه يؤثر على عملية نقل الحرارة؟ 2. هل هذا يعني أنه عندما يتم تسخين جميع الأجسام إلى درجة حرارة معينة ، فإن جزيئاتها الهيكلية تدخل في صدى؟ 3. لماذا يختفي هذا الرنين عند التبريد؟ 4. هل هذا هو تخمينك؟ إذا كان هناك مصدر ، يرجى الإشارة. 5. وفقًا لهذه النظرية ، يلعب شكل الإناء دورًا مهمًا ، وإذا كان نحيفًا ومسطحًا ، فلن يكون الفرق في وقت التجمد كبيرًا ، أي يمكنك التحقق من ذلك.

جودرات ، 11.03.2013 10:12 | ميتاك

يحتوي الماء البارد بالفعل على ذرات نيتروجين والمسافات بين جزيئات الماء أقرب منها في الماء الساخن. أي الاستنتاج: الماء الساخن يمتص ذرات النيتروجين بشكل أسرع وفي نفس الوقت يتجمد بسرعة أكبر من الماء البارد - وهذا مشابه لتصلب الحديد ، حيث يتحول الماء الساخن إلى جليد ويتصلب الحديد الساخن عند التبريد السريع!

فلاديمير ، 03/13/2013 06:50

أو ربما هذا: كثافة الماء الساخن والجليد كثافة أقلالماء البارد ، وبالتالي الماء لا يحتاج إلى تغيير كثافته ، ويضيع بعض الوقت في هذا ويتجمد.

أليكسي ميشنيف ، 2013/03/21 الساعة 11:50 صباحًا

قبل الحديث عن صدى الجسيمات وجاذبيتها وذبذباتها ، من الضروري فهم السؤال والإجابة عليه: ما هي القوى التي تجعل الجسيمات تهتز؟ لأنه بدون الطاقة الحركية ، لا يمكن أن يكون هناك ضغط. بدون ضغط ، لا يمكن أن يكون هناك توسيع. بدون التوسع ، لا يمكن أن يكون هناك طاقة حركية! عندما تبدأ في الحديث عن رنين الأوتار ، فقد بذلت جهدًا أولاً لجعل أحد هذه الأوتار يبدأ في الاهتزاز! عند الحديث عن الانجذاب ، يجب أولاً وقبل كل شيء الإشارة إلى القوة التي تجعل هذه الأجسام تنجذب! أؤكد أن جميع الأجسام تنضغط بواسطة الطاقة الكهرومغناطيسية للغلاف الجوي والتي تضغط على جميع الأجسام والمواد و الجسيمات الأوليةبقوة 1.33 كجم. ليس لكل سم 2 ، ولكن لكل جسيم أولي ، لأن ضغط الغلاف الجوي لا يمكن أن يكون انتقائيًا ، فلا تخلط بينه وبين مقدار القوة!

دوديك ، 05/31/2013 02:59

يبدو لي أنك نسيت حقيقة واحدة - "يبدأ العلم حيث تبدأ القياسات". ما هي درجة حرارة الماء "الساخن"؟ ما هي درجة حرارة الماء "البارد"؟ المقال لا يقول كلمة واحدة حول هذا الموضوع. من هذا يمكننا أن نستنتج - المقال كله هراء!

غريغوري ، 06/04/2013 12:17

دوديك ، قبل أن يطلق على مقال ما هراء ، يجب على المرء أن يفكر في التعلم ، على الأقل قليلاً. وليس مجرد قياس.

ديمتري ، 12/24/2013 10:57 ص

تتحرك جزيئات الماء الساخن بشكل أسرع من الماء البارد ، وبسبب هذا هناك اتصال وثيق بالبيئة ، يبدو أنها تمتص كل البرودة ، وتتباطأ بسرعة.

إيفان ، 10.01.2014 05:53

من المدهش ظهور مثل هذا المقال المجهول على هذا الموقع. المقال غير علمي تمامًا. انطلق كل من المؤلف والمعلقين الذين يتنافسون مع بعضهم البعض بحثًا عن تفسير للظاهرة ، دون أن يكلفوا أنفسهم عناء معرفة ما إذا كانت هذه الظاهرة قد لوحظت على الإطلاق ، وإذا كان الأمر كذلك ، في ظل أي ظروف. علاوة على ذلك ، لا يوجد حتى اتفاق على ما نلاحظه بالفعل! لذلك يصر المؤلف على الحاجة إلى شرح تأثير التجميد السريع للآيس كريم الساخن ، على الرغم من أنه من النص بأكمله (والكلمات "تم اكتشاف التأثير في تجارب مع الآيس كريم") يترتب على ذلك أنه هو نفسه لم يقم بإنشاء مثل هذا التجارب. من متغيرات "التفسير" للظاهرة المدرجة في المقالة ، يمكن ملاحظة أنه تم وصف تجارب مختلفة تمامًا ، تم إعدادها في ظروف مختلفة مع محاليل مائية. يشير كل من جوهر التفسيرات والمزاج الشرطي فيها إلى أنه لم يتم تنفيذ حتى التحقق الأولي من الأفكار المعبر عنها. سمع شخص ما عن طريق الخطأ قصة غريبة وعبّر عن استنتاجه التخميني. أنا آسف لكنه ليس جسديًا بحث علمي، ومحادثة في غرفة التدخين.

إيفان ، 01/10/2014 06:10

بخصوص التعليقات الواردة في المقال حول تعبئة البكرات بالماء الساخن وخزانات الغسيل الباردة. كل شيء بسيط من وجهة النظر الفيزياء الابتدائية. تمتلئ حلبة التزلج بالماء الساخن فقط لأنها تتجمد بشكل أبطأ. يجب أن تكون الحلبة مستوية وسلسة. حاول أن تملأه بالماء البارد - سوف تحصل على نتوءات و "تدفقات" ، لأن. سوف يتجمد الماء بسرعة دون أن يتاح له وقت للانتشار في طبقة موحدة. وسيتاح للواحد الساخن وقت للانتشار في طبقة متساوية ، وسوف يذيب الجليد الموجود والنتوءات الثلجية. مع الغسالة ، ليس الأمر صعبًا أيضًا: لا فائدة من سكب الماء النظيف في الصقيع - إنه يتجمد على الزجاج (حتى ساخنًا) ؛ والسائل الساخن غير المتجمد يمكن أن يؤدي إلى تكسير الزجاج البارد ، بالإضافة إلى أنه سيكون له نقطة تجمد متزايدة على الزجاج بسبب التبخر المتسارع للكحوليات في طريقه إلى الزجاج (هل يعرف الجميع مبدأ لغو القمر حتى الآن؟ - يتبخر الكحول ، وبقايا الماء).

إيفان ، 01/10/2014 06:34

لكن في الحقيقة هذه الظاهرة ، من السخف التساؤل عن سبب إجراء تجربتين مختلفتين في ظروف مختلفة بشكل مختلف. إذا تم إعداد التجربة بشكل نظيف ، فأنت بحاجة إلى تناول الماء الساخن والبارد من نفس الشيء التركيب الكيميائي- خذ ماء مغلي مبرد مسبقا من نفس الغلاية. تصب في أوعية متطابقة (على سبيل المثال ، أكواب رقيقة الجدران). نحن لا نضع الثلج ، ولكن على نفس القاعدة الجافة ، على سبيل المثال ، طاولة خشبية. وليس في الفريزر الصغير ، ولكن في منظم الحرارة الضخم بدرجة كافية - أجريت تجربة قبل عامين في البلد ، عندما كان الطقس باردًا مستقرًا في الخارج ، حوالي -25 درجة مئوية. يتبلور الماء عند درجة حرارة معينة بعد إطلاق حرارة التبلور. تتلخص الفرضية في القول بأن الماء الساخن يبرد بشكل أسرع (هذا صحيح ، وفقًا للفيزياء الكلاسيكية ، فإن معدل نقل الحرارة يتناسب مع اختلاف درجة الحرارة) ، لكنه يحافظ على معدل تبريد متزايد حتى عندما تكون درجة حرارته مساوية لدرجة الحرارة من الماء البارد. السؤال هو ، كيف يختلف الماء الذي تم تبريده إلى درجة حرارة +20 درجة مئوية في الخارج عن نفس الماء بالضبط الذي تم تبريده إلى درجة حرارة +20 درجة مئوية قبل ساعة ، ولكن في غرفة؟ الفيزياء الكلاسيكية (بالمناسبة ، لا تعتمد على الثرثرة في غرفة التدخين ، ولكن على مئات الآلاف والملايين من التجارب) تقول: نعم ، لا شيء ، ديناميكيات التبريد الإضافية ستكون كما هي (فقط الماء المغلي سيصل إلى +20 نقطة لاحقًا ). وتظهر التجربة نفس الشيء: عندما تكون هناك بالفعل قشرة صلبة من الجليد في كوب من الماء البارد في البداية ، فإن الماء الساخن لم يفكر حتى في التجميد. ملاحظة. لتعليقات يوري كوزنتسوف. يمكن اعتبار وجود تأثير معين ثابتًا عندما يتم وصف شروط حدوثه وإعادة إنتاجه بشكل ثابت. وعندما تكون لدينا تجارب غير مفهومة بشروط مجهولة ، يكون من السابق لأوانه بناء نظريات لتفسيرها وهذا لا يعطي شيئًا من وجهة نظر علمية. P. حسنًا ، من المستحيل قراءة تعليقات أليكسي ميشنيف بدون دموع من العاطفة - يعيش الشخص في نوع من العالم الخيالي لا علاقة له بالفيزياء والتجارب الحقيقية.

جريجوري ، 01/13/2014 10:58 صباحًا

إيفان ، أفهم أنك تدحض تأثير مبيمبا؟ غير موجود ، كما تظهر تجاربك؟ لماذا هي مشهورة جدًا في الفيزياء ، ولماذا يحاول الكثيرون شرحها؟

إيفان ، 02/14/2014 01:51

مساء الخير جريجوري! يوجد تأثير تجربة غير دقيقة. لكن ، كما تفهم ، هذا ليس سببًا للبحث عن أنماط جديدة في الفيزياء ، ولكنه سبب لتحسين مهارة المجرب. كما أشرت في التعليقات ، في جميع المحاولات المذكورة لشرح "تأثير مبيمبا" ، لا يستطيع الباحثون حتى التعبير بوضوح عما يقومون بقياسه بالضبط وتحت أي ظروف. وتريد أن تقول إن هؤلاء فيزيائيون تجريبيون؟ لا تجعلني أضحك. التأثير ليس معروفًا في الفيزياء ، ولكن في المناقشات العلمية الزائفة في المنتديات والمدونات المختلفة ، والتي أصبح البحر الآن فيها. كتأثير مادي حقيقي (بمعنى نتيجة لبعض القوانين الفيزيائية الجديدة ، وليس نتيجة لتفسير غير صحيح أو مجرد أسطورة) ، يدركه الأشخاص البعيدين عن الفيزياء. لذلك لا يوجد سبب للتحدث كتأثير مادي واحد عن نتائج التجارب المختلفة التي تم إعدادها في ظل ظروف مختلفة تمامًا.

بافل ، 02/18/2014 09:59

حسنًا ، يا رفاق ... مقال عن "معلومات السرعة" ... بلا إهانة ... ؛) إيفان محق في كل شيء ...

جريجوري ، 02/19/2014 الساعة 12:50 مساءً

إيفان ، أوافق على أن هناك الكثير من المواقع العلمية الزائفة تنشر مواد مثيرة لم يتم التحقق منها الآن.؟ بعد كل شيء ، لا يزال تأثير Mpemba قيد الدراسة. علاوة على ذلك ، يقوم علماء من الجامعات بإجراء أبحاث. على سبيل المثال ، في عام 2013 تمت دراسة هذا التأثير من قبل مجموعة من جامعة التكنولوجيافي سنغافورة. انظر إلى الرابط http://arxiv.org/abs/1310.6514. يعتقدون أنهم وجدوا تفسيرا لهذا التأثير. لن أكتب بالتفصيل عن جوهر الاكتشاف ، لكن في رأيهم ، يرتبط التأثير بالاختلاف في الطاقات المخزنة في روابط الهيدروجين.

مويسيفا ن. ، 02/19/2014 03:04

لكل من يهتم بالبحث عن تأثير Mpemba ، لقد استكملت قليلاً مادة المقالة وقدمت روابط حيث يمكنك التعرف على أحدث النتائج (انظر النص). شكرا على التعليقات.

إلدار ، 24/02/2014 04:12 | ليس من المنطقي سرد ​​كل شيء

إذا حدث تأثير Mpemba حقًا ، فيجب البحث عن التفسير ، كما أعتقد ، في التركيب الجزيئي للماء. الماء (كما علمت من الأدبيات العلمية الشعبية) لا يوجد كجزيئات H2O فردية ، ولكن كمجموعات من عدة جزيئات (حتى العشرات). مع ارتفاع درجة حرارة الماء ، تزداد سرعة حركة الجزيئات ، وتتفكك المجموعات ضد بعضها البعض و سندات التكافؤليس لدى الجزيئات الوقت لتجميع عناقيد كبيرة. يستغرق تكوين العناقيد وقتًا أطول بقليل من إبطاء سرعة الجزيئات. وبما أن المجموعات أصغر ، فإن التكوين شعرية الكريستاليحدث بشكل أسرع. في الماء البارد ، على ما يبدو ، تمنع التجمعات الكبيرة والمستقرة إلى حد ما تكوين شبكة ؛ يستغرق تدميرها بعض الوقت. رأيت بنفسي تأثيرًا مثيرًا للفضول على شاشة التلفزيون ، عندما بقي الماء البارد في جرة بهدوء سائلاً لعدة ساعات في البرد. ولكن بمجرد التقاط الجرة ، أي أنه تم تحريكها قليلاً من مكانها ، تبلور الماء الموجود في الجرة على الفور ، وأصبح معتمًا ، وانفجر الجرة. حسنًا ، الكاهن الذي أظهر هذا التأثير فسره بحقيقة أن الماء قد كرس. بالمناسبة ، اتضح أن الماء يغير لزوجته بشكل كبير حسب درجة الحرارة. نحن ، كمخلوقات كبيرة ، لا نلاحظ ذلك ، ولكن على مستوى القشريات الصغيرة (مم وأقل) ، وحتى البكتيريا ، فإن لزوجة الماء عامل مهم للغاية. أعتقد أن هذه اللزوجة تُعطى أيضًا بحجم مجموعات المياه.

جراي ، 15/03/2014 05:30

كل ما نراه من حولنا هو خصائص سطحية (خصائص) ، لذلك نحن نأخذ للطاقة فقط ما يمكننا قياسه أو إثبات وجوده بأي شكل من الأشكال ، وإلا فإنه طريق مسدود. لا يمكن تفسير هذه الظاهرة ، تأثير مبيمبا ، إلا من خلال نظرية حجمية بسيطة توحد جميع النماذج الفيزيائية في بنية تفاعل واحدة. في الواقع الأمر بسيط

نيكيتا ، 06/06/2014 04:27 | السيارات

ولكن كيف تجعل الماء يبقى بارداً ولا يكون دافئاً عندما تدخل السيارة!

أليكسي ، 03.10.2014 01:09

وها هو "اكتشاف" آخر أثناء التنقل. يتجمد الماء الموجود في زجاجة بلاستيكية بشكل أسرع باستخدام سدادة مفتوحة. من أجل المتعة ، جربت عدة مرات في الصقيع الشديد. التأثير واضح. مرحبا المنظرون!

يوجين ، 12/27/2014 08:40

مبدأ المبرد التبخيري. نأخذ زجاجتين محكم الإغلاق بالماء البارد والساخن. نضعها في البرد. يتجمد الماء البارد بشكل أسرع. الآن نأخذ نفس الزجاجات بالماء البارد والساخن ، نفتحها ونضعها في البرد. سيتجمد الماء الساخن أسرع من الماء البارد. إذا أخذنا حوضين من الماء البارد والساخن ، فإن الماء الساخن سوف يتجمد بشكل أسرع. هذا يرجع إلى حقيقة أننا نزيد الاتصال مع الغلاف الجوي. كلما زاد التبخر ، زادت سرعة انخفاض درجة الحرارة. هنا من الضروري ذكر عامل الرطوبة. كلما انخفضت الرطوبة ، كلما كان التبخر أقوى وزاد التبريد.

رمادي تومسك ، 03/01/2015 10:55

GRAY ، 15.03.2014 05:30 - تابع ما تعرفه عن درجة الحرارة ليس كل شيء. هناك شيء آخر. إذا قمت بتكوين نموذج فيزيائي لدرجة الحرارة بشكل صحيح ، فسيصبح هو المفتاح لوصف عمليات الطاقة من الانتشار والذوبان والتبلور إلى مثل هذه المقاييس مثل زيادة درجة الحرارة مع زيادة الضغط ، وزيادة الضغط مع زيادة درجة الحرارة. حتى النموذج الفيزيائي لطاقة الشمس سوف يتضح مما سبق. انا في الشتاء. . في أوائل ربيع عام 20013 ، بعد النظر في نماذج درجة الحرارة ، قمت بتجميع نموذج درجة الحرارة العامة. بعد شهرين ، تذكرت مفارقة درجة الحرارة ، ثم أدركت ... أن نموذج درجة الحرارة الخاص بي يصف أيضًا مفارقة مبيمبا. كان هذا في مايو - يونيو 2013. تأخرت بسنة ، لكن هذا للأفضل. نموذجي المادي عبارة عن إطار متجمد ويمكن تمريره للأمام وللخلف ولديه المهارات الحركية للنشاط ، وهو نفس النشاط الذي يتحرك فيه كل شيء. لدي 8 فصول دراسية وسنتين في الكلية مع تكرار الموضوع. لقد مرت 20 سنة. لذلك لا يمكنني أن أنسب أي نوع من النماذج الفيزيائية للعلماء المشهورين ، وكذلك الصيغ. اسف جدا.

أندري ، 08.11.2015 08:52

بشكل عام ، لدي فكرة عن سبب تجميد الماء الساخن بشكل أسرع من الماء البارد. وفي توضيحاتي ، كل شيء بسيط للغاية إذا كنت مهتمًا ، فاكتب لي بريدًا إلكترونيًا: [بريد إلكتروني محمي]

أندري ، 08.11.2015 08:58

أنا آسف ، لقد أعطيت صندوق بريد خاطئ هنا هو البريد الإلكتروني الصحيح: [بريد إلكتروني محمي]

فيكتور ، 23/12/2015 10:37 صباحًا

يبدو لي أن كل شيء أبسط ، فالثلج يتساقط معنا ، إنه غاز مبخر ، مبرد ، لذلك ربما يبرد بشكل أسرع في الصقيع لأنه يتبخر ويتبلور على الفور بعيدًا عن الارتفاع ، والماء في الحالة الغازية يبرد أسرع منه في السائل )

بكجان، 01/28/2016 09:18

حتى لو كشف شخص ما عن قوانين العالم هذه المرتبطة بهذا التأثير ، فلن يكتب هنا. من وجهة نظري ، لن يكون من المنطقي الكشف عن أسراره لمستخدمي الإنترنت عندما يتمكن من نشرها في المجلات العلمية الشهيرة و اثبت ذلك بنفسه امام الناس. فما سيكتب عن هذا التأثير هنا كل هذه الغالبية ليست منطقية.)))

الإسكندرية ، 02/22/2016 12:48 مساءً

مرحبًا المجربون ، أنت محق في قولك إن العلم يبدأ من حيث ... ليس القياسات ، ولكن الحسابات. "التجربة" - حجة أبدية لا غنى عنها لأولئك المحرومين من الخيال والتفكير الخطي أساءت الجميع ، الآن في حالة E \ u003d mc2 - هل يتذكر الجميع؟ تحدد سرعة الجزيئات المتطايرة من الماء البارد إلى الغلاف الجوي مقدار الطاقة التي تحملها بعيدًا عن الماء (التبريد - فقدان الطاقة). سرعة الجزيئات من الماء الساخن أعلى بكثير والطاقة المنقولة بعيدًا (معدل تبريد الكتلة المتبقية من الماء) هذا كل شيء ، إذا تركت من "التجربة" وتذكرت أساسيات العلم

فلاديمير ، 25/04/2016 10:53 ص | ميتيو

في تلك الأيام التي كان فيها التجمد نادرًا ، تم تجفيف المياه من نظام تبريد السيارات في مرآب غير مدفأ لأسطول السيارات بعد يوم عمل حتى لا يتم إذابة كتلة الأسطوانة أو المبرد - أحيانًا معًا. تم سكب الماء الساخن في الصباح. في حالة الصقيع الشديد ، بدأت المحركات بدون مشاكل. بطريقة ما ، بسبب نقص الماء الساخن ، تم سكب الماء من الصنبور. تجمد الماء على الفور. كانت التجربة باهظة الثمن - تمامًا مثل تكلفة شراء واستبدال كتلة الأسطوانة والرادياتير لسيارة ZIL-131. من لا يؤمن فليراجع. و Mpemba جربوا الآيس كريم. في الآيس كريم ، يحدث التبلور بشكل مختلف عن الماء. جرب قضم قطعة من الآيس كريم وقطعة من الثلج بأسنانك. على الأرجح لم يتجمد ، بل أصبح سميكًا نتيجة التبريد. والمياه العذبة ، سواء كانت ساخنة أو باردة ، تتجمد عند 0 درجة مئوية. الماء البارد سريع ، لكن الماء الساخن يحتاج إلى وقت ليبرد.

واندرر، 06.05.2016 12:54 | إلى أليكس

"c" - سرعة الضوء في الفراغ E = mc ^ 2 - صيغة تعبر عن تكافؤ الكتلة والطاقة

ألبرت ، 07/27/2016 08:22

أولا ، القياس مع أجسام صلبة(لا توجد عملية تبخر). النحاس الملحوم مؤخرا أنابيب المياه. تحدث العملية عن طريق تسخين موقد الغاز لدرجة حرارة انصهار اللحام. وقت تسخين وصلة واحدة مع أداة التوصيل حوالي دقيقة واحدة. لقد قمت بلحام مفصل واحد مع أداة التوصيل وبعد بضع دقائق أدركت أنني قمت بلحامها بشكل خاطئ. استغرق الأمر قليلاً لتمرير الأنبوب في أداة التوصيل. بدأت في تسخين المفصل مرة أخرى بموقد ، ومن المدهش أن الأمر استغرق 3-4 دقائق لتسخين المفصل حتى نقطة الانصهار. كيف ذلك!؟ بعد كل شيء ، لا يزال الأنبوب ساخنًا ويبدو أن هناك حاجة إلى طاقة أقل بكثير لتسخينه إلى نقطة الانصهار ، ولكن تبين أن كل شيء عكس ذلك. الأمر كله يتعلق بالتوصيل الحراري ، وهو أعلى بكثير بالنسبة للأنبوب المسخن بالفعل ، وتمكنت الحدود بين الأنابيب الساخنة والباردة من التحرك بعيدًا عن التقاطع في دقيقتين. الآن عن الماء. سنعمل بمفاهيم الوعاء الساخن وشبه الساخن. في وعاء ساخن ، تتشكل حدود درجة حرارة ضيقة بين الجسيمات الساخنة عالية الحركة والجسيمات الباردة بطيئة الحركة ، والتي تتحرك بسرعة نسبيًا من المحيط إلى المركز ، لأنه عند هذه الحدود ، تتخلى الجسيمات السريعة عن طاقتها بسرعة (باردة ) بالجسيمات الموجودة على الجانب الآخر من الحدود. نظرًا لأن حجم جزيئات البرودة الخارجية أكبر ، فإن الجسيمات السريعة ، التي تتخلى عن طاقتها الحرارية ، لا يمكنها تسخين جزيئات البرودة الخارجية بشكل كبير. لذلك ، تحدث عملية تبريد الماء الساخن بسرعة نسبية. من ناحية أخرى ، تتمتع المياه شبه المسخنة بموصلية حرارية أقل بكثير ، كما أن عرض الحدود بين الجسيمات شبه الساخنة والجسيمات الباردة أوسع بكثير. يحدث الإزاحة إلى مركز مثل هذه الحدود العريضة بشكل أبطأ بكثير مما يحدث في حالة السفينة الساخنة. نتيجة لذلك ، يبرد الوعاء الساخن أسرع من الوعاء الدافئ. أعتقد أنه من الضروري اتباع ديناميكيات عملية تبريد الماء بدرجات حرارة مختلفة عن طريق وضع عدة مستشعرات لدرجة الحرارة من منتصف إلى حافة الوعاء.

ماكس، 11/19/2016 05:07

تم التحقق منه: في يامال ، في الصقيع ، أنبوب به ماء ساخن يتجمد ويجب تسخينه وليس باردًا!

أرتيم ، 09.12.2016 01:25

صعب لكني اعتقد ان الماء البارد اكثر كثافة من الماء الساخن افضل من الماء المغلي ثم هناك تسارع في التبريد اي يصل الماء الساخن إلى درجة الحرارة الباردة ويتجاوزها ، ونظراً لأن الماء الساخن يتجمد من الأسفل وليس من الأعلى كما هو مذكور أعلاه ، فهذا يسرع العملية كثيراً!

الكسندر سيرجيف, 21.08.2017 10:52

لا يوجد مثل هذا التأثير. واحسرتاه. في عام 2016 ، نُشر مقال مفصل عن الموضوع في Nature: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect من الواضح أنه إذا تم إجراء التجارب بعناية (إذا تم إجراء عينات من الماء الدافئ والبارد الشيء نفسه في كل شيء باستثناء درجة الحرارة) ، لم يتم ملاحظة التأثير.

معمل الرأس ، 08/22/2017 05:31

فيكتور ، 10/27/2017 03:52 ص

"هو حقا." - إذا لم تفهم المدرسة ما هي السعة الحرارية وقانون الحفاظ على الطاقة. من السهل التحقق - لهذا تحتاج: رغبة ، رأس ، يدا ، ماء ، ثلاجة وساعة منبه. كما أن ساحات التزلج ، كما يكتب الخبراء ، مجمدة (مملوءة) بالماء البارد ، وبالمياه الدافئة تسوي الجليد المقطوع. وفي الشتاء ، تحتاج إلى صب السائل المضاد للتجمد في خزان الغسالة ، وليس الماء. سيتجمد الماء على أي حال ، والماء البارد سيتجمد بشكل أسرع.

ايرينا ، 01/23/2018 10:58

ظل العلماء في جميع أنحاء العالم يكافحون مع هذه المفارقة منذ زمن أرسطو ، وتبين أن فيكتور وزافلاب وسيرجيف هم الأذكى.

دينيس ، 02/01/2018 08:51

كل شيء صحيح في المقال. لكن السبب مختلف بعض الشيء. في عملية الغليان ، يتم تبخير الهواء المذاب فيه من الماء ، لذلك عندما يبرد الماء المغلي ، تكون كثافته أقل من كثافة الماء الخام بنفس درجة الحرارة. لا توجد أسباب أخرى للتوصيل الحراري المختلف باستثناء الكثافة المختلفة.

هيدلاب ، 03/01/2018 08:58 | معمل الرأس

إيرينا :) ، "علماء العالم بأسره" لا يحاربون هذه "المفارقة" ، بالنسبة للعلماء الحقيقيين ، لا توجد هذه "المفارقة" ببساطة - يمكن التحقق من ذلك بسهولة في ظروف قابلة للتكاثر بشكل جيد. ظهرت "المفارقة" بسبب التجارب غير القابلة لإعادة الإنتاج للصبي الأفريقي مبيمبا وتضخمت من قبل "العلماء" المماثلين :)

ميرولاند ، 23/03/2019 07:20 صباحًا

فتى تنزاني يعيش في قلب إفريقيا ، من المحتمل جدًا أنه لم ير الثلج في عينيه مطلقًا ... ؛ - D أنا لا أخلط بين أي شيء ؟؟؟)))

سيرجي ، 04/14/2019 02:02

نأخذ شريطين مرنين ، نمد كلاهما ، أحدهما أكبر من الآخر (تشبيهًا بالطاقة الداخلية للماء البارد والدافئ) ، وفي نفس الوقت نطلق أحد طرفي العصابات المرنة. أي المطاط سيتقلص بشكل أسرع؟

أرتانيس ، 05/08/2019 03:34

فقط مررت بهذه التجربة بنفسي. أضع كوبين متطابقين من الماء الساخن والبارد في الفريزر. تجمد البارد أسرع بكثير. كان الحار لا يزال دافئًا بعض الشيء. ما الخطأ في تجربتي؟

معمل رأس ، 05/09/2019 06:21 |

Artanis ، بتجربتك ، "كل شيء على ما يرام" :) - لا يوجد "تأثير Mpemba" مع تجربة تم إجراؤها بشكل صحيح ، مما يضمن تحديد ظروف التبريد لأحجام متطابقة من الماء فقط مع درجات حرارة أولية مختلفة. تهانينا - لقد تحولت إلى جانب الضوء والعقل وانتصار القوانين الفيزيائية الأساسية وبدأت تبتعد عن "طائفة مبيمبا" ، وعشاق مقاطع فيديو اليوتيوب بأسلوب "ما كذبوا علينا بشأنه في دروس الفيزياء" "... :)

مويسيفا ن. ، 05/16/2019 04:30 | الفصل محرر

أنت على حق ، فالكثير يعتمد على ظروف التجربة. ولكن إذا لم يتم ملاحظة التأثير على الإطلاق ، فلن يكون هناك بحث ومنشورات في المجلات الجادة. هل قرأت المذكرة حتى النهاية؟ لا يوجد ذكر لمقاطع فيديو يوتيوب هنا.

هيدلاب ، 08/06/2019 05:26 | SlavOilGas-SouthNorthWestVostok-Sintez أيا كان

ناتاليا بتروفنا ، نحن نعيش في عصر "أزمة استنساخ" في العلم ، عندما يفضل "العلماء المؤسفون" ، من أجل زيادة مؤشر الاقتباس تحت شعار "انشر أو يموت" ، التنافس في ابتكار نظريات مجنونة لإثباتها بشكل واضح بيانات تجريبية مشكوك فيها بدلاً من إنفاق القليل من الوقت والموارد للتحقق من هذه البيانات قبل الجلوس لمقالة نظرية بحتة. مثال على هؤلاء "العلماء المؤسفون" هو مجرد "علماء الفيزياء من سنغافورة" الذين ذكرتهم في المقالة - لا يحتوي نشرهم على بياناتهم التجريبية الخاصة ، ولكن فقط الحجج النظرية العارية حول التأثير المحتمل للظاهرة الغامضة "O: HO استرخاء بوند شاذ "Bond Anomalous Relaxation" حول عملية التجميد الشاذ للمياه ، والتي لاحظها كل من فرانسيس بيكون ورينيه ديكارت وحتى أرسطو منذ 350 عامًا قبل الميلاد. ... وشخصيًا ، أنا سعيد جدًا لأن نيكولا بريجوفيتش من جامعة زغرب حصل على جائزته 1000 جنيه إسترليني من الجمعية الملكية للكيمياء في بريطانيا العظمى بعد أن قام بقياس نتائج قابلة للتفسير جسديًا تمامًا دون أي شذوذ على المعدات الجيدة في ظروف قابلة للتكرار والتساؤل منها قياسات خرقاء للفتى مبيمبا وأتباعه وكفاية لمن حاولوا استحضار هذه التجارب الخرقاء "الأساس النظري".

أي ماء يتجمد بشكل أسرع ، ساخن أم بارد ، يتأثر بعدة عوامل ، لكن السؤال نفسه يبدو غريبًا بعض الشيء. من المفهوم ، ومن المعروف من الفيزياء ، أن الماء الساخن لا يزال بحاجة إلى وقت ليبرد إلى درجة حرارة الماء البارد المماثلة من أجل أن يتحول إلى جليد. يمكن تخطي هذه المرحلة ، وبالتالي تفوز في الوقت المناسب.

لكن الإجابة على السؤال حول أي الماء يتجمد بشكل أسرع - بارد أو ساخن - في الشارع في حالة الصقيع ، يعرف أي من سكان خطوط العرض الشمالية. في الواقع ، من الناحية العلمية ، اتضح أنه على أي حال ، يجب أن يتجمد الماء البارد بشكل أسرع.

وكذلك فعل مدرس الفيزياء ، الذي اتصل به تلميذ المدرسة إراستو مبيمبا في عام 1963 بطلب لشرح سبب تجميد المزيج البارد من الآيس كريم في المستقبل لفترة أطول من المزيج المشابه ولكنه ساخن.

"هذه ليست فيزياء العالم ، ولكنها نوع من فيزياء مبيمبا"

في ذلك الوقت ، ضحك المعلم فقط على هذا ، لكن دينيس أوزبورن ، أستاذ الفيزياء ، الذي ذهب في وقت ما إلى نفس المدرسة التي درس فيها إيراستو ، أكد بشكل تجريبي وجود مثل هذا التأثير ، على الرغم من عدم وجود تفسير لذلك في ذلك الوقت . في عام 1969 ، في شعبية مجلة علميةنشر مقالًا مشتركًا لهذين الشخصين اللذين وصفا هذا التأثير الغريب.

منذ ذلك الحين ، بالمناسبة ، السؤال عن الماء الذي يتجمد بشكل أسرع - ساخن أو بارد ، له اسمه الخاص - التأثير ، أو التناقض ، مبيمبا.

السؤال مطروح منذ فترة طويلة

وبطبيعة الحال ، حدثت هذه الظاهرة من قبل ، وقد ورد ذكرها في أعمال علماء آخرين. لم يكن التلميذ فقط مهتمًا بهذا السؤال ، لكن رينيه ديكارت وحتى أرسطو فكروا فيه في وقت واحد.

فيما يلي مجرد مقاربات لحل هذه المفارقة بدأت تظهر فقط في نهاية القرن العشرين.

شروط لحدوث مفارقة

كما هو الحال مع الآيس كريم ، لا يتجمد الماء العادي فقط أثناء التجربة. يجب أن تكون هناك ظروف معينة من أجل البدء في الجدل حول الماء الذي يتجمد بشكل أسرع - بارد أو ساخن. ما الذي يؤثر على هذه العملية؟

الآن ، في القرن الحادي والعشرين ، تم طرح العديد من الخيارات التي يمكن أن تفسر هذا التناقض. قد يعتمد نوع الماء الذي يتجمد بشكل أسرع ، ساخنًا أم باردًا ، على حقيقة أنه يحتوي على معدل تبخر أعلى من الماء البارد. وبالتالي ، ينخفض ​​حجمه ، ومع انخفاض الحجم ، يصبح وقت التجميد أقصر مما لو أخذنا حجمًا أوليًا مماثلًا من الماء البارد.

تم فك التجميد منذ فترة طويلة

أي ماء يتجمد بشكل أسرع ولماذا يحدث ذلك ، يمكن أن يتأثر بالبطانة الثلجية التي قد تكون موجودة في ثلاجة الثلاجة المستخدمة في التجربة. إذا أخذت حاويتين متطابقتين في الحجم ، لكن إحداهما تحتوي على ماء ساخن والأخرى ماء بارد ، فإن الحاوية التي تحتوي على ماء ساخن ستذيب الثلج تحتها ، وبالتالي تحسين ملامسة المستوى الحراري لجدار الثلاجة. لا يمكن لوعاء الماء البارد القيام بذلك. إذا لم يكن هناك مثل هذه البطانة بالثلج في الثلاجة ، فيجب أن يتجمد الماء البارد بشكل أسرع.

أسفل العلوي

كما أن الظاهرة التي يتجمد فيها الماء بشكل أسرع - ساخن أو بارد ، موضحة على النحو التالي. باتباع قوانين معينة ، يبدأ الماء البارد في التجميد الطبقات العلياعندما يكون الجو ساخنًا في الاتجاه المعاكس - يبدأ في التجمد من الأسفل إلى الأعلى. في الوقت نفسه ، اتضح أن الماء البارد ، الذي يحتوي على طبقة باردة في الأعلى مع وجود ثلج قد تشكل بالفعل في بعض الأماكن ، مما يضعف عمليات الحمل الحراري و الإشعاع الحراري، وبالتالي توضيح الماء الذي يتجمد بشكل أسرع - بارد أو ساخن. تم إرفاق صورة من تجارب الهواة ، وهنا تظهر بوضوح.

تنطفئ الحرارة ، وتميل إلى الأعلى ، وهناك تلتقي بطبقة شديدة البرودة. لا يوجد مسار حر للإشعاع الحراري ، وبالتالي تصبح عملية التبريد صعبة. الماء الساخن لا يحتوي على الإطلاق مثل هذه الحواجز في طريقه. الذي يتجمد بشكل أسرع - بارد أو ساخن ، والذي تعتمد عليه النتيجة المحتملة ، يمكنك توسيع الإجابة بالقول أن أي ماء به مواد معينة مذابة فيه.

الشوائب في تكوين الماء كعامل مؤثر في النتيجة

إذا كنت لا تغش واستخدام الماء مع نفس التكوينعندما تكون تركيزات بعض المواد متطابقة ، يجب أن يتجمد الماء البارد بشكل أسرع. ولكن إذا حدث الموقف عند المنحل العناصر الكيميائيةمتوفر فقط في الماء الساخن ، في حين أن الماء البارد لا يحتوي عليها ، فهناك احتمال أن يتجمد الماء الساخن في وقت مبكر. يفسر ذلك حقيقة أن المواد المذابة في الماء تخلق مراكز تبلور ، ومع وجود عدد قليل من هذه المراكز ، يكون تحويل الماء إلى حالة صلبة أمرًا صعبًا. حتى التبريد الفائق للماء ممكن ، بمعنى أنه في درجات حرارة دون الصفر سيكون في حالة سائلة.

لكن كل هذه النسخ ، على ما يبدو ، لم تناسب العلماء حتى النهاية ، واستمروا في العمل على هذه القضية. في عام 2013 ، قال فريق من الباحثين في سنغافورة إنهم تمكنوا من حل اللغز القديم.

تدعي مجموعة من العلماء الصينيين أن سر هذا التأثير يكمن في كمية الطاقة المخزنة بين جزيئات الماء في روابطها ، والتي تسمى روابط الهيدروجين.

الجواب من العلماء الصينيين

سيتبع ذلك مزيد من المعلومات ، لفهم أنه من الضروري الحصول على بعض المعرفة في الكيمياء من أجل معرفة الماء الذي يتجمد بشكل أسرع - ساخن أو بارد. كما تعلم ، يتكون من ذرتين H (هيدروجين) وذرة O (أكسجين) مرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط تساهمية.

لكن ذرات الهيدروجين في جزيء واحد تنجذب أيضًا إلى الجزيئات المجاورة ، إلى مكون الأكسجين الخاص بها. تسمى هذه الروابط روابط هيدروجينية.

في الوقت نفسه ، يجدر بنا أن نتذكر أنه في نفس الوقت ، تعمل جزيئات الماء بشكل مثير للاشمئزاز على بعضها البعض. لاحظ العلماء أنه عند تسخين الماء ، تزداد المسافة بين جزيئاته ، وتسهل قوى التنافر ذلك. اتضح أن احتلال مسافة واحدة بين الجزيئات في حالة باردة ، يمكن للمرء أن يقول إنها تتمدد ، ولديها قدر أكبر من الطاقة. يتم إطلاق احتياطي الطاقة هذا عندما تبدأ جزيئات الماء في الاقتراب من بعضها البعض ، أي يحدث التبريد. اتضح أن إمدادًا أكبر من الطاقة في الماء الساخن ، وإطلاقه الأكبر عند تبريده إلى درجات حرارة دون الصفر ، يحدث بشكل أسرع من الماء البارد ، الذي يحتوي على كمية أقل من هذه الطاقة. أي ماء يتجمد بشكل أسرع - بارد أم ساخن؟ في الشارع وفي المختبر ، يجب أن تحدث مفارقة مبيمبا ، ويجب أن يتحول الماء الساخن إلى جليد بشكل أسرع.

لكن السؤال لا يزال مفتوحا

لا يوجد سوى تأكيد نظري لهذا الدليل - كل هذا مكتوب بصيغ جميلة ويبدو معقولاً. ولكن عندما يتم وضع البيانات التجريبية ، التي يتجمد فيها الماء بشكل أسرع - ساخنًا أو باردًا ، بالمعنى العملي ، وسيتم تقديم نتائجها ، عندئذٍ سيكون من الممكن اعتبار مسألة مفارقة مبيمبا مغلقة.

تأثير مبيمبا أو لماذا يتجمد الماء الساخن أسرع من الماء البارد؟ يعتبر تأثير Mpemba (مفارقة Mpemba) مفارقة تنص على أن الماء الساخن في ظل ظروف معينة يتجمد بشكل أسرع من الماء البارد ، على الرغم من أنه يجب أن يمر بدرجة حرارة الماء البارد أثناء عملية التجميد. هذه المفارقة هي حقيقة تجريبية تتعارض مع الأفكار المعتادة ، والتي بموجبها ، في ظل نفس الظروف ، يحتاج الجسم الأكثر حرارة إلى مزيد من الوقت ليبرد إلى درجة حرارة معينة أكثر من الجسم الأكثر برودة ليبرد بنفس درجة الحرارة. لوحظ هذه الظاهرة في ذلك الوقت من قبل أرسطو وفرانسيس بيكون ورينيه ديكارت ، ولكن فقط في عام 1963 ، وجد تلميذ المدرسة التنزاني إيراستو مبيمبا أن خليط الآيس كريم الساخن يتجمد بشكل أسرع من المزيج البارد. كطالب من Magamba المدرسة الثانويةفي تنزانيا ، فعل إيراستو مبيمبا العمل التطبيقيفي فنون الطهي. كان عليه أن يصنع الآيس كريم منزلي الصنع - يغلي الحليب ، ويذوب السكر فيه ، ويبرد إلى درجة حرارة الغرفة ، ثم وضعه في الثلاجة حتى يتجمد. على ما يبدو ، لم يكن مبيمبا طالبًا مجتهدًا ومماطلًا في الجزء الأول من المهمة. خوفًا من أنه لن يكون في الوقت المناسب بنهاية الدرس ، وضع الحليب الذي لا يزال ساخنًا في الثلاجة. ولدهشته ، تجمد حتى قبل حليب رفاقه ، الذي تم تحضيره وفقًا لتكنولوجيا معينة. بعد ذلك ، جربت Mpemba ليس فقط مع الحليب ، ولكن أيضًا بالماء العادي. على أي حال ، لكونه طالبًا في مدرسة مكواوا الثانوية ، فقد سأل البروفيسور دينيس أوزبورن من الكلية الجامعية في دار السلام (بدعوة من مدير المدرسة لإلقاء محاضرة عن الفيزياء للطلاب) حول المياه: "إذا أخذت حاويتان متطابقتان بهما كميات متساوية من الماء بحيث يكون الماء في أحدهما 35 درجة مئوية ، والآخر - 100 درجة مئوية ، ووضعهما في الفريزر ، ثم في الثانية سيتجمد الماء بشكل أسرع. لماذا ا؟ أصبح أوزبورن مهتمًا بهذه القضية وسرعان ما في عام 1969 ، مع مبيمبا ، نشروا نتائج تجاربهم في مجلة "تعليم الفيزياء". ومنذ ذلك الحين ، أطلق على التأثير الذي اكتشفوه اسم تأثير مبيمبا. حتى الآن ، لا أحد يعرف بالضبط كيف يفسر هذا التأثير الغريب. العلماء ليس لديهم نسخة واحدة ، على الرغم من وجود العديد منها. يتعلق الأمر كله بالاختلاف في خصائص الماء الساخن والبارد ، ولكن لم يتضح بعد الخصائص التي تلعب دورًا في هذه الحالة: الاختلاف في التبريد الفائق أو التبخر أو تكوين الجليد أو الحمل الحراري أو تأثير الغازات المسالة على الماء في درجات حرارة مختلفة. التناقض في تأثير مبيمبا هو أن الوقت الذي يبرد فيه الجسم إلى درجة الحرارة بيئة ، يجب أن يتناسب مع اختلاف درجة الحرارة بين هذا الجسم والبيئة. تم وضع هذا القانون من قبل نيوتن ومنذ ذلك الحين تم تأكيده عدة مرات في الممارسة العملية. في نفس التأثير ، يبرد الماء عند درجة حرارة 100 درجة مئوية إلى 0 درجة مئوية أسرع من نفس كمية الماء عند 35 درجة مئوية. ومع ذلك ، فإن هذا لا يعني بعد وجود مفارقة ، حيث يمكن أيضًا تفسير تأثير مبيمبا ضمن الفيزياء المعروفة. فيما يلي بعض التفسيرات لتأثير Mpemba: التبخر يتبخر الماء الساخن بشكل أسرع من الحاوية ، مما يقلل من حجمه ، ويتجمد حجم أصغر من الماء عند نفس درجة الحرارة بشكل أسرع. يفقد الماء المسخن إلى 100 درجة مئوية 16٪ من كتلته عند تبريده إلى 0 درجة مئوية. تأثير التبخر له تأثير مزدوج. أولاً ، يتم تقليل كتلة الماء المطلوبة للتبريد. وثانياً ، تنخفض درجة الحرارة بسبب انخفاض حرارة تبخر الانتقال من طور الماء إلى طور البخار. اختلاف درجة الحرارة نظرًا لحقيقة أن الفرق في درجة الحرارة بين الماء الساخن والهواء البارد أكبر - ومن ثم يكون التبادل الحراري في هذه الحالة أكثر كثافة ويبرد الماء الساخن بشكل أسرع. التبريد الفرعي عندما يتم تبريد الماء إلى أقل من 0 درجة مئوية ، فإنه لا يتجمد دائمًا. في ظل ظروف معينة ، يمكن أن يخضع للتبريد الفائق مع الاستمرار في البقاء سائلاً عند درجات حرارة أقل من نقطة التجمد. في بعض الحالات ، يمكن أن يظل الماء سائلاً حتى عند درجة حرارة -20 درجة مئوية. والسبب في هذا التأثير هو أنه لكي تبدأ بلورات الجليد الأولى في التكون ، يلزم وجود مراكز لتكوين البلورات. إذا لم تكن في الماء السائل ، فسيستمر التبريد الفائق حتى تنخفض درجة الحرارة بدرجة كافية بحيث تبدأ البلورات في التكون تلقائيًا. عندما يبدأون في التكون في السائل فائق التبريد ، سوف يبدأون في النمو بشكل أسرع ، مكونين ثلج جليدي يتجمد ليشكل ثلجًا. الماء الساخن هو الأكثر عرضة لانخفاض درجة الحرارة لأن تسخينه يزيل الغازات الذائبة والفقاعات ، والتي بدورها يمكن أن تكون بمثابة مراكز لتكوين بلورات الجليد. لماذا يتسبب انخفاض حرارة الجسم في تجميد الماء الساخن بشكل أسرع؟ في حالة الماء البارد ، الذي لا يتم تبريده بشكل فائق ، يحدث ما يلي. في هذه الحالة ، ستتشكل طبقة رقيقة من الجليد على سطح الوعاء. تعمل طبقة الجليد هذه كعازل بين الماء والهواء البارد وتمنع المزيد من التبخر. سيكون معدل تكوين بلورات الجليد في هذه الحالة أقل. في حالة الماء الساخن الذي يخضع للتبريد الفرعي ، لا يحتوي الماء المبرد تحت التبريد على طبقة سطحية واقية من الجليد. لذلك ، فإنه يفقد الحرارة بشكل أسرع من خلال الجزء العلوي المفتوح. عندما تنتهي عملية التبريد الفائق ويتجمد الماء ، يُفقد قدر أكبر من الحرارة وبالتالي يتشكل المزيد من الجليد. يعتبر العديد من الباحثين في هذا التأثير أن انخفاض حرارة الجسم هو العامل الرئيسي في حالة تأثير مبيمبا. الحمل الحراري يبدأ الماء البارد في التجمد من الأعلى ، مما يؤدي إلى تفاقم عمليات الإشعاع الحراري والحمل الحراري ، وبالتالي فقدان الحرارة ، بينما يبدأ الماء الساخن في التجمد من الأسفل. يفسر هذا التأثير من خلال شذوذ في كثافة الماء. كثافة الماء قصوى عند 4 درجة مئوية. إذا قمت بتبريد الماء إلى 4 درجات مئوية ووضعه في درجة حرارة منخفضة ، فإن الطبقة السطحية من الماء ستتجمد بشكل أسرع. لأن هذه المياه أقل كثافة من الماء عند 4 درجات مئوية ، فإنها ستبقى على السطح مكونة طبقة باردة رقيقة. في ظل هذه الظروف ، ستتكون طبقة رقيقة من الجليد على سطح الماء لفترة قصيرة ، لكن هذه الطبقة من الجليد ستعمل كعامل عازل يحمي الطبقات السفلية من الماء ، والتي ستبقى عند درجة حرارة 4 درجة مئوية. ، المزيد من التبريد سيكون أبطأ. في حالة الماء الساخن ، الوضع مختلف تمامًا. ستبرد الطبقة السطحية من الماء بسرعة أكبر بسبب التبخر والاختلاف الكبير في درجات الحرارة. كما أن طبقات الماء البارد أكثر كثافة من طبقات الماء الساخن ، لذلك ستغرق طبقة الماء البارد ، مما يرفع طبقة الماء الدافئ إلى السطح. يضمن دوران الماء هذا انخفاضًا سريعًا في درجة الحرارة. لكن لماذا لا تصل هذه العملية إلى نقطة التوازن؟ لشرح تأثير Mpemba من وجهة النظر هذه للحمل الحراري ، يُفترض أنه يتم فصل طبقات الماء الباردة والساخنة وتستمر عملية الحمل الحراري نفسها بعد انخفاض متوسط ​​درجة حرارة الماء إلى أقل من 4 درجة مئوية. ومع ذلك ، لا توجد بيانات تجريبية التي من شأنها أن تؤكد هذه الفرضية ، أن طبقات المياه الباردة والساخنة مفصولة بالحمل الحراري. الغازات المذابة في الماء يحتوي الماء دائمًا على غازات مذابة فيه - أكسجين و نشبع. هذه الغازات لديها القدرة على خفض درجة تجمد الماء. عندما يتم تسخين الماء ، يتم إطلاق هذه الغازات من الماء لأن قابليتها للذوبان في الماء عند درجة حرارة عالية أقل. لذلك ، عندما يتم تبريد الماء الساخن ، هناك دائمًا عدد أقل من الغازات المذابة فيه مقارنة بالماء البارد غير الساخن. لذلك ، تكون درجة تجمد الماء الساخن أعلى وتتجمد بشكل أسرع. يعتبر هذا العامل أحيانًا هو العامل الرئيسي في تفسير تأثير مبيمبا ، على الرغم من عدم وجود بيانات تجريبية تؤكد هذه الحقيقة. الموصلية الحرارية يمكن أن تلعب هذه الآلية دورًا مهمًا عندما يتم وضع الماء في ثلاجة المجمد في حاويات صغيرة. في ظل هذه الظروف ، لوحظ أن الحاوية التي تحتوي على الماء الساخن تذوب ثلج المجمد تحتها ، وبالتالي تحسين الاتصال الحراري بجدار الفريزر والتوصيل الحراري. نتيجة لذلك ، تتم إزالة الحرارة من وعاء الماء الساخن أسرع من الحاوية الباردة. في المقابل ، الحاوية بالماء البارد لا تذوب الثلج تحتها. تمت دراسة كل هذه الظروف (بالإضافة إلى غيرها) في العديد من التجارب ، ولكن لم يتم الحصول على إجابة واضحة على السؤال - أي منها يوفر استنساخًا بنسبة 100٪ لتأثير مبيمبا. لذلك ، على سبيل المثال ، في عام 1995 ، درس الفيزيائي الألماني ديفيد أورباخ تأثير التبريد الفائق للماء على هذا التأثير. اكتشف أن الماء الساخن ، الذي يصل إلى حالة التبريد الفائق ، يتجمد عند درجة حرارة أعلى من الماء البارد ، وبالتالي أسرع من الأخير. لكن الماء البارد يصل إلى حالة التبريد الفائق أسرع من الماء الساخن ، وبالتالي يعوض التأخر السابق. بالإضافة إلى ذلك ، تناقضت نتائج Auerbach مع البيانات السابقة بأن الماء الساخن قادر على تحقيق قدر أكبر من التبريد الفائق بسبب قلة مراكز التبلور. عند تسخين الماء ، يتم إزالة الغازات المذابة فيه ، وعند غليانه تترسب بعض الأملاح المذابة فيه. حتى الآن ، يمكن التأكيد على شيء واحد فقط - إن إعادة إنتاج هذا التأثير يعتمد بشكل أساسي على الظروف التي يتم إجراء التجربة في ظلها. على وجه التحديد لأنه لا يتم إعادة إنتاجه دائمًا. O. V. Mosin