Сайн байцгаана уу эрхэм хайрлагчид сонирхолтой баримтууд. Өнөөдөр бид тантай энэ талаар ярилцах болно. Гэхдээ гарчигт тавьсан асуулт нь зүгээр л утгагүй мэт санагдаж магадгүй гэж би бодож байна - гэхдээ муу нэртэй хүнд үргэлж бүрэн итгэх хэрэгтэй " эрүүл ухаан", хатуу тодорхойлсон туршилтын туршилт гэхээсээ илүү. Яагаад гэдгийг ойлгохыг хичээцгээе халуун усэнэ нь хүйтнээс хурдан хөлддөг үү?
Түүхэн суурь
Хүйтэн, халуун усыг хөлдөөх асуудалд "бүх зүйл цэвэр биш" гэж Аристотелийн бүтээлүүдэд дурьдсан бол Ф.Бэкон, Р.Декарт, Ж.Блэк нар үүнтэй төстэй тэмдэглэлүүдийг хийсэн. IN орчин үеийн түүхЭнэ нөлөөг "Мпембагийн парадокс" гэж нэрлэсэн нь Танганьикагийн сургуулийн сурагч Эрасто Мпембагийн нэрээр зочлон ирсэн физикийн профессороос ижил асуулт асуусан юм.
Хүүгийн асуулт үүнээс үүссэнгүй хоосон зай, гэхдээ гал тогооны өрөөнд зайрмагны хольцыг хөргөх үйл явцын талаархи цэвэр хувийн ажиглалтаас. Мэдээжийн хэрэг, тэнд байсан ангийнхан, хамт сургуулийн багшМпемба руу инээв - Гэсэн хэдий ч профессор Д.Осборн биечлэн хийсэн туршилтын туршилтын дараа Эрастог шоолох хүсэл "ууршсан". Түүгээр ч барахгүй Мпемба профессорын хамт 1969 онд Физикийн боловсролд хэвлүүлсэн дэлгэрэнгүй тайлбарэнэ нөлөө - түүнээс хойш дээр дурдсан нэр нь шинжлэх ухааны уран зохиолд тогтмол байдаг.
Энэ үзэгдлийн мөн чанар юу вэ?
Туршилтын тохиргоо нь маш энгийн: бусад зүйлс тэгш нөхцөлИжил нимгэн ханатай савнууд нь зөвхөн температурын хувьд ялгаатай, ижил хэмжээний ус агуулсан туршилтыг явуулдаг. Усан онгоцыг хөргөгчинд ачиж, дараа нь тус бүрт мөс үүсэх хүртэлх хугацааг тэмдэглэнэ. Парадокс нь эхлээд халуун шингэнтэй саванд энэ нь илүү хурдан болдог.
Орчин үеийн физик үүнийг хэрхэн тайлбарладаг вэ?
Парадокс нь бүх нийтийн тайлбартай байдаггүй, учир нь хэд хэдэн зэрэгцээ үйл явц хамтдаа явагддаг бөгөөд тэдгээрийн хувь нэмэр нь өвөрмөц байдлаас өөр байж болно. анхны нөхцөл- гэхдээ ижил үр дүнтэй:
- шингэний хэт хөргөх чадвар - эхэндээ хүйтэн ус нь хэт хөргөлтөд илүү өртөмтгий байдаг, өөрөөр хэлбэл. температур нь аль хэдийн хөлдөх цэгээс доош байх үед шингэн хэвээр байна
- түргэвчилсэн хөргөлт - халуун усны уур нь мөсөн микро талст болж хувирдаг бөгөөд энэ нь буцаж унах үед процессыг хурдасгаж, нэмэлт "гадаад дулаан солилцуур" болж ажилладаг.
- дулаалгын нөлөө - халуун уснаас ялгаатай нь хүйтэн ус нь дээрээс хөлддөг бөгөөд энэ нь конвекц ба цацрагийн дулаан дамжуулалтыг бууруулдаг.
Өөр хэд хэдэн тайлбар бий ( сүүлчийн удааБританийн Хатан хааны химийн нийгэмлэг саяхан 2012 онд шилдэг таамаглалын уралдаан зохион байгуулсан) - гэхдээ хоёрдмол утгагүй онолбүх тохиолдолд оролтын нөхцлийн хослол хараахан байхгүй байна...
Халуун ус яагаад хүйтэн уснаас хурдан хөлддөг талаар олон судлаачид өөрсдийн хувилбарыг дэвшүүлж, дэвшүүлж байна. Энэ нь парадокс юм шиг санагдаж байна - эцэст нь хөлдөхийн тулд эхлээд халуун ус хөргөх хэрэгтэй. Гэсэн хэдий ч энэ баримт баримт хэвээр байгаа бөгөөд эрдэмтэд үүнийг янз бүрээр тайлбарлаж байна.
Гол хувилбарууд
Асаалттай одоогоорЭнэ баримтыг тайлбарласан хэд хэдэн хувилбар байдаг:
- Халуун ус хурдан ууршдаг тул эзэлхүүн нь буурдаг. Мөн ижил температурт бага хэмжээний ус хөлдөх нь илүү хурдан явагддаг.
- Хөргөгчний хөлдөөгчийн тасалгаа нь цасны доторлогоотой. Халуун устай сав нь доорх цасыг хайлуулдаг. Энэ нь хөлдөөгчтэй дулааны холбоог сайжруулдаг.
- Хүйтэн усыг хөлдөөх нь халуун уснаас ялгаатай нь дээд хэсгээс эхэлдэг. Үүний зэрэгцээ конвекц ба дулааны цацраг, улмаар дулааны алдагдал улам дорддог.
- Хүйтэн ус нь талсжих төвүүдийг агуулдаг - үүнд ууссан бодисууд. Хэрэв тэдгээрийн усан дахь агууламж бага байвал мөсжилт нь хэцүү байдаг ч үүнтэй зэрэгцэн хэт хөргөх боломжтой байдаг - тэгээс доош температурт шингэн төлөвт байх үед.
Хэдийгээр шударгаар ингэж хэлж болно энэ нөлөөүргэлж ажиглагддаггүй. Ихэнх тохиолдолд хүйтэн ус халуун уснаас хурдан хөлддөг.
Ус ямар температурт хөлддөг
Яагаад ус огт хөлддөг вэ? Энэ нь тодорхой хэмжээний ашигт малтмал буюу органик хэсгүүд. Энэ нь, жишээлбэл, маш их байж болно нарийн ширхэгтэй тоосонцорэлс, тоос шороо эсвэл шавар. Агаарын температур буурах үед эдгээр хэсгүүд нь мөсөн талстууд үүсэх төвүүд юм.
Талсжилтын цөмийн үүргийг мөн ус агуулсан саванд агаарын бөмбөлөг, хагарал гүйцэтгэж болно. Усыг мөс болгон хувиргах үйл явцын хурд нь ийм төвүүдийн тооноос ихээхэн хамаардаг - хэрэв тэдгээр нь олон байвал шингэн нь илүү хурдан хөлддөг. Хэвийн нөхцөлд, хэвийн нөхцөлд атмосферийн даралт, ус руу ордог хатуу төлөв 0 градусын температурт шингэнээс.
Mpemba эффектийн мөн чанар
Mpemba эффект нь парадокс бөгөөд үүний мөн чанар нь тодорхой нөхцөлд халуун ус хүйтэн уснаас хурдан хөлддөг явдал юм. Энэ үзэгдлийг Аристотель, Декарт нар анзаарсан. Гэсэн хэдий ч 1963 онд л Танзанийн сургуулийн сурагч Эрасто Мпемба халуун зайрмаг удаан хөлддөг болохыг тогтоожээ. богино хугацаахүйтнээс илүү. Тэрээр хоол хийх даалгавраа гүйцэтгэж байхдаа ийм дүгнэлт хийсэн байна.
Тэр чанасан сүүнд элсэн чихэр уусгаж, хөргөөд хөлдөөхийн тулд хөргөгчинд хийнэ. Мпэмба тийм ч хичээнгүй байсан тул эхний хэсгийг оройтож гүйцэтгэж эхэлсэн бололтой. Тиймээс тэр сүүгээ хөргөхийг хүлээлгүй, халуун хөргөгчинд хийжээ. Өгөгдсөн технологийн дагуу ажил хийж байсан ангийнхаа хүүхдүүдээс ч хурдан хөлдөж байгаад их л гайхсан.
Энэ баримт нь залуугийн сонирхлыг ихэд татсан бөгөөд тэрээр энгийн усаар туршилт хийж эхлэв. 1969 онд Физик боловсролын сэтгүүлд Дар Эс-Саламын их сургуулийн Мпемба, профессор Деннис Осборн нарын судалгааны үр дүнг нийтлэв. Тэдний тайлбарласан нөлөөг Mpemba гэж нэрлэсэн. Гэсэн хэдий ч өнөөдрийг хүртэл энэ үзэгдлийн талаар тодорхой тайлбар байхгүй байна. Үүнд гол үүрэг нь хөргөсөн болон халуун усны шинж чанарын ялгаа байдаг гэдгийг бүх эрдэмтэд хүлээн зөвшөөрдөг боловч яг юу нь тодорхойгүй байна.
Сингапур хувилбар
Сингапурын нэгэн их сургуулийн физикчид халуун эсвэл хүйтэн аль ус илүү хурдан хөлддөг вэ гэсэн асуултыг сонирхож байв. Си Жан тэргүүтэй судлаачдын баг энэ парадоксыг яг усны шинж чанартайгаар тайлбарлав. Хүчилтөрөгчийн атом ба устөрөгчийн хоёр атомын усны найрлагыг хүн бүр мэддэг. Хүчилтөрөгч нь тодорхой хэмжээгээр устөрөгчөөс электронуудыг татдаг тул молекул нь тодорхой төрлийн "соронзон" юм.
Үүний үр дүнд усан дахь тодорхой молекулууд бие биедээ бага зэрэг татагдаж, устөрөгчийн холбоогоор нэгддэг. Түүний хүч чадал нь ковалент холбооноос хэд дахин бага байдаг. Сингапурын судлаачид Мпембагийн парадоксын тайлбар нь яг устөрөгчийн холбоонд оршдог гэж үздэг. Хэрэв усны молекулуудыг хооронд нь маш нягт байрлуулсан бол энэ нь хүчтэй харилцан үйлчлэлмолекулуудын хооронд молекулын дунд байрлах ковалент холбоог гажуудуулах чадвартай.
Гэхдээ ус халах үед холбогдсон молекулууд бие биенээсээ бага зэрэг холддог. Үүний үр дүнд амрах нь молекулуудын дунд үүсдэг ковалент холбооилүүдэл энерги ялгарч, доод түвшинд шилжих эрчим хүчний түвшин. Энэ нь халуун ус хурдан хөргөж эхлэхэд хүргэдэг. Наад зах нь Сингапурын эрдэмтдийн хийсэн онолын тооцоо үүнийг харуулж байна.
Шууд хөлдөөх ус - 5 гайхалтай заль мэх: Видео
21.11.2017 11.10.2018 Александр Фирцев
« Хүйтэн эсвэл халуун усны аль нь илүү хурдан хөлддөг вэ?"- найзуудаасаа асуулт асуугаад үзээрэй, ихэнх нь хүйтэн ус илүү хурдан хөлддөг гэж хариулж магадгүй - тэд алдаа гаргах болно.
Үнэн хэрэгтээ, хэрэв та хөлдөөгчид ижил хэлбэр, эзэлхүүнтэй хоёр савыг нэгэн зэрэг байрлуулж, нэг нь хүйтэн, нөгөө нь халуун устай бол халуун ус илүү хурдан хөлддөг.
Ийм мэдэгдэл нь утгагүй, үндэслэлгүй мэт санагдаж магадгүй юм. Хэрэв та логикийг дагаж мөрдвөл халуун ус эхлээд хүйтэн усны температур хүртэл хөргөх ёстой бөгөөд энэ үед хүйтэн ус аль хэдийн мөс болж хувирах ёстой.
Тэгвэл яагаад халуун ус хөлдөх замдаа хүйтэн усыг цохидог вэ? Үүнийг ойлгохыг хичээцгээе.
Ажиглалт, судалгааны түүх
Хүмүүс гаж нөлөөг эрт дээр үеэс ажиглаж байсан ч хэн ч үүнийг өгөөгүй онцгой ач холбогдолтой. Ийнхүү Арестотель, мөн Рене Декарт, Фрэнсис Бэкон нар хүйтэн, халуун усны хөлдөх хурдны зөрүүтэй байгааг тэмдэглэлдээ тэмдэглэв. Ер бусын үзэгдэлихэвчлэн өдөр тутмын амьдралд илэрдэг.
Удаан хугацааны туршид энэ үзэгдэл ямар ч байдлаар судлагдаагүй бөгөөд шалтгаан болсонгүй онцгой сонирхолэрдэмтдийн дунд.
Энэхүү ер бусын нөлөөг судлах ажил 1963 онд эхэлсэн бөгөөд Танзани улсын сониуч сурагч Эрасто Мпемба зайрмагны халуун сүү нь хүйтэн сүүнээс хурдан хөлддөг болохыг анзаарчээ. Энэ ер бусын нөлөөний шалтгааны талаар тайлбар авах гэж найдаж байсан залуу сургуулийнхаа физикийн багшаас асуув. Гэсэн хэдий ч багш түүнийг зөвхөн инээв.
Дараа нь Мпемба туршилтаа давтан хийсэн боловч туршилтандаа сүү, харин ус хэрэглэхээ больсон бөгөөд гаж нөлөө дахин давтагдсан байна.
6 жилийн дараа 1969 онд Мпемба энэ асуултыг сургуульдаа ирсэн физикийн профессор Деннис Осборноос асуув. Профессор залуугийн ажиглалтыг сонирхож байсан бөгөөд үүний үр дүнд үр нөлөө байгаа эсэхийг баталгаажуулсан туршилт явуулсан боловч энэ үзэгдлийн шалтгааныг тогтоогоогүй байна.
Түүнээс хойш энэ үзэгдлийг дуудаж байна Mpemba эффект.
Түүхийн туршид шинжлэх ухааны ажиглалтуудЭнэ үзэгдлийн шалтгааны талаар олон таамаглал дэвшүүлсэн.
Тиймээс 2012 онд Британийн Хатан хааны химийн нийгэмлэг Mpemba эффектийг тайлбарласан таамаглалуудын уралдааныг зарлах болно. Тэмцээнд дэлхийн өнцөг булан бүрээс эрдэмтэд оролцож, нийт 22,000 гаруй эрдэмтэд бүртгүүлжээ. шинжлэх ухааны бүтээлүүд. Ийм гайхалтай олон тооны нийтлэлийг үл харгалзан тэдгээрийн аль нь ч Mpemba парадоксыг тодруулсангүй.
Хамгийн түгээмэл хувилбар бол халуун ус хурдан хөлддөг, учир нь энэ нь зүгээр л хурдан ууршиж, эзэлхүүн нь багасч, эзэлхүүн нь багасах тусам хөргөх хурд нь нэмэгддэг. Хамгийн түгээмэл хувилбар нь эцэстээ няцаагдсан тул ууршилтыг хассан туршилт явуулсан боловч үр нөлөө нь батлагдсан.
Бусад эрдэмтэд Mpemba эффектийн шалтгаан нь усанд ууссан хийн ууршилтаас үүдэлтэй гэж үздэг. Тэдний бодлоор халаалтын явцад усанд ууссан хийнүүд ууршдаг тул илүү ихийг олж авдаг. өндөр нягтралтайхүйтнээс илүү. Мэдэгдэж байгаагаар нягтралын өсөлт нь өөрчлөлтөд хүргэдэг физик шинж чанарус (дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нэмэгдсэн), улмаар хөргөлтийн хурд нэмэгддэг.
Үүнээс гадна температураас хамаарч усны эргэлтийн хурдыг тодорхойлсон хэд хэдэн таамаглал дэвшүүлсэн. Шингэнийг байрлуулсан савны материалын хоорондын хамаарлыг тогтоохыг олон судалгаа хийсэн. Олон онолууд маш үнэмшилтэй мэт санагдаж байсан ч анхны өгөгдөл дутмаг, бусад туршилтуудын зөрчилдөөн, эсвэл тодорхойлсон хүчин зүйлсийг усны хөргөлтийн хурдтай харьцуулах боломжгүй зэргээс шалтгаалж шинжлэх ухааны үүднээс батлах боломжгүй байв. Зарим эрдэмтэд өөрсдийн бүтээлдээ үр нөлөө байгаа эсэхийг эргэлзэж байсан.
2013 онд судлаачид Технологийн их сургуульНаньян Сингапур тэд Mpemba эффектийн нууцыг тайлсан гэж мэдэгдэв. Тэдний судалгаагаар энэ үзэгдлийн шалтгаан нь хүйтэн ба халуун усны молекулуудын хоорондох устөрөгчийн холбоонд хуримтлагдсан энергийн хэмжээ ихээхэн ялгаатай байдагт оршино.
Арга зүй компьютерийн загварчлалдараах үр дүнг харуулав: усны температур өндөр байх тусам түлхэлтийн хүч нэмэгддэг тул молекулуудын хоорондох зай ихсэх болно. Тиймээс молекулуудын устөрөгчийн холбоо сунаж, хадгалагддаг илүүэрчим хүч. Хөргөх үед молекулууд бие биедээ ойртож, устөрөгчийн холбооноос энерги ялгардаг. Энэ тохиолдолд энерги ялгарах нь температурын бууралт дагалддаг.
2017 оны 10-р сард Испанийн физикчид өөр нэг судалгааны явцад тухайн бодисыг тэнцвэрт байдлаас (хүчтэй хөргөхөөс өмнө хүчтэй халаах) зайлуулах нь нөлөөллийг бий болгоход гол үүрэг гүйцэтгэдэг болохыг тогтоожээ. Тэд нөлөөллийн магадлал хамгийн их байх нөхцлийг тодорхойлсон. Үүнээс гадна Испанийн эрдэмтэд оршин тогтнохыг баталжээ урвуу нөлөөМпемба. Тэд халах үед хүйтэн дээж нь дулаанаас хурдан өндөр температурт хүрдэг болохыг олж мэдсэн.
Нарийвчилсан мэдээлэл, олон тооны туршилтуудыг үл харгалзан эрдэмтэд үр нөлөөг үргэлжлүүлэн судлахаар төлөвлөж байна.
Бодит амьдрал дээрх Mpemba эффект
Яагаад гэдгийг та бодож үзсэн үү өвлийн цагтэшүүрийн талбай үерт автаж байна халуун ус, мөн хүйтэн биш үү? Та аль хэдийн ойлгосноор тэд халуун усаар дүүргэсэн тэшүүрийн талбай хүйтэн усаар дүүргэснээс илүү хурдан хөлддөг тул үүнийг хийдэг. Үүнтэй ижил шалтгаанаар өвлийн мөсөн хотхонд халуун ус слайд руу цутгаж байна.
Тиймээс уг үзэгдлийн оршин тогтнох тухай мэдлэг нь өвлийн спортын газруудыг бэлтгэхэд цаг хугацаа хэмнэх боломжийг олгодог.
Нэмж дурдахад Mpemba эффектийг заримдаа үйлдвэрлэлд ус агуулсан бүтээгдэхүүн, бодис, материалын хөлдөх хугацааг багасгахад ашигладаг.
Mpemba эффект эсвэл яагаад халуун ус хүйтэн уснаас хурдан хөлддөг вэ? Mpemba Effect (Mpemba Paradox) нь зарим нөхцөлд халуун ус хүйтэн уснаас хурдан хөлддөг гэсэн парадокс юм, гэхдээ хөлдөх явцад хүйтэн усны температурыг давах ёстой. Энэ парадоксЭнэ 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. Магамбинскаягийн оюутан байх ахлах сургуульТанзанид Эрасто Мпемба хийсэн практик ажилхоол хийхдээ. 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 амжихгүй гэж айгаад хөргөгчинд халуун сүүгээ хийв. Өгөгдсөн технологийн дагуу бэлтгэсэн нөхдийнхөө сүүнээс ч эрт хөлдсөн нь түүний гайхлыг төрүүлэв. Үүний дараа Мпемба зөвхөн сүүгээр зогсохгүй туршилт хийжээ энгийн ус. 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 бүхий хоёр ижил савтай тэнцүү эзэлхүүнтэйТэдний нэг нь 35 ° C, нөгөө нь 100 ° C температуртай байхаар усаар дүүргэж, хөлдөөгчид хийнэ, дараа нь ус илүү хурдан хөлдөх болно. Яагаад?" Осборн энэ асуултыг сонирхож, удалгүй 1969 онд Мпембатай хийсэн туршилтынхаа үр дүнг Физик боловсрол сэтгүүлд нийтлэв. Түүнээс хойш тэдний нээсэн эффектийг Mpemba эффект гэж нэрлэх болсон. Өнөөдрийг хүртэл хэн ч Энэ хачирхалтай нөлөөг хэрхэн тайлбарлахыг яг таг мэддэг Эрдэмтэд нэг хувилбар байдаггүй, гэхдээ энэ нь халуун, хүйтэн усны шинж чанарын ялгааны тухай юм, гэхдээ энэ тохиолдолд ямар шинж чанарууд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг нь тодорхойгүй байна. хэт хөргөлт, ууршилт, мөс үүсэх, конвекц эсвэл өөр өөр температурт шингэрүүлсэн хийн усанд үзүүлэх нөлөөллийн ялгаа Mpemba эффектийн парадокс нь биеийн температур хүртэл хөргөх хугацаа юм орчин, энэ бие болон 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 энэ нь парадокс гэсэн үг биш юм, учир нь Mpemba эффектийг мөн хүрээнд тайлбарлаж болно. алдартай физикч. Mpemba эффектийн зарим тайлбарыг энд оруулав: Ууршилт Халуун ус нь савнаас илүү 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 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 тэр бүр хөлддөггүй. Зарим нөхцөлд энэ нь хэт хөргөлтөд орж, хөлдөхөөс доош температурт шингэн хэвээр үлддэг. Зарим тохиолдолд ус -20С-ийн температурт ч шингэн хэвээр үлддэг.Ийм нөлөөллийн шалтгаан нь анхны мөсөн талстууд үүсч эхлэхийн тулд талст үүсэх төвүүд шаардлагатай байдаг. Хэрэв тэдгээр нь шингэн усанд байхгүй бол талстууд аяндаа үүсч эхлэх хүртэл температур хангалттай буурах хүртэл хэт хөргөлт үргэлжлэх болно. 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? Хэт хөргөлтгүй хүйтэн устай тохиолдолд дараахь зүйл тохиолддог. Энэ тохиолдолд нимгэн давхаргахөлөг онгоцны гадаргуу дээр мөс үүсэх болно. 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 хөргөлттэй ус нь хамгаалалтын гадаргуугийн мөсний давхаргагүй байдаг. Тиймээс энэ нь ил задгай оройгоор илүү хурдан дулаанаа алддаг. Хэт хөргөх үйл явц 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 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 ууршилтаас болж илүү хурдан хөргөнө илүү том ялгаатемператур Үүнээс гадна хүйтэн усны давхарга нь халуун усны давхаргаас илүү нягт байдаг тул хүйтэн усны давхарга доошоо живж, давхаргыг дээшлүүлнэ. бүлээн усгадаргуу руу. 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 давхаргууд тусгаарлагдсан бөгөөд конвекцийн процесс өөрөө үргэлжилдэг гэж үзэх шаардлагатай. дундаж температурус 4 хэмээс доош бууна. Гэсэн хэдий ч конвекцийн явцад усны хүйтэн ба халуун давхаргууд тусгаарлагддаг гэсэн энэ таамаглалыг батлах туршилтын өгөгдөл байхгүй байна. Усанд ууссан хийнүүд Усанд үргэлж ууссан хийнүүд байдаг - хүчилтөрөгч ба нүүрстөрөгчийн давхар исэл. Эдгээр хий нь усны хөлдөх цэгийг багасгах чадвартай. Ус халах үед эдгээр хий нь усанд уусах чадвар нь уснаас гардаг өндөр температурдоор. 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 дамжуулалт 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 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 сүүлчийнхээс хурдан хөлддөг болохыг олж мэдэв. Гэхдээ хүйтэн ус нь халуун уснаас илүү хурдан хөргөсөн байдалд хүрч, улмаар өмнөх хоцролтыг нөхдөг. Нэмж дурдахад, Ауэрбахын үр дүн нь талстжих төвүүд бага тул халуун ус илүү их хөргөлттэй байсан гэсэн өмнөх мэдээлэлтэй зөрчилдөж байв. Усыг халаахад дотор нь ууссан хийнүүд нь ялгарч, буцалгахад дотор нь ууссан зарим давс тунадас үүснэ. 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
Энэ нийтлэлд бид халуун ус яагаад хүйтэн уснаас хурдан хөлддөг вэ гэсэн асуултыг авч үзэх болно.
Халаасан ус хүйтэн уснаас хамаагүй хурдан хөлддөг! Энэ гайхалтай өмчЭрдэмтэд одоог хүртэл олж чадаагүй байгаа яг тодорхой тайлбарыг эрт дээр үеэс мэддэг байсан ус. Жишээлбэл, Аристотель хүртэл өвлийн загас агнуурын тухай тайлбар байдаг: загасчид мөсөн нүхэнд загас саваа хийж, илүү хурдан хөлдөхийн тулд мөсийг усалдаг байв. бүлээн ус. 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 устай туршилт хийсэн өөр өөр температурба дүгнэлтэд: бараг буцалж буй ус өрөөний температурт уснаас хамаагүй хурдан хөлдөж эхэлдэг. 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 нь жишээлбэл, -2 ° C температуртай байх ба мөс болон хувиралгүй шингэн хэвээр үлдэнэ. Бид хөлдөх гэж оролдох үед хүйтэн ус, энэ нь эхлээд хэт хөргөж, хэсэг хугацааны дараа хатуурах магадлалтай. Бусад процессууд халсан усанд явагддаг. Түүний мөс болж хурдан хувирах нь конвекцтэй холбоотой юм.
Конвекц- Энэ физик үзэгдэл, шингэний дулаан доод давхаргууд дээшилж, дээд, хөргөсөн давхарга нь унадаг.
