Taip, karštas vanduo gali užšalti greičiau nei šaltas vanduo. Tačiau ne visada tai atsitinka ir mokslas nėra tiksliai paaiškinęs kodėl tai gali atsitikti.
Pagrindiniai išvežami produktai: vandens temperatūra ir užšalimo laipsnis
- Kartais karštas vanduo užšąla greičiau nei šaltas. Tai pastebėjęs studentas vadinamas Mpembos efektu.
- Veiksniai, dėl kurių karštas vanduo gali greičiau užšalti, yra garuojantis aušinimas, mažesnė peršalimo galimybė, maža ištirpusių dujų koncentracija ir konvekcija.
- Ar karštas ar šaltas vanduo greičiau užšąla, priklauso nuo konkrečių sąlygų.
„Mpemba“ efektas
Nors visi Aristotelis, Baconas ir Descartesas apibūdino karštą vandenį, užšąlantį greičiau nei šaltasis, minčiai daugiausia priešinosi iki 1960-ųjų, kai vidurinės mokyklos moksleivis, vardu Mpemba, pastebėjo, kad karštų ledų mišinys, įdedamas į šaldiklį, užšaltų prieš tai, kai ledų mišinys, kuris buvo atšaldytas iki kambario temperatūra prieš dedant į šaldiklį. Mpemba pakartojo savo eksperimentą su vandeniu, o ne su ledų mišiniu ir nustatė tą patį rezultatą: karštas vanduo užšalo greičiau nei vėsesnis vanduo. Kai Mpemba paprašė savo fizikos mokytojo paaiškinti pastebėjimus, mokytojas pasakė Mpembai, kad jo duomenys turi būti klaidingi, nes šis reiškinys buvo neįmanomas.
Mpemba pateikė tą patį klausimą kviestiniam fizikos profesoriui daktarui Osbornui. Šis profesorius atsakė, kad nežino, bet išbandys eksperimentą. Dr. Osborne'as turėjo laboratorinę techniką atlikti Mpembos testą. „Lab tech“ pranešė, kad jis dubliavo „Mpemba“ rezultatą: „Bet mes ir toliau kartosime eksperimentą, kol gausime tinkamą rezultatą“. (Hm... taip... tai būtų prastų mokslų pavyzdys.) Na, duomenys buvo duomenys, taigi, kai eksperimentas buvo pakartotas, jis ir toliau davė tą patį rezultatą. 1969 m. Osbornas ir Mpemba paskelbė savo tyrimų rezultatus. Dabar reiškinys, kai karštas vanduo gali užšalti greičiau nei šaltas, kartais vadinamas „Mpemba“ efektas.
Kodėl karštas vanduo kartais užšąla greičiau nei šaltas vanduo
Nėra galutinio paaiškinimo, kodėl karštas vanduo gali užšalti greičiau nei šaltas vanduo. Priklausomai nuo sąlygų, naudojami įvairūs mechanizmai. Atrodo, kad pagrindiniai veiksniai yra šie:
- Garinimas: Išgarins daugiau karšto vandens nei šaltas vanduo, taigi sumažės vandens, kuris liko užšaldyti, kiekis. Masės matavimai leiskite manyti, kad tai yra svarbus veiksnys atšaldant vandenį atviruose induose, nors ne tas mechanizmas, kuris paaiškina, kaip „Mpemba“ efektas atsiranda uždaruose induose.
- Super aušinimas: Karštas vanduo paprastai būna mažesnis super aušinimo efektas nei šaltas vanduo. Kai buvo super vėsintuvai, jis gali likti skystis, kol sutriks, net gerokai žemiau normalios jo užšalimo temperatūros. Neatšaldytas vanduo greičiau kietėja, kai pasiekia vandens užšalimo temperatūra.
- Konvekcija: Vanduo sukuria konvekcines sroves, kai jis vėsta. Vandens tankis paprastai mažėja didėjant temperatūrai, todėl aušinimo vandens indas paprastai būna šiltesnis viršuje nei apačioje. Jei manome, kad vanduo praranda didžiąją dalį šilumos per savo paviršių (tai gali būti arba netiesa, atsižvelgiant į sąlygos), tada vanduo su karštesniu viršumi prarastų šilumą ir užšaltų greičiau nei vanduo su vėsesniu viršumi.
- Ištirpintos dujos: Karštas vanduo turi mažiau galimybių laikyti ištirpusias dujas nei šaltas vanduo, o tai gali turėti įtakos jo užšalimo greičiui.
- Aplinkos poveikis: Dviejų indų vandens pradinių temperatūrų skirtumas gali turėti įtakos aplinkai, kuri gali turėti įtakos aušinimo greičiui. Vienas iš pavyzdžių galėtų būti šiltas vanduo, tirpinantis esamą šalčio sluoksnį, leidžiantis geriau vėsinti.
Išbandyk save
Dabar nekreipkite į tai žodžio! Jei abejojate, ar karštas vanduo kartais užšąla greičiau nei šaltas, išbandykite jį patys. Atminkite, kad „Mpemba“ efektas nebus matomas visomis eksperimentinėmis sąlygomis, todėl gali tekti pažaisti su vandens mėginio dydžiu ir aušinimo vandeniu (arba pabandykite pasigaminti ledų savo šaldiklyje, jei sutiksite, kad tai bus efekto įrodymas).
Šaltiniai
- Burridge, Henry C.; Lindenas, Paulius F. (2016). „Abejonių dėl„ Mpemba “efekto: karštas vanduo neatvėsta greičiau nei šaltas“. Mokslinės ataskaitos. 6: 37665. doi:10.1038 / srep37665
- Tao, Yunwenas; Zou, Wenli; Jia, Juntengas; Li, Wei; Kremeris, Dieteris (2017). „Skirtingi vandenilio jungimosi vandenyje būdai - kodėl šiltas vanduo užšąla greičiau nei šaltas?“. Cheminės teorijos ir skaičiavimo žurnalas. 13 (1): 55–76. doi:10.1021 / acs.jctc.6b00735