Mpemba etkisi veya sıcak su neden soğuk sudan daha hızlı donar? Sıcak suyun hızlı katılaşmasının sırrı ortaya çıktı

"Özelde suyun, genel olarak canlıların yaşamamıza izin veren bazı ilginç özellikleriyle daha önce karşılaştık. Konuya devam edelim ve dikkatinize bir ilginç özellik daha getirelim (gerçek mi yoksa kurgu mu olduğu net değil) .

Su hakkında ilginç - Mpemba etkisi: İnternette sıcak suyun soğuk sudan daha hızlı donduğuna dair söylentiler olduğunu biliyor muydunuz? Bilmiyor olabilirsiniz ama bu söylentiler dolaşıyor. Ve çok inatçı. Öyleyse neden bahsediyoruz - deneysel bir hata mı yoksa suyun henüz araştırılmamış yeni, ilginç bir özelliği mi?

Anlayalım. Siteden siteye tekrarlanan efsane şudur: İki kap su alalım: birine sıcak su, diğerine soğuk su dökün ve dondurucuya koyun. Sıcak su, soğuk sudan daha hızlı donar. Bu neden oluyor?

1963 yılında Erasto B. Mpemba adlı Tanzanyalı bir öğrenci, hazırlanmış bir dondurma karışımını dondururken, sıcak karışımın dondurucuda soğuktan daha hızlı katılaştığını fark etti. Genç adam keşfini bir fizik öğretmeniyle paylaştığında, ona sadece güldü. Neyse ki, öğrenci ısrarcıydı ve öğretmeni, keşfini doğrulayan bir deney yapmaya ikna etti: belirli koşullar altında, sıcak su gerçekten soğuk sudan daha hızlı donar.

Efsanenin ikinci versiyonu - Mpemba, neyse ki Afrika Mpemba okuluna yakın olan büyük bilim adamına döndü. Ve bilim adamı çocuğa inandı ve neyin ne olduğunu iki kez kontrol etti. Pekala, başlıyoruz ... Şimdi, bu sıcak suyun soğuk sudan daha hızlı donması olgusuna "Mpemba etkisi" denir. Doğru, ondan çok önce, suyun bu eşsiz özelliği Aristoteles, Francis Bacon ve Rene Descartes tarafından not edildi.

Bilim adamları, bu fenomenin doğasını tam olarak anlamıyorlar, ya hipotermi, buharlaşma, buz oluşumu, konveksiyon veya sıvılaştırılmış gazların sıcak ve soğuk su üzerindeki etkisi arasındaki farkla açıklıyorlar.

Böylece, Mpemba etkisine (Mpemba Paradox) sahibiz - sıcak suyun (belirli koşullar altında) soğuk sudan daha hızlı donabileceğini söyleyen bir paradoks. Aynı zamanda donma sürecinde soğuk suyun sıcaklığını geçmesi gerekir.

Buna göre, paradoksla başa çıkmanın iki yolu vardır. Birincisi, bu fenomeni açıklamaya başlamak, teoriler üretmek ve suyun gizemli bir sıvı olduğuna sevinmek. Veya diğer yoldan gidebilirsiniz - bu deneyi bağımsız olarak yürütün. Ve uygun sonuçları çıkarın.

Mpemba etkisini tekrarlamaya çalışırken bu deneyimi gerçekten yaşamış insanlara dönelim. Aynı zamanda, "bacakların nereden büyüdüğünü" belirleyen küçük bir araştırmaya bakalım.

Rusça'da, "Kimya ve Yaşam" (1970, No. 1, s. 89) dergisinde bildirildiği üzere, Mpemba etkisi hakkında bir mesaj ilk olarak 42 yıl önce ortaya çıktı. Vicdanlı olarak, "Kimya ve Yaşam" çalışanları deneyleri kendileri yapmaya karar verdiler ve "sıcak süt inatla önce dondurmak istemediler" dedi. Bu sonuca doğal bir açıklama getirildi: “Sıcak bir sıvı daha erken donmamalı. Sonuçta, sıcaklığı önce soğuk sıvının sıcaklığına eşit olmalıdır.

"Kimya ve Hayat" okuyucularından biri deneyleri hakkında şunları aktardı (1970, No. 9, s. 81). Sütü kaynattı, oda sıcaklığına soğuttu ve yine oda sıcaklığında olan kaynatılmamış sütle aynı anda buzdolabına koydu. Haşlanmış süt daha hızlı donar. Aynı etki, ancak daha zayıf, sütü kaynatmak yerine 60°C'ye ısıtarak elde edildi. Kaynatma temel öneme sahip olabilir: bu, suyun bir kısmını buharlaştıracak ve yağın daha hafif kısmını buharlaştıracaktır. Sonuç olarak, donma noktası değişebilir. Ek olarak, ısıtıldığında ve hatta kaynatıldığında, sütün organik kısmında bazı kimyasal dönüşümler mümkündür.

Ancak “bozuk telefon” zaten çalışıyordu ve 25 yıldan fazla bir süre sonra bu hikaye şöyle tanımlandı: “Bir porsiyon dondurma, iyi ısıtıldıktan sonra buzdolabına konursa, daha hızlı soğur. önce soğuk bir sıcaklıkta bırakılır” (“Bilgi güçtür”, 1997, No. 10, s. 100). Yavaş yavaş sütü unutmaya başladılar ve esas olarak su ile ilgiliydi.

13 yıl sonra, aynı "Kimya ve Yaşam" da şu diyalog ortaya çıktı: "İki bardağı soğuğa çıkarırsanız - soğuk ve sıcak suyla, o zaman hangi su daha hızlı donar? .. Kışı bekleyin ve kontrol edin: sıcak su daha hızlı donacaktır" (1993, No. 9, s. 79). Bir yıl sonra, kışın soğuk ve sıcak suyu özenle alıp soğuk suyun daha hızlı donduğuna ikna olan vicdanlı bir okuyucudan gelen bir mektup geldi (1994, No. 11, s. 62).

Benzer bir deney, dondurucunun kalın bir buz tabakasıyla kaplandığı bir buzdolabı kullanılarak gerçekleştirildi. Bu dondurucuya sıcak ve soğuk su bardaklarını koyduğumda sıcak su bardaklarının altındaki buzlar eridi, battılar ve içindeki su daha hızlı dondu. Buzların üzerine bardak koyduğumda, bardakların altındaki buzlar erimediği için etki gözlemlenmedi. Buzdolabının buzunu çözdükten sonra bardakları donmayan bir dondurucuya koyduğumda bile etki gözlemlenmedi. Bu da etkinin sebebinin, sıcak su dolu bardakların altında donun çözülmesi olduğunu kanıtlamaktadır (Kimya ve Yaşam, 2000, no. 2, s. 55).

Tanzanyalı çocuğun fark ettiği paradoksla ilgili hikayeye defalarca önemli bir açıklama eşlik etti - diyorlar ki, çok garip bile olsa hiçbir bilgiyi ihmal etmemelisiniz. Dilek iyidir, ancak gerçekleştirilemez. Güvenilmez bilgileri önceden taramazsak, içinde boğuluruz. Ve yanlış bilgi çoğu zaman yanlıştır. Ek olarak, sık sık (Mpemba etkisi durumunda olduğu gibi) olasılıksızlığın iletim sürecindeki bilginin bozulmasının bir sonucu olduğu görülür.

Bu nedenle, genel olarak su hakkında ilginçtir ve özellikle Mpemba etkisi her zaman doğru değildir 🙂

Daha fazla ayrıntı - http://wsyachina.narod.ru/physics/mpemba.html sayfasında

İngiliz Kraliyet Kimya Topluluğu, bazı durumlarda sıcak suyun neden soğuk sudan daha hızlı donduğunu bilimsel olarak açıklayabilen herkese 1.000 £ ödül veriyor.

"Modern bilim, görünüşte basit olan bu soruyu hala yanıtlayamıyor. Dondurmacılar ve barmenler bu etkiyi günlük işlerinde kullanırlar ama kimse bunun neden işe yaradığını gerçekten bilmiyor. İngiliz Kraliyet Kimya Cemiyeti Başkanı Profesör David Philips, Cemiyetten bir basın açıklamasında alıntı yaparak, bu problem bin yıldır biliniyor, Aristo ve Descartes gibi filozoflar üzerinde düşünmüşler" dedi.

Afrikalı bir şef İngiliz fizik profesörünü nasıl yendi?

Bu bir 1 Nisan şakası değil, sert bir fiziksel gerçeklik. Galaksiler ve kara delikler üzerinde kolaylıkla işleyen, kuarkları ve bozonları aramak için dev hızlandırıcılar inşa eden günümüz bilimi, elemental suyun nasıl "işe yaradığını" açıklayamıyor. Okul ders kitabı açık bir şekilde, sıcak bir cismi soğutmanın soğuk bir cismi soğutmaktan daha fazla zaman aldığını belirtir. Ancak su için bu yasaya her zaman uyulmaz. Aristoteles bu paradoksa MÖ 4. yy'da dikkat çekmiştir. e. Antik Yunan'ın "Meteorologica I" kitabında yazdığı şey şudur: "Suyun önceden ısıtılmış olması, donmasına katkıda bulunur. Bu nedenle birçok insan, sıcak suyu hızlı bir şekilde soğutmak istediğinde, önce güneşe koyar... ”Orta Çağ'da Francis Bacon ve Rene Descartes bu fenomeni açıklamaya çalıştı. Ne yazık ki, ne büyük filozoflar ne de klasik termal fiziği geliştiren sayısız bilim adamı bunu başardı ve bu nedenle böyle uygunsuz bir gerçek uzun süre “unutuldu”.

Ve sadece 1968'de Tanzanya'dan herhangi bir bilimden uzak olan okul çocuğu Erasto Mpemba sayesinde “hatırladılar”. 1963 yılında bir aşçılık okulunda okurken 13 yaşındaki Mpembe'ye dondurma yapma görevi verildi. Teknolojiye göre sütü kaynatmak, içindeki şekeri eritmek, oda sıcaklığına soğutmak ve daha sonra donması için buzdolabına koymak gerekiyordu. Görünüşe göre, Mpemba çalışkan bir öğrenci değildi ve tereddüt etti. Dersin sonunda zamanında yetişemeyeceğinden korkarak hala sıcak sütü buzdolabına koydu. Şaşırtıcı bir şekilde, tüm kurallara göre hazırlanan yoldaşlarının sütünden bile daha önce dondu.

Mpemba keşfini bir fizik öğretmeniyle paylaştığında, tüm sınıfın önünde onunla dalga geçti. Mpemba hakareti hatırladı. Beş yıl sonra, zaten Darüsselam Üniversitesi'nde öğrenciyken, ünlü fizikçi Denis G. Osborne tarafından verilen bir konferanstaydı. Dersten sonra bilim adamına bir soru sordu: "Biri 35 °C'de (95 °F) ve diğeri 100 °C'de (212 °F) olmak üzere aynı miktarda suyla iki özdeş kap alır ve onları dondurucuda, daha sonra sıcak bir kaptaki su daha hızlı donar. Niye ya?" Tanrı'nın unuttuğu Tanzanya'dan gelen genç bir adamın sorusuna İngiliz bir profesörün tepkisini tahmin edebilirsiniz. Öğrenciyle alay etti. Ancak Mpemba böyle bir cevaba hazırdı ve bilim adamını bir bahse davet etti. Argümanları, Mpemba'nın haklı olduğunu ve Osborne'un mağlup olduğunu kanıtlayan deneysel bir testle sonuçlandı. Böylece öğrenci-pişirici adını bilim tarihine yazdırdı ve bundan böyle bu fenomene "Mpemba etkisi" adı verildi. Onu atmak, "yok" gibi ilan etmek işe yaramaz. Fenomen var ve şairin yazdığı gibi "ayaklı dişte değil".

Toz parçacıkları ve çözünmüş maddeler suçlanıyor mu?

Yıllar boyunca birçok kişi donan suyun gizemini çözmeye çalıştı. Bu fenomen için bir sürü açıklama önerildi: buharlaşma, konveksiyon, çözünen maddelerin etkisi - ancak bu faktörlerin hiçbiri kesin olarak kabul edilemez. Bir dizi bilim adamı tüm hayatlarını Mpemba etkisine adadı. New York Eyalet Üniversitesi Radyasyon Güvenliği Departmanı üyesi olan James Brownridge, on yıldan fazla bir süredir boş zamanlarında paradoksu inceliyor. Yüzlerce deney yaptıktan sonra, bilim adamı hipoterminin "suçluluğuna" dair kanıtlara sahip olduğunu iddia ediyor. Brownridge, 0°C'de suyun yalnızca aşırı soğuduğunu ve sıcaklık altına düştüğünde donmaya başladığını açıklıyor. Donma noktası sudaki safsızlıklar tarafından düzenlenir - buz kristallerinin oluşum hızını değiştirirler. Safsızlıklar ve bunlar toz parçacıkları, bakteriler ve çözünmüş tuzlardır, kristalleşme merkezlerinin etrafında buz kristalleri oluştuğunda karakteristik çekirdeklenme sıcaklıklarına sahiptirler. Suda aynı anda birkaç element bulunduğunda, donma noktası en yüksek çekirdeklenme sıcaklığına sahip olan tarafından belirlenir.

Deney için, Brownridge aynı sıcaklıkta iki su numunesi aldı ve bunları bir dondurucuya yerleştirdi. Numunelerden birinin her zaman diğerinden önce donduğunu buldu - muhtemelen farklı bir kirlilik kombinasyonu nedeniyle.

Brownridge, su ile dondurucu arasındaki daha büyük sıcaklık farkı nedeniyle sıcak suyun daha hızlı soğuduğunu iddia ediyor - bu, soğuk su en az 5°C daha düşük olan doğal donma noktasına ulaşmadan önce donma noktasına ulaşmasına yardımcı oluyor.

Ancak Brownridge'in mantığı birçok soruyu gündeme getiriyor. Bu nedenle Mpemba etkisini kendi yöntemleriyle açıklayabilenler, İngiliz Kraliyet Kimya Cemiyeti'nden bin sterlin için rekabet etme şansına sahip oluyorlar.

Bu yazıda, sıcak suyun neden soğuk sudan daha hızlı donduğuna bakacağız.

Isıtılmış su, soğuk sudan çok daha hızlı donar! Bilim adamlarının hala tam olarak açıklayamadığı suyun bu şaşırtıcı özelliği eski zamanlardan beri biliniyor. Örneğin, Aristoteles'te bile kış balıkçılığının bir tanımı vardır: balıkçılar buzdaki deliklere olta soktular ve daha hızlı donmaları için buzun üzerine ılık su döktüler. Bu fenomenin adı, XX yüzyılın 60'larında Erasto Mpemba'nın adını almıştır. Mnemba, dondurma yaparken garip etkiyi fark etti ve bir açıklama için fizik öğretmeni Dr. Denis Osborn'a döndü. Mpemba ve Dr. Osborne, farklı sıcaklıklarda suyla deneyler yaptılar ve neredeyse kaynayan suyun oda sıcaklığındaki sudan çok daha hızlı donmaya başladığı sonucuna vardılar. Diğer bilim adamları kendi deneylerini yapmışlar ve her seferinde benzer sonuçlar elde etmişlerdir.

Fiziksel bir fenomenin açıklaması

Bunun neden olduğuna dair genel kabul görmüş bir açıklama yoktur. Birçok araştırmacı, bunun tamamen bir sıvının sıcaklığı donma noktasının altına düştüğünde meydana gelen aşırı soğumasıyla ilgili olduğunu öne sürüyor. Başka bir deyişle, su 0°C'nin altındaki bir sıcaklıkta donarsa, aşırı soğutulmuş su örneğin -2°C'lik bir sıcaklığa sahip olabilir ve buza dönüşmeden sıvı halde kalabilir. Soğuk suyu dondurmaya çalıştığımızda, ilk başta aşırı soğuma ve ancak bir süre sonra sertleşme olasılığı vardır. Isıtılmış suda diğer işlemler gerçekleşir. Buza daha hızlı dönüşmesi konveksiyonla ilişkilidir.

Konveksiyon- Bu, sıvının sıcak alt katmanlarının yükseldiği ve üst, soğutulmuş olanların düştüğü fiziksel bir olgudur.

Su, olağandışı özelliklere sahip dünyanın en şaşırtıcı sıvılarından biridir. Örneğin, katı bir sıvı hali olan buz, suyun kendisinden daha düşük bir özgül ağırlığa sahiptir ve bu da Dünya'da yaşamın ortaya çıkmasını ve gelişmesini birçok yönden mümkün kılmıştır. Buna ek olarak, neredeyse bilimsel ve hatta bilim dünyasında, hangi suyun daha hızlı donduğu - sıcak veya soğuk - hakkında tartışmalar var. Sıcak bir sıvının belirli koşullar altında daha hızlı dondurulduğunu kanıtlayan ve kararını bilimsel olarak kanıtlayan kişi, İngiliz Kraliyet Kimyagerler Derneği'nden 1.000 £ ödül alacak.

Arka fon

Sıcak suyun donma hızı açısından birçok koşulda soğuk suyun önüne geçtiği, Orta Çağ'da fark edildi. Francis Bacon ve René Descartes bu fenomeni açıklamak için çok çaba sarf ettiler. Ancak klasik ısı mühendisliği açısından bu paradoks açıklanamaz ve utangaç bir şekilde örtbas edilmeye çalışılır. Anlaşmazlığın devam etmesi için itici güç, 1963'te Tanzanya okul çocuğu Erasto Mpemba'nın (Erasto Mpemba) başına gelen biraz ilginç bir hikayeydi. Bir keresinde, bir aşçılık okulunda tatlı yapma dersi sırasında, başka şeyler tarafından dikkati dağılan bir çocuğun, dondurma karışımını zamanında soğutmak için zamanı yoktu ve sıcak sütün içine bir şeker çözeltisini dondurucuya koydu. Şaşırtıcı bir şekilde, ürün, dondurma yapmak için sıcaklık rejimini gözlemleyen diğer uygulayıcılardan biraz daha hızlı soğudu.

Fenomenin özünü anlamaya çalışan çocuk, ayrıntılara girmeden mutfak deneyleriyle alay eden bir fizik öğretmenine döndü. Bununla birlikte, Erasto kıskanılacak bir azim ile ayırt edildi ve deneylerine artık süt üzerinde değil, su üzerinde devam etti. Bazı durumlarda sıcak suyun soğuk sudan daha hızlı donmasını sağladı.

Dar es Salaam Üniversitesi'ne giren Erasto Mpembe, Profesör Dennis G. Osborne'un bir konferansına katıldı. Mezun olduktan sonra öğrenci, sıcaklığına bağlı olarak suyun donma hızı sorunuyla bilim insanını şaşırttı. DG Osborne, soğuk suyun daha hızlı donacağını herhangi bir kaybedenin bildiğini aploma ile belirterek, sorunun ortaya çıkmasıyla alay etti. Ancak genç adamın doğal kararlılığı kendini hissettirdi. Laboratuvarda burada deneysel bir test yapmayı teklif ederek profesörle iddiaya girdi. Erasto, biri 95°F (35°C) ve diğeri 212°F (100°C) sıcaklıkta olmak üzere dondurucuya iki kap su yerleştirdi. İkinci kaptaki su daha hızlı donduğunda, profesörün ve çevresindeki "hayranların" sürprizi neydi? O zamandan beri bu fenomene "Mpemba Paradoksu" adı verildi.

Ancak bugüne kadar "Mpemba Paradoksunu" açıklayan tutarlı bir teorik hipotez yoktur. Hangi dış faktörlerin, suyun kimyasal bileşiminin, içinde çözünmüş gazların ve minerallerin varlığının sıvıların farklı sıcaklıklarda donma hızını etkilediği açık değildir. "Mpemba Etkisi"nin paradoksu, I. Newton tarafından keşfedilen ve suyun soğuma süresinin sıvı ile ortam arasındaki sıcaklık farkıyla doğru orantılı olduğunu belirten yasalardan biriyle çelişmesidir. Ve diğer tüm sıvılar tamamen bu yasaya tabiyse, bazı durumlarda su bir istisnadır.

Sıcak su neden daha hızlı donar?T

Sıcak suyun neden soğuk sudan daha hızlı donduğunun birkaç versiyonu vardır. Başlıcaları:

sıcak su daha hızlı buharlaşır, hacmi azalır ve daha küçük bir sıvı hacmi daha hızlı soğur - su + 100 ° С'den 0 ° С'ye soğutulduğunda, atmosferik basınçtaki hacim kayıpları% 15'e ulaşır;
sıvı ve ortam arasındaki ısı alışverişinin yoğunluğu ne kadar yüksek olursa, sıcaklık farkı o kadar büyük olur, bu nedenle kaynar suyun ısı kaybı daha hızlı geçer;
sıcak su soğuduğunda, yüzeyinde sıvının tamamen donmasını ve buharlaşmasını önleyen bir buz kabuğu oluşur;
yüksek bir su sıcaklığında, konveksiyon karışımı meydana gelir ve donma süresini azaltır;
suda çözünen gazlar donma noktasını düşürür, kristal oluşumu için enerji alır - sıcak suda çözünmüş gaz yoktur.

Tüm bu koşullar, tekrarlanan deneysel doğrulamaya tabi tutulmuştur. Özellikle, Alman bilim adamı David Auerbach, sıcak suyun kristalleşme sıcaklığının soğuk suya göre biraz daha yüksek olduğunu ve bu da eskisinin daha hızlı dondurulmasını mümkün kıldığını buldu. Ancak daha sonra yaptığı deneyler eleştirilmiş ve birçok bilim insanı, suyun sıcak veya soğuk olarak daha hızlı donduğu “Mpemba Etkisi”nin, şimdiye kadar kimsenin aramadığı ve somutlaştırmadığı belirli koşullar altında yeniden üretilebileceğine ikna olmuştur.

Eski güzel formül H 2 O'da, hiçbir sır yok gibi görünüyor. Ama aslında, yaşamın kaynağı ve dünyadaki en ünlü sıvı olan su, bazen bilim adamlarının bile çözemediği birçok gizemle doludur.

İşte su hakkında en ilginç 5 gerçek:

1. Sıcak su, soğuk sudan daha hızlı donar

İki kap su alın: birine sıcak su, diğerine soğuk su dökün ve dondurucuya koyun. Sıcak su, soğuk sudan daha hızlı donar, ancak mantıksal olarak, soğuk suyun önce buza dönüşmesi gerekir: sonuçta, sıcak suyun önce soğuk sıcaklığa kadar soğuması, ardından buza dönüşmesi gerekirken, soğuk suyun soğuması gerekmez. Bu neden oluyor?

1963 yılında Tanzanya'da lise son sınıf öğrencisi olan Erasto B. Mpemba, hazırlanmış bir dondurma karışımını dondururken, sıcak karışımın dondurucuda soğuktan daha hızlı katılaştığını fark etti. Genç adam keşfini bir fizik öğretmeniyle paylaştığında, ona sadece güldü. Neyse ki, öğrenci ısrarcıydı ve öğretmeni, keşfini doğrulayan bir deney yapmaya ikna etti: belirli koşullar altında, sıcak su gerçekten soğuk sudan daha hızlı donar.

Şimdi, bu sıcak suyun soğuk sudan daha hızlı donması olgusuna Mpemba etkisi denir. Doğru, ondan çok önce, suyun bu eşsiz özelliği Aristoteles, Francis Bacon ve Rene Descartes tarafından not edildi.

Х.RU'dan "Sıcak su, soğuk sudan daha hızlı donar" konusuna not edin.

Soğutma sorunları bize daha yakın olduğu için, soğutma uzmanları, bu sorunun özünü biraz daha derinlemesine inceleyelim ve böyle gizemli bir olgunun doğası hakkında iki fikir verelim.

1. Washington Üniversitesi'nden bir bilim adamı, Aristo'nun zamanından beri bilinen gizemli bir fenomen için bir açıklama yaptı: Sıcak su neden soğuk sudan daha hızlı donar.

Mpemba etkisi olarak adlandırılan fenomen, pratikte yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin uzmanlar, sürücülere kışın yıkayıcı haznesine sıcak su yerine soğuk su dökmelerini tavsiye ediyor. Ancak bu fenomenin altında yatan şey uzun süre bilinmedi.

Washington Üniversitesi'nden Dr. Jonathan Katz bu fenomeni araştırdı ve suda çözünen ve ısıtıldığında çöken maddelerin önemli bir rol oynadığı sonucuna vardı, EureAlert'e göre.

Çözünenler ile Dr. Katz, sert suda bulunan kalsiyum ve magnezyum bikarbonatları ifade eder. Su ısıtıldığında bu maddeler çökerek su ısıtıcısının duvarlarında kireç oluşturur. Hiç ısıtılmamış su bu safsızlıkları içerir. Donduğunda ve buz kristalleri oluştuğunda, sudaki safsızlıkların konsantrasyonu 50 kat artar. Bu, suyun donma noktasını düşürür. Dr. Katz, "Ve şimdi suyun donması için soğuması gerekiyor" diye açıklıyor.

Isıtılmamış suyun donmasını engelleyen ikinci bir sebep daha var. Suyun donma noktasının düşürülmesi, katı ve sıvı fazlar arasındaki sıcaklık farkını azaltır. Dr. Katz, "Suyun ısı kaybetme hızı bu sıcaklık farkına bağlı olduğundan, ısıtılmamış suyun soğuması daha az olasıdır" diyor.

Bilim adamına göre, teorisi deneysel olarak test edilebilir, çünkü. Mpemba etkisi daha sert su için daha belirgin hale gelir.

2. Oksijen artı hidrojen artı soğuk buz oluşturur. İlk bakışta, bu şeffaf madde çok basit görünüyor. Aslında, buz birçok gizemle doludur. Afrika Erasto Mpemba'nın yarattığı buz, zafer hakkında düşünmedi. Günler sıcaktı. Dondurma istedi. Bir karton meyve suyu alıp dondurucuya koydu. Bunu bir kereden fazla yaptı ve bu nedenle, ondan önce güneşte tutarsanız, meyve suyunun özellikle hızlı bir şekilde donduğunu fark etti - sadece ısıtın! Bu garip, diye düşündü, dünyevi bilgeliğe aykırı davranan Tanzanyalı okul çocuğu. Sıvının buza daha hızlı dönüşmesi için önce ... ısıtılması gerekir mi? Genç adam o kadar şaşırdı ki tahminini öğretmenle paylaştı. Bu merakını basına bildirdi.

Bu hikaye 1960'larda oldu. Şimdi "Mpemba etkisi" bilim adamları tarafından iyi biliniyor. Ancak görünüşte basit olan bu fenomen uzun bir süre bir sır olarak kaldı. Sıcak su neden soğuk sudan daha hızlı donar?

1996 yılına kadar fizikçi David Auerbach bir çözüm bulamadı. Bu soruyu cevaplamak için bir yıl boyunca bir deney yaptı: Bir bardakta suyu ısıttı ve tekrar soğuttu. Peki ne öğrendi? Isıtıldığında, suda çözünen hava kabarcıkları buharlaşır. Gazsız su, kabın duvarlarında daha kolay donar. Auerbach, "Elbette yüksek hava içeriğine sahip su da donacaktır," diyor Auerbach, "ama sıfır santigrat derecede değil, sadece eksi dört ila altı derecede." Tabii ki daha uzun süre beklemeniz gerekecek. Yani sıcak su soğuk sudan önce donar, bu bilimsel bir gerçektir.

Buz gibi kolaylıkla gözümüzün önüne gelecek bir madde yok denecek kadar azdır. Sadece su moleküllerinden oluşur - yani iki hidrojen atomu ve bir oksijen içeren temel moleküller. Ancak buz belki de evrendeki en gizemli maddedir. Bilim adamları şimdiye kadar bazı özelliklerini açıklayamadılar.

2. Aşırı soğutma ve "flaş" dondurma

Suyun 0 °C'ye soğuduğunda her zaman buza dönüştüğünü herkes bilir... Bazı durumlar dışında! Böyle bir durum, örneğin, çok saf suyun donma noktasının altına soğutulduğunda bile sıvı kalması özelliği olan "süper soğutma"dır. Bu fenomen, ortamın buz kristallerinin oluşumunu tetikleyebilecek kristalizasyon merkezleri veya çekirdekleri içermemesi nedeniyle mümkün olur. Böylece su, sıfır santigrat derecenin altındaki sıcaklıklara soğutulduğunda bile sıvı halde kalır. Kristalizasyon işlemi, örneğin gaz kabarcıkları, kirlilikler (kirlilik), kabın pürüzlü yüzeyi tarafından tetiklenebilir. Onlar olmadan su sıvı halde kalacaktır. Kristalleşme süreci başladığında, süper soğutulmuş suyun nasıl anında buza dönüştüğünü izleyebilirsiniz.

Phil Medina'nın (www.mrsciguy.com) videosunu (2 901 Kb, 60 c) izleyin ve kendiniz görün >>

Yorum. Kızgın su, kaynama noktasının üzerinde ısıtıldığında bile sıvı kalır.

3. "Cam" su

Çabuk ve tereddüt etmeden, suyun kaç farklı hali olduğunu söyleyin?

Üç (katı, sıvı, gaz) yanıtı verdiyseniz, yanılıyorsunuz. Bilim adamları, sıvı haldeki en az 5 farklı su durumunu ve 14 buz durumunu ayırt eder.

Süper soğutulmuş su hakkındaki konuşmayı hatırlıyor musunuz? Yani ne yaparsanız yapın -38°C'de en saf süper soğutulmuş su bile bir anda buza dönüşür. Daha fazla düşüşle ne olur?

sıcaklık? -120 °C'de suya garip bir şey olmaya başlar: melas gibi süper viskoz veya viskoz hale gelir ve -135 °C'nin altındaki sıcaklıklarda "camsı" veya "camsı" suya dönüşür - katı bir maddedir. kristal yapı yoktur.

4. Suyun kuantum özellikleri

Moleküler düzeyde, su daha da şaşırtıcıdır. 1995'te bilim adamları, nötron saçılması üzerine bir deney yaptılar ve beklenmedik bir sonuç verdi: fizikçiler, su moleküllerini hedef alan nötronların, beklenenden %25 daha az hidrojen protonu "gördüklerini" buldular.

Bir attosaniye (10 -18 saniye) hızında olağandışı bir kuantum etkisinin meydana geldiği ve suyun kimyasal formülünün olağan olan - H 2 O yerine H 1.5 O olduğu ortaya çıktı!

5. Suyun hafızası var mı?

Geleneksel tıbba bir alternatif olan homeopati, seyreltme faktörü o kadar büyük olsa da, çözeltide su moleküllerinden başka hiçbir şey kalmasa bile, bir tıbbi ürünün seyreltilmiş çözeltisinin vücut üzerinde iyileştirici bir etkisi olabileceğini iddia eder. Homeopati savunucuları bu paradoksu "suyun hafızası" adı verilen bir kavramla açıklar; buna göre moleküler seviyedeki su, içinde çözündükten sonra maddenin bir "hafızasına" sahiptir ve bir süre sonra orijinal konsantrasyonun çözeltisinin özelliklerini muhafaza eder. bileşenin tek molekülü içinde kalır.

Homeopati ilkelerini eleştiren Belfast Queen's Üniversitesi'nden Profesör Madeleine Ennis liderliğindeki uluslararası bir bilim adamları ekibi, 2002 yılında bu kavramı kesin olarak çürütmek için bir deney yaptı.Sonuç tam tersi oldu.Ne sonra, bilim adamları dedi ki: "suyun hafızasının" etkisinin gerçekliğini kanıtlayabildiler. Ancak bağımsız uzmanların gözetiminde yapılan deneyler sonuç vermedi. "Suyun hafızası" olgusunun varlığına dair tartışmalar devam ediyor.

Su, bu makalede ele almadığımız birçok olağandışı özelliğe sahiptir.

Edebiyat.

1. Su Hakkında Gerçekten Garip 5 Şey / http://www.neatorama.com.
2. Suyun gizemi: Aristoteles-Mpemba etkisinin teorisi oluşturuldu / http://www.o8ode.ru.
3. Nepomniachtchi N.N. Cansız doğanın sırları. Evrendeki en gizemli madde / http://www.bibliotekar.ru.