Qaysi suv tezroq muzlaydi, issiqmi yoki sovuqmi, koʻp omillar taʼsir qiladi, ammo savolning oʻzi biroz gʻalati tuyuladi. Ma'lumki, fizikadan ma'lumki, issiq suv muzga aylanishi uchun shunga o'xshash sovuq suv haroratiga qadar sovishi uchun vaqt kerak. Sovuq suv bilan bu bosqichni o'tkazib yuborish mumkin va shunga mos ravishda u o'z vaqtida g'alaba qozonadi.
Ammo ko'chada ayozda qaysi suv tezroq muzlaydi - sovuqmi yoki issiqmi, degan savolga javobni shimoliy kengliklarda yashovchi har qanday odam biladi. Aslida, ilmiy jihatdan ma'lum bo'lishicha, har qanday holatda ham sovuq suv tezroq muzlashi kerak.
Shunday qilib, 1963 yilda maktab o'quvchisi Erasto Mpemba kelajakdagi muzqaymoqning sovuq aralashmasi nima uchun bir xil, ammo issiqroq muzlashini tushuntirishni so'rab murojaat qilgan fizika o'qituvchisi.
Bu dunyo fizikasi emas, balki Mpemba fizikasining bir turi
O'sha paytda o'qituvchi bundan faqat kulardi, lekin bir vaqtlar Erasto o'qigan maktabda o'qigan fizika professori Denis Osborn bunday effekt mavjudligini eksperimental ravishda tasdiqladi, garchi bor edi. keyin buning uchun hech qanday tushuntirish. 1969 yilda mashhur ilmiy jurnalda bu o'ziga xos ta'sirni tasvirlagan ikki kishining qo'shma maqolasi chop etildi.
Oʻshandan beri, aytmoqchi, qaysi suv tezroq muzlashadi - issiqmi yoki sovuqmi, degan savol o'z nomiga ega - effekt yoki paradoks, Mpemba.
Savol ancha oldin paydo boʻlgan
Tabiiyki, bunday hodisa avval ham sodir boʻlgan va boshqa olimlarning ishlarida ham tilga olingan. Bu savol nafaqat maktab o‘quvchisini qiziqtirgan, balki Frensis Bekon, Rene Dekart va hatto Aristotel ham bir paytlar bu haqda o‘ylagan.
Mana bu paradoksni yechishning yondashuvlari XX asr oxiridagina koʻrila boshlandi.
Paradoks yuzaga kelishi uchun shartlar
Muzqaymoqdagi kabi, tajriba davomida shunchaki oddiy suv muzlab qolmaydi. Qaysi suv tezroq muzlashi haqida bahslashishni boshlash uchun ma'lum shartlar mavjud bo'lishi kerak - sovuq yoki issiq. Bu jarayonga nima ta'sir qiladi?
Hozir, 21-asrda buni tushuntirib beradigan bir nechta variantlar ilgari surildi.bu paradoks. Qaysi suv tezroq muzlaydi, issiq yoki sovuq, issiq suv sovuq suvga qaraganda yuqori bug'lanish tezligiga bog'liq bo'lishi mumkin. Shunday qilib, uning hajmi kamayadi va hajmining pasayishi bilan muzlash vaqti xuddi shunday boshlang'ich sovuq suv hajmini olganingizdan ko'ra qisqaroq bo'ladi.
Muzlatish kamerasi uzoq vaqt muzdan tushirilgan
Qaysi suv tezroq muzlaydi va nima uchun muzlaydi, tajriba uchun ishlatiladigan muzlatgich muzlatgichidagi qor qoplamasi ta'sir qilishi mumkin. Agar siz hajmi jihatidan bir xil bo'lgan ikkita idishni olsangiz, lekin ulardan birida issiq suv, ikkinchisida sovuq suv bo'lsa, issiq suvli idish uning ostidagi qorni eritib yuboradi va shu bilan issiqlik darajasining muzlatgich devori bilan aloqasini yaxshilaydi. Sovuq suv idishi buni qila olmaydi. Agar muzlatgich kamerasida qor bilan qoplangan bunday qoplama bo'lmasa, sovuq suv tezroq muzlashi kerak.
Yuqori - past
Shuningdek, suvning tezroq muzlashi hodisasi - issiq yoki sovuq, quyidagicha izohlanadi. Muayyan qonunlarga rioya qilgan holda, sovuq suv yuqori qatlamlardan muzlay boshlaydi, issiq suv esa aksincha - pastdan yuqoriga muzlay boshlaydi. Ma'lum bo'lishicha, sovuq suv, ba'zi joylarda allaqachon hosil bo'lgan muzli sovuq qatlamga ega bo'lib, konveksiya va termal nurlanish jarayonlarini buzadi va shu bilan qaysi suv tezroq muzlashini tushuntiradi - sovuq yoki issiq. Havaskorlardan olingan fotosuratlartajribalar ilova qilingan va bu bu yerda aniq koʻrinadi.
Issiqlik yuqoriga qarab chiqadi va u erda juda sovutilgan qatlamga duch keladi. Issiqlik nurlanishi uchun erkin yo'l yo'q, shuning uchun sovutish jarayoni qiyinlashadi. Issiq suvning yo'lida bunday to'siqlar mutlaqo yo'q. Qaysi biri tezroq muzlaydi - sovuqmi yoki issiqmi, qanday natijaga bog'liq bo'lsa, har qanday suvda ma'lum moddalar erigan deb javobni kengaytirish mumkin.
Suv tarkibidagi aralashmalar natijaga ta'sir qiluvchi omil sifatida
Agar siz aldamasangiz va ma'lum moddalarning konsentratsiyasi bir xil bo'lgan bir xil tarkibdagi suvdan foydalanmasangiz, sovuq suv tezroq muzlashi kerak. Ammo agar erigan kimyoviy elementlar faqat issiq suvda bo'lsa, sovuq suv ularga ega bo'lmasa, issiq suv avvalroq muzlashi mumkin. Buning sababi shundaki, suvda erigan moddalar kristallanish markazlarini yaratadi va bu markazlarning ozligi bilan suvning qattiq holatga aylanishi qiyin. Hatto suvni haddan tashqari sovutish ham mumkin, ya'ni noldan past haroratlarda u suyuq holatda bo'ladi.
Ammo bu versiyalarning barchasi, aftidan, olimlarga toʻliq mos kelmagan va ular bu masala ustida ishlashda davom etishgan. 2013-yilda Singapurdagi tadqiqotchilar guruhi asriy sirni yechganini aytishdi.
Bir guruh xitoylik olimlarning ta'kidlashicha, bu ta'sirning siri vodorod bog'lari deb ataladigan bog'lardagi suv molekulalari o'rtasida to'plangan energiya miqdorida yotadi.
Xitoylik olimlardan ma'lumot
Quyidagi ma'lumotlar paydo bo'ladi, ularni tushunish uchun qaysi suv tezroq muzlashini aniqlash uchun kimyo bo'yicha biroz bilimga ega bo'lishingiz kerak - issiq yoki sovuq. Ma'lumki, suv molekulasi ikkita H (vodorod) atomidan va bir O (kislorod) atomidan iborat bo'lib, ular bir-biriga kovalent bog'lanish orqali bog'langan.
Ammo bir molekulaning vodorod atomlari ham qoʻshni molekulalarga, ularning kislorod komponentiga tortiladi. Aynan shu bog'lanishlar vodorod bog'lari deb ataladi.
Shu bilan birga, suv molekulalari bir-biriga nisbatan itarish ta'sir ko'rsatishini yodda tutish kerak. Olimlarning ta'kidlashicha, suv qizdirilganda uning molekulalari orasidagi masofa oshadi va bunga itaruvchi kuchlar yordam beradi. Ma'lum bo'lishicha, sovuq holatda molekulalar orasidagi bir masofani egallagan vodorod aloqalarini cho'zilgan deb aytish mumkin va ular ko'proq energiya ta'minotiga ega. Aynan shu energiya zahirasi suv molekulalari bir-biriga yaqinlasha boshlaganda chiqariladi, ya'ni sovutish sodir bo'ladi. Ma'lum bo'lishicha, issiq suvda ko'proq energiya ta'minoti va uning noldan past haroratgacha sovutilganda ko'proq chiqishi, bunday ta'minotga ega bo'lgan sovuq suvga qaraganda tezroq sodir bo'ladi.kamroq energiya. Xo'sh, qaysi suv tezroq muzlaydi - sovuqmi yoki issiqmi? Mpemba paradoksi tashqarida va laboratoriyada sodir bo'lishi kerak va issiq suv tezroq muzga aylanishi kerak.
Lekin hali ham ochiq
Bu maslahatning faqat nazariy tasdig'i bor - bularning barchasi chiroyli formulalarda yozilgan va aqlga to'g'ri keladi. Ammo suvning tezroq muzlashi - issiq yoki sovuq bo'lgan tajriba ma'lumotlari amaliy ma'noda qo'yilsa va ularning natijalari taqdim etilsa, Mpemba paradoksi masalasini yopiq deb hisoblash mumkin bo'ladi.
