Hansı su daha sürətli dondurulur: isti və ya soyuq? Nə bağlıdır?

Suyun daha sürətli, isti və ya soyuq bir şəkildə dondurulmasının bir çox faktorlar təsirli olmasına baxmayaraq, sual özü bir az qəribə görünür. Sözsüz ki, isti su hələ soyuq suyun istiliyinə nisbətən sərinləşmək üçün vaxt lazımdır ki, fizikadan məlum olur. Soyuq su, bu mərhələ atlana bilər və buna görə də zamanla qazanır. Lakin şimal uzantısının hər hansı bir sakini suyun soyuqda daha sürətli soyuq və ya isti-çöldə dondurulacağı sualına cavabını bilir. Əslində, elmi cəhətdən, hər halda soyuq suyun daha sürətli dondurulması lazımdır.

Eyni düşüncə, 1963-cü ildə tələbə Erasto Mpemba tərəfindən soruşulan, gələcək dondurmanın soyuq qarışıqlarının bənzər, amma isti olandan daha uzun müddət dondurulduğunu izah etmək üçün soruşulan fizika müəllimi oldu.

"Bu dünya fizikası deyil, bir növ fizika Mpemba deyil"

O dövrdə müəllim yalnız güldü, ancaq Erastonun tədqiq etdiyi eyni məktəbə gedən fizika professoru Denis Osborn, həmin dövrdə heç bir izahat verməməsinə baxmayaraq, bu cür təsirin təcrübəsini təsdiqlədi. 1969-cu ildə elmi bir elmi jurnalda bu xüsusi təsiri təsvir edən bu iki insanın birgə məqaləsi çıxdı. O vaxtdan bəri, su daha sürətli dondurulur - isti və ya soyuq sual, öz adı - təsiri, ya da paradoks, Mpemba.

Sual uzun müddət əvvəl ortaya çıxdı

Təbii ki, bu hadisə daha əvvəl mövcud olmuş və digər alimlərin əsərlərində də qeyd edilmişdir. Tələbə bu məsələ ilə maraqlanmır, həm də Francis Bacon, Rene Descartes və hətta Aristotel də bunu düşünürdü. Bu paradoksun həllinə yalnız yanaşmalar yalnız XX əsrin sonunda baxmağa başladı.

Paradoksun baş verəcəyi şərtlər

Dondurma halında olduğu kimi, təcrübədə yalnız adi su deyil. Sualın daha sürətli soyuduğu - soyuq və ya isti olduğunu iddia etmək üçün müəyyən şərtlər olmalıdır. Bu prosesin gedişinə nə təsir göstərir?

İndi, 21-ci əsrdə, danian paradoksunu açıqlaya biləcək bir sıra variantlar irəli sürülmüşdür. Suyun daha sürətli, isti və ya soyuq dondurulmasının, isti suyun soyuqdan daha yüksək buxarlanma nisbətinə malik olmasına bağlı ola bilər. Beləliklə, onun həcmi azalır və həcmi azalır və dondurma vaxtı soyuq suyun oxşar başlanğıc həcmini almaqla müqayisədə az olur.

Uzun müddət ərzində dondurucu qurudulmuşdu

Suyun daha sürətli dondurulması və bunun baş verməsinin səbəbi, qarışıqlığa təsir göstərə bilər və bu, sınaq üçün istifadə edilən soyuducu dondurucuda baş verə bilər. Həcmdə eyni olan iki konteyner alsanız, ancaq birində isti su, digərində isə soyuq olan isti su ilə konteyner qar altında əriyəcək və istilik səviyyəsinin soyuducu ilə daşınmasını yaxşılaşdırır. Soyuq suya sahib bir konteyner bunu edə bilməz. Soyuducuda qar ilə heç bir astar olmasa, soyuq su daha sürətli dondurulmalıdır.

Üst - alt

Bundan başqa, suyun daha sürətli dondurulması fenomeni - isti və ya soyuq, aşağıdakı kimi izah olunur. Müəyyən qanunlardan sonra soyuq su üst qatlardan dondurmağa başlayır, isti isə əksinə olur - dibdən dondurulmağa başlayır. Artıq qurulan buzla üst-üstə soyuq bir təbəqə olan soyuq su, konveksiya və istilik radiasiyasını pisləşdirir və bu səbəbdən suyun daha sürətli soyuq və ya isti bir şəkildə dondurulacağını izah edir. Amatör təcrübələrdən fotoşəkillər əlavə olunur və burada aydın görünür.

İstilik yuxarı qalxır və orada çox soyuq bir təbəqə ilə görüşür. İstilik radiasiya üçün heç bir pulsuz yol yoxdur, buna görə soyutma prosesi çətinləşir. Onun yolunda belə maneələr tamamilə qaynar suya malik deyil. Hansı daha sürətli dondurulur - soyuq və ya isti ola biləcək nəticələrdən asılıdır, hər hansı bir suyun tərkibində olan bəzi maddələr var ki, cavabını genişləndirə bilərsiniz.

Su içindəki qatqı nəticəni təsir edən bir faktor olaraq

Əgər bəzi maddələrin konsentrasiyalarının eyni olduğu tərkibində su istifadə etməzsə və istifadə etməsəniz, soyuq su daha sürətli dondurulmalıdır. Lakin həll olunan kimyəvi elementlər yalnız isti suda mövcud olduqda və soyuq suyun onlara da malik olmadığı halda isti suyun qarşısında dondurulmaq mümkündür. Bu, suda həll olunan maddələrin kristalləşmə mərkəzlərinin meydana gətirdiyi və bu mərkəzlərin az sayda olması nəticəsində suyun sabit vəziyyətdə çevrilməsi çətindir. Suyu təmizləmək mümkün deyil, mənfi temperaturda maye vəziyyətdə olacağı mənasında.

Ancaq bütün bu versiyalar, əlbəttə, alimləri tam razı salmadı və bu mövzuda çalışmağa davam etdi. 2013-cü ildə, Sinqapurdakı bir araşdırmaçı qrupu, yaşlı sirrini həll edə bildiklərini söylədi. Bir qrup Çinli elm adamları, bu təsirin sirri hidrogen olanlar adlanan bağlarda su molekulları arasında saxlanılan enerji miqdarı olduğunu iddia edirlər.

Çinli alimlərin həlli

Daha sonra, hansı suyun daha sürətli dondurulacağını başa düşmək üçün kimya sahəsində bəzi biliklərin olması lazım olanı anlamaq üçün məlumatı izləyə bilərsiniz - isti və ya soyuq. Məlum olduğu kimi, su molekulları iki atomdan ibarətdir: H (hidrogen) və bir atom O (oksigen), kovalent bağlarla bir arada saxlanılır.

Bir molekülün hidrojen atomları da qonşu molekullara, oksigen komponentinə cəlb edilir. Hidrogen bağları deyilən bu əlaqələrdir.

Bununla bərabər, su molekullarının eyni zamanda bir-birinə hərəkət etməsi də unutulmamalıdır. Alimlər qeyd edirlər ki, su molekulları arasında qızdırıldığı zaman məsafə artır və bu, təkrar itələyici qüvvələr tərəfindən asanlaşdırılır. Çıxar ki, soyuq dövlətdə molekullar arasında bir məsafəni işğal edən hidrogen bağları uzanır və daha çox enerji təchizatı var. Su molekulları bir-birinə yaxınlaşmağa başlayanda, yəni soyutma meydana gəldiyində sərbəst buraxılan bu enerji ehtiyatıdır. Belə ki, isti suda daha çox enerji təchizatı və sub-sıfır temperaturda soyuduqda onun daha çox azad olması daha az enerjiyə malik soyuq suya nisbətən daha sürətlə baş verir. Hansı su daha sürətli dondurulur - soyuq və isti? Küçədə və laboratoriyada Mpemba paradoksu baş verməlidir və isti su daha sürətli buzlanmağa başlamalıdır.

Ancaq sual hələ də açıqdır

Bu ipucunun yalnız nəzəri təsdiqi var - bunların hamısı gözəl formullar yazılmışdır və bu, məqbuldur. Amma isti və ya soyuq suyun daha sürətli dondurulduğu təcrübə məlumatları praktik mənada veriləcək və nəticələr təqdim edilsə, Membba paradoksunun məsələsi bağlanıla bilər.