Pa dŵr yn rhewi yn gyflymach: poeth neu oer? Beth mae'n ei dibynnu

Yn wir, ychydig o ddŵr yn rhewi yn gyflymach, poeth neu oer, eu heffeithio gan nifer o ffactorau, ond y cwestiwn ei hun yn ymddangos braidd yn rhyfedd. Deallir, ac mae'n hysbys o ffiseg fod dal angen dŵr poeth o amser i oeri i dymheredd y dŵr oer yn cael ei gymharu i droi at rew. Gall dŵr oer hepgor y cam hwn ac, yn y drefn honno, dros gyfnod o amser yn ennill. Ond mae'r ateb i'r cwestiwn ynghylch pa dŵr yn rhewi yn gyflymach - poeth neu oer - y tu allan yn yr oerfel, ei fod yn gwybod pob preswylydd y lledredau gogleddol. Yn wir, mewn ffordd wyddonol, mae'n ymddangos bod mewn unrhyw achos, dŵr oer, yn syml, rhaid iddynt rewi gyflymach.

Dim ond yr wyf yn meddwl ac yn athro ffiseg, a drodd myfyrwyr Erasto Mpemba yn 1963 gyda chais i esbonio pam y gymysgedd oer hufen iâ yn y dyfodol rhewi yn hwy nag tebyg, ond yn boeth.

"Dyw hi ddim yn ffiseg y byd, ac mae rhai ffiseg Mpemba"

Ar y pryd, yr athro yn unig chwerthin am y peth, ond Deniss Osborne, athro ffiseg, a oedd unwaith yn gyrru i'r un ysgol, lle bu'n astudio Erasto, yn arbrofol cadarnhau bodolaeth effaith o'r fath, er eglurhad os nad oedd. Yn 1969, yn y cylchgrawn gwyddoniaeth boblogaidd cyhoeddi papur ar y cyd y ddau ddyn, sydd wedi ei ddisgrifio y math hwn o effaith. Ers hynny, gyda llaw, y cwestiwn o pa dŵr yn rhewi yn gyflymach - poeth neu oer, wedi ei enw ei hun - yr effaith neu'r paradocs Mpemba.

Cododd y cwestiwn maith yn ôl

Yn naturiol, cyn i ffenomen hon yn digwydd i fod, ac mae'n cael ei grybwyll yn y gwaith o ysgolheigion eraill. Nid yn unig y myfyriwr sydd â diddordeb yn y cwestiwn hwn, ond hefyd yn eich amser yn meddwl am hynny Frensis Bekon, Rene Dekart, a hyd yn oed Aristotle. Dyna dim ond dulliau o ddatrys dechreuodd paradocs hwn i edrych yn unig ar ddiwedd yr ugeinfed ganrif.

Amodau i'r paradocs digwydd

Fel yn achos o hufen iâ, nid dim ond dŵr cyffredin yn rhewi yn ystod yr arbrawf. Dylai fod rhai amodau er mwyn dechrau trafodaeth sy'n dŵr yn rhewi yn gyflymach - poeth neu oer. Beth sy'n effeithio ar y cwrs y broses?

Yn awr, yn yr 21ain ganrif, cyflwyno nifer o opsiynau a allai egluro'r danyj paradocs. Yr hyn a dŵr yn rhewi yn gyflymach, poeth neu oer, yn dibynnu ar y ffaith bod y dŵr poeth wedi mwy na oer, roedd y gyfradd o anweddiad. Felly, ei gyfaint yn gostwng, ac yn dod yn llai o faint fel gostyngiadau cyfaint a'r amser rhewi, na phe byddwn yn cymryd yr un cyfaint gwreiddiol o ddŵr oer.

Mae wedi hir cael eu dadrewi rhewgell

Yn wir, ychydig o ddŵr yn rhewi yn gyflymach, a pham mae hyn yn digwydd, gall effeithio ar leinin eira a all ddigwydd yn yr oergell rhewgell, a ddefnyddir ar gyfer yr arbrawf. Os byddwn yn cymryd dau gynhwysydd yn union o ran maint, ond mewn un ohonynt yn dŵr poeth, ac yn y llall - cynhwysydd dŵr oer gyda poeth doddi dan eira, a thrwy hynny wella yr haen cyswllt thermol gyda'r wal oergell. Ni all y cynhwysydd gyda'r dŵr oer yn gwneud hyn. Os nad yw leinin o'r fath gyda eira yn yr oergell yn dylai dŵr oer gynnes gyflymach.

Top - gwaelod

Hefyd, y ffenomen o mae dŵr yn rhewi yn gyflymach - poeth neu oer, yn cael ei egluro fel a ganlyn. Yn dilyn deddfau penodol, dŵr oer yn dechrau i rewi o'r haenau uchaf pan fydd yn boeth yn ei wneud yn y ffordd arall o gwmpas - yn dechrau i rewi o'r gwaelod i fyny. Felly mae'n ymddangos bod y dŵr oer, cael haen uchaf gyda lleoedd oer rhew ffurfiwyd eisoes ei hun yn dirywio mor prosesau darfudiad a phelydriad thermol, a thrwy hynny egluro beth mae'r dŵr yn rhewi yn gyflymach - poeth neu oer. Lluniau o arbrofion amatur ynghlwm, ac yma mae'n gweld yn glir.

Gwres yn dod allan, gan anelu tuag i fyny, ac mae cyfarfod â gwely oer iawn. Nid yw llwybr am ddim i ymbelydredd gwres ar gael, oherwydd bod y broses oeri mynd yn anodd. rhwystrau o'r fath yn ei lwybr wedi gwbl dim dŵr poeth. Beth rhewi yn gyflymach - poeth neu oer, mae'n dibynnu ar yr hyn y canlyniad tebygol, gall ymestyn yr ymateb bod unrhyw ddŵr sydd â sylwedd penodol ddiddymu ynddo.

Amhureddau yn y cyfansoddiad y dŵr fel ffactor sy'n effeithio ar ganlyniad y

Os nad yw twyllo ac i ddefnyddio dŵr gyda'r un cyfansoddiad, yr hon y crynodiad o sylweddau penodol yn union, yna dylai'r dŵr oer yn cael ei rewi yn gyflym. Ond os bydd yr un sefyllfa yn digwydd pan fydd yr elfennau cemegol toddedig gael yn unig mewn dŵr poeth a dŵr oer ar yr un pryd nad oes ganddynt, yna mae'n bosibl cael rhewi dŵr poeth o'r blaen. Y rheswm yw bod hydoddion yn y dŵr yn creu canolfannau crystallization, a gyda nifer fach o ganolfannau hyn droi dŵr i mewn i'r cyflwr solet yn anodd. Efallai hyd yn oed yn supercooled dŵr, yn yr ystyr bod yn is-sero tymheredd, bydd mewn cyflwr hylifol.

Ond yr holl fersiynau hyn, mae'n debyg, nid tan ddiwedd y wyddonwyr trefnus ac maent yn parhau i weithio ar y mater hwn. Yn 2013, dywedodd tîm o ymchwilwyr yn Singapore eu bod wedi llwyddo i ddatrys y pos oesol. Mae grŵp o wyddonwyr Tseiniaidd yn dweud bod y gyfrinach o effaith hon yn y swm o ynni, sy'n cael ei storio rhwng y moleciwlau dŵr yn ei gyfathrebu, y cyfeirir ato fel hydrogen.

Yr ateb gan y gwyddonwyr Tseiniaidd

Bydd mwy o wybodaeth yn dilyn, ar gyfer deall sy'n angenrheidiol i gael rhywfaint o wybodaeth mewn cemeg i ddeall pa fath o ddŵr yn rhewi yn gyflymach - poeth neu oer. Gan fod yn hysbys, moleciwl dŵr yn cynnwys dau atom o H (hydrogen) ac un atom o O (ocsigen) dal at ei gilydd gan fondiau cofalent.

Ond mae atomau hydrogen hefyd sengl a moleciwlau yn cael eu denu i moleciwlau cyfagos, i'w cydran ocsigen. Mae'n gelwir bondiau hyn hydrogen.

Dylid cofio bod ar yr un pryd, moleciwlau dŵr yn gweithredu ar ei gwrthyrru eraill. Mae gwyddonwyr wedi nodi bod wresogi dŵr yn cynyddu'r pellter rhwng ei moleciwlau ac yn cyfrannu at hyn lluoedd unig gwrthyrru. Mae'n ymddangos bod bondiau hydrogen, gan gymryd un pellter rhwng y moleciwlau yn y cyflwr oer gellir dweud i ymestyn allan, ac mae ganddynt swm mwy o ynni. Mae'n cael ei yma ynni stôr ei ryddhau pan moleciwlau dŵr yn dechrau i fynd at ei gilydd, hy, mae oeri. Mae'n ymddangos bod mwy o ynni ei storio yn y dŵr poeth a chynyddu ei ryddhau ar oeri i dymheredd rhewllyd, mae'n gyflymach nag mewn dŵr oer, lle y cyflenwad o ynni megis llai. Felly mae dŵr yn rhewi yn gyflymach - poeth neu oer? Ar y stryd ac yn y labordy fod paradocs Dylai Mpemba a dwr poeth yn troi'n iâ gyflymach.

Ond y cwestiwn yn dal ar agor

Dim ond cadarnhad damcaniaethol y cliwiau - pob fformiwlâu ysgrifenedig a hardd yn ymddangos yn gredadwy. Ond pan fydd y canlyniadau arbrofion sy'n dŵr yn rhewi yn gyflymach - poeth neu oer, yn cael ei gyflwyno mewn ystyr ymarferol, a bydd eu canlyniadau'n cael eu cyflwyno, yna bydd yn bosibl i ystyried y cwestiwn y paradocs Mpemba gau.