Hangi su daha hızlı donar, sıcak veya soğuk, birçok faktörden etkilenir, ancak sorunun kendisi biraz garip görünüyor. Sıcak suyun buza dönüşmesi için benzer soğuk su sıcaklığına soğuması için hala zamana ihtiyacı olduğu ima edilir ve fizikten bilinir. Soğuk su ile bu aşama atlanabilir ve buna göre zamanla kazanır.
Ancak, kuzey enlemlerinin herhangi bir sakini, sokakta hangi suyun daha hızlı donduğu - soğuk veya sıcak - sorusunun cevabını bilir. Aslında, bilimsel olarak, her durumda, soğuk suyun daha hızlı donması gerektiği ortaya çıktı.
1963 yılında okul çocuğu Erasto Mpemba'nın gelecekteki dondurmanın soğuk karışımının neden aynı süreden daha uzun süre donduğunu, ancak sıcak olduğunu açıklamak için yaklaştığı fizik öğretmeni de öyle yaptı.
Bu dünya fiziği değil, bir tür Mpemba fiziği
O zaman, öğretmen buna sadece güldü, ancak bir zamanlar Erasto'nun çalıştığı okula giden fizik profesörü Deniss Osborn, deneysel olarak böyle bir etkinin varlığını doğruladı. o zaman bunun açıklaması yok 1969'da popüler bir bilim dergisi, bu tuhaf etkiyi anlatan iki adamın ortak bir makalesini yayınladı.
O zamandan beri, bu arada, hangi suyun daha hızlı donduğu sorusu - sıcak veya soğuk, kendi adı var - etki veya paradoks, Mpemba.
Soru uzun zaman önce ortaya çıktı
Doğal olarak böyle bir olay daha önce de yaşandı ve başka bilim adamlarının eserlerinde de bahsedildi. Bu soruyla sadece bir okul çocuğu ilgilenmedi, aynı zamanda Francis Bacon, Rene Descartes ve hatta Aristoteles bile bir zamanlar bunu düşündüler.
Bu sadece bu paradoksu çözme yaklaşımları sadece yirminci yüzyılın sonunda görülmeye başlandı.
Bir paradoksun oluşması için koşullar
Dondurmada olduğu gibi, deney sırasında donan sıradan su değildir. Hangi suyun daha hızlı donduğunu tartışmaya başlamak için belirli koşulların mevcut olması gerekir - soğuk veya sıcak. Bu süreci ne etkiler?
Şimdi, 21. yüzyılda, bunu açıklayabilecek çeşitli seçenekler öne sürüldü.bu paradoks. Hangi suyun daha hızlı donduğu, sıcak veya soğuk, sıcak suyun soğuk sudan daha yüksek buharlaşma oranına sahip olmasına bağlı olabilir. Böylece hacmi azalır ve hacimde bir azalma ile donma süresi, benzer bir ilk soğuk su hacmi almanıza göre kısalır.
Dondurucunun buzları uzun süredir çözüldü
Hangi su daha hızlı donar ve neden donar, deney için kullanılan buzdolabının dondurucusunda olabilecek kar tabakasından etkilenebilir. Hacimleri aynı olan ancak bir tanesinde sıcak, diğerinde soğuk su olacak iki kap alırsanız, sıcak su bulunan kap altındaki karı eriterek termal seviyenin buzdolabı duvarı ile temasını iyileştirir. Soğuk su kabı bunu yapamaz. Soğutucu bölmesinde karla kaplı böyle bir astar yoksa, soğuk su daha hızlı donmalıdır.
Üst - alt
Ayrıca, suyun daha hızlı donması olgusu - sıcak veya soğuk, aşağıda açıklanmıştır. Belirli yasalara göre, soğuk su üst katmanlardan donmaya başlar, sıcak su ise tersini yaptığında - aşağıdan yukarıya doğru donmaya başlar. Bazı yerlerde zaten oluşmuş buzla birlikte soğuk bir tabakaya sahip olan soğuk suyun, böylece konveksiyon ve termal radyasyon süreçlerini bozduğu ve böylece hangi suyun daha hızlı donduğunu açıkladığı ortaya çıktı - soğuk veya sıcak. Amatörden fotoğraflardeneyler ektedir ve bu burada açıkça görülmektedir.
Isı, yukarı doğru yönelerek dışarı çıkar ve orada çok soğuk bir katmanla karşılaşır. Isı radyasyonu için serbest bir yol yoktur, bu nedenle soğutma işlemi zorlaşır. Sıcak suyun yolunda kesinlikle böyle bir engel yoktur. Hangisi daha hızlı donar - olası sonucun bağlı olduğu soğuk veya sıcak, herhangi bir suyun içinde çözülmüş belirli maddeler olduğunu söyleyerek cevabı genişletebilirsiniz.
Sonucu etkileyen bir faktör olarak suyun bileşimindeki safsızlıklar
Hile yapmaz ve belirli maddelerin konsantrasyonlarının aynı olduğu aynı bileşime sahip su kullanırsanız, soğuk su daha hızlı donmalıdır. Ancak, çözünmüş kimyasal elementlerin yalnızca sıcak suda bulunduğu ve soğuk suyun bunlara sahip olmadığı bir durum ortaya çıkarsa, sıcak su daha erken donma fırsatına sahiptir. Bu, sudaki çözünmüş maddelerin kristalleşme merkezleri oluşturması ve bu merkezlerin az sayıda olması nedeniyle suyun katı hale dönüştürülmesinin zor olması ile açıklanmaktadır. Sıfırın altındaki sıcaklıklarda sıvı halde olacağı anlamında suyun aşırı soğutulması bile mümkündür.
Ancak tüm bu versiyonlar görünüşe göre bilim adamlarına tam olarak uymadı ve bu konu üzerinde çalışmaya devam ettiler. 2013'te Singapur'daki bir araştırma ekibi, asırlık gizemi çözdüklerini söyledi.
Bir grup Çinli bilim adamı, bu etkinin sırrının, hidrojen bağları adı verilen bağlarında su molekülleri arasında depolanan enerji miktarında yattığını iddia ediyor.
Çinli bilim adamlarından ipucu
Hangi suyun daha hızlı donduğunu (sıcak mı soğuk mu) anlamak için kimyada biraz bilgi sahibi olmanız gereken aşağıdaki bilgiler takip edecektir. Bildiğiniz gibi bir su molekülü, kovalent bağlarla bir arada tutulan iki H (hidrojen) atomu ve bir O (oksijen) atomundan oluşur.
Fakat bir molekülün hidrojen atomları da komşu moleküllere, oksijen bileşenlerine çekilir. Hidrojen bağları denilen bu bağlardır.
Aynı zamanda su moleküllerinin birbirleri üzerinde itici hareket ettiğini hatırlamakta fayda var. Bilim adamları, su ısıtıldığında molekülleri arasındaki mesafenin arttığını ve bunun itici kuvvetler tarafından kolaylaştırıldığını kaydetti. Soğuk durumda moleküller arasında bir mesafeyi kaplayan hidrojen bağlarının gergin olduğu söylenebilir ve daha büyük bir enerji kaynağına sahiptirler. Su molekülleri birbirine yaklaşmaya başladığında, yani soğuma gerçekleştiğinde açığa çıkan bu enerji rezervidir. Sıcak suda daha büyük bir enerji kaynağının ve sıfırın altındaki sıcaklıklara soğutulduğunda daha fazla salınımının, böyle bir kaynağa sahip olan soğuk suya göre daha hızlı gerçekleştiği ortaya çıktı.daha az enerji. Peki hangi su daha hızlı donar - soğuk mu sıcak mı? Mpemba paradoksu dışarıda ve laboratuvarda oluyor olmalı ve sıcak su daha hızlı buza dönüşmeli.
Ama yine de açık
Bu ipucunun yalnızca teorik doğrulaması var - tüm bunlar güzel formüllerle yazılmış ve makul görünüyor. Ancak suyun sıcak veya soğuk olarak daha hızlı donduğu deneysel veriler pratik anlamda ortaya konup sonuçları sunulduğunda, Mpemba paradoksu sorusunun kapandığını düşünmek mümkün olacaktır.
