4 Haziran Cumartesi'yi Pazar'a bağlayan gece, Tver Bölgesi, Redkino köyünde, yaz tatilinin ilk hafta sonu vesilesiyle şirketler kulübelerinde vızıldıyordu. Ama biri geç saatlere kadar ayakta kaldı. 10 kişi: yerel yaz sakinleri, tüm komşular birbirini tanıyordu. Ayrıca yerel bir elektrikçiyi de davet ettiler - yakın zamanda kulübelerde görünmüştü, ama iyi bir adama benziyordu, neden onu davet etmiyorsunuz? Sabah polis burada 9 ceset bulacak ve aynı elektrikçiyi toplu cinayet şüphesiyle gözaltına alacak. Komsomolskaya Pravda muhabirlerinin yanı sıra müfettişler de dün bütün gün kanlı katliamın yaşandığı yerde çalıştı. Olan bitenin resmini yeniden kurmayı başardık.
BİR ŞİKAYETİN BULUNDUĞU
Sarhoş arkadaşların "bana saygı duyuyorsun" konuşması masallara dönüştüğünde saat gece yarısını çoktan geçmişti.
Sergei Egorov aniden "Ben de Hava Kuvvetlerinde görev yaptım" diye övündü. Ve kafalarıyla tuğlalara nasıl çarptıklarını, paraşütle nasıl atladıklarını anlatmaya başladı.
Ancak şirketteki hiç kimse yeni arkadaşının askerlik geçmişini bilmiyordu ve adamla dalga geçmeye başladılar.
Hadi, hiç hizmet etmedin! - birisi elini salladı. - Bir Vedeveshnik'e benzemiyorsun, kendine bir bak!
Onun sportif bir adam olmadığını, sıradan bir adam olduğunu, şirketinde ortalıkta dolaştığını ama normal bir iş olmadığını söylemeye başladılar. Genel olarak, geçmişte askeri bir adama benzemiyor (sorgulama sırasında doğruluk, tetikçinin kendisi tarafından sağlandı).
Egorov alevlendi ve kapıdan atladı. Şirket daha da "vızıldamaya" devam etti. Ama çok geçmeden adam geri döndü: öfkeyle dolu, elinde bir Saiga karabina.
Şimdi size nasıl ateş edebileceğimi göstereceğim” sözleriyle sarhoş Yegorov silahı halka doğrulttu. Kimsenin bir şeyi çözmeye vakti bile olmadı. Sağır edici bir atış - ve tatilcilerden biri öldü, ardından ikincisi. Geri kalanlar koşmak için koştu, sokağa atladı, ancak Egorov metodik ve doğru bir şekilde herkesi öldürdü. Katliamın ardından internette ortaya çıkan görüntülerde kanlı yollar, çalılar ve çimenler görülüyor. Adamlardan biri evin yakınındaki ahşap tuvalette saklanmaya çalıştı ama Egorov onu da vurarak öldürdü. Sokakta silahlı saldırı sürerken sadece 21 yaşında bir kız ikinci katta battaniyenin altına saklanabildi. Titreyen elleriyle polis numarasını çevirdi.
X HTML kodu
Tver bölgesinde 9 kişinin öldürülmesi - hayatta kalan birinin ifadesi. Tver bölgesinde 9 kişinin korkunç cinayeti. Mucizevi bir şekilde hayatta kalan kız detayları anlattı
Olay yerine ilk gelenler bölge polis memuru ve yerel trafik polisi müfettişi oldu. Zaten şafak vaktiydi. Hemen yakalanmaya gitmekten korkuyorlardı. Eve sürünerek yaklaştığımızda bahçede elinde karabina olan bir adamın cesetleri aşağı çekip sıraya dizdiğini gördük. Başka bir cesede saldırmak için silahını bıraktığında polis üzerine atladı ve onu sıkıştırdı. Üstelik kolluk kuvvetleri ölülerden birini ancak sabah saatlerinde bir arabanın bagajında buldu. Görünüşe göre Egorov cesetleri bir nedenden dolayı çaldı - suçun izlerini gizlemek istiyordu: ya cesetleri çıkarın ya da yakın. Sonuçta 4 kadın ve 5 erkek bu gece katliamının kurbanı oldu.
YASA İLE HİÇBİR SORUN YAŞAMADIK
Her şeyin yaşandığı "Ekim'in 50 Yılı" bahçıvanlık ortaklığı, demiryolunun yanındaki orman kuşağında saklandı. Birkaç kilometre ötede sabahtan beri polis kontrol noktası kuruldu:
Arabalarda izin verilmez. Basına izin verilmiyor diyorlar. Ancak sırt çantası olan büyükannelerin engelsiz geçmesine izin veriliyor.
Polise ek olarak Moskova'dan Soruşturma Komitesi müfettişleri, acil servisler, cenaze arabaları, psikologlar var - birçok yaz sakini çok korkuyor. Birisi işiyle dikkatini dağıtmaya çalışıyor: bir yerlerde çim biçme makinesi uğultu yapıyor, bir yerlerde kovalar tıkırdıyor.
Evler çoğunlukla altı yüz metrekare üzerinde, burada zengin insan yok, yeni metal kiremitler zaten refahın göstergesi. Toplu saldırı Michurina Caddesi'nde gerçekleşti. Hadi oraya gidelim.
Trajedinin yaşandığı ev, ölen adamlardan birine ait. Eski iki katlı bir kulübenin sahipleri görünüşe göre tadilat yapıyorlardı - pencereleri plastik olanlarla değiştirdiler ve avludaki cephe boyunca iskele vardı. Bahçede bir ATV var.
Egorov'un daha önce kanunla hiçbir sorunu olmamıştı. Silahın yasal sahibi oydu. İçişleri Bakanlığı'nın Tver Bölgesi basın servisi başkanı Vadim Levshin, KP'ye kuru bir şekilde yorum yapıyor. Emniyet yetkililerinin ağzı sıkı. Bu nedenle, internette saldırganın kurbanları kendi mezarlarını kazmaya zorladığı iddia edilen versiyonlar ortaya çıkmaya başlıyor. Polis bunu inkar ediyor.
Bunu neden yaptığı belli değil. Korku. Sonuçta, orada bulunan herkes düzgün insanlardı - yandaki evdeki yaşlı kadın hâlâ şoku atlatamıyor. – Merhum Smirnov ailesini iyi tanıyordum. Egorov'la aynı yaştalar. Çalışkanlar, onlar için sık sık seralar açtım. Öğrenci bir kızları var, söyleyip söylemediklerini bilmiyorum.
Saldırganın kendisi hakkında çok az şey biliniyor. Yaroslavl'da doğdu ve büyüdü. Ancak Moskova'ya taşınalı 20 yıl oldu. Bazı kaynaklara göre yakın zamanda işsizdi. Son zamanlarda tatil köyünde ortaya çıktı. Evi satın mı aldı yoksa kiralıyor mu kimse bilmiyor. Çoğunlukla hafta sonları 90 yaşındaki annesiyle birlikte geliyordu. Elektrikçi olarak çalışmaya başladım.
Onu ilk kez 10 Mayıs'ta gördüm. İyi bir izlenim bıraktı; normal bir adam. "Ekim'in 50 Yılı" bahçecilik ortaklığının başkanı Marina Lobanova, KP ile yaptığı görüşmede "Uygunsuz davranış yok" dedi.
Ancak yakındaki bir evden başka bir komşu şunları hatırlıyor:
Sayaçları okumak için bize geldi ve o kadar kötü kokuyordu ki, içki falan içtiğini sandım.
Yaz sakinlerinin toplu katliamına ilişkin ceza davası açıldı. Rusya Federasyonu Soruşturma Komitesi Soruşturma Müdürlüğü'nden polis ve müfettişler olay yerinde çalışıyor. Ceza davasının soruşturması, Rusya Federasyonu Soruşturma Komitesi Merkez Ofisine devredildi.
SK'YE ÇAĞRI
Rusya Soruşturma Komitesi resmi temsilcisi Svetlana Petrenko, "Şu anda gerekli tüm soruşturma faaliyetleri yürütülüyor, uzmanlarımız en son adli tıp teknolojisini kullanarak olay mahallini inceliyor" dedi. - Şüphelinin kişisel dosyası inceleniyor. Şu anda suçun aile içi bir çatışma sırasında işlendiği biliniyor; evde 10 kişi vardı; 21 yaşındaki bir kız ise şüpheliden saklanıp polisi aramayı başardı. Şu anda sorgulanıyor. Hayatta kalan kız psikolojik yardım alıyor.
Hangi suyun daha hızlı, sıcak mı yoksa soğuk mu donacağını etkileyen birçok faktör vardır, ancak sorunun kendisi biraz tuhaf görünmektedir. Bunun anlamı, fizikten de bilindiği gibi, sıcak suyun buza dönüşmesi için karşılaştırılan soğuk suyun sıcaklığına kadar soğuması için hala zamana ihtiyacı olduğudur. Soğuk su bu aşamayı atlayabilir ve buna bağlı olarak zaman kazanır.
Ancak kuzey enlemlerinde yaşayan herhangi biri, dışarıda soğukta hangi suyun daha hızlı donduğu - soğuk veya sıcak - sorusunun cevabını bilir. Aslında bilimsel olarak, her durumda soğuk suyun daha hızlı donacağı ortaya çıktı.
1963'te okul çocuğu Erasto Mpemba'nın görüştüğü fizik öğretmeni, gelecekteki dondurmanın soğuk karışımının donmasının benzer ama sıcak olandan neden daha uzun sürdüğünü açıklama talebiyle aynı şeyi düşündü.
“Bu evrensel fizik değil, bir çeşit Mpemba fiziği”
O zamanlar öğretmen buna sadece güldü, ancak bir zamanlar Erasto'nun çalıştığı okulu ziyaret eden fizik profesörü Deniss Osborne, böyle bir etkinin varlığını deneysel olarak doğruladı, ancak o zamanlar bunun için bir açıklama yoktu. 1969'da bu iki kişinin ortak makalesi popüler bir bilimsel dergide yayınlandı ve bu tuhaf etkiyi anlattı.
O zamandan beri, bu arada, hangi suyun daha hızlı donduğu sorusunun - sıcak mı yoksa soğuk mu - kendi adı var - Mpemba etkisi veya paradoks.
Soru uzun zamandır ortalıkta dolaşıyor
Doğal olarak böyle bir olay daha önce de yaşanmıştı ve diğer bilim adamlarının çalışmalarında da bahsedilmişti. Bu konuyla sadece okul çocuğu ilgilenmiyordu, Rene Descartes ve hatta Aristoteles de bir zamanlar bu konu üzerinde düşünmüştü.
Ancak bu paradoksu çözecek yaklaşımları ancak yirminci yüzyılın sonunda aramaya başladılar.
Bir paradoksun ortaya çıkması için koşullar
Dondurmada olduğu gibi, deney sırasında donan sadece sade su değil. Hangi suyun daha hızlı donacağını (soğuk veya sıcak) tartışmaya başlamak için belirli koşulların mevcut olması gerekir. Bu sürecin gidişatını neler etkiler?
Şimdi ise 21. yüzyılda bu paradoksu açıklayabilecek çeşitli seçenekler öne sürülüyor. Hangi suyun daha hızlı donacağı, sıcak veya soğuk, buharlaşma oranının soğuk suya göre daha yüksek olmasına bağlı olabilir. Böylece hacmi azalır ve hacim azaldıkça donma süresi, başlangıçta aynı hacimde soğuk su aldığımıza göre daha kısa olur.
Dondurucunun buzunu çözeli uzun zaman oldu.
Hangi suyun daha hızlı donacağı ve bunun neden olacağı, deney için kullanılan buzdolabının dondurucusunda mevcut olabilecek kar tabakasından etkilenebilir. Hacimleri aynı olan ancak birinde sıcak su, diğerinde soğuk iki kap alırsanız, sıcak su içeren kap alttaki karı eritecek ve böylece termal seviyenin buzdolabının duvarı ile teması artacaktır. Bir kap soğuk su bunu yapamaz. Soğutucu bölmesinde böyle bir kar tabakası yoksa soğuk suyun daha hızlı donması gerekir.
Üst - alt
Ayrıca suyun daha hızlı (sıcak veya soğuk) donması olgusu da şu şekilde açıklanmaktadır. Belirli yasalara göre, soğuk su üst katmanlardan donmaya başlar, sıcak su ise tam tersini yapar - aşağıdan yukarıya doğru donmaya başlar. Üstünde soğuk bir tabaka bulunan ve yer yer buz oluşmuş olan soğuk suyun, konveksiyon ve termal radyasyon süreçlerini kötüleştirdiği, böylece hangi suyun daha hızlı donduğunu - soğuk veya sıcak - açıkladığı ortaya çıktı. Amatör deneylerden elde edilen fotoğraflar ektedir ve bu burada açıkça görülmektedir.
Isı yukarı doğru hızla dışarı çıkıyor ve orada çok soğuk bir katmanla karşılaşıyor. Isı yayılımı için serbest bir yol olmadığından soğutma işlemi zorlaşır. Sıcak suyun yolunda kesinlikle böyle bir engel yoktur. Hangisi daha hızlı donar - soğuk veya sıcak, hangisi olası sonuca bağlıdır, herhangi bir suyun içinde belirli maddelerin çözünmüş olduğunu söyleyerek cevabı genişletebilirsiniz.
Sonucu etkileyen bir faktör olarak sudaki yabancı maddeler
Belirli maddelerin konsantrasyonlarının aynı olduğu aynı bileşime sahip su kullanmazsanız, soğuk suyun daha hızlı donması gerekir. Ancak çözünmüş kimyasal elementlerin yalnızca sıcak suda mevcut olduğu ve soğuk suyun bulunmadığı bir durum ortaya çıkarsa, sıcak suyun daha erken donma şansı vardır. Bu, sudaki çözünmüş maddelerin kristalleşme merkezleri oluşturması ve bu merkezlerin az olmasıyla suyun katı duruma dönüşmesinin zor olmasıyla açıklanmaktadır. Sıfırın altındaki sıcaklıklarda sıvı halde olması anlamında suyun aşırı soğutulması bile mümkündür.
Ancak görünüşe göre tüm bu versiyonlar bilim adamlarına tam olarak uymuyordu ve bu konu üzerinde çalışmaya devam ettiler. 2013 yılında Singapur'daki bir araştırmacı ekibi asırlık bir gizemi çözdüklerini söyledi.
Bir grup Çinli bilim adamı, bu etkinin sırrının, su molekülleri arasında hidrojen bağları adı verilen bağlarda depolanan enerji miktarında yattığını iddia ediyor.
Çinli bilim adamlarından cevap
Aşağıda, hangi suyun daha hızlı donduğunu - sıcak veya soğuk - anlamak için kimya hakkında biraz bilgi sahibi olmanız gerektiğini anlamak için bilgi verilmiştir. Bilindiği gibi kovalent bağlarla bir arada tutulan iki H (hidrojen) atomu ve bir O (oksijen) atomundan oluşur.
Ancak bir molekülün hidrojen atomları da komşu moleküllere, yani oksijen bileşenlerine çekilir. Bu bağlara hidrojen bağları denir.
Aynı zamanda su moleküllerinin birbirlerini itici etkiye sahip olduğunu da hatırlamakta fayda var. Bilim adamları, su ısıtıldığında molekülleri arasındaki mesafenin arttığını ve bunun itici güçler tarafından kolaylaştırıldığını belirtti. Soğuk halde moleküller arasında aynı mesafeyi işgal ederek esnedikleri ve daha fazla enerji arzına sahip oldukları söylenebilir. Su molekülleri birbirine yaklaşmaya başladığında yani soğuma meydana geldiğinde açığa çıkan bu enerji rezervidir. Sıcak suda daha büyük bir enerji rezervinin olduğu ve sıfırın altındaki sıcaklıklara soğutulduğunda daha fazla enerji salınımının, bu tür enerjinin daha küçük bir rezervine sahip olan soğuk suya göre daha hızlı gerçekleştiği ortaya çıktı. Peki hangi su daha hızlı donar - soğuk mu sıcak mı? Sokakta ve laboratuvarda Mpemba paradoksu meydana gelmeli ve sıcak su daha hızlı buza dönüşmelidir.
Ama soru hala açık
Bu çözümün yalnızca teorik bir onayı var - bunların hepsi güzel formüllerle yazılmış ve makul görünüyor. Ancak suyun daha hızlı (sıcak veya soğuk) donduğunu gösteren deneysel veriler pratik kullanıma sunulduğunda ve sonuçları sunulduğunda, Mpemba paradoksu sorununun kapandığı düşünülebilir.
1963 yılında Erasto Mpemba adlı Tanzanyalı bir öğrenci öğretmenine aptalca bir soru sordu: Dondurucusundaki sıcak dondurma neden soğuk olandan daha hızlı dondu?
Tanzanya'daki Magambi Lisesi öğrencisi olan Erasto Mpemba, aşçı olarak pratik çalışmalar yaptı. Ev yapımı dondurma yapması gerekiyordu - sütü kaynatın, içindeki şekeri çözün, oda sıcaklığına soğutun ve ardından donması için buzdolabına koyun. Görünüşe göre Mpemba pek çalışkan bir öğrenci değildi ve görevin ilk bölümünü tamamlamayı geciktirdi. Dersin sonuna yetişemeyeceğinden korktuğu için hala sıcak sütü buzdolabına koydu. Şaşırtıcı bir şekilde, yoldaşlarının verilen teknolojiye göre hazırlanan sütünden bile daha erken dondu.
Açıklama için fizik öğretmenine döndü ama öğrenciye sadece güldü ve şunları söyledi: "Bu evrensel fizik değil, Mpemba fiziği." Bundan sonra Mpemba sadece sütle değil aynı zamanda sıradan suyla da deneyler yaptı.
Her halükarda, zaten Mkwava Ortaokulunda bir öğrenci olarak, Dar Es Salaam'daki Üniversite Koleji'nden Profesör Dennis Osborne'a (öğrencilere fizik üzerine bir ders vermek üzere okul müdürü tarafından davet edilmiştir) özellikle su hakkında sorular sordu: "Eğer Eşit hacimde su içeren iki özdeş kap, birinde suyun sıcaklığı 35°C, diğerinde - 100°C olacak ve bunları dondurucuya koyun, ikincisinde su daha hızlı donacaktır. Neden?" Osborne bu konuyla ilgilenmeye başladı ve kısa süre sonra 1969'da o ve Mpemba deneylerinin sonuçlarını Fizik Eğitimi dergisinde yayınladılar. O zamandan beri keşfettikleri etkiye Mpemba etkisi adı verildi.
Bunun neden olduğunu bilmek ister misiniz? Sadece birkaç yıl önce bilim insanları bu olguyu açıklamayı başardılar...
Mpemba Etkisi (Mpemba Paradoksu), donma işlemi sırasında soğuk suyun sıcaklığını geçmesi gerekmesine rağmen, bazı koşullar altında sıcak suyun soğuk sudan daha hızlı donduğunu belirten bir paradokstur. Bu paradoks, aynı koşullar altında daha fazla ısıtılmış bir cismin belirli bir sıcaklığa soğuması için daha az ısıtılmış bir cismin aynı sıcaklığa soğuması için daha fazla zaman harcadığı şeklindeki alışılagelmiş fikirlerle çelişen deneysel bir gerçektir.
Bu olgu kendi zamanlarında Aristoteles, Francis Bacon ve Rene Descartes tarafından fark edilmişti. Şu ana kadar hiç kimse bu garip etkinin nasıl açıklanacağını tam olarak bilmiyor. Pek çok olmasına rağmen bilim adamlarının tek bir versiyonu yok. Her şey sıcak ve soğuk suyun özelliklerindeki farklılıkla ilgili, ancak bu durumda hangi özelliklerin rol oynadığı henüz belli değil: aşırı soğutma, buharlaşma, buz oluşumu, konveksiyon veya sıvılaştırılmış gazların su üzerindeki etkisindeki fark. farklı sıcaklıklar. Mpemba etkisinin paradoksu, bir cismin ortam sıcaklığına kadar soğuma süresinin, bu cisim ile çevre arasındaki sıcaklık farkıyla orantılı olması gerektiğidir. Bu yasa Newton tarafından oluşturuldu ve o zamandan beri pratikte birçok kez doğrulandı. Bu etkide sıcaklığı 100°C olan su, aynı miktardaki 35°C sıcaklıktaki sudan 0°C daha hızlı soğur.
O zamandan beri, farklı versiyonlar ifade edildi, bunlardan biri şuydu: Sıcak suyun bir kısmı önce basitçe buharlaşır, daha sonra daha az kaldığında su daha hızlı donar. Bu versiyon, sadeliği nedeniyle en popüler hale geldi, ancak bilim adamlarını tam olarak tatmin etmedi.
Şimdi kimyager Xi Zhang liderliğindeki Singapur'daki Nanyang Teknoloji Üniversitesi'nden bir araştırmacı ekibi, sıcak suyun neden soğuk sudan daha hızlı donduğuna dair asırlık gizemi çözdüklerini söylüyor. Çinli uzmanların keşfettiği gibi işin sırrı, su molekülleri arasındaki hidrojen bağlarında depolanan enerji miktarında yatıyor.
Bildiğiniz gibi su molekülleri, parçacık düzeyinde elektron alışverişine benzeyen kovalent bağlarla bir arada tutulan bir oksijen atomu ve iki hidrojen atomundan oluşur. İyi bilinen bir başka gerçek, hidrojen atomlarının komşu moleküllerdeki oksijen atomlarına çekilmesidir - hidrojen bağları oluşur.
Aynı zamanda su molekülleri genel olarak birbirini iter. Singapurlu bilim adamları şunu fark etti: Su ne kadar sıcaksa, itici kuvvetlerdeki artış nedeniyle sıvının molekülleri arasındaki mesafe de o kadar büyük olur. Sonuç olarak hidrojen bağları gerilir ve dolayısıyla daha fazla enerji depolanır. Bu enerji su soğuduğunda açığa çıkar; moleküller birbirine yaklaşır. Ve bilindiği gibi enerjinin açığa çıkması soğutma anlamına gelir.
İşte bilim adamlarının öne sürdüğü varsayımlar:
Buharlaşma
Sıcak su kaptan daha hızlı buharlaşır, böylece hacmi azalır ve aynı sıcaklıkta daha küçük hacimli su daha hızlı donar. 100°C'ye ısıtılan su, 0°C'ye soğutulduğunda kütlesinin %16'sını kaybeder. Buharlaşma etkisi ikili bir etkidir. Öncelikle soğutma için gerekli olan su kütlesi azalır. İkincisi buharlaşma nedeniyle sıcaklığı düşer.
Sıcaklık farkı
Sıcak su ile soğuk hava arasındaki sıcaklık farkının daha fazla olması nedeniyle bu durumda ısı alışverişi daha yoğun olur ve sıcak su daha hızlı soğur.
Hipotermi
Su 0°C'nin altına soğuduğunda her zaman donmaz. Bazı koşullar altında aşırı soğumaya maruz kalabilir ve donma noktasının altındaki sıcaklıklarda sıvı kalmaya devam edebilir. Bazı durumlarda su –20°C sıcaklıkta bile sıvı halde kalabilir. Bu etkinin nedeni ilk buz kristallerinin oluşmaya başlayabilmesi için kristal oluşum merkezlerine ihtiyaç duyulmasıdır. Sıvı suda mevcut değillerse, sıcaklık kristallerin kendiliğinden oluşmaya başlamasına yetecek kadar düşene kadar aşırı soğutma devam edecektir. Aşırı soğutulmuş sıvı içinde oluşmaya başladıklarında, daha hızlı büyümeye başlayacaklar, sulu kar buzları oluşturacaklar ve bu da donarak buz oluşturacak. Sıcak su, hipotermiye en duyarlı olanıdır çünkü ısıtmak, çözünmüş gazları ve kabarcıkları uzaklaştırır ve bunlar da buz kristallerinin oluşumu için merkez görevi görebilir. Hipotermi neden sıcak suyun daha hızlı donmasına neden olur? Aşırı soğutulmamış soğuk su durumunda aşağıdakiler meydana gelir: yüzeyinde, su ile soğuk hava arasında yalıtkan görevi gören ve böylece daha fazla buharlaşmayı önleyen ince bir buz tabakası oluşur. Bu durumda buz kristallerinin oluşma hızı daha düşük olacaktır. Aşırı soğutmaya maruz kalan sıcak su durumunda, aşırı soğutulmuş suyun koruyucu bir yüzey buz tabakası yoktur. Bu nedenle üstü açık olduğundan ısıyı çok daha hızlı kaybeder. Aşırı soğutma işlemi sona erdiğinde ve su donduğunda çok daha fazla ısı kaybı olur ve dolayısıyla daha fazla buz oluşur. Bu etkiyi araştıran birçok araştırmacı, Mpemba etkisi durumunda hipoterminin ana faktör olduğunu düşünmektedir.
Konveksiyon
Soğuk su yukarıdan donmaya başlar, böylece ısı radyasyonu ve konveksiyon süreçleri ve dolayısıyla ısı kaybı kötüleşir, sıcak su ise aşağıdan donmaya başlar. Bu etki su yoğunluğundaki bir anormallik ile açıklanmaktadır. Suyun maksimum yoğunluğu 4°C'dedir. Suyu 4°C'ye soğutup daha düşük sıcaklıktaki bir ortama koyarsanız suyun yüzey tabakası daha hızlı donacaktır. Bu su, 4°C'deki sudan daha az yoğun olduğundan yüzeyde kalacak ve ince, soğuk bir tabaka oluşturacaktır. Bu koşullar altında kısa sürede su yüzeyinde ince bir buz tabakası oluşacaktır ancak bu buz tabakası yalıtkan görevi görerek suyun alt katmanlarını koruyacak ve 4°C sıcaklıkta kalacaktır. . Bu nedenle daha sonraki soğutma işlemi daha yavaş olacaktır. Sıcak su durumunda ise durum tamamen farklıdır. Buharlaşma ve daha büyük sıcaklık farkı nedeniyle suyun yüzey tabakası daha hızlı soğuyacaktır. Ayrıca soğuk su katmanları sıcak su katmanlarından daha yoğun olduğundan soğuk su katmanı aşağıya doğru çökerek sıcak su katmanını yüzeye çıkarır. Suyun bu dolaşımı sıcaklığın hızlı bir şekilde düşmesini sağlar. Peki bu süreç neden bir denge noktasına ulaşmıyor? Mpemba etkisini konveksiyon açısından açıklamak için, soğuk ve sıcak su katmanlarının ayrıldığını ve ortalama su sıcaklığı 4°C'nin altına düştükten sonra konveksiyon sürecinin devam ettiğini varsaymak gerekir. Ancak soğuk ve sıcak su katmanlarının konveksiyon süreciyle ayrıldığına dair bu hipotezi destekleyecek hiçbir deneysel kanıt yoktur.
Suda çözünmüş gazlar
Su her zaman içinde çözünmüş gazlar içerir - oksijen ve karbondioksit. Bu gazlar suyun donma noktasını düşürme özelliğine sahiptir. Su ısıtıldığında bu gazlar sudan açığa çıkar çünkü yüksek sıcaklıklarda sudaki çözünürlükleri daha düşüktür. Bu nedenle sıcak su soğuduğunda, ısıtılmamış soğuk suya göre her zaman daha az çözünmüş gaz içerir. Bu nedenle ısıtılan suyun donma noktası daha yüksek olur ve daha hızlı donar. Bu gerçeği doğrulayan hiçbir deneysel veri olmamasına rağmen, bu faktör bazen Mpemba etkisini açıklamada ana faktör olarak kabul edilir.
Isı iletkenliği
Bu mekanizma, suyun buzdolabı bölmesi dondurucusuna küçük kaplar halinde yerleştirilmesi durumunda önemli bir rol oynayabilir. Bu koşullar altında, bir sıcak su kabının alttaki dondurucudaki buzu erittiği, böylece dondurucu duvarı ile termal teması ve termal iletkenliği iyileştirdiği gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, sıcak su içeren bir kaptan ısı, soğuk olana göre daha hızlı uzaklaştırılır. Buna karşılık, soğuk su dolu bir kap, altındaki karı eritmez. Tüm bu koşullar (ve diğer) birçok deneyde incelendi, ancak hangisinin Mpemba etkisinin yüzde yüz yeniden üretimini sağladığı sorusuna kesin bir cevap hiçbir zaman elde edilemedi. Örneğin 1995 yılında Alman fizikçi David Auerbach suyun aşırı soğumasının bu etki üzerindeki etkisini inceledi. Aşırı soğumuş bir duruma ulaşan sıcak suyun, soğuk sudan daha yüksek bir sıcaklıkta donduğunu ve dolayısıyla soğuk sudan daha hızlı donduğunu keşfetti. Ancak soğuk su, aşırı soğumuş duruma sıcak sudan daha hızlı ulaşır ve böylece önceki gecikmeyi telafi eder. Ayrıca Auerbach'ın sonuçları, sıcak suyun daha az kristalizasyon merkezi nedeniyle daha fazla aşırı soğutma elde edebildiğine ilişkin önceki verilerle çelişiyordu. Su ısıtıldığında içinde çözünen gazlar uzaklaştırılır, kaynatıldığında ise içinde çözünen bazı tuzlar çöker. Şimdilik tek bir şey söylenebilir: Bu etkinin yeniden üretilmesi büyük ölçüde deneyin yapıldığı koşullara bağlıdır. Tam da her zaman çoğaltılmadığı için.
Ama dedikleri gibi, en olası sebep.
Kimyagerlerin ön baskı web sitesi arXiv.org'da bulunabilecek makalelerinde yazdıklarına göre, hidrojen bağları sıcak suda soğuk suya göre daha güçlüdür. Böylece, sıcak suyun hidrojen bağlarında daha fazla enerjinin depolandığı ortaya çıkıyor, bu da sıfırın altındaki sıcaklıklara soğutulduğunda daha fazla enerjinin açığa çıktığı anlamına geliyor. Bu nedenle sertleşme daha hızlı gerçekleşir.
Bilim insanları bugüne kadar bu gizemi yalnızca teorik olarak çözdüler. Kendi versiyonlarına dair ikna edici kanıtlar sunduklarında, sıcak suyun neden soğuk sudan daha hızlı donduğu sorusu kapanmış sayılabilir.
Mpemba etkisi(Mpemba Paradoksu) - bazı koşullar altında sıcak suyun soğuk sudan daha hızlı donduğunu, ancak donma sürecinde soğuk suyun sıcaklığını geçmesi gerektiğini belirten bir paradoks. Bu paradoks, aynı koşullar altında daha fazla ısıtılmış bir cismin belirli bir sıcaklığa soğuması için daha az ısıtılmış bir cismin aynı sıcaklığa soğuması için daha fazla zaman harcadığı şeklindeki alışılagelmiş fikirlerle çelişen deneysel bir gerçektir.
Bu fenomen bir zamanlar Aristoteles, Francis Bacon ve Rene Descartes tarafından fark edilmişti, ancak Tanzanyalı okul çocuğu Erasto Mpemba ancak 1963'te sıcak bir dondurma karışımının soğuk olandan daha hızlı donduğunu keşfetti.
Tanzanya'daki Magambi Lisesi öğrencisi olan Erasto Mpemba, aşçı olarak pratik çalışmalar yaptı. Ev yapımı dondurma yapması gerekiyordu - sütü kaynatın, içindeki şekeri çözün, oda sıcaklığına soğutun ve ardından donması için buzdolabına koyun. Görünüşe göre Mpemba pek çalışkan bir öğrenci değildi ve görevin ilk bölümünü tamamlamayı geciktirdi. Dersin sonuna yetişemeyeceğinden korktuğu için hala sıcak sütü buzdolabına koydu. Şaşırtıcı bir şekilde, yoldaşlarının verilen teknolojiye göre hazırlanan sütünden bile daha erken dondu.
Bundan sonra Mpemba sadece sütle değil aynı zamanda sıradan suyla da deneyler yaptı. Her halükarda, zaten Mkwava Ortaokulunda bir öğrenci olarak, Dar Es Salaam'daki Üniversite Koleji'nden Profesör Dennis Osborne'a (öğrencilere fizik üzerine bir ders vermek üzere okul müdürü tarafından davet edilmiştir) özellikle su hakkında sorular sordu: "Eğer Eşit hacimde su içeren iki özdeş kap, birinde suyun sıcaklığı 35°C, diğerinde - 100°C olacak ve bunları dondurucuya koyun, ikincisinde su daha hızlı donacaktır. Neden? Osborne bu konuyla ilgilenmeye başladı ve kısa süre sonra 1969'da o ve Mpemba deneylerinin sonuçlarını Fizik Eğitimi dergisinde yayınladılar. O zamandan beri keşfettikleri etkinin adı Mpemba etkisi.
Şu ana kadar hiç kimse bu garip etkinin nasıl açıklanacağını tam olarak bilmiyor. Pek çok olmasına rağmen bilim adamlarının tek bir versiyonu yok. Her şey sıcak ve soğuk suyun özelliklerindeki farklılıkla ilgili, ancak bu durumda hangi özelliklerin rol oynadığı henüz belli değil: aşırı soğutma, buharlaşma, buz oluşumu, konveksiyon veya sıvılaştırılmış gazların su üzerindeki etkisindeki fark. farklı sıcaklıklar.
Mpemba etkisinin paradoksu, bir cismin ortam sıcaklığına kadar soğuma süresinin, bu cisim ile çevre arasındaki sıcaklık farkıyla orantılı olması gerektiğidir. Bu yasa Newton tarafından oluşturuldu ve o zamandan beri pratikte birçok kez doğrulandı. Bu etkide sıcaklığı 100°C olan su, aynı miktardaki 35°C sıcaklıktaki sudan 0°C daha hızlı soğur.
Ancak Mpemba etkisi bilinen fizik çerçevesinde açıklanabildiği için bu henüz bir paradoks anlamına gelmiyor. Mpemba etkisine ilişkin bazı açıklamalar şunlardır:
Buharlaşma
Sıcak su kaptan daha hızlı buharlaşır, böylece hacmi azalır ve aynı sıcaklıkta daha küçük hacimli su daha hızlı donar. 100°C'ye ısıtılan su, 0°C'ye soğutulduğunda kütlesinin %16'sını kaybeder.
Buharlaşma etkisi ikili bir etkidir. Öncelikle soğutma için gerekli olan su kütlesi azalır. İkincisi ise su fazından buhar fazına geçişin buharlaşma ısısının azalması nedeniyle sıcaklık düşer.
Sıcaklık farkı
Sıcak su ile soğuk hava arasındaki sıcaklık farkının daha fazla olması nedeniyle bu durumda ısı alışverişi daha yoğun olur ve sıcak su daha hızlı soğur.
Hipotermi
Su 0 C'nin altına soğuduğunda her zaman donmaz. Bazı koşullar altında aşırı soğumaya maruz kalabilir ve donma noktasının altındaki sıcaklıklarda sıvı kalmaya devam edebilir. Bazı durumlarda su –20 C sıcaklıkta bile sıvı kalabilmektedir.
Bu etkinin nedeni ilk buz kristallerinin oluşmaya başlayabilmesi için kristal oluşum merkezlerine ihtiyaç duyulmasıdır. Sıvı suda mevcut değillerse, sıcaklık kristallerin kendiliğinden oluşmaya başlamasına yetecek kadar düşene kadar aşırı soğutma devam edecektir. Aşırı soğutulmuş sıvı içinde oluşmaya başladıklarında, daha hızlı büyümeye başlayacaklar, sulu kar buzları oluşturacaklar ve bu da donarak buz oluşturacak.
Sıcak su, hipotermiye en duyarlı olanıdır çünkü ısıtmak, çözünmüş gazları ve kabarcıkları uzaklaştırır ve bunlar da buz kristallerinin oluşumu için merkez görevi görebilir.
Hipotermi neden sıcak suyun daha hızlı donmasına neden olur? Aşırı soğutulmamış soğuk su durumunda aşağıdakiler meydana gelir. Bu durumda kabın yüzeyinde ince bir buz tabakası oluşacaktır. Bu buz tabakası su ile soğuk hava arasında yalıtkan görevi görecek ve daha fazla buharlaşmayı önleyecektir. Bu durumda buz kristallerinin oluşma hızı daha düşük olacaktır. Aşırı soğutmaya maruz kalan sıcak su durumunda, aşırı soğutulmuş suyun koruyucu bir yüzey buz tabakası yoktur. Bu nedenle üstü açık olduğundan ısıyı çok daha hızlı kaybeder.
Aşırı soğutma işlemi sona erdiğinde ve su donduğunda çok daha fazla ısı kaybı olur ve dolayısıyla daha fazla buz oluşur.
Bu etkiyi araştıran birçok araştırmacı, Mpemba etkisi durumunda hipoterminin ana faktör olduğunu düşünmektedir.
Konveksiyon
Soğuk su yukarıdan donmaya başlar, böylece ısı radyasyonu ve konveksiyon süreçleri ve dolayısıyla ısı kaybı kötüleşir, sıcak su ise aşağıdan donmaya başlar.
Bu etki su yoğunluğundaki bir anormallik ile açıklanmaktadır. Suyun maksimum yoğunluğu 4 C'dedir. Suyu 4 C'ye soğutup daha düşük bir sıcaklığa koyarsanız suyun yüzey tabakası daha hızlı donacaktır. Bu su, 4 C sıcaklıktaki sudan daha az yoğun olduğundan yüzeyde kalacak ve ince, soğuk bir tabaka oluşturacaktır. Bu koşullar altında kısa sürede suyun yüzeyinde ince bir buz tabakası oluşacaktır ancak bu buz tabakası yalıtkan görevi görerek suyun alt katmanlarını koruyacak ve 4 C sıcaklıkta kalacaktır. Bu nedenle daha sonraki soğutma işlemi daha yavaş olacaktır.
Sıcak su durumunda ise durum tamamen farklıdır. Buharlaşma ve daha büyük sıcaklık farkı nedeniyle suyun yüzey tabakası daha hızlı soğuyacaktır. Ayrıca soğuk su katmanları sıcak su katmanlarından daha yoğun olduğundan soğuk su katmanı aşağıya doğru çökerek sıcak su katmanını yüzeye çıkarır. Suyun bu dolaşımı sıcaklığın hızlı bir şekilde düşmesini sağlar.
Peki bu süreç neden bir denge noktasına ulaşmıyor? Mpemba etkisini konveksiyon açısından bu bakış açısıyla açıklamak için, soğuk ve sıcak su katmanlarının ayrıldığını ve ortalama su sıcaklığı 4 C'nin altına düştükten sonra konveksiyon sürecinin devam ettiğini varsaymak gerekir.
Ancak soğuk ve sıcak su katmanlarının konveksiyon süreciyle ayrıldığına dair bu hipotezi destekleyecek hiçbir deneysel kanıt yoktur.
Suda çözünmüş gazlar
Su her zaman içinde çözünmüş gazlar içerir - oksijen ve karbondioksit. Bu gazlar suyun donma noktasını düşürme özelliğine sahiptir. Su ısıtıldığında bu gazlar sudan açığa çıkar çünkü yüksek sıcaklıklarda sudaki çözünürlükleri daha düşüktür. Bu nedenle sıcak su soğuduğunda, ısıtılmamış soğuk suya göre her zaman daha az çözünmüş gaz içerir. Bu nedenle ısıtılan suyun donma noktası daha yüksek olur ve daha hızlı donar. Bu gerçeği doğrulayan hiçbir deneysel veri olmamasına rağmen, bu faktör bazen Mpemba etkisini açıklamada ana faktör olarak kabul edilir.
Isı iletkenliği
Bu mekanizma, suyun buzdolabı bölmesi dondurucusuna küçük kaplar halinde yerleştirilmesi durumunda önemli bir rol oynayabilir. Bu koşullar altında, bir sıcak su kabının alttaki dondurucudaki buzu erittiği, böylece dondurucu duvarı ile termal teması ve termal iletkenliği iyileştirdiği gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, sıcak su içeren bir kaptan ısı, soğuk olana göre daha hızlı uzaklaştırılır. Buna karşılık, soğuk su dolu bir kap, altındaki karı eritmez.
Tüm bu koşullar (aynı zamanda diğer) birçok deneyde incelendi, ancak hangisinin Mpemba etkisinin yüzde yüz yeniden üretimini sağladığı sorusuna net bir cevap hiçbir zaman elde edilemedi.
Örneğin 1995 yılında Alman fizikçi David Auerbach suyun aşırı soğumasının bu etki üzerindeki etkisini inceledi. Aşırı soğumuş bir duruma ulaşan sıcak suyun, soğuk sudan daha yüksek bir sıcaklıkta donduğunu ve dolayısıyla soğuk sudan daha hızlı donduğunu keşfetti. Ancak soğuk su, aşırı soğumuş duruma sıcak sudan daha hızlı ulaşır ve böylece önceki gecikmeyi telafi eder.
Ayrıca Auerbach'ın sonuçları, sıcak suyun daha az kristalizasyon merkezi nedeniyle daha fazla aşırı soğutma elde edebildiğine ilişkin önceki verilerle çelişiyordu. Su ısıtıldığında içinde çözünen gazlar uzaklaştırılır, kaynatıldığında ise içinde çözünen bazı tuzlar çöker.
Şimdilik tek bir şey söylenebilir - bu etkinin yeniden üretilmesi büyük ölçüde deneyin gerçekleştirildiği koşullara bağlıdır. Tam da her zaman çoğaltılmadığı için.
O. V. Mosin
Edebikaynaklar:
"Sıcak su, soğuk sudan daha hızlı donar. Neden böyle yapıyor?", Jearl Walker, The Amatör Bilim Adamı, Scientific American, Cilt. 237, Hayır. 3, sayfa 246-257; Eylül, 1977.
"Sıcak ve Soğuk Suyun Donması", G.S. Kell, American Journal of Physics, Cilt. 37, Hayır. 5, sayfa 564-565; Mayıs 1969.
"Süper soğutma ve Mpemba etkisi", David Auerbach, American Journal of Physics, Cilt. 63, Hayır. 10, sayfa 882-885; Ekim 1995.
"Mpemba etkisi: Sıcak ve soğuk suyun donma süreleri", Charles A. Knight, American Journal of Physics, Cilt. 64, Hayır. 5, sayfa 524; Mayıs 1996.
