Ус нь халуун, хүйтэн аль нь илүү хурдан хөлдөхөд нөлөөлдөг олон хүчин зүйл байдаг ч асуулт нь өөрөө жаахан хачирхалтай санагдаж байна. Үүний үр дагавар нь физикээс мэдэгдэж байгаа бөгөөд халуун ус мөс болж хувирахын тулд харьцуулж буй хүйтэн усны температурт хөргөх цаг хугацаа шаардагддаг. Хүйтэн ус энэ үе шатыг алгасах боломжтой бөгөөд үүний дагуу цаг хугацаа хожих болно.

Гэхдээ хүйтэнд эсвэл халуун ус аль нь илүү хурдан хөлддөг вэ гэсэн асуултын хариултыг хойд өргөргийн оршин суугчид мэддэг. Үнэн хэрэгтээ, шинжлэх ухааны үүднээс авч үзвэл, ямар ч тохиолдолд хүйтэн ус илүү хурдан хөлдөх нь гарцаагүй.

1963 онд сургуулийн сурагч Эрасто Мпемба ирж уулзсан физикийн багш ирээдүйн зайрмагны хүйтэн хольц яагаад ижил төстэй боловч халуун зайрмагнаас илүү удаан хөлддөгийг тайлбарлах хүсэлттэй ижил зүйлийг бодсон байна.

"Энэ бол бүх нийтийн физик биш, харин нэг төрлийн Mpemba физик юм."

Тухайн үед багш үүнийг инээж байсан ч Эрастогийн сурч байсан сургуульд нэгэн цагт очиж байсан физикийн профессор Денис Осборн ийм нөлөө байгааг туршилтаар баталж байсан ч тэр үед ямар ч тайлбар байгаагүй. 1969 онд энэ хоёр хүний хамтарсан нийтлэл шинжлэх ухааны алдартай сэтгүүлд хэвлэгдсэн бөгөөд энэ өвөрмөц нөлөөг дүрсэлсэн байдаг.

Түүнээс хойш халуун эсвэл хүйтэн ус аль нь хурдан хөлддөг вэ гэсэн асуулт нь Mpemba эффект буюу парадокс нэртэй болсон.

гэсэн асуулт удаан хугацааны туршид байсаар ирсэн

Мэдээжийн хэрэг, ийм үзэгдэл урьд өмнө тохиолдож байсан бөгөөд бусад эрдэмтдийн бүтээлүүдэд дурдсан байдаг. Зөвхөн сургуулийн сурагчид энэ асуудлыг сонирхож байсан төдийгүй Рене Декарт, тэр байтугай Аристотель ч гэсэн энэ тухай нэг удаа бодож байсан.

Гэвч тэд энэ парадоксыг шийдвэрлэх арга замыг зөвхөн 20-р зууны төгсгөлд хайж эхлэв.

Парадокс үүсэх нөхцөл

Зайрмагны нэгэн адил туршилтын явцад хөлддөг энгийн ус биш юм. Хүйтэн эсвэл халуун ус аль хурдан хөлддөг талаар маргаж эхлэхийн тулд тодорхой нөхцөл байдал байх ёстой. Энэ үйл явцын явцад юу нөлөөлдөг вэ?

Одоо, 21-р зуунд энэ парадоксыг тайлбарлах хэд хэдэн хувилбарууд гарч ирэв. Халуун эсвэл хүйтэн ус аль нь илүү хурдан хөлддөг нь хүйтэн устай харьцуулахад ууршилт ихтэй байхаас шалтгаална. Тиймээс түүний эзэлхүүн буурч, эзэлхүүн нь багасах тусам хөлдөх хугацаа нь ижил хэмжээтэй хүйтэн ус авахаас богино болно.

Та хөлдөөгчийг гэсгээснээс хойш багагүй хугацаа өнгөрчээ.

Аль ус илүү хурдан хөлддөг, яагаад ийм зүйл болдог вэ гэдэг нь туршилтанд ашигласан хөргөгчний хөлдөөгчид байгаа цасны доторлогоонд нөлөөлж болно. Хэрэв та ижил эзэлхүүнтэй хоёр савыг авбал тэдгээрийн нэг нь халуун ус, нөгөө нь хүйтэн байвал халуун устай сав нь цасыг хайлуулж, дулааны түвшинг хөргөгчийн хананд хүрэхийг сайжруулна. Хүйтэн устай сав үүнийг хийж чадахгүй. Хэрэв хөргөгчийн тасалгаанд цастай ийм доторлогоо байхгүй бол хүйтэн ус илүү хурдан хөлдөх ёстой.

Дээрээс доош

Мөн халуун эсвэл хүйтэн ус илүү хурдан хөлддөг үзэгдлийг дараах байдлаар тайлбарлав. Тодорхой хуулиудын дагуу хүйтэн ус дээд давхаргаас хөлдөж эхэлдэг бол халуун ус эсрэгээр нь хөлддөг - доороос дээш хөлдөж эхэлдэг. Хүйтэн ус нь зарим газарт аль хэдийн үүссэн мөс бүхий хүйтэн давхаргатай тул конвекц ба дулааны цацрагийн процессыг улам дордуулж, улмаар аль ус нь хүйтэн эсвэл халуун аль нь илүү хурдан хөлддөг болохыг тайлбарладаг. Сонирхогчдын туршилтын зургуудыг хавсаргасан бөгөөд энэ нь энд тодорхой харагдаж байна.

Дулаан гарч, дээшээ гүйж, тэнд маш сэрүүн давхаргатай тулгардаг. Дулааны цацрагийн чөлөөт зам байхгүй тул хөргөх үйл явц хэцүү болдог. Халуун усанд ийм саад бэрхшээл огт байдаггүй. Аль нь илүү хурдан хөлддөг вэ - хүйтэн эсвэл халуун, энэ нь ямар ч усанд ууссан бодисууд байдаг гэж бид хариултыг өргөжүүлж болно.

Үр дүнд нөлөөлөх хүчин зүйл болох усан дахь хольц

Хэрэв та хуурч мэхлэхгүй, ижил найрлагатай, зарим бодисын агууламж ижил ус хэрэглэдэг бол хүйтэн ус илүү хурдан хөлдөх болно. Гэхдээ хэрэв ууссан химийн элементүүд нь зөвхөн халуун усанд агуулагдаж, хүйтэн усанд байхгүй бол халуун ус эрт хөлдөх боломжтой болно. Энэ нь усанд ууссан бодисууд талсжих төвүүдийг үүсгэдэг, цөөн тооны төвүүдтэй бол усыг хатуу төлөвт хувиргахад хэцүү байдагтай холбон тайлбарладаг. Тэр ч байтугай тэгээс доош температурт ус нь шингэн төлөвт байх болно гэсэн утгаараа хэт хөргөх боломжтой.

Гэхдээ эдгээр бүх хувилбарууд нь эрдэмтдэд бүрэн нийцээгүй бололтой, тэд энэ асуудал дээр үргэлжлүүлэн ажилласан. 2013 онд Сингапурын судлаачдын баг олон жилийн нууцыг тайлсан гэж мэдэгджээ.

Хятадын хэсэг эрдэмтэд энэ нөлөөний нууц нь устөрөгчийн холбоо гэж нэрлэгддэг усны молекулуудын хооронд хуримтлагдсан энергийн хэмжээнд байдаг гэж мэдэгджээ.

Хятадын эрдэмтдийн хариулт

Дараахь зүйл бол халуун эсвэл хүйтэн ус илүү хурдан хөлддөгийг ойлгохын тулд химийн талаар бага зэрэг мэдлэгтэй байх шаардлагатай мэдээлэл юм. Мэдэгдэж байгаагаар энэ нь ковалент холбоогоор холбогдсон хоёр H (устөрөгч) ба нэг O (хүчилтөрөгч) атомаас бүрддэг.

Гэхдээ нэг молекулын устөрөгчийн атомууд хөрш молекулууд, тэдгээрийн хүчилтөрөгчийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд татагддаг. Эдгээр холбоог устөрөгчийн холбоо гэж нэрлэдэг.

Үүний зэрэгцээ усны молекулууд бие биендээ зэвүүн нөлөө үзүүлдэг гэдгийг санах нь зүйтэй. Эрдэмтэд ус халах үед түүний молекулуудын хоорондох зай нэмэгдэж, үүнийг түлхэх хүч нь хөнгөвчилдөг гэж тэмдэглэжээ. Хүйтэн төлөвт молекулуудын хооронд ижил зайг эзэлснээр тэдгээр нь сунадаг гэж хэлж болох ба тэд илүү их энергитэй байдаг. Энэ нь усны молекулууд бие биентэйгээ ойртож эхлэхэд ялгардаг энергийн нөөц юм, өөрөөр хэлбэл хөргөлт үүсдэг. Халуун усанд илүү их энергийн нөөц, тэгээс доош температурт хөргөх үед илүү их ялгардаг нь ийм энерги бага нөөцтэй хүйтэн устай харьцуулахад хурдан явагддаг. Тэгэхээр аль ус илүү хурдан хөлддөг вэ - хүйтэн эсвэл халуун уу? Гудамжинд болон лабораторид Mpemba-ийн парадокс үүсч, халуун ус илүү хурдан мөс болж хувирах ёстой.

Гэхдээ асуулт нээлттэй хэвээр байна

Энэ шийдлийн зөвхөн онолын баталгаа байдаг - энэ бүхэн сайхан томьёогоор бичигдсэн бөгөөд үнэмшилтэй юм шиг санагддаг. Гэхдээ халуун эсвэл хүйтэн ус илүү хурдан хөлддөг туршилтын өгөгдлийг практикт ашиглаж, үр дүнг нь танилцуулбал Мпембагийн парадокс асуултыг хаалттай гэж үзэж болно.

1963 онд Танзанийн сургуулийн сурагч Эрасто Мпемба багшаасаа "Яагаад түүний хөлдөөгчинд байгаа бүлээн зайрмаг хүйтнээс хурдан хөлддөг вэ?" гэсэн тэнэг асуулт асуужээ.

Танзанийн Магамби ахлах сургуулийн сурагч байхдаа Эрасто Мпемба тогоочоор практик ажил хийдэг байв. Түүнд гар хийцийн зайрмаг хийх хэрэгтэй - сүү буцалгаж, элсэн чихэр уусгаж, тасалгааны температурт хөргөөд дараа нь хөргөгчинд хийж хөлдөөнө. Мпэмба тийм ч хичээнгүй сурагч биш байсан тул даалгаврын эхний хэсгийг хойшлуулсан бололтой. Хичээл дуустал амжих вий гэж айгаад хөргөгчинд халуун сүүгээ хийв. Өгөгдсөн технологийн дагуу бэлтгэсэн нөхдийнхөө сүүнээс ч эрт хөлдсөн нь түүний гайхлыг төрүүлэв.

Тэрээр физикийн багш руу хандаж тодруулга авах гэсэн боловч "Энэ бол бүх нийтийн физик биш, харин Мпемба физик" гэж сурагчийг шоолон инээв. Үүний дараа Мпемба зөвхөн сүүгээр зогсохгүй энгийн усаар туршилт хийжээ.

Ямар ч байсан Мквава дунд сургуулийн сурагч байхдаа тэрээр Дар-Эс-Салам дахь их сургуулийн коллежийн профессор Деннис Осборнд (сургуулийн захирал оюутнуудад физикийн тухай лекц уншихыг урьсан) усны талаар тусгайлан: "Хэрэв та ижил хэмжээний устай хоёр ижил савыг нэг саванд нь 35 хэм, нөгөө нь 100 хэмийн температуртай байлгаж, хөлдөөгчид хийнэ, хоёр дахь нь ус илүү хурдан хөлдөх болно. Яагаад?" Осборн энэ асуудлыг сонирхож эхэлсэн бөгөөд удалгүй 1969 онд Мпемба хоёрын хамт Физик боловсрол сэтгүүлд туршилтынхаа үр дүнг нийтлэв. Түүнээс хойш тэдний нээсэн эффектийг Mpemba эффект гэж нэрлэх болсон.

Яагаад ийм зүйл болдгийг та сонирхож байна уу? Хэдхэн жилийн өмнө эрдэмтэд энэ үзэгдлийг тайлбарлаж чаджээ...

Mpemba Effect (Mpemba Paradox) нь зарим нөхцөлд халуун ус хүйтэн уснаас хурдан хөлддөг гэсэн парадокс юм, гэхдээ хөлдөх явцад хүйтэн усны температурыг давах ёстой. Энэхүү парадокс нь ердийн санаатай зөрчилддөг туршилтын баримт бөгөөд үүний дагуу ижил нөхцөлд илүү халсан бие нь тодорхой температурт хөргөхөд бага халсан бие ижил температурт хөргөхөөс илүү их цаг зарцуулдаг.

Энэ үзэгдлийг тэдний үед Аристотель, Фрэнсис Бэкон, Рене Декарт нар анзаарчээ. Өнөөг хүртэл энэ хачирхалтай нөлөөг яг яаж тайлбарлахыг хэн ч мэдэхгүй. Эрдэмтэд олон хувилбартай ч гэсэн ганц хувилбар байдаггүй. Энэ бүхэн нь халуун, хүйтэн усны шинж чанарын ялгааны тухай юм, гэхдээ энэ тохиолдолд ямар шинж чанар нь чухал үүрэг гүйцэтгэдэг нь тодорхойгүй байна: хэт хөргөлт, ууршилт, мөс үүсэх, конвекц, эсвэл усанд шингэрүүлсэн хийн нөлөөллийн ялгаа. өөр өөр температур. Mpemba эффектийн парадокс нь биеийг орчны температур хүртэл хөргөх хугацаа нь энэ бие ба хүрээлэн буй орчны температурын зөрүүтэй пропорциональ байх ёстой. Энэ хуулийг Ньютон бий болгосон бөгөөд түүнээс хойш практикт олон удаа батлагдсан. Энэ нөлөөгөөр 100°С-ийн температуртай ус 35°С-ийн температуртай ижил хэмжээний уснаас 0°С-ийн температур хүртэл хурдан хөрнө.

Түүнээс хойш янз бүрийн хувилбаруудыг илэрхийлсэн бөгөөд тэдгээрийн нэг нь дараах байдалтай байсан: халуун усны нэг хэсэг нь эхлээд зүгээр л ууршдаг бөгөөд дараа нь бага зэрэг үлдэх үед ус илүү хурдан хөлддөг. Энэ хувилбар нь энгийн байдлаасаа болж хамгийн алдартай болсон боловч эрдэмтдийн сэтгэлд бүрэн нийцээгүй юм.

Эдүгээ Сингапурын Наньян технологийн их сургуулийн химич Ши Жангаар ахлуулсан судлаачдын баг бүлээн ус яагаад хүйтэн уснаас хурдан хөлддөг тухай олон жилийн нууцыг тайлсан гэж мэдэгдэв. Хятадын мэргэжилтнүүдийн олж мэдсэнээр энэ нууц нь усны молекулуудын хоорондын устөрөгчийн холбоонд хуримтлагдсан энергийн хэмжээнд оршдог.

Та бүхний мэдэж байгаагаар усны молекулууд нь нэг хүчилтөрөгчийн атом ба хоёр устөрөгчийн атомаас бүрддэг бөгөөд бөөмийн түвшинд электрон солилцоо шиг харагддаг. Өөр нэг алдартай баримт бол устөрөгчийн атомууд хөрш молекулуудаас хүчилтөрөгчийн атомуудад татагддаг - устөрөгчийн холбоо үүсдэг.

Үүний зэрэгцээ усны молекулууд ерөнхийдөө бие биенээ няцаадаг. Сингапурын эрдэмтэд ажиглав: ус дулаан байх тусам түлхэлтийн хүч ихэссэнээс шингэний молекулуудын хоорондох зай ихсэх болно. Үүний үр дүнд устөрөгчийн холбоо сунадаг тул илүү их энерги хуримтлуулдаг. Ус хөргөх үед энэ энерги ялгардаг - молекулууд бие биедээ ойртдог. Мөн мэдэгдэж байгаагаар энерги ялгарах нь хөргөх гэсэн үг юм.

Эрдэмтдийн дэвшүүлсэн таамаглалууд энд байна.

Ууршилт

Халуун ус нь савнаас хурдан ууршиж, улмаар түүний эзэлхүүнийг багасгаж, ижил температурт бага хэмжээний ус илүү хурдан хөлддөг. 100°С хүртэл халсан ус 0°С хүртэл хөргөхөд массынхаа 16%-ийг алддаг. Ууршилтын нөлөө нь давхар нөлөө юм. Нэгдүгээрт, хөргөхөд шаардагдах усны масс буурдаг. Хоёрдугаарт, ууршилтаас болж түүний температур буурдаг.

Температурын зөрүү

Халуун ус ба хүйтэн агаарын температурын зөрүү их байдаг тул энэ тохиолдолд дулааны солилцоо илүү эрчимтэй явагдаж, халуун ус хурдан хөрнө.

Гипотерми
Ус 0 хэмээс доош хөргөхөд үргэлж хөлддөггүй. Зарим нөхцөлд энэ нь хэт хөргөлтөд орж, хөлдөхөөс доош температурт шингэн хэвээр үлддэг. Зарим тохиолдолд ус нь -20 градусын температурт ч шингэн хэвээр үлддэг. Энэ нөлөөллийн шалтгаан нь анхны мөсөн талстууд үүсч эхлэхийн тулд талст үүсэх төвүүд шаардлагатай байдаг. Хэрэв тэдгээр нь шингэн усанд байхгүй бол талстууд аяндаа үүсэх хүртэл температур буурах хүртэл хэт хөргөлт үргэлжилнэ. Тэд хэт хөргөсөн шингэнд үүсч эхлэхэд тэд илүү хурдан ургаж, нялцгай мөс үүсгэж, мөс үүсгэхийн тулд хөлдөх болно. Халуун ус нь гипотермид хамгийн өртөмтгий байдаг, учир нь халаах нь ууссан хий, бөмбөлгийг зайлуулдаг бөгөөд энэ нь эргээд мөсөн талст үүсэх төв болж чаддаг. Яагаад гипотерми нь халуун ус илүү хурдан хөлддөг вэ? Хүйтэн усны хэт хөргөлтгүй тохиолдолд дараахь зүйл тохиолддог: түүний гадаргуу дээр мөсөн нимгэн давхарга үүсдэг бөгөөд энэ нь ус ба хүйтэн агаарын хооронд тусгаарлагч болж, улмаар цаашдын ууршилтаас сэргийлдэг. Энэ тохиолдолд мөсөн талст үүсэх хурд бага байх болно. Хэт хөргөлттэй халуун усны хувьд хэт хөргөсөн ус нь хамгаалалтын гадаргуугийн мөсний давхаргагүй байдаг. Тиймээс энэ нь ил задгай оройгоор илүү хурдан дулаанаа алддаг. Хэт хөргөлтийн процесс дуусч, ус хөлдөх үед илүү их дулаан алдагдаж, илүү их мөс үүсдэг. Энэ нөлөөний олон судлаачид гипотерми нь Mpemba эффектийн гол хүчин зүйл гэж үздэг.
Конвекц

Хүйтэн ус нь дээрээс хөлдөж эхэлдэг бөгөөд ингэснээр дулааны цацраг, конвекцийн процессыг улам дордуулж, улмаар дулаан алддаг бол халуун ус доороос хөлдөж эхэлдэг. Энэ нөлөөг усны нягтралын гажигтай холбон тайлбарладаг. Усны хамгийн их нягт нь 4 ° C байна. Хэрэв та усыг 4 хэм хүртэл хөргөж, бага температуртай орчинд байрлуулбал усны гадаргуугийн давхарга илүү хурдан хөлдөх болно. Энэ ус нь 40С-ийн температуртай уснаас бага нягттай тул гадаргуу дээр үлдэж, нимгэн хүйтэн давхарга үүсгэдэг. Ийм нөхцөлд богино хугацаанд усны гадаргуу дээр нимгэн мөсөн давхарга үүсэх боловч энэ мөсний давхарга нь 4 хэмийн температурт үлдэх усны доод давхаргыг хамгаалж, тусгаарлагчийн үүрэг гүйцэтгэнэ. . Тиймээс цаашдын хөргөлтийн процесс удааширна. Халуун усны хувьд нөхцөл байдал огт өөр. Усны гадаргуугийн давхарга нь ууршилт, температурын зөрүүгээс болж илүү хурдан хөрнө. Мөн хүйтэн усны давхарга нь халуун усны давхаргаас илүү нягт байдаг тул хүйтэн усны давхарга доошоо живж, халуун усны давхаргыг гадаргуу дээр гаргана. Усны ийм эргэлт нь температурын огцом уналтыг баталгаажуулдаг. Гэхдээ яагаад энэ үйл явц тэнцвэрт байдалд хүрэхгүй байна вэ? Mpemba эффектийг конвекцийн үүднээс тайлбарлахын тулд усны хүйтэн ба халуун давхаргыг тусгаарлаж, усны дундаж температур 4 хэмээс доош буусны дараа конвекцийн процесс өөрөө үргэлжилнэ гэж үзэх шаардлагатай. Гэсэн хэдий ч хүйтэн ба халуун усны давхаргууд нь конвекцийн процессоор тусгаарлагддаг гэсэн энэ таамаглалыг батлах туршилтын нотолгоо байхгүй байна.

Усанд ууссан хий

Ус нь үргэлж ууссан хий агуулдаг - хүчилтөрөгч ба нүүрстөрөгчийн давхар исэл. Эдгээр хий нь усны хөлдөх цэгийг багасгах чадвартай. Ус халах үед эдгээр хий нь өндөр температурт усанд уусах чадвар бага байдаг тул уснаас ялгардаг. Тиймээс халуун ус хөргөхөд халаалтгүй хүйтэн устай харьцуулахад ууссан хий нь үргэлж бага байдаг. Тиймээс халсан усны хөлдөх температур өндөр, хурдан хөлддөг. Энэ хүчин зүйлийг заримдаа Mpemba эффектийг тайлбарлах гол хүчин зүйл гэж үздэг боловч энэ баримтыг баталгаажуулсан туршилтын мэдээлэл байхгүй байна.

Дулаан дамжуулалтын

Энэ механизм нь хөргөгчийн тасалгааны хөлдөөгчид жижиг саванд ус хийх үед чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Ийм нөхцөлд халуун устай сав нь доороо хөлдөөгч доторх мөсийг хайлуулж, улмаар хөлдөөгчийн ханатай дулаан холбоо тогтоож, дулаан дамжуулалтыг сайжруулдаг нь ажиглагдсан. Үүний үр дүнд халуун устай савнаас дулааныг хүйтэн савнаас хурдан авдаг. Эргээд хүйтэн устай сав нь доороо цас хайлуулдаггүй. Эдгээр (мөн бусад) бүх нөхцлийг олон туршилтаар судалж үзсэн боловч тэдгээрийн аль нь Mpemba эффектийг 100% хуулбарлахыг баталгаажуулдаг гэсэн хоёрдмол утгагүй хариултыг хэзээ ч олж чадаагүй байна. Жишээлбэл, 1995 онд Германы физикч Давид Ауэрбах энэ нөлөөнд хэт хөргөх усны нөлөөг судалжээ. Тэрээр хэт хөргөлттэй халуун ус хүйтэн уснаас өндөр температурт хөлддөг тул сүүлийнхээс хурдан хөлддөг болохыг олж мэдэв. Гэхдээ хүйтэн ус нь халуун уснаас илүү хурдан хөргөлттэй байдалд хүрч, улмаар өмнөх хоцролтыг нөхдөг. Нэмж дурдахад, Ауэрбахын үр дүн нь талстжих төвүүд цөөхөн тул халуун ус илүү их хөргөлттэй байсан гэсэн өмнөх мэдээлэлтэй зөрчилдөж байв. Усыг халаахад дотор нь ууссан хийнүүд нь ялгарч, буцалгахад зарим давс нь тунадас үүсгэдэг. Одоогийн байдлаар зөвхөн нэг зүйлийг хэлж болно: энэ нөлөөг нөхөн сэргээх нь туршилт хийх нөхцлөөс ихээхэн хамаарна. Яагаад гэвэл энэ нь үргэлж хуулбарлагддаггүй.

Гэхдээ тэдний хэлснээр хамгийн их магадлалтай шалтгаан.

Химичид өөрсдийн нийтлэлдээ бичсэн бөгөөд үүнийг arXiv.org сайтаас олж болно, устөрөгчийн холбоо нь хүйтэн устай харьцуулахад халуун усанд илүү хүчтэй байдаг. Тиймээс халуун усны устөрөгчийн холбоонд илүү их энерги хуримтлагддаг бөгөөд энэ нь тэгээс доош температурт хөргөхөд илүү их энерги ялгардаг гэсэн үг юм. Энэ шалтгааны улмаас хатуурал илүү хурдан явагддаг.

Өнөөдрийг хүртэл эрдэмтэд энэ нууцыг зөвхөн онолын хувьд л тайлсан. Тэд өөрсдийн хувилбарынхаа итгэл үнэмшилтэй нотолгоог танилцуулахдаа халуун ус яагаад хүйтэн уснаас хурдан хөлддөг вэ гэсэн асуултыг хаалттай гэж үзэж болно.

Энэ нь үнэн боловч энэ нь гайхалтай сонсогдож байгаа боловч хөлдөөх явцад урьдчилан халаасан ус нь хүйтэн усны температурыг давах ёстой. Үүний зэрэгцээ, энэ нөлөөг өргөнөөр ашигладаг, тухайлбал, тэшүүрийн талбай, гулсуурууд нь өвлийн улиралд хүйтэн биш харин халуун усаар дүүрдэг. Мэргэжилтнүүд жолооч нарт өвлийн улиралд угаагчийн усан сан руу халуун биш хүйтэн ус асгахыг зөвлөж байна. Энэхүү парадоксыг дэлхийд "Мпемба эффект" гэж нэрлэдэг.

Энэ үзэгдлийг Аристотель, Фрэнсис Бэкон, Рене Декарт нар нэгэн цагт дурдаж байсан ч 1963 онд л физикийн профессорууд анхаарлаа хандуулж, судлах гэж оролдсон байна. Танзанийн сургуулийн сурагч Эрасто Мпемба зайрмагны амтат сүүг урьдчилан халаавал илүү хурдан хөлддөгийг анзаарч, халуун ус хүйтэн уснаас хурдан хөлддөг гэсэн таамаглал дэвшүүлснээр бүх зүйл эхэлсэн. Тэрээр физикийн багш руу хандаж тодруулга авах гэсэн боловч "Энэ бол бүх нийтийн физик биш, харин Мпемба физик" гэж сурагчийг шоолон инээв.

Азаар Дар-эс-Саламын их сургуулийн физикийн профессор Деннис Осборн нэгэн өдөр тус сургуульд зочилжээ. Мпемба түүн рүү ижил асуултаар хандав. Профессор бага зэрэг эргэлзэж, хэзээ ч харж байгаагүй зүйлээ шүүж чадахгүй гэж хэлээд гэртээ буцаж ирээд ажилтнуудаасаа зохих туршилт хийхийг хүссэн. Тэд хүүгийн үгийг батлах шиг болов. Ямар ч байсан 1969 онд Осборн Английн сэтгүүлд Мпембатай хамтран ажиллах тухай ярьжээ. ФизикБоловсрол" Тэр жил Канадын Үндэсний Судалгааны Зөвлөлийн Жорж Келл энэ үзэгдлийг англи хэлээр тайлбарласан нийтлэл хэвлүүлжээ. АмерикСэтгүүл-ийнФизик».

Энэ парадокс хэд хэдэн боломжит тайлбарууд байдаг:

Халуун ус илүү хурдан ууршиж, улмаар түүний эзэлхүүнийг багасгаж, ижил температурт бага хэмжээний ус илүү хурдан хөлддөг. Агааргүй саванд хүйтэн ус илүү хурдан хөлдөх ёстой.
Цасан доторлогооны бэлэн байдал. Халуун устай сав нь доорх цасыг хайлуулж, улмаар хөргөх гадаргуутай дулааны холбоог сайжруулдаг. Хүйтэн ус нь цасыг хайлуулдаггүй. Хэрэв цасны доторлогоо байхгүй бол хүйтэн усны сав илүү хурдан хөлдөх ёстой.
Хүйтэн ус нь дээрээс хөлдөж эхэлдэг бөгөөд ингэснээр дулааны цацраг, конвекцийн процессыг улам дордуулж, улмаар дулаан алддаг бол халуун ус доороос хөлдөж эхэлдэг. Саванд байгаа усыг нэмэлт механик холих замаар хүйтэн ус илүү хурдан хөлдөх ёстой.
Хөргөсөн усанд талсжих төвүүд байгаа эсэх - түүнд ууссан бодисууд. Хүйтэн усанд цөөн тооны ийм төвүүд байдаг тул усыг мөс болгон хувиргах нь хэцүү бөгөөд тэр ч байтугай тэгээс бага температуртай шингэн төлөвт байх үед хэт хөргөх боломжтой байдаг.

Саяхан өөр нэг тайлбар нийтлэгдсэн. Вашингтоны их сургуулийн доктор Жонатан Катз энэ үзэгдлийг судалж үзээд усанд ууссан, халах үед тунадас үүсгэдэг бодисууд үүнд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг гэж дүгнэжээ.
Ууссан бодис гэж доктор Катц хатуу усанд агуулагддаг кальци, магнийн бикарбонатыг хэлж байна. Ус халах үед эдгээр бодисууд тунадасжиж, ус "зөөлөн" болдог. Хэзээ ч халааж байгаагүй ус нь эдгээр хольцыг агуулдаг бөгөөд "хатуу" байдаг. Энэ нь хөлдөж, мөсөн талст үүсэх үед усан дахь хольцын агууламж 50 дахин нэмэгддэг. Үүнээс болж усны хөлдөх цэг буурдаг.

Энэ тайлбар надад үнэмшилтэй санагдахгүй байна, учир нь... Үр нөлөө нь хатуу усаар биш харин зайрмагтай хийсэн туршилтаар илэрсэн гэдгийг мартаж болохгүй. Хамгийн магадлалтай нь үзэгдлийн шалтгаан нь химийн бус харин термофизик юм.

Одоогоор Мпэмбагийн парадоксын хоёрдмол утгагүй тайлбарыг олж чадаагүй байна. Зарим эрдэмтэд энэ парадоксыг анхааралдаа авах ёсгүй гэж хэлэх ёстой. Гэсэн хэдий ч энгийн сургуулийн сурагч бие махбодийн үр нөлөөг хүлээн зөвшөөрч, сониуч зан, тэсвэр тэвчээрийн ачаар олны танил болсон нь маш сонирхолтой юм.

2014 оны 2-р сард нэмэгдсэн

Тэмдэглэлийг 2011 онд бичсэн. Тэр цагаас хойш Mpemba эффектийн талаар шинэ судалгаа хийж, түүнийг тайлбарлах шинэ оролдлогууд гарч ирэв. Тиймээс 2012 онд Их Британийн Хатан хааны химийн нийгэмлэг 1000 фунтын шагналын сантай "Мпемба эффект" хэмээх шинжлэх ухааны нууцыг тайлах олон улсын уралдаан зарлажээ. Хугацаа нь 2012 оны долдугаар сарын 30-ны өдөр байсан. Ялагчаар Загребын их сургуулийн лабораторийн ажилтан Никола Брегович тодорлоо. Тэрээр энэ үзэгдлийг тайлбарлах өмнөх оролдлогуудад дүн шинжилгээ хийж, итгэл үнэмшилгүй гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн бүтээлээ нийтлэв. Түүний санал болгосон загвар нь усны үндсэн шинж чанарт суурилдаг. Сонирхсон хүмүүс http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp хаягаар орж ажил хайж болно.

Судалгаа үүгээр дууссангүй. 2013 онд Сингапурын физикчид Мепемба эффектийн шалтгааныг онолын хувьд нотолсон. Уг бүтээлийг http://arxiv.org/abs/1310.6514 хаягаас үзэх боломжтой.

Сайт дээрх холбогдох нийтлэлүүд:

Энэ хэсгийн бусад нийтлэлүүд

Сэтгэгдэл:

Алексей Мишнев. , 2012.10.06 04:14

Яагаад халуун ус хурдан ууршдаг вэ? Нэг аяга халуун ус хүйтэн уснаас хурдан хөлддөг болохыг эрдэмтэд бараг баталжээ. Эрдэмтэд энэ үзэгдлийн мөн чанарыг ойлгохгүй байгаа шалтгаанаар энэ үзэгдлийг тайлбарлаж чадахгүй: халуун, хүйтэн! Дулаан ба хүйтэн нь сансар огторгуйгаас болон дэлхийн төвөөс хөдөлж буй соронзон долгионы эсрэг шахалт хэлбэрээр материйн бөөмсийн харилцан үйлчлэлийг үүсгэдэг физик мэдрэмж юм. Тиймээс энэ соронзон хүчдэлийн боломжит ялгаа их байх тусам нэг долгионыг нөгөө долгион руу нэвтрүүлэх замаар эрчим хүчний солилцоо хурдан явагддаг. Энэ нь тархалтын аргаар! Миний нийтлэлийн хариуд нэг өрсөлдөгч: 1) “..Халуун ус ИЛҮҮ ХУРДАН ууршдаг тул багасдаг тул хурдан хөлддөг” Асуулт! Ямар энерги усыг хурдан ууршуулдаг вэ? 2) Миний нийтлэл бол модон тэвшний тухай биш харин шилний тухай бөгөөд өрсөлдөгч нь үүнийг эсэргүүцэж байна. Аль нь буруу вэ! “ЯАГААД БАЙГАЛИЙН УС УУРШДАГ ВЭ?” гэсэн асуултад би хариулдаг. Соронзон долгион нь дэлхийн төвөөс сансар огторгуй руу үргэлж хөдөлж, соронзон шахалтын долгионы эсрэг даралтыг давж (сансраас дэлхийн төв рүү үргэлж хөдөлдөг) нэгэн зэрэг сансарт шилжсэнээс хойш усны тоосонцорыг цацдаг. , тэдгээрийн эзлэхүүн нэмэгддэг. Энэ нь тэд өргөжин тэлж байна! Хэрэв соронзон шахалтын долгионыг даван туулах юм бол эдгээр усны уурууд шахагдаж (конденсац) ба эдгээр соронзон шахалтын хүчний нөлөөн дор ус хур тунадас хэлбэрээр дэлхийд буцаж ирдэг! Хүндэтгэсэн! Алексей Мишнев. 2012 оны аравдугаар сарын 6.

Алексей Мишнев. , 2012.10.06 04:19

Температур гэж юу вэ? Температур гэдэг нь шахалт ба тэлэлтийн энерги бүхий соронзон долгионы цахилгаан соронзон хурцадмал байдлын зэрэг юм. Эдгээр энергийн тэнцвэрт байдлын хувьд биеийн эсвэл бодисын температур тогтвортой байдалд байна. Эдгээр энергийн тэнцвэрт байдал алдагдах үед тэлэлтийн энерги рүү чиглэн бие эсвэл бодис нь орон зайн эзэлхүүнээр нэмэгддэг. Хэрэв соронзон долгионы энерги нь шахалтын чиглэлд хэтэрсэн бол бие эсвэл бодис нь орон зайн эзэлхүүнээр буурдаг. Цахилгаан соронзон хүчдэлийн зэрэг нь лавлагааны биеийн тэлэлт эсвэл шахалтын зэргээр тодорхойлогддог. Алексей Мишнев.

Моисеева Наталья, 2012.10.23 11:36 | VNIIM

Алексей, та температурын талаархи таны бодлыг тусгасан нийтлэлийн талаар ярьж байна. Гэхдээ хэн ч уншаагүй. Надад линк өгөөч. Ер нь физикийн талаарх таны үзэл бодол их өвөрмөц юм. Би "лавлагааны биетийн цахилгаан соронзон тэлэлт" гэж хэзээ ч сонсож байгаагүй.

Юрий Кузнецов, 2012.12.04 12:32

Энэ нь молекул хоорондын резонанс ба түүний үүсгэсэн молекулуудын хоорондох тунгаан хөдөлгөгч таталцлаас үүдэлтэй гэсэн таамаглал дэвшүүлж байна. Хүйтэн усанд молекулууд янз бүрийн давтамжтайгаар эмх замбараагүй хөдөлж, чичирдэг. Ус халах үед чичиргээний давтамж нэмэгдэхийн хэрээр тэдгээрийн хүрээ нарийсдаг (шингэн халуун уснаас уурших цэг хүртэлх давтамжийн ялгаа багасдаг), молекулуудын чичиргээний давтамж бие биендээ ойртож, үүний үр дүнд резонанс үүсдэг. молекулуудын хооронд үүсдэг. Хөргөх үед энэ резонанс хэсэгчлэн хадгалагдаж, тэр даруй арилдаггүй. Резонансаар байгаа гитарын хоёр утаснуудын аль нэгийг нь дарж үзнэ үү. Одоо орхи - утас дахин чичирч эхэлнэ, резонанс нь чичиргээгээ сэргээх болно. Үүний нэгэн адил хөлдсөн усанд гадны хөргөлттэй молекулууд чичиргээний далайц, давтамжийг алдахыг оролддог боловч савны доторх "дулаан" молекулууд чичиргээг буцааж "татаж", чичиргээ, гаднах нь резонаторын үүрэг гүйцэтгэдэг. Чичиргээ ба резонаторын хооронд эргэцүүлэн бодох таталцал үүсдэг. Молекулуудын кинетик энергийн хүчнээс (зөвхөн чичиргээнээс гадна шугаман хөдөлдөг) эргэцүүлэх хүч нь илүү их болоход хурдассан талстжилт үүсдэг - "Мпемба эффект". Пондеромотив холболт нь маш тогтворгүй, Mpemba нөлөө нь холбогдох бүх хүчин зүйлээс ихээхэн хамаардаг: хөлдөх усны хэмжээ, түүний халаалтын шинж чанар, хөлдөх нөхцөл, температур, конвекц, дулаан солилцооны нөхцөл, хийн ханалт, хөргөлтийн чичиргээ. , агааржуулалт, бохирдол, ууршилт гэх мэт Гэрэлтүүлгээс ч байж магадгүй ... Тиймээс нөлөө нь маш олон тайлбартай байдаг бөгөөд заримдаа нөхөн үржихэд хэцүү байдаг. Үүнтэй ижил "резонанс" шалтгаанаар буцалсан ус буцалгаагүй уснаас хурдан буцалгана - резонанс нь буцалгасны дараа хэсэг хугацаанд усны молекулуудын чичиргээний эрчмийг хадгалдаг (хөргөх явцад энерги алдагдах нь шугаман хөдөлгөөний кинетик энерги алдагдсантай холбоотой байдаг. молекулуудын). Хүчтэй халалтын үед чичиргээний молекулууд хөлдөхтэй харьцуулахад резонаторын молекулуудын үүргийг өөрчилдөг - чичиргээний давтамж нь резонаторын давтамжаас бага байдаг нь молекулуудын хооронд таталцал биш харин түлхэлт үүсдэг бөгөөд энэ нь өөр төлөвт шилжих шилжилтийг хурдасгадаг гэсэн үг юм. нэгтгэх (хос).

Влад, 2012.12.11 03:42

Миний тархийг хугаллаа...

Антон, 02/04/2013 02:02

1. Энэхүү сэтгэн бодох чадвар нь дулаан дамжуулах үйл явцад нөлөөлж чадахуйц үнэхээр гайхалтай юу? 2. Энэ нь бүх биеийг тодорхой температурт халаахад тэдгээрийн бүтцийн хэсгүүд резонанс үүсгэдэг гэсэн үг үү? 3. Хөргөх үед яагаад энэ резонанс алга болдог вэ? 4. Энэ таны таамаг мөн үү? Хэрэв эх сурвалж байгаа бол зааж өгнө үү. 5. Энэ онолын дагуу хөлөг онгоцны хэлбэр нь чухал үүрэг гүйцэтгэх бөгөөд хэрэв энэ нь нимгэн, хавтгай байвал хөлдөх хугацааны ялгаа их биш байх болно, i.e. та үүнийг шалгаж болно.

Гудрат, 2013.03.11 10:12 | МЕТАК

Хүйтэн усанд аль хэдийн азотын атомууд байдаг бөгөөд усны молекулуудын хоорондох зай нь халуун устай харьцуулахад ойр байдаг. Дүгнэлт: Халуун ус нь азотын атомыг илүү хурдан шингээж, хүйтэн устай харьцуулахад хурдан хөлддөг - энэ нь төмрийн хатууралтай харьцуулж болно, учир нь халуун ус мөс болж, халуун төмөр хурдан хөргөхөд хатуурдаг!

Владимир, 2013.03.13 06:50

эсвэл магадгүй энэ нь: халуун ус, мөсний нягт нь хүйтэн усны нягтаас бага байдаг тул ус нь нягтралаа өөрчлөх шаардлагагүй, цаг хугацаа алдаж, хөлддөг.

Алексей Мишнев, 2013-03-21 11:50

Бөөмүүдийн резонанс, таталцал, чичиргээний талаар ярихаасаа өмнө бид асуултыг ойлгож, хариулах хэрэгтэй: Ямар хүч бөөмсийг чичиргээнд хүргэдэг вэ? Учир нь кинетик энергигүй бол шахалт байхгүй. Шахахгүйгээр өргөтгөл хийх боломжгүй. Өргөтгөлгүйгээр кинетик энерги байхгүй болно! Чи утаснуудын резонансын тухай ярьж эхлэхдээ эхлээд эдгээр утаснуудын аль нэг нь чичирч эхлэхийн тулд хүчин чармайлт гаргах хэрэгтэй! Таталцлын тухай ярихдаа эхлээд эдгээр биеийг татах хүчийг зааж өгөх ёстой! Би бүх биеийг агаар мандлын цахилгаан соронзон эрчим хүчээр шахаж, бүх бие, бодис, энгийн бөөмсийг 1.33 кг хүчээр шахдаг гэж би баталж байна. Нэг см2-д биш, харин нэг элементийн тоосонцороор атмосферийн даралт нь сонгомол байж болохгүй!

Додик, 2013.05.31 02:59

"Шинжлэх ухаан хэмжилт эхэлдэг газраас эхэлдэг" гэсэн нэг үнэнийг та мартсан юм шиг надад санагдаж байна. "Халуун" усны температур хэд вэ? "Хүйтэн" усны температур хэд вэ? Нийтлэлд энэ талаар нэг ч үг хэлээгүй байна. Эндээс бид дүгнэж болно - нийтлэл бүхэлдээ тэнэг юм!

Григорий, 2013.06.04 12:17

Додик, нийтлэлийг утгагүй зүйл гэж нэрлэхээсээ өмнө та бага ч гэсэн суралцах талаар бодох хэрэгтэй. Мөн зөвхөн хэмжилт хийхгүй.

Дмитрий, 2013.12.24 10:57

Халуун усны молекулууд хүйтэн устай харьцуулахад илүү хурдан хөдөлдөг тул хүрээлэн буй орчинтой илүү ойр дотно байдаг тул бүх хүйтнийг шингээж, хурдан удааширдаг.

Иван, 2014-01-10 05:53

Энэ сайт дээр ийм нэргүй нийтлэл гарч байгаа нь гайхмаар юм. Нийтлэл нь шинжлэх ухааны үндэслэлгүй юм. Зохиогч, тайлбарлагчид хоёулаа тухайн үзэгдэл огт ажиглагдаж байгаа эсэх, хэрэв ажиглагдвал ямар нөхцөлд байгааг мэдэхийн тулд санаа зоволтгүй, тухайн үзэгдлийн тайлбарыг хайж бие биенээсээ уралддаг. Түүгээр ч барахгүй бидний ажиглаж байгаа зүйлийн талаар тохиролцоо ч алга! Тиймээс зохиолч халуун зайрмагийг хурдан хөлдөөх үр нөлөөг тайлбарлах шаардлагатай гэж үзэж байгаа боловч бүх текстээс (мөн "зайрмагтай хийсэн туршилтаар үр нөлөө нь илэрсэн" гэсэн үг) тэр өөрөө ийм үйлдэл хийгээгүй гэсэн үг юм. туршилтууд. Нийтлэлд дурдсан үзэгдлийг "тайлбарлах" хувилбаруудаас харахад өөр өөр усан уусмалаар өөр өөр нөхцөлд хийгдсэн тэс өөр туршилтуудыг тайлбарлаж байгаа нь тодорхой байна. Тайлбарын мөн чанар, тэдгээрийн доторх сэдвийн төлөв байдал нь илэрхийлсэн санаануудыг үндсэн шалгалт ч хийгээгүйг харуулж байна. Хэн нэгэн инээдтэй түүхийг санамсаргүй сонсоод санамсаргүй байдлаар таамагласан дүгнэлтээ илэрхийлэв. Уучлаарай, энэ бол физикийн шинжлэх ухааны судалгаа биш, харин тамхи татах өрөөнд байгаа яриа юм.

Иван, 2014-01-10 06:10

Роллерыг халуун усаар дүүргэх, салхины шил угаагчийн савыг хүйтэн усаар дүүргэх тухай нийтлэл дэх тайлбаруудын талаар. Анхан шатны физикийн үүднээс энд бүх зүйл энгийн байдаг. Уран гулгалтын талбай нь илүү удаан хөлддөг тул халуун усаар яг таг дүүргэдэг. Уран гулгалтын талбай нь тэгш, тэгш байх ёстой. Хүйтэн усаар дүүргэхийг оролдоорой - та овойж, "хавдах" болно, учир нь ... Ус жигд давхаргад тарааж амжаагүй _хурдан_ хөлдөнө. Мөн халуун нь жигд давхаргад тархаж, одоо байгаа мөс, цасан булцууг хайлуулах болно. Угаагч нь бас хэцүү биш: хүйтэн цаг агаарт цэвэр ус асгах нь утгагүй юм - шилэн дээр хөлддөг (бүр халуун); халуун хөлддөггүй шингэн нь хүйтэн шил хагарахад хүргэдэг бөгөөд шил рүү явах замд архины ууршилт хурдасч шил нь хөлдөх температур нэмэгдэх болно (сарны туяаны үйл ажиллагааны зарчмыг хүн бүр мэддэг хэвээр байна уу? ? - архи ууршдаг, ус үлддэг).

Иван, 2014-01-10 06:34

Гэвч уг үзэгдлийн мөн чанарт хоёр өөр туршилт яагаад өөр нөхцөлд өөр өөр явагддагийг асуух нь тэнэг хэрэг юм. Хэрэв туршилтыг цэвэрхэн хийсэн бол та ижил химийн найрлагатай халуун, хүйтэн ус авах хэрэгтэй - бид ижил данхнаас урьдчилан хөргөсөн буцалж буй ус авдаг. Ижил саванд хийнэ (жишээлбэл, нимгэн ханатай шил). Бид үүнийг цасан дээр тавьдаггүй, гэхдээ ижил тэгш, хуурай суурь дээр, жишээлбэл, модон ширээ. Микро хөлдөөгчид биш, харин нэлээд том термостатад - Би хэдэн жилийн өмнө зуслангийн байшинд гадаа цаг агаар тогтвортой, хүйтэн жавартай байхад -25 хэм орчим туршилт хийсэн. Ус нь талсжилтын дулааныг гаргасны дараа тодорхой температурт талсждаг. Энэ таамаглал нь халуун ус илүү хурдан хөрдөг (энэ нь сонгодог физикийн дагуу дулаан дамжуулах хурд нь температурын зөрүүтэй пропорциональ байдаг) гэсэн үг юм, гэхдээ түүний температур нь температуртай тэнцүү байсан ч хөргөлтийн хурдыг хадгалдаг. хүйтэн усны температур. Гадаа +20С хүртэл хөргөсөн ус нь нэг цагийн өмнө +20С хүртэл хөргөсөн уснаас яг юугаараа ялгаатай юм бэ, гэхдээ өрөөнд байгаа юм уу? Сонгодог физик (дашрамд хэлэхэд, тамхи татах өрөөнд байгаа яриан дээр биш, харин хэдэн зуун мянга, сая сая туршилтанд үндэслэсэн) хэлэхдээ: юу ч биш, хөргөлтийн цаашдын динамик ижил байх болно (зөвхөн буцалж буй ус нь +20 цэгт хүрнэ) дараа). Туршилт нь ижил зүйлийг харуулж байна: нэг аяга хүйтэн ус аль хэдийн хүчтэй мөсөн царцдастай байсан бол халуун ус хөлдөх талаар огт бодоогүй. P.S. Юрий Кузнецовын тайлбарт. Тодорхой үр нөлөө байгаа эсэхийг түүний үүсэх нөхцөлийг тодорхойлж, тууштай хуулбарлаж байх үед тогтоосон гэж үзэж болно. Бидэнд үл мэдэгдэх нөхцөлтэй туршилтууд байгаа бол тэдгээрийг тайлбарлах онолыг бий болгох нь эрт байна, энэ нь шинжлэх ухааны үүднээс юу ч өгөхгүй. P.P.S. Алексей Мишневийн сэтгэгдлийг нулимсгүйгээр унших боломжгүй юм - хүн физик, бодит туршилттай ямар ч холбоогүй зохиомол ертөнцөд амьдардаг.

Грегори, 2014-01-13 10:58

Иван, би чамайг Mpemba эффектийг үгүйсгэж байна гэж ойлгож байна уу? Таны туршилтаас харахад энэ байхгүй байна уу? Яагаад физикт ийм алдартай болсон бэ, яагаад олон хүн үүнийг тайлбарлахыг оролдож байна вэ?

Иван, 2014-02-14 01:51

Өдрийн мэнд, Грегори! Цэвэр бус туршилтын үр нөлөө бий. Гэхдээ таны ойлгож байгаагаар энэ нь физикийн шинэ хуулиудыг хайх шалтгаан биш, харин туршилтын ур чадварыг дээшлүүлэх шалтгаан юм. Би тайлбар дээр дурдсанчлан, "Мпемба эффект" -ийг тайлбарлах бүх оролдлогуудад судлаачид яг юуг, ямар нөхцөлд хэмжиж байгаагаа тодорхой хэлж чадахгүй байна. Та эдгээрийг туршилтын физикчид гэж хэлмээр байна уу? Намайг битгий Инээлгэ. Үр нөлөө нь физикт биш, харин одоо далай байдаг янз бүрийн форум, блогууд дээр псевдо-шинжлэх ухааны хэлэлцүүлэгт мэдэгддэг. Үүнийг физикээс хол хүмүүс бодит физик нөлөө (зарим физикийн шинэ хуулиудын үр дагавар, буруу тайлбар эсвэл зүгээр л үлгэр домгийн үр дагавар биш) гэж үздэг. Тиймээс огт өөр нөхцөлд хийсэн янз бүрийн туршилтуудын үр дүнг нэг физик нөлөө гэж ярих шалтгаан байхгүй.

Павел, 2014-02-18 09:59

хмм, залуусаа... "Хурдны мэдээлэл"-ийн нийтлэл... Гомдохгүй байна ... ;) Иван бүх зүйлд зөв ...

Грегори, 2014-02-19 12:50

Иван, одоо маш олон псевдо-шинжлэх ухааны сайтууд батлагдаагүй сенсаацтай материал нийтэлж байгаа гэдэгтэй би санал нийлж байна.? Эцсийн эцэст Mpemba эффектийг судалж байна. Тэгээд ч их, дээд сургуулийн эрдэмтэд судалгаа хийж байна. Жишээлбэл, 2013 онд энэ нөлөөг Сингапурын Технологийн Их Сургуулийн бүлэг судалжээ. http://arxiv.org/abs/1310.6514 холбоосыг харна уу. Тэд энэ нөлөөний тайлбарыг олсон гэдэгт итгэдэг. Би нээлтийн мөн чанарын талаар дэлгэрэнгүй бичихгүй, гэхдээ тэдний бодлоор үр нөлөө нь устөрөгчийн холбоонд хуримтлагдсан энергийн зөрүүтэй холбоотой юм.

Моисеева Н.П. , 2014-02-19 03:04

Mpemba эффектийг судлах сонирхолтой бүх хүмүүст зориулж би нийтлэл дэх материалыг бага зэрэг нэмж, хамгийн сүүлийн үеийн үр дүнтэй танилцах холбоосыг өгсөн (текстийг үзнэ үү). Сэтгэгдэл бичсэнд баярлалаа.

Илдар, 2014-02-24 04:12 | бүгдийг жагсаах нь утгагүй юм

Хэрэв энэ Mpemba эффект үнэхээр явагддаг бол тайлбарыг усны молекулын бүтцээс хайх ёстой гэж би бодож байна. Ус (шинжлэх ухааны алдартай ном зохиолуудаас олж мэдсэн) бие даасан H2O молекулууд биш, харин хэд хэдэн молекулуудын бөөгнөрөл хэлбэрээр (бүр арван хэдэн арван) байдаг. Усны температур нэмэгдэхийн хэрээр молекулуудын хөдөлгөөний хурд нэмэгдэж, бөөгнөрөл нь бие биенийхээ эсрэг задарч, молекулуудын валентын холбоо нь том бөөгнөрөлүүдийг цуглуулах цаг хугацаа байдаггүй. Кластер үүсэх нь молекулын хөдөлгөөний хурд буурахаас арай илүү хугацаа шаарддаг. Мөн кластерууд нь жижиг тул болор тор үүсэх нь илүү хурдан явагддаг. Хүйтэн усанд том, нэлээд тогтвортой кластерууд нь тор үүсэхээс сэргийлж, тэдгээрийг устгахад тодорхой хугацаа шаардагдана. Саванд тайван зогсож байсан хүйтэн ус хүйтэнд хэдэн цагийн турш шингэн хэвээр байх үед би өөрөө зурагтаар харсан. Гэвч савыг авангуут, өөрөөр хэлбэл байрнаасаа бага зэрэг хөдөлгөхөд ваартай ус тэр дороо талсжиж, тунгалаг болж, сав нь хагарчээ. За, энэ нөлөөг үзүүлсэн тахилч үүнийг ус адислагдсантай холбон тайлбарлав. Дашрамд хэлэхэд ус нь температураас хамааран зуурамтгай чанараа ихээхэн өөрчилдөг. Энэ нь том амьтдын хувьд бидний хувьд мэдэгдэхүйц биш боловч жижиг (мм ба түүнээс бага) хавч хэлбэртүүд, тэр ч байтугай бактерийн түвшинд усны зуурамтгай чанар нь маш чухал хүчин зүйл болдог. Энэ зуурамтгай чанар нь усны кластерын хэмжээгээр тодорхойлогддог гэж би бодож байна.

2014-03-15 05:30 САРАЛ

Бидний эргэн тойронд байгаа бүх зүйл өнгөц шинж чанар (шинж чанар) тул бид түүний оршихуйг ямар нэгэн байдлаар хэмжих эсвэл нотлох боломжтой зүйлийг л энерги гэж хүлээн зөвшөөрдөг, эс тэгвээс энэ нь мухардалд орно. Энэ үзэгдэл болох Mpemba эффектийг зөвхөн бүх физик загваруудыг харилцан үйлчлэлийн нэг бүтцэд нэгтгэх энгийн эзэлхүүний онолоор тайлбарлаж болно. үнэндээ энгийн

Никита, 2014-06-06 04:27 | машин

Гэхдээ та машинд сууж байхдаа ус дулаан биш харин хүйтэн хэвээр байгаа эсэхийг яаж баталгаажуулах вэ?

Алексей, 2014.03.10 01:09

Энэ замд бас нэгэн "нээлт" байна. Хуванцар саванд хийсэн ус тагийг нь онгойлгоход илүү хурдан хөлддөг. Хөгжилтэй байхын тулд би хүйтэн жавартай үед туршилтыг олон удаа хийсэн. Үр нөлөө нь ойлгомжтой. Сайн байна уу онолчид!

Евгений, 2014 оны 12 сарын 27 08:40

Ууршуулагч хөргөгчийн зарчим. Бид хүйтэн, халуун усаар битүүмжилсэн хоёр шилийг авдаг. Бид үүнийг хүйтэнд тавьдаг. Хүйтэн ус илүү хурдан хөлддөг. Одоо бид хүйтэн, халуун устай ижил шилийг авч, нээж, хүйтэнд хийнэ. Халуун ус хүйтэн уснаас хурдан хөлддөг. Хэрэв бид хүйтэн, халуун устай хоёр савыг авбал халуун ус илүү хурдан хөлддөг. Энэ нь бид агаар мандалтай холбоогоо нэмэгдүүлж байгаатай холбоотой. Ууршилт илүү хүчтэй байх тусам температур хурдан буурдаг. Энд бид чийгшлийн хүчин зүйлийг дурдах ёстой. Агаарын чийгшил бага байх тусам ууршилт нь хүчтэй болж, хөргөлт илүү хүчтэй болно.

саарал TOMSK, 03/01/2015 10:55

2014 оны 3-р сарын 15-ны өдрийн 05:30 - үргэлжлэл Температурын талаар таны мэддэг зүйл бол бүх зүйл биш юм. Тэнд өөр зүйл байна. Хэрэв та температурын физик загварыг зөв хийвэл энэ нь тархалт, хайлах, талсжихаас эхлээд даралт ихсэх үед температур нэмэгдэх, температур нэмэгдэхэд даралт нэмэгдэх зэрэг эрчим хүчний процессыг тайлбарлах түлхүүр болно. Нарны энергийн физик загвар хүртэл дээрхээс тодорхой болно. Би өвөл байна. . 20013 оны хаврын эхээр температурын загваруудыг хараад би ерөнхий температурын загварыг эмхэтгэсэн. Хэдэн сарын дараа би температурын парадоксыг санаж, дараа нь миний температурын загвар Mpemba парадоксыг дүрсэлсэн болохыг ойлгосон. Энэ нь 2013 оны 5-6 сард болсон. Би нэг жил хоцорч байна, гэхдээ энэ нь хамгийн сайн сайхны төлөө юм. Миний биет загвар бол хөлдөөх хүрээ бөгөөд үүнийг урагш болон арагшаа эргүүлэх боломжтой бөгөөд бүх зүйл хөдөлдөг моторын үйл ажиллагааг агуулдаг. Би 8 жилийн сургууль, 2 жилийн коллежид сэдвийн давталттай. 20 жил өнгөрчээ. Тиймээс би алдартай эрдэмтдэд ямар ч төрлийн физик загвар, томьёог хамааруулж чадахгүй. Үнэхээр уучлаарай.

Андрей, 2015.11.08 08:52

Ер нь халуун ус яагаад хүйтэн уснаас хурдан хөлддөг тухай ойлголттой байдаг. Миний тайлбарт бүх зүйл маш энгийн, хэрэв та сонирхож байвал над руу имэйлээр бичээрэй. [имэйлээр хамгаалагдсан]

Андрей, 2015.08.11 08:58

Уучлаарай, би буруу имэйл хаяг өгсөн, энд зөв имэйл байна: [имэйлээр хамгаалагдсан]

Виктор, 2015.12.23 10:37

Миний бодлоор бүх зүйл илүү энгийн, энд цас ордог, ууршдаг хий, хөргөдөг, тиймээс магадгүй хүйтэн цаг агаарт халуун нь хурдан хөрдөг, учир нь ууршиж, тэр даруйдаа талсжиж, хийн төлөвт байгаа ус илүү хурдан хөрдөг. шингэн төлөвөөс илүү)

Бекжан, 2016.01.28 09:18

Хэрэв хэн нэгэн нь эдгээр нөлөөлөлтэй холбоотой дэлхийн хууль тогтоомжийг илчилсэн ч гэсэн, тэр энд бичихгүй байх байсан, тэр үүнийг шинжлэх ухааны алдартай сэтгүүлд нийтлэх боломжтой бол миний бодлоор Интернет хэрэглэгчдэд түүний нууцыг задлах нь логик биш байх болно. сэтгүүлүүд болон ард түмний өмнө үүнийг өөрөө нотлох Тиймээс, энэ нөлөөний талаар энд юу бичих вэ, ихэнх нь логик биш юм.)))

Алекс, 2016-02-22 12:48

Сайн байцгаана уу Туршилтчид Шинжлэх ухаан хаанаас эхэлдэг гэж та зөв хэлжээ... Хэмжилт биш, Тооцоолол. "Туршилт" бол төсөөлөл, шугаман сэтгэлгээнээс хоцорсон хүмүүсийн хувьд мөнхийн бөгөөд зайлшгүй аргумент юм. Энэ нь хүн бүрийг гомдоосон, одоо E = mc2 тохиолдолд - бүгд санаж байна уу? Хүйтэн уснаас агаар мандалд орж буй молекулуудын хурд нь уснаас зөөвөрлөх энергийн хэмжээг тодорхойлдог (хөргөх нь халуун уснаас гарах молекулуудын хурд нь илүү өндөр бөгөөд энерги нь квадратаар хуваагддаг). Усны үлдсэн массын хөргөлтийн хурд) Хэрэв та "туршилт" -аас холдож, шинжлэх ухааны үндсэн үндсийг санаж байвал энэ л байна.

Владимир, 2016-04-25 10:53 | Цаг агаар

Антифриз ховор байсан тэр өдрүүдэд цилиндрийн блок эсвэл радиаторыг гэсгээхгүйн тулд халаалтгүй гаражид байгаа автомашины хөргөлтийн системээс усыг ажлын өдрийн дараа шавхдаг байсан - заримдаа хоёуланг нь хамт хийдэг. Өглөө нь халуун ус асгав. Хүйтэн хяруунд хөдөлгүүрүүд асуудалгүй ажиллаж эхлэв. Яагаад ч юм халуун усгүйн улмаас крантнаас ус асгасан. Ус тэр даруй хөлдөв. Туршилт нь үнэтэй байсан - ZIL-131 машины цилиндрийн блок, радиаторыг худалдаж авах, солиход яг тэр хэмжээний зардал гарсан. Хэн итгэхгүй байна, тэр нь шалгаж үз. болон Mpemba зайрмаг туршиж үзсэн. Зайрмагны талстжилт нь усанд байхаас өөрөөр явагддаг. Нэг хэсэг зайрмаг, мөсийг шүдээрээ хазаж үзээрэй. Энэ нь хөлдөөгүй, харин хөргөсний үр дүнд өтгөрүүлсэн байх магадлалтай. Мөн цэвэр ус халуун ч бай, хүйтэн ч бай 0*С хэмд хөлддөг. Хүйтэн ус хурдан байдаг ч халуун ус хөргөхөд цаг хугацаа шаардагддаг.

Тэнүүлчин, 2016.05.06 12:54 | Алекс руу

"c" - вакуум дахь гэрлийн хурд E=mc^2 - масс ба энергийн эквивалентыг илэрхийлдэг томъёо

Альберт, 2016-07-27 08:22

Нэгдүгээрт, хатуу бодистой аналоги (ууршилтын процесс байхгүй). Би саяхан зэсийн усны хоолой гагнасан. Уг процесс нь хийн шарагчийг гагнуурын хайлах температурт халаах замаар явагддаг. Холбогчтой нэг холболтыг халаах хугацаа ойролцоогоор нэг минут байна. Би нэг холбоосыг холбогч руу гагнаж, хэдхэн минутын дараа би буруу гагнаж байгаагаа ойлгов. Холболтын хэсэгт хоолойг бага зэрэг эргүүлэх шаардлагатай байв. Би шатаагчаар үеийг дахин халааж эхэлсэн бөгөөд миний гайхшрал нь үеийг хайлах температурт халаахад 3-4 минут зарцуулсан. Яаж тийм!? Эцсийн эцэст хоолой нь халуун хэвээр байгаа бөгөөд хайлах температурт халаахад бага эрчим хүч шаардагдах мэт санагдаж байсан ч бүх зүйл эсрэгээрээ болсон. Энэ нь аль хэдийн халсан хоолойд мэдэгдэхүйц өндөр байдаг дулаан дамжилтын тухай бөгөөд халсан болон хүйтэн хоолойн хоорондох хил нь хоёр минутын дотор холболтоос хол хөдөлж чадсан юм. Одоо усны тухай. Бид халуун ба хагас халаалттай сав гэсэн ойлголтоор ажиллах болно. Халуун саванд халуун, хөдөлгөөн ихтэй хэсгүүд болон удаан хөдөлдөг хүйтэн хэсгүүдийн хооронд температурын нарийн хил үүсдэг бөгөөд энэ нь захаас төв рүү харьцангуй хурдан шилждэг, учир нь энэ зааг дээр хурдан бөөмс эрчим хүчээ хурдан өгдөг (хөргөсөн) хилийн нөгөө талд байгаа бөөмсөөр . Гадны хүйтэн тоосонцрын хэмжээ илүү том тул дулааны энергийг орхиж, хурдан тоосонцор нь гаднах хүйтэн тоосонцорыг дулаацуулж чадахгүй. Тиймээс халуун усыг хөргөх үйл явц харьцангуй хурдан явагддаг. Хагас халсан ус нь дулаан дамжуулалтаас хамаагүй бага бөгөөд хагас халсан болон хүйтэн хэсгүүдийн хоорондох хилийн өргөн нь илүү өргөн байдаг. Ийм өргөн хилийн төв рүү шилжих нь халуун савныхаас хамаагүй удаан явагддаг. Үүний үр дүнд халуун сав нь дулаанаас илүү хурдан хөрдөг. Бид хөлөг онгоцны дундаас ирмэг хүртэл хэд хэдэн температур мэдрэгчийг байрлуулах замаар янз бүрийн температуртай усыг хөргөх процессын динамикийг хянах хэрэгтэй гэж би бодож байна.

Макс, 11/19/2016 05:07

Энэ нь батлагдсан: Ямалд хүйтэн үед халуун устай хоолой хөлддөг тул та халаах хэрэгтэй, гэхдээ хүйтэн нь тийм биш!

Артем, 2016.09.12 01:25

Энэ нь хэцүү, гэхдээ хүйтэн ус нь халуун уснаас илүү нягт, буцалсан уснаас ч илүү байдаг гэж би бодож байна, энд хөргөлтийн хурдатгал гэх мэт. халуун ус хүйтэн хэмд хүрч түүнийг гүйцэж түрүүлэх ба дээр бичсэнчлэн халуун ус нь доороосоо биш, дээрээс нь хөлддөгийг анхаарч үзвэл энэ нь процессыг ихээхэн хурдасгадаг!

Александр Сергеев, 21.08.2017 10:52

Ийм нөлөө байхгүй. Харамсалтай нь. 2016 онд энэ сэдвээр нарийвчилсан нийтлэл Nature сэтгүүлд нийтлэгдсэн: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect Үүнээс үзэхэд болгоомжтой туршилт хийснээр (хэрэв халуун, хүйтэн усны дээж бүх зүйлд ижил байвал) тодорхой байна. температураас бусад) нөлөө ажиглагдахгүй.

Завлаб, 2017-08-22 05:31

Виктор, 2017.10.27 03:52

"Үнэхээр тийм байна." - Хэрэв та сургуульд байхдаа дулааны багтаамж, энерги хадгалах хууль гэж юу болохыг ойлгоогүй бол. Үүнийг шалгахад хялбар байдаг - үүнд танд хэрэгтэй: хүсэл, толгой, гар, ус, хөргөгч, сэрүүлэг. Мэргэжилтнүүдийн бичсэнээр тэшүүрийн талбайг хүйтэн усаар хөлдөөж (дүүргэж), зүссэн мөсийг бүлээн усаар тэгшлэв. Өвлийн улиралд та ус биш, харин угаалгын сав руу антифриз асгах хэрэгтэй. Ус ямар ч тохиолдолд хөлдөх бөгөөд хүйтэн ус илүү хурдан хөлдөх болно.

Ирина, 2018-01-23 10:58

Аристотелийн үеэс л дэлхийн эрдэмтэд энэ гаж донтой тэмцэж ирсэн бөгөөд Виктор, Завлаб, Сергеев нар хамгийн ухаантай нь болсон.

Денис, 02/01/2018 08:51

Нийтлэлд бүх зүйлийг зөв бичсэн байна. Гэхдээ шалтгаан нь арай өөр юм. Буцалгах явцад түүнд ууссан агаар уснаас ууршдаг тул буцалж буй ус хөргөхөд түүний нягт нь ижил температурт түүхий усныхаас бага байх болно. Өөр өөр нягтралаас өөр дулаан дамжилтын өөр шалтгаан байхгүй.

Завлаб, 2018.03.01 08:58 | Лабораторийн дарга

Ирина:), "Дэлхийн эрдэмтэд" энэ "парадокс" -тай тэмцдэггүй; жинхэнэ эрдэмтдийн хувьд энэ "парадокс" ердөө л байдаггүй - үүнийг сайн давтагдах нөхцөлд амархан баталгаажуулдаг. Африкийн хүү Мпембагийн дахин давтагдашгүй туршилтын үр дүнд "парадокс" гарч ирсэн бөгөөд үүнийг ижил төстэй "эрдэмтэд" хөөрөгджээ :)

Mpemba эффект(Мпембагийн парадокс) - зарим нөхцөлд халуун ус хүйтэн уснаас хурдан хөлддөг гэсэн парадокс, гэхдээ хөлдөх явцад хүйтэн усны температурыг давах ёстой. Энэхүү парадокс нь ердийн санаатай зөрчилддөг туршилтын баримт бөгөөд үүний дагуу ижил нөхцөлд илүү халсан бие нь тодорхой температурт хөргөхөд бага халсан бие ижил температурт хөргөхөөс илүү их цаг зарцуулдаг.

Энэ үзэгдлийг Аристотель, Фрэнсис Бэкон, Рене Декарт нар нэгэн цагт анзаарсан боловч 1963 онд л Танзанийн сургуулийн сурагч Эрасто Мпемба халуун зайрмагны хольц хүйтэн зайрмагнаас хурдан хөлддөг болохыг олж мэджээ.

Үүний дараа Мпемба зөвхөн сүүгээр зогсохгүй энгийн усаар туршилт хийжээ. Ямар ч байсан Мквава дунд сургуулийн сурагч байхдаа тэрээр Дар-Эс-Салам дахь их сургуулийн коллежийн профессор Деннис Осборнд (сургуулийн захирал оюутнуудад физикийн тухай лекц уншихыг урьсан) усны талаар тусгайлан: "Хэрэв та ижил хэмжээний устай хоёр ижил савыг нэг саванд нь 35 хэм, нөгөө нь 100 хэмийн температуртай байлгаж, хөлдөөгчид хийнэ, хоёр дахь нь ус илүү хурдан хөлдөх болно. Яагаад? Осборн энэ асуудлыг сонирхож эхэлсэн бөгөөд удалгүй 1969 онд Мпемба хоёрын хамт Физик боловсрол сэтгүүлд туршилтынхаа үр дүнг нийтлэв. Түүнээс хойш тэдний нээсэн эффект гэж нэрлэгдэх болсон Mpemba эффект.

Өнөөг хүртэл энэ хачирхалтай нөлөөг яг яаж тайлбарлахыг хэн ч мэдэхгүй. Эрдэмтэд олон хувилбартай ч гэсэн ганц хувилбар байдаггүй. Энэ бүхэн нь халуун, хүйтэн усны шинж чанарын ялгааны тухай юм, гэхдээ энэ тохиолдолд ямар шинж чанар нь чухал үүрэг гүйцэтгэдэг нь тодорхойгүй байна: хэт хөргөлт, ууршилт, мөс үүсэх, конвекц, эсвэл усанд шингэрүүлсэн хийн нөлөөллийн ялгаа. өөр өөр температур.

Mpemba эффектийн парадокс нь биеийг орчны температур хүртэл хөргөх хугацаа нь энэ бие ба хүрээлэн буй орчны температурын зөрүүтэй пропорциональ байх ёстой. Энэ хуулийг Ньютон бий болгосон бөгөөд түүнээс хойш практикт олон удаа батлагдсан. Энэ нөлөөгөөр 100°С-ийн температуртай ус 35°С-ийн температуртай ижил хэмжээний уснаас 0°С-ийн температур хүртэл хурдан хөрнө.

Гэсэн хэдий ч Mpemba эффектийг мэдэгдэж байгаа физикийн хүрээнд тайлбарлаж болох тул энэ нь парадокс гэсэн үг биш юм. Mpemba эффектийн зарим тайлбарыг энд оруулав.

Ууршилт

Халуун ус нь савнаас хурдан ууршиж, улмаар түүний эзэлхүүнийг багасгаж, ижил температурт бага хэмжээний ус илүү хурдан хөлддөг. 100С хүртэл халсан ус 0С хүртэл хөргөхөд массынхаа 16%-ийг алддаг.

Ууршилтын нөлөө нь давхар нөлөө юм. Нэгдүгээрт, хөргөхөд шаардагдах усны масс буурдаг. Хоёрдугаарт, усны үе шатнаас уурын үе рүү шилжих ууршилтын дулаан буурч байгаатай холбоотойгоор температур буурдаг.

Температурын зөрүү

Гипотерми

Ус 0 хэмээс доош хөргөхөд тэр бүр хөлддөггүй. Зарим нөхцөлд энэ нь хэт хөргөлтөд орж, хөлдөхөөс доош температурт шингэн хэвээр үлддэг. Зарим тохиолдолд ус нь -20 хэм хүртэл шингэн хэвээр үлддэг.

Энэ нөлөөллийн шалтгаан нь анхны мөсөн талстууд үүсч эхлэхийн тулд талст үүсэх төвүүд шаардлагатай байдаг. Хэрэв тэдгээр нь шингэн усанд байхгүй бол талстууд аяндаа үүсэх хүртэл температур буурах хүртэл хэт хөргөлт үргэлжилнэ. Тэд хэт хөргөсөн шингэнд үүсч эхлэхэд тэд илүү хурдан ургаж, нялцгай мөс үүсгэж, мөс үүсгэхийн тулд хөлдөх болно.

Халуун ус нь гипотермид хамгийн өртөмтгий байдаг, учир нь халаах нь ууссан хий, бөмбөлгийг зайлуулдаг бөгөөд энэ нь эргээд мөсөн талст үүсэх төв болж чаддаг.

Яагаад гипотерми нь халуун ус илүү хурдан хөлддөг вэ? Хүйтэн усны хэт хөргөлтгүй тохиолдолд дараахь зүйл тохиолддог. Энэ тохиолдолд хөлөг онгоцны гадаргуу дээр нимгэн мөсөн давхарга үүснэ. Энэ мөсний давхарга нь ус болон хүйтэн агаарын хооронд тусгаарлагч болж, цаашдын ууршилтаас сэргийлнэ. Энэ тохиолдолд мөсөн талст үүсэх хурд бага байх болно. Хэт хөргөлттэй халуун усны хувьд хэт хөргөсөн ус нь хамгаалалтын гадаргуугийн мөсний давхаргагүй байдаг. Тиймээс энэ нь ил задгай оройгоор илүү хурдан дулаанаа алддаг.

Хэт хөргөлтийн процесс дуусч, ус хөлдөх үед илүү их дулаан алдагдаж, илүү их мөс үүсдэг.

Энэ нөлөөний олон судлаачид гипотерми нь Mpemba эффектийн гол хүчин зүйл гэж үздэг.

Конвекц

Хүйтэн ус нь дээрээс хөлдөж эхэлдэг бөгөөд ингэснээр дулааны цацраг, конвекцийн процессыг улам дордуулж, улмаар дулаан алддаг бол халуун ус доороос хөлдөж эхэлдэг.

Энэ нөлөөг усны нягтралын гажигтай холбон тайлбарладаг. Ус хамгийн их нягтралтай 4 С байна. Хэрэв та усыг 4 С хүртэл хөргөж, бага температурт тавих юм бол усны гадаргуугийн давхарга илүү хурдан хөлддөг. Энэ ус нь 4 С-ийн температурт уснаас бага нягттай тул гадаргуу дээр үлдэж, нимгэн хүйтэн давхарга үүсгэдэг. Ийм нөхцөлд богино хугацаанд усны гадаргуу дээр нимгэн мөсөн давхарга үүсэх боловч энэ мөсний давхарга нь 4 хэмийн температурт үлдэх усны доод давхаргыг хамгаалж, тусгаарлагчийн үүрэг гүйцэтгэнэ. Тиймээс цаашид хөргөх процесс удааширна.

Халуун усны хувьд нөхцөл байдал огт өөр. Усны гадаргуугийн давхарга нь ууршилт, температурын зөрүүгээс болж илүү хурдан хөрнө. Үүнээс гадна хүйтэн усны давхаргууд нь халуун усны давхаргаас илүү нягт байдаг тул хүйтэн усны давхарга доошоо живж, халуун усны давхаргыг гадаргуу дээр дээшлүүлнэ. Усны ийм эргэлт нь температурын огцом уналтыг баталгаажуулдаг.

Гэхдээ яагаад энэ үйл явц тэнцвэрт байдалд хүрэхгүй байна вэ? Mpemba эффектийг конвекцийн үүднээс тайлбарлахын тулд усны хүйтэн, халуун давхаргууд тусгаарлагдсан бөгөөд усны дундаж температур 4 хэмээс доош буусны дараа конвекцийн процесс өөрөө үргэлжилдэг гэж үзэх шаардлагатай.

Гэсэн хэдий ч хүйтэн ба халуун усны давхаргууд нь конвекцийн процессоор тусгаарлагддаг гэсэн энэ таамаглалыг батлах туршилтын нотолгоо байхгүй байна.

Усанд ууссан хий

Дулаан дамжуулалтын

Эдгээр (мөн бусад) бүх нөхцлийг олон туршилтаар судалж үзсэн боловч тэдгээрийн аль нь Mpemba эффектийг зуун хувь хуулбарлах боломжтой вэ гэсэн асуултын тодорхой хариултыг хэзээ ч олж чадаагүй байна.

Жишээлбэл, 1995 онд Германы физикч Давид Ауэрбах энэ нөлөөнд хэт хөргөх усны нөлөөг судалжээ. Тэрээр хэт хөргөлттэй халуун ус хүйтэн уснаас өндөр температурт хөлддөг тул сүүлийнхээс хурдан хөлддөг болохыг олж мэдэв. Гэхдээ хүйтэн ус нь халуун уснаас илүү хурдан хөргөлттэй байдалд хүрч, улмаар өмнөх хоцролтыг нөхдөг.

Нэмж дурдахад, Ауэрбахын үр дүн нь талстжих төвүүд цөөхөн тул халуун ус илүү их хөргөлттэй байсан гэсэн өмнөх мэдээлэлтэй зөрчилдөж байв. Усыг халаахад дотор нь ууссан хийнүүд нь ялгарч, буцалгахад зарим давс нь тунадас үүсгэдэг.

Одоогийн байдлаар зөвхөн нэг зүйлийг хэлж болно - энэ нөлөөг нөхөн сэргээх нь туршилт хийх нөхцлөөс ихээхэн хамаарна. Яагаад гэвэл энэ нь үргэлж хуулбарлагддаггүй.

О.В.Мосин

Утга зохиолэх сурвалжууд:

"Халуун ус хүйтэн уснаас хурдан хөлддөг. Яагаад ингэдэг вэ?", Jearl Walker The Amateur Scientist, Scientific American, Vol. 237, Үгүй. 3, хуудас 246-257; 1977 оны есдүгээр сар.

"Халуун, хүйтэн усны хөлдөлт", Г.С. Келл Америкийн физикийн сэтгүүл, боть. 37, Үгүй. 5, хуудас 564-565; 1969 оны тавдугаар сар.

"Супер хөргөлт ба Мпемба эффект", Дэвид Ауэрбах, Америкийн Физик сэтгүүл, боть. 63, Үгүй. 10, хуудас 882-885; 1995 оны аравдугаар сар.

"Мпемба эффект: Халуун, хүйтэн усны хөлдөх хугацаа", Чарльз А. Найт, Америкийн Физик сэтгүүл, Боть. 64, Үгүй. 5, х 524; 1996 оны тавдугаар сар.

Энэ нийтлэлд бид халуун ус яагаад хүйтэн уснаас хурдан хөлддөг вэ гэсэн асуултыг авч үзэх болно.

Халаасан ус хүйтэн уснаас хамаагүй хурдан хөлддөг! Эрдэмтэд яг тодорхой тайлбар олж чадаагүй байгаа усны энэхүү гайхалтай шинж чанарыг эрт дээр үеэс мэддэг байсан. Жишээлбэл, Аристотельд ч гэсэн өвлийн загас агнуурын тухай тайлбар байдаг: загасчид загас барих савааг мөсөн дээрх нүхэнд хийж, илүү хурдан хөлдөхийн тулд мөсөн дээр бүлээн ус асгадаг байв. Энэ үзэгдлийг 20-р зууны 60-аад онд Эрасто Мпембагийн нэрээр нэрлэжээ. Мнемба зайрмаг хийж байхдаа хачирхалтай нөлөө үзүүлж байгааг анзаарч, физикийн багш, доктор Денис Осборн руу хандаж тайлбар авсан байна. Мпемба, доктор Осборн нар өөр өөр температурт устай туршилт хийж, бараг буцалж буй ус тасалгааны температурт уснаас хамаагүй хурдан хөлдөж эхэлдэг гэж дүгнэжээ. Бусад эрдэмтэд өөрсдийн туршилтыг хийж, бүр ижил төстэй үр дүнд хүрсэн.

Физик үзэгдлийн тайлбар

Яагаад ийм зүйл болдог талаар нийтээр хүлээн зөвшөөрсөн тайлбар байдаггүй. Олон судлаачид бүх цэг нь шингэний хэт хөргөлтөд оршдог бөгөөд энэ нь түүний температур хөлдөх цэгээс доош унах үед үүсдэг гэж үздэг. Өөрөөр хэлбэл, хэрэв ус 0 хэмээс доош температурт хөлддөг бол хэт хөргөсөн ус жишээлбэл, -2 ° C температуртай байх ба мөс болон хувиралгүй шингэн хэвээр байх болно. Хүйтэн усыг хөлдөөх гэж оролдоход эхлээд хэт хөргөж, хэсэг хугацааны дараа хатуурах магадлалтай. Бусад процессууд халсан усанд явагддаг. Түүний мөс болж хурдан хувирах нь конвекцтэй холбоотой юм.

Конвекц- энэ бол шингэний дулаан доод давхаргууд дээшилж, дээд, хөргөсөн хэсэг нь унадаг физик үзэгдэл юм.