Která voda mrzne rychleji: horká nebo studená? Na čem to závisí? Proč horká voda mrzne rychleji než studená? Mpemba efekt

Mpemba efekt(Mpembův paradox) - paradox, který říká, že horká voda za určitých podmínek mrzne rychleji než studená, i když v procesu zamrzání musí projít teplotou studené vody. Tento paradox je experimentálním faktem, který je v rozporu s obvyklými představami, podle kterých za stejných podmínek trvá více zahřátému tělesu ochlazení na určitou teplotu více času než méně zahřátému tělesu, aby se zchladilo na stejnou teplotu.

Tohoto jevu si svého času všimli Aristoteles, Francis Bacon a René Descartes, ale teprve v roce 1963 tanzanský školák Erasto Mpemba zjistil, že horká zmrzlinová směs mrzne rychleji než studená.

Erasto Mpemba jako student střední školy Magambi v Tanzanii vykonával praktickou práci jako kuchař. Potřeboval udělat domácí zmrzlinu – uvařit mléko, rozpustit v něm cukr, zchladit na pokojovou teplotu a pak dát zmrazit do lednice. Mpemba zjevně nebyl nijak zvlášť pilný student a zdržoval dokončení první části úkolu. Ze strachu, že to do konce lekce nestihne, dal ještě horké mléko do lednice. K jeho překvapení zmrzlo ještě dříve než mléko jeho soudruhů, připravené podle dané technologie.

Poté Mpemba experimentoval nejen s mlékem, ale také s obyčejnou vodou. V každém případě se již jako student střední školy Mkwava zeptal profesora Dennise Osbornea z University College v Dar Es Salaamu (pozván ředitelem školy, aby přednesl studentům přednášku o fyzice) konkrétně o vodě: „Pokud si vezmete dvě stejné nádoby se stejnými objemy vody, takže v jedné z nich má voda teplotu 35 ° C a ve druhé - 100 ° C a vložte je do mrazničky, ve druhé pak voda zmrzne rychleji. Proč?" Osborne se o tuto problematiku začal zajímat a brzy, v roce 1969, on a Mpemba publikovali výsledky svých experimentů v časopise Physics Education. Od té doby se jim objevený efekt říká Mpemba efekt.

Až dosud nikdo přesně neví, jak tento podivný efekt vysvětlit. Vědci nemají jedinou verzi, i když existuje mnoho. Je to všechno o rozdílech ve vlastnostech horké a studené vody, ale zatím není jasné, které vlastnosti hrají v tomto případě roli: rozdíl v podchlazení, odpařování, tvorbě ledu, konvekci nebo vlivu zkapalněných plynů na vodu při různé teploty.

Paradoxem Mpemba efektu je, že doba, za kterou se těleso ochladí na okolní teplotu, by měla být úměrná teplotnímu rozdílu mezi tímto tělesem a okolním prostředím. Tento zákon zavedl Newton a od té doby byl v praxi mnohokrát potvrzen. Při tomto efektu se voda o teplotě 100 °C ochladí na teplotu 0 °C rychleji než stejné množství vody o teplotě 35 °C.

To však ještě neznamená paradox, protože Mpembův efekt lze vysvětlit v rámci známé fyziky. Zde je několik vysvětlení pro efekt Mpemba:

Vypařování

Horká voda se z nádoby rychleji odpařuje, tím se zmenšuje její objem a menší objem vody při stejné teplotě rychleji zamrzne. Voda ohřátá na 100 C ztratí při ochlazení na 0 C 16 % své hmoty.

Efekt odpařování je dvojí účinek. Za prvé, množství vody potřebné pro chlazení klesá. A za druhé, teplota klesá díky tomu, že se snižuje výparné teplo přechodu z vodní fáze do fáze páry.

Teplotní rozdíl

Vzhledem k tomu, že teplotní rozdíl mezi teplou vodou a studeným vzduchem je větší, je výměna tepla v tomto případě intenzivnější a horká voda rychleji chladne.

Podchlazení

Když se voda ochladí pod 0 C, ne vždy zamrzne. Za určitých podmínek může dojít k podchlazení a při teplotách pod bodem mrazu zůstane kapalný. V některých případech může voda zůstat kapalná i při teplotě –20 C.

Důvodem tohoto efektu je, že k tomu, aby se začaly tvořit první ledové krystaly, jsou zapotřebí centra tvorby krystalů. Pokud nejsou přítomny v kapalné vodě, bude podchlazení pokračovat, dokud teplota neklesne natolik, aby se krystaly spontánně vytvořily. Když se začnou tvořit v podchlazené kapalině, začnou rychleji růst a vytvoří rozbředlý led, který zmrzne a vytvoří led.

Horká voda je nejnáchylnější k podchlazení, protože zahříváním se odstraňují rozpuštěné plyny a bublinky, které zase mohou sloužit jako centra pro tvorbu ledových krystalků.

Proč podchlazení způsobuje rychlejší zamrzání horké vody? V případě studené vody, která není podchlazená, se stane následující. V tomto případě se na povrchu nádoby vytvoří tenká vrstva ledu. Tato vrstva ledu bude fungovat jako izolant mezi vodou a studeným vzduchem a zabrání dalšímu odpařování. Rychlost tvorby ledových krystalů bude v tomto případě nižší. V případě horké vody vystavené podchlazení nemá podchlazená voda ochrannou povrchovou vrstvu ledu. Otevřeným vrškem proto ztrácí teplo mnohem rychleji.

Když proces přechlazení skončí a voda zamrzne, ztrácí se mnohem více tepla, a proto se tvoří více ledu.

Mnoho badatelů tohoto efektu považuje hypotermii za hlavní faktor v případě Mpemba efektu.

Proudění

Studená voda začíná zamrzat shora, čímž se zhoršují procesy sálání a proudění tepla, a tím i tepelné ztráty, zatímco horká voda začíná zamrzat zdola.

Tento efekt se vysvětluje anomálií v hustotě vody. Voda má maximální hustotu při 4 C. Pokud vodu zchladíte na 4 C a dáte ji na nižší teplotu, povrchová vrstva vody rychleji zamrzne. Protože je tato voda méně hustá než voda o teplotě 4 C, zůstane na povrchu a vytvoří tenkou studenou vrstvu. Za těchto podmínek se na povrchu vody během krátké doby vytvoří tenká vrstva ledu, ale tato vrstva ledu bude sloužit jako izolant, chránící spodní vrstvy vody, které zůstanou při teplotě 4 C. Proto bude další proces chlazení pomalejší.

V případě teplé vody je situace úplně jiná. Povrchová vrstva vody se rychleji ochladí díky odpařování a většímu rozdílu teplot. Vrstvy studené vody jsou navíc hustší než vrstvy horké vody, takže vrstva studené vody klesne dolů a zvedne vrstvu teplé vody na povrch. Tato cirkulace vody zajišťuje rychlý pokles teploty.

Proč ale tento proces nedosáhne bodu rovnováhy? Pro vysvětlení Mpemba efektu z tohoto pohledu konvekce by bylo nutné předpokládat, že studená a horká vrstva vody jsou odděleny a samotný proces konvekce pokračuje po poklesu průměrné teploty vody pod 4 C.

Neexistuje však žádný experimentální důkaz, který by podpořil tuto hypotézu, že studené a horké vrstvy vody jsou odděleny procesem konvekce.

Plyny rozpuštěné ve vodě

Voda vždy obsahuje rozpuštěné plyny – kyslík a oxid uhličitý. Tyto plyny mají schopnost snižovat bod tuhnutí vody. Při zahřívání vody se tyto plyny z vody uvolňují, protože jejich rozpustnost ve vodě je při vysokých teplotách nižší. Když se tedy horká voda ochladí, vždy obsahuje méně rozpuštěných plynů než v neohřáté studené vodě. Proto je bod tuhnutí ohřáté vody vyšší a rychleji zamrzne. Tento faktor je někdy považován za hlavní při vysvětlování Mpembova efektu, ačkoli neexistují žádná experimentální data potvrzující tuto skutečnost.

Tepelná vodivost

Tento mechanismus může hrát významnou roli, když je voda umístěna v chladničce s mrazničkou v malých nádobách. Za těchto podmínek bylo pozorováno, že nádoba s horkou vodou rozpouští led v mrazničce pod ní, čímž se zlepšuje tepelný kontakt se stěnou mrazničky a tepelná vodivost. Díky tomu se teplo z nádoby na teplou vodu odvádí rychleji než ze studené. Nádoba se studenou vodou zase nerozpustí sníh pod ní.

Všechny tyto (ale i jiné) podmínky byly studovány v mnoha experimentech, ale jednoznačná odpověď na otázku - které z nich poskytují stoprocentní reprodukci Mpemba efektu - nebyla nikdy získána.

Například v roce 1995 studoval německý fyzik David Auerbach vliv podchlazené vody na tento efekt. Zjistil, že horká voda, která dosáhne podchlazeného stavu, mrzne při vyšší teplotě než studená voda, a proto rychleji než studená voda. Studená voda však dosáhne podchlazeného stavu rychleji než horká voda, čímž kompenzuje předchozí zpoždění.

Navíc Auerbachovy výsledky byly v rozporu s předchozími údaji, že horká voda byla schopna dosáhnout většího podchlazení díky menšímu počtu krystalizačních center. Při zahřívání vody se z ní odstraňují plyny v ní rozpuštěné a při varu se vysráží některé soli v ní rozpuštěné.

Prozatím lze konstatovat jediné – reprodukce tohoto efektu výrazně závisí na podmínkách, za kterých se experiment provádí. Právě proto, že se ne vždy reprodukuje.

O. V. Mosin

LiterárníZdroje:

"Horká voda mrzne rychleji než studená voda. Proč to dělá?", Jearl Walker v The Amateur Scientist, Scientific American, Vol. 237, č. 3, str. 246-257; září 1977.

"Zmrazování horké a studené vody", G.S. Kell v American Journal of Physics, sv. 37, č. 5, str. 564-565; května 1969.

"Superchlazení a Mpembův efekt", David Auerbach, v American Journal of Physics, sv. 63, č. 10, str. 882-885; října 1995.

"Mpembův efekt: mrazivé časy horké a studené vody", Charles A. Knight, v American Journal of Physics, sv. 64, č. 5, str. 524; květen 1996.

Voda je jedna z nejúžasnějších kapalin na světě, která má neobvyklé vlastnosti. Například led, pevné skupenství kapaliny, má měrnou hmotnost nižší než samotná voda, což do značné míry umožnilo vznik a rozvoj života na Zemi. V pseudovědeckém a vědeckém světě se navíc vedou diskuse o tom, která voda mrzne rychleji – horká nebo studená. Každý, kdo dokáže, že horká kapalina za určitých podmínek mrzne rychleji a vědecky podloží své řešení, obdrží od Britské královské společnosti pro chemiky odměnu 1 000 liber.

Pozadí

Skutečnost, že za určitých podmínek horká voda mrzne rychleji než studená, byla zaznamenána již ve středověku. Francis Bacon a René Descartes vynaložili mnoho úsilí na vysvětlení tohoto fenoménu. Z hlediska klasické tepelné techniky však tento paradox vysvětlit nelze a snažili se to ostýchavě zamlčet. Impulsem k pokračování debaty byl poněkud kuriózní příběh, který se stal v roce 1963 tanzanskému školákovi Erastovi Mpembovi. Jednoho dne, během lekce výroby dezertů na kuchařské škole, chlapec, rozptýlený jinými věcmi, nestihl včas vychladit zmrzlinovou směs a dát do mrazáku horký roztok cukru v mléce. K jeho překvapení se produkt ochladil o něco rychleji než u jeho spolužáků, kteří dodržovali teplotní režim pro přípravu zmrzliny.

Ve snaze pochopit podstatu jevu se chlapec obrátil na učitele fyziky, který, aniž by zacházel do podrobností, zesměšňoval jeho kulinářské experimenty. Erasto se však vyznačoval záviděníhodnou houževnatostí a pokračoval ve svých experimentech nikoli na mléce, ale na vodě. Přesvědčil se, že v některých případech horká voda mrzne rychleji než studená.

Po vstupu na univerzitu v Dar es Salaamu se Erasto Mpembe zúčastnil přednášky profesora Dennise G. Osborna. Po jejím skončení si student vědce pletl s problémem o rychlosti zamrzání vody v závislosti na její teplotě. D.G. Osborne zesměšnil samotné položení otázky a sebevědomě prohlásil, že každý chudý student ví, že studená voda zamrzne rychleji. Přirozená houževnatost mladého muže se však projevila. Uzavřel sázku s profesorem a navrhl provést experimentální test přímo zde v laboratoři. Erasto umístil dvě nádoby s vodou do mrazáku, jednu na 95 °F (35 °C) a druhou na 212 °F (100 °C). Představte si překvapení profesora a okolních „fanoušků“, když voda v druhé nádobě zmrzla rychleji. Od té doby se tomuto fenoménu říká „Mpembův paradox“.

Dosud však neexistuje žádná ucelená teoretická hypotéza vysvětlující „Mpembův paradox“. Není jasné, jaké vnější faktory, chemické složení vody, přítomnost rozpuštěných plynů a minerálů v ní, ovlivňují rychlost tuhnutí kapalin při různých teplotách. Paradoxem „Mpemba efektu“ je, že odporuje jednomu ze zákonů objevených I. Newtonem, který říká, že doba chlazení vody je přímo úměrná teplotnímu rozdílu mezi kapalinou a prostředím. A pokud všechny ostatní kapaliny zcela dodržují tento zákon, pak je voda v některých případech výjimkou.

Proč horká voda zamrzá rychleji?T

Existuje několik verzí, proč horká voda mrzne rychleji než studená voda. Hlavní jsou:

• horká voda se rychleji odpařuje, zatímco její objem se zmenšuje, a menší objem kapaliny se rychleji ochlazuje - při chlazení vody z + 100°C na 0°C dosahují objemové ztráty při atmosférickém tlaku 15 %;
• čím větší je teplotní rozdíl, tím větší je teplotní rozdíl, tím vyšší je intenzita výměny tepla mezi kapalinou a okolím, dochází tedy rychleji k tepelným ztrátám vařící vody;
• když se horká voda ochladí, vytvoří se na jejím povrchu krusta ledu, která zabrání úplnému zamrznutí a odpaření kapaliny;
• při vysokých teplotách vody dochází ke konvekčnímu míšení, čímž se zkracuje doba tuhnutí;
• Plyny rozpuštěné ve vodě snižují bod tuhnutí a odebírají energii pro tvorbu krystalů – v horké vodě nejsou žádné rozpuštěné plyny.

Všechny tyto podmínky byly opakovaně experimentálně testovány. Zejména německý vědec David Auerbach objevil, že teplota krystalizace horké vody je o něco vyšší než teplota studené vody, což umožňuje rychlejší zamrzání první z nich. Později však byly jeho experimenty kritizovány a mnoho vědců je přesvědčeno, že „Mpembův efekt“, který určuje, která voda mrzne rychleji - horká nebo studená, lze reprodukovat pouze za určitých podmínek, které dosud nikdo nehledal a neupřesnil.

Zdálo by se, že starý dobrý vzorec H 2 O neobsahuje žádná tajemství. Ale ve skutečnosti je voda – zdroj života a nejslavnější kapalina na světě – opředena mnoha záhadami, které někdy nejsou schopni rozluštit ani vědci.

Zde je 5 nejzajímavějších faktů o vodě:

1. Horká voda mrzne rychleji než studená voda

Vezmeme si dvě nádoby s vodou: do jedné nalijeme horkou vodu a do druhé studenou a dáme je do mrazáku. Horká voda zamrzne rychleji než studená, i když logicky se měla studená voda nejprve proměnit v led: vždyť horká voda se musí nejprve ochladit na studenou teplotu a pak se proměnit v led, zatímco studená voda chladit nemusí. Proč se tohle děje?

V roce 1963 Erasto B. Mpemba, student střední školy v Tanzanii, zmrazoval zmrzlinovou směs a všiml si, že horká směs tuhne v mrazáku rychleji než studená. Když se mladík o svůj objev podělil se svým učitelem fyziky, jen se mu vysmál. Naštěstí byl student vytrvalý a přesvědčil učitele, aby provedl experiment, který potvrdil jeho objev: za určitých podmínek horká voda skutečně mrzne rychleji než studená.

Nyní se tento jev, kdy horká voda mrzne rychleji než studená voda, nazývá „Mpembův efekt“. Pravda, dávno před ním tuto jedinečnou vlastnost vody zaznamenali Aristoteles, Francis Bacon a René Descartes.

Vědci stále plně nechápou podstatu tohoto jevu, vysvětlují jej buď rozdílem v podchlazení, vypařování, tvorbě ledu, konvekci, nebo vlivem zkapalněných plynů na horkou a studenou vodu.

Poznámka od X.RU na téma „Horká voda mrzne rychleji než studená“.

Protože je nám, chladírenským specialistům, problematika chlazení bližší, dovolíme si proniknout trochu hlouběji do podstaty tohoto problému a podat dva názory na podstatu tak záhadného jevu.

1. Vědec z Washingtonské univerzity navrhl vysvětlení záhadného jevu známého již od dob Aristotela: proč horká voda mrzne rychleji než studená.

Jev, nazývaný Mpembův efekt, je v praxi hojně využíván. Odborníci například motoristům radí, aby v zimě nalévali do nádržky ostřikovače studenou, nikoli horkou vodu. Co je ale základem tohoto fenoménu, zůstávalo dlouho neznámé.

Dr. Jonathan Katz z University of Washington tento jev studoval a dospěl k závěru, že důležitou roli hrají látky rozpuštěné ve vodě, které se při zahřívání vysrážejí, uvádí EurekAlert.

Pod pojmem soluty má Dr. Katz na mysli hydrogenuhličitany vápníku a hořčíku, které se nacházejí v tvrdé vodě. Při zahřívání vody se tyto látky vysrážejí a na stěnách konvice se tvoří vodní kámen. Voda, která nebyla nikdy ohřívána, tyto nečistoty obsahuje. Jak mrzne a tvoří se ledové krystaly, koncentrace nečistot ve vodě se 50krát zvyšuje. Z tohoto důvodu klesá bod tuhnutí vody. "A nyní se voda musí dále ochladit, aby zmrzla," vysvětluje Dr. Katz.

Existuje ještě druhý důvod, který brání zamrznutí neohřáté vody. Snížení bodu tuhnutí vody snižuje teplotní rozdíl mezi pevnou a kapalnou fází. „Protože rychlost, kterou voda ztrácí teplo, závisí na tomto teplotním rozdílu, voda, která nebyla ohřátá, se ochlazuje hůře,“ komentuje Dr. Katz.

Podle vědce lze jeho teorii experimentálně testovat, protože Mpembův efekt je znatelnější u tvrdší vody.

2. Kyslík plus vodík plus chlad vytváří led. Na první pohled se tato průhledná hmota zdá velmi jednoduchá. Ve skutečnosti je led plný mnoha záhad. Led, který vytvořil Afričan Erasto Mpemba, na slávu nepomýšlel. Dny byly horké. Chtěl nanuky. Vzal krabici od džusu a dal ji do mrazáku. Udělal to více než jednou, a proto si všiml, že šťáva zmrzne obzvláště rychle, pokud ji nejprve podržíte na slunci - opravdu ji zahřeje! To je zvláštní, pomyslel si tanzanský školák, který jednal v rozporu se světskou moudrostí. Opravdu platí, že aby se kapalina rychleji proměnila v led, musí se nejprve... zahřát? Mladík byl tak překvapen, že se o svůj odhad podělil s učitelem. O této kuriozitě informoval v tisku.

Tento příběh se stal v šedesátých letech minulého století. Nyní je „Mpembův efekt“ vědcům dobře znám. Tento zdánlivě jednoduchý jev však zůstával dlouhou dobu záhadou. Proč horká voda mrzne rychleji než studená?

Fyzik David Auerbach našel řešení až v roce 1996. Aby na tuto otázku odpověděl, provedl celý rok experiment: ohříval vodu ve sklenici a znovu ji ochladil. Co tedy zjistil? Při zahřívání se odpařují vzduchové bubliny rozpuštěné ve vodě. Voda zbavená plynů snadněji přimrzá na stěnách nádoby. "Voda s vysokým obsahem vzduchu samozřejmě také zamrzne," říká Auerbach, "ale ne při nule stupňů Celsia, ale pouze při minus čtyřech až šesti stupních." Samozřejmě si budete muset počkat déle. Takže horká voda zmrzne před studenou vodou, to je vědecký fakt.

Stěží existuje látka, která by se nám před očima objevila se stejnou lehkostí jako led. Skládá se pouze z molekul vody – tedy elementárních molekul obsahujících dva atomy vodíku a jeden atom kyslíku. Led je však možná nejzáhadnější látkou ve vesmíru. Některé jeho vlastnosti se vědcům zatím nepodařilo vysvětlit.

2. Přechlazení a „okamžité“ zmrazení

Každý ví, že voda se vždy při ochlazení na 0°C promění v led... kromě některých případů! Příkladem toho je „přechlazení“, což je vlastnost velmi čisté vody, která zůstává kapalná, i když je ochlazena pod bod mrazu. Tento jev je umožněn díky tomu, že prostředí neobsahuje centra ani jádra krystalizace, která by mohla vyvolat tvorbu ledových krystalků. A tak voda zůstává v kapalné formě i při ochlazení pod nulu stupňů Celsia. Proces krystalizace může být spuštěn například bublinami plynu, nečistotami (kontaminanty) nebo nerovným povrchem nádoby. Bez nich zůstane voda v kapalném stavu. Když začne proces krystalizace, můžete sledovat, jak se přechlazená voda okamžitě mění v led.

Podívejte se na video (2 901 KB, 60 s) od Phila Mediny (www.mrsciguy.com) a přesvědčte se sami >>

Komentář. Přehřátá voda také zůstává kapalná, i když je zahřátá nad bod varu.

3. "Skleněná" voda

Rychle a bez přemýšlení pojmenujte, kolik různých skupenství má voda?

Pokud jste odpověděli tři (pevná látka, kapalina, plyn), pak jste se mýlili. Vědci identifikují nejméně 5 různých skupenství kapalné vody a 14 skupenství ledu.

Pamatujete si na rozhovor o superchlazené vodě? Ať tedy děláte, co děláte, při -38 °C se i ta nejčistší superchlazená voda rázem promění v led. Co se stane s dalším poklesem?

teplota? Při -120 °C se s vodou začne dít něco zvláštního: stane se superviskózní nebo viskózní, jako melasa, a při teplotách pod -135 °C se změní na „skelnou“ nebo „sklivou“ vodu – pevnou látku, která postrádá krystalickou strukturu. .

4. Kvantové vlastnosti vody

Na molekulární úrovni je voda ještě překvapivější. V roce 1995 přinesl experiment s rozptylem neutronů, který provedli vědci, neočekávaný výsledek: fyzici zjistili, že neutrony zaměřené na molekuly vody „vidí“ o 25 % méně vodíkových protonů, než se očekávalo.

Ukázalo se, že rychlostí jedné attosekundy (10 -18 sekund) dochází k neobvyklému kvantovému jevu a chemický vzorec vody se místo obvyklého - H 2 O stává H 1,5 O!

5. Má voda paměť?

Homeopatie, alternativa klasické medicíny, uvádí, že zředěný roztok léku může mít na organismus léčivý účinek, i když je faktor zředění tak velký, že v roztoku nezůstane nic kromě molekul vody. Zastánci homeopatie vysvětlují tento paradox koncepcí zvanou „vodní paměť“, podle níž má voda na molekulární úrovni „paměť“ látky, která je v ní jednou rozpuštěna, a zachovává si vlastnosti roztoku původní koncentrace i po žádném molekula složky v něm zůstává.

Mezinárodní skupina vědců vedená profesorkou Madeleine Ennis z Queen's University of Belfast, která kritizovala principy homeopatie, provedla v roce 2002 experiment, aby tento koncept jednou provždy vyvrátila. Výsledek byl opačný. Poté vědci řekli, že se podařilo prokázat reálnost efektu „vodní paměti". Experimenty prováděné pod dohledem nezávislých odborníků však nepřinesly výsledky. Spory o existenci fenoménu „vodní paměti" pokračují.

Voda má mnoho dalších neobvyklých vlastností, o kterých jsme v tomto článku nemluvili.

Literatura.

1. 5 opravdu divných věcí o vodě / http://www.neatorama.com.
2. Záhada vody: vznikla teorie Aristotelova-Mpembova efektu / http://www.o8ode.ru.
3. Nepomnyashchy N.N. Tajemství neživé přírody. Nejzáhadnější látka ve vesmíru / http://www.bibliotekar.ru.

To je pravda, i když to zní neuvěřitelně, protože během procesu zmrazování musí předehřátá voda projít teplotou vody studené. Mezitím je tento efekt široce využíván, například kluziště a skluzavky jsou v zimě naplněny spíše horkou než studenou vodou. Odborníci motoristům radí, aby v zimě nalévali do nádržky ostřikovače studenou, nikoli horkou vodu. Tento paradox je ve světě známý jako „Mpembův efekt“.

O tomto jevu se svého času zmiňovali Aristoteles, Francis Bacon a René Descartes, ale teprve v roce 1963 mu profesoři fyziky věnovali pozornost a pokusili se ho studovat. Všechno to začalo, když si tanzanský školák Erasto Mpemba všiml, že slazené mléko, které používal k výrobě zmrzliny, zmrzlo rychleji, pokud bylo předehřáté, a vyslovil hypotézu, že horká voda mrzne rychleji než studená. Obrátil se na učitele fyziky, aby mu to vysvětlil, ale ten se studentovi pouze vysmál a řekl: „Toto není univerzální fyzika, ale fyzika Mpemba.

Naštěstí školu jednoho dne navštívil Dennis Osborne, profesor fyziky z University of Dar es Salaam. A Mpemba se na něj obrátil se stejnou otázkou. Profesor byl méně skeptický, řekl, že nemůže posoudit něco, co nikdy neviděl, a po návratu domů požádal své zaměstnance, aby provedli vhodné experimenty. Zdálo se, že potvrdili chlapcova slova. Každopádně v roce 1969 Osborne mluvil o spolupráci s Mpembou v anglickém časopise. FyzikaVzdělání" Téhož roku publikoval George Kell z kanadské National Research Council článek popisující tento fenomén v angličtině. americkýČasopiszFyzika».

Existuje několik možných vysvětlení tohoto paradoxu:

• Horká voda se rychleji odpařuje, tím se zmenšuje její objem a menší objem vody při stejné teplotě rychleji zamrzne. Studená voda by měla ve vzduchotěsných nádobách zmrznout rychleji.
• Dostupnost sněhové vložky. Nádoba s horkou vodou roztaví sníh pod ní, čímž zlepší tepelný kontakt s chladicí plochou. Studená voda nerozpustí sníh pod ní. Pokud není sněhová vložka, nádoba na studenou vodu by měla zmrznout rychleji.
• Studená voda začíná zamrzat shora, čímž se zhoršují procesy sálání a proudění tepla, a tím i tepelné ztráty, zatímco horká voda začíná zamrzat zdola. Při dodatečném mechanickém promíchání vody v nádobách by měla studená voda zmrznout rychleji.
• Přítomnost krystalizačních center v ochlazené vodě – látky v ní rozpuštěné. S malým počtem takových center ve studené vodě je přeměna vody na led obtížná a je možné i podchlazení, když voda zůstává v kapalném stavu s teplotou pod nulou.

Nedávno bylo zveřejněno další vysvětlení. Doktor Jonathan Katz z Washingtonské univerzity tento jev zkoumal a dospěl k závěru, že důležitou roli v něm hrají látky rozpuštěné ve vodě, které se při zahřívání vysrážejí.
Pod pojmem soluty má Dr. Katz na mysli hydrogenuhličitany vápníku a hořčíku, které se nacházejí v tvrdé vodě. Při zahřívání vody se tyto látky vysrážejí a voda se stává „měkkou“. Voda, která nebyla nikdy ohřívána, obsahuje tyto nečistoty a je „tvrdá“. Jak mrzne a tvoří se ledové krystaly, koncentrace nečistot ve vodě se 50krát zvyšuje. Z tohoto důvodu klesá bod tuhnutí vody.

Toto vysvětlení se mi nezdá přesvědčivé, protože... Nesmíme zapomenout, že účinek byl objeven při pokusech se zmrzlinou, a ne s tvrdou vodou. S největší pravděpodobností jsou příčiny jevu termofyzikální, nikoli chemické.

Doposud se nepodařilo získat jednoznačné vysvětlení Mpembova paradoxu. Je třeba říci, že někteří vědci tento paradox nepovažují za hodný pozornosti. Je však velmi zajímavé, že prostý školák dosáhl uznání fyzického účinku a získal si oblibu díky své zvědavosti a vytrvalosti.

Přidáno únor 2014

Poznámka byla napsána v roce 2011. Od té doby se objevily nové studie Mpemba efektu a nové pokusy o jeho vysvětlení. V roce 2012 tedy Královská společnost chemie Velké Británie vyhlásila mezinárodní soutěž na vyřešení vědecké záhady „Mpemba Effect“ s cenovým fondem 1000 liber. Termín byl stanoven na 30. července 2012. Vítězem se stal Nikola Bregovic z laboratoře Univerzity v Záhřebu. Publikoval svou práci, ve které rozebral předchozí pokusy o vysvětlení tohoto jevu a dospěl k závěru, že nejsou přesvědčivé. Model, který navrhl, je založen na základních vlastnostech vody. Zájemci najdou práci na http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

Tím výzkum neskončil. V roce 2013 fyzici ze Singapuru teoreticky prokázali příčinu Mepemba efektu. Dílo lze nalézt na http://arxiv.org/abs/1310.6514.

Související články na webu:

Další články v této sekci

komentáře:

Alexej Mišněv. , 06.10.2012 04:14

Proč se horká voda rychleji odpařuje? Vědci prakticky dokázali, že sklenice horké vody zamrzne rychleji než voda studená. Vědci nedokážou vysvětlit tento jev z toho důvodu, že nechápou podstatu jevů: teplo a chlad! Teplo a chlad jsou fyzikální vjemy, které způsobují interakci částic hmoty ve formě protikomprese magnetických vln, které se pohybují z vesmíru a ze středu Země. Čím větší je tedy rozdíl potenciálů, toto magnetické napětí, tím rychleji dochází k výměně energie metodou protipronikání jedné vlny do druhé. Tedy difúzní metodou! V reakci na můj článek jeden odpůrce píše: 1) „..Horká voda se RYCHLEJI odpařuje, takže jí je méně, takže rychleji mrzne“ Otázka! Jaká energie způsobuje rychlejší odpařování vody? 2) Můj článek je o sklenici, a ne o dřevěném korýtku, což oponent uvádí jako protiargument. Což není správné! Odpovídám na otázku: PROČ SE VODA V PŘÍRODĚ VYPAŘUJE? Magnetické vlny, které se vždy pohybují ze středu Země do vesmíru, překonávají protitlak magnetických kompresních vln (které se vždy pohybují z vesmíru do středu Země), zároveň rozstřikují částice vody, protože se pohybují do vesmíru , zvětšují svůj objem. To znamená, že se rozšiřují! Pokud jsou magnetické kompresní vlny překonány, tyto vodní páry se stlačují (kondenzují) a vlivem těchto magnetických kompresních sil se voda vrací zpět na zem ve formě srážek! S pozdravem! Alexej Mišněv. 6. října 2012.

Alexej Mišněv. , 6.10.2012 04:19

co je teplota? Teplota je míra elektromagnetického napětí magnetických vln s kompresní a expanzní energií. V případě rovnovážného stavu těchto energií je teplota tělesa nebo látky ve stabilním stavu. Při narušení rovnovážného stavu těchto energií směrem k energii expanze těleso nebo látka narůstá v objemu prostoru. Překročí-li energie magnetických vln ve směru stlačení, těleso nebo látka ubývá v objemu prostoru. Stupeň elektromagnetického napětí je určen stupněm roztažení nebo stlačení referenčního tělesa. Alexej Mišněv.

Moiseeva Natalia, 23.10.2012 11:36 | VNIIM

Alexey, mluvíte o nějakém článku, který uvádí vaše myšlenky na pojem teploty. Ale nikdo to nečetl. Dejte mi prosím odkaz. Obecně jsou vaše názory na fyziku velmi jedinečné. Nikdy jsem neslyšel o „elektromagnetické expanzi referenčního tělesa“.

Jurij Kuzněcov, 4.12.2012 12:32

Je navržena hypotéza, že je to způsobeno intermolekulární rezonancí a poneromotorickou přitažlivostí mezi molekulami, kterou vytváří. Ve studené vodě se molekuly pohybují a vibrují chaoticky, s různými frekvencemi. Při ohřívání vody se s rostoucí frekvencí vibrací zužuje jejich rozsah (zmenšuje se rozdíl frekvencí od kapalné horké vody k bodu odpařování), frekvence vibrací molekul se k sobě přibližují, v důsledku čehož rezonance se vyskytuje mezi molekulami. Při chlazení je tato rezonance částečně zachována a hned tak nevymizí. Zkuste stisknout jednu ze dvou kytarových strun, které jsou v rezonanci. Nyní povolte - struna začne znovu vibrovat, rezonance obnoví její vibrace. Stejně tak ve zmrzlé vodě se vnější chlazené molekuly snaží ztratit amplitudu a frekvenci vibrací, ale „teplé“ molekuly uvnitř nádoby „stahují“ vibrace zpět, fungují jako vibrátory, a vnější jako rezonátory. Ponderomotorická přitažlivost* vzniká mezi vibrátory a rezonátory. Když se ponderomotorická síla stane větší než síla způsobená kinetickou energií molekul (které nejen vibrují, ale také se lineárně pohybují), dochází ke zrychlené krystalizaci – „Mpembův efekt“. Ponderomotorické spojení je velmi nestabilní, Mpembův efekt silně závisí na všech souvisejících faktorech: objem vody ke zmrazování, povaha jejího ohřevu, podmínky mrazu, teplota, konvekce, podmínky výměny tepla, nasycení plyny, vibrace chladicí jednotky , větrání, nečistoty, vypařování atd. Případně i z osvětlení... Efekt má proto spoustu vysvětlení a někdy je obtížně reprodukovatelný. Ze stejného „rezonančního“ důvodu se převařená voda vaří rychleji než voda nepřevařená - rezonance zachovává intenzitu vibrací molekul vody ještě nějakou dobu po varu (ztráta energie při ochlazování je způsobena především ztrátou kinetické energie lineárního pohybu molekul). Při intenzivním zahřívání molekuly vibrátoru mění roli s molekulami rezonátoru ve srovnání se zmrazením - frekvence vibrátorů je menší než frekvence rezonátorů, což znamená, že mezi molekulami nenastává přitažlivost, ale odpuzování, což urychluje přechod do jiného stavu agregace (pár).

Vlad, 12.11.2012 03:42

Zlomil mi mozek...

Anton, 02.04.2013 02:02

1. Je tato poneromotorická přitažlivost skutečně tak velká, že ovlivňuje proces přenosu tepla? 2. Znamená to, že při zahřátí všech těles na určitou teplotu se jejich strukturní částice dostanou do rezonance? 3. Proč tato rezonance při ochlazení mizí? 4. Je to váš odhad? Pokud existuje zdroj, uveďte. 5. Podle této teorie bude hrát důležitou roli tvar nádoby a pokud bude tenká a plochá, tak rozdíl v době tuhnutí nebude velký, tzn. můžete to zkontrolovat.

Gudrat, 3.11.2013 10:12 | METAK

Ve studené vodě jsou již atomy dusíku a vzdálenosti mezi molekulami vody jsou menší než v horké vodě. Tedy závěr: Horká voda absorbuje atomy dusíku rychleji a zároveň rychle zamrzá než studená voda - to je srovnatelné s kalením železa, protože horká voda se mění v led a horké železo rychlým ochlazením tvrdne!

Vladimír, 13.03.2013 06:50

nebo možná toto: hustota horké vody a ledu je menší než hustota studené vody, a proto voda nemusí měnit svou hustotu, ztratí nějaký čas a zamrzne.

Alexey Mishnev, 21.3.2013 11:50

Než budeme mluvit o rezonancích, přitažlivosti a vibracích částic, musíme pochopit a odpovědět na otázku: Jaké síly způsobují vibrace částic? Protože bez kinetické energie nemůže dojít ke kompresi. Bez komprese nemůže dojít k expanzi. Bez expanze nemůže existovat kinetická energie! Když začnete mluvit o rezonanci strun, nejprve se pokuste, aby jedna z těchto strun začala vibrovat! Když mluvíme o přitažlivosti, musíte především naznačit sílu, která tato těla přitahuje! Tvrdím, že všechna tělesa jsou stlačována elektromagnetickou energií atmosféry a která stlačuje všechna tělesa, látky a elementární částice silou 1,33 kg. ne na cm2, ale na elementární částici.Protože atmosférický tlak nemůže být selektivní!Neplést s množstvím síly!

Dodik, 31.05.2013 02:59

Zdá se mi, že jste zapomněli na jednu pravdu - "Věda začíná tam, kde začínají měření." Jaká je teplota "horké" vody? Jaká je teplota „studené“ vody? V článku o tom není ani slovo. Z toho můžeme usoudit – celý článek je kravina!

Grigory, 6. 4. 2013 12:17

Dodiku, než nazveš článek nesmyslem, musíš se alespoň trochu zamyslet nad učením. A nejen měřit.

Dmitry, 24.12.2013 10:57

Molekuly horké vody se pohybují rychleji než ve studené vodě, díky tomu dochází k užšímu kontaktu s prostředím, zdá se, že absorbují veškerý chlad a rychle se zpomalují.

Ivan, 1.10.2014 05:53

Je s podivem, že se na tomto webu objevuje takový anonymní článek. Článek je zcela nevědecký. Autor i komentátoři spolu soupeří v hledání vysvětlení jevu, aniž by se obtěžovali zjišťovat, zda je jev vůbec pozorován, a pokud je pozorován, za jakých podmínek. Navíc neexistuje ani shoda na tom, co vlastně pozorujeme! Autor tedy trvá na potřebě vysvětlit vliv rychlého zmrazení horké zmrzliny, ačkoli z celého textu (a slov „účinek byl objeven při pokusech se zmrzlinou“) vyplývá, že on sám takové experimenty. Z možností „vysvětlení“ jevu uvedených v článku je zřejmé, že se popisují zcela jiné experimenty, prováděné za jiných podmínek s různými vodnými roztoky. Jak podstata vysvětlení, tak konjunktiv v nich naznačují, že nebyla provedena ani základní kontrola vyjádřených myšlenek. Někdo náhodou zaslechl vtipnou historku a mimoděk vyjádřil svůj spekulativní závěr. Promiňte, ale toto není fyzikální vědecká studie, ale rozhovor v kuřácké místnosti.

Ivan, 1.10.2014 06:10

Ohledně komentářů v článku o plnění válečků horkou vodou a nádrží ostřikovačů studenou vodou. Vše je zde z pohledu elementární fyziky jednoduché. Kluziště se plní horkou vodou právě proto, že pomaleji zamrzá. Kluziště musí být rovné a hladké. Zkuste ji naplnit studenou vodou – budou se vám dělat boule a „nabobtnání“, protože... Voda zmrzne _rychle_, aniž by měla čas se rozprostřít v rovnoměrné vrstvě. A horká bude mít čas se rozprostřít v rovnoměrné vrstvě a roztaví stávající ledové a sněhové hlízy. Myčka také není obtížná: v chladném počasí nemá smysl nalévat čistou vodu - na skle namrzá (i horké); a horká nemrznoucí kapalina může vést k prasknutí studeného skla, navíc sklo bude mít zvýšený bod tuhnutí v důsledku zrychleného odpařování alkoholů na cestě do skla (každý je obeznámen s principem fungování měsíčního svitu? - alkohol se odpaří, voda zůstane).

Ivan, 1.10.2014 06:34

Ale v podstatě tohoto jevu je hloupé ptát se, proč dva různé experimenty za různých podmínek probíhají odlišně. Pokud se experiment provádí čistě, musíte vzít horkou a studenou vodu stejného chemického složení - odebíráme předchlazenou vroucí vodu ze stejné konvice. Nalijte do stejných nádob (například tenkostěnných sklenic). Nepokládáme na sníh, ale na stejně rovnou suchou podložku, například dřevěný stůl. A ne v mikromrazáku, ale v poměrně objemném termostatu - před pár lety jsem provedl experiment na chatě, když bylo počasí venku stabilní a mrazivé, asi -25 ° C. Voda krystalizuje při určité teplotě po uvolnění krystalizačního tepla. Hypotéza se scvrkává na tvrzení, že horká voda se ochlazuje rychleji (to je pravda, v souladu s klasickou fyzikou je rychlost přenosu tepla úměrná rozdílu teplot), ale zachovává si zvýšenou rychlost ochlazování, i když se její teplota rovná teplota studené vody. Otázkou je, jak se liší voda, která venku vychladla na teplotu +20C, od úplně stejné vody, která hodinu předtím vychladla na teplotu +20C, ale v místnosti? Klasická fyzika (mimochodem založená ne na tlachání v kuřárně, ale na stovkách tisíc a milionech experimentů) říká: nic, další dynamika ochlazování bude stejná (jen vařící voda dosáhne bodu +20 později). A experiment ukazuje totéž: když už ve sklenici původně studené vody byla silná krusta ledu, horká voda ani nepomyslela na zamrznutí. P.S. Ke komentářům Jurije Kuzněcova. Přítomnost určitého účinku lze považovat za prokázanou, když jsou popsány podmínky pro jeho výskyt a je důsledně reprodukován. A když máme neznámé experimenty s neznámými podmínkami, je předčasné budovat teorie na jejich vysvětlení a to z vědeckého hlediska nic nedává. P.P.S. Není možné číst komentáře Alexeje Mishneva bez slz něhy - člověk žije v jakémsi fiktivním světě, který nemá nic společného s fyzikou a skutečnými experimenty.

Gregory, 13.01.2014 10:58

Ivane, chápu, že vyvracíš Mpembův efekt? Neexistuje, jak ukazují vaše experimenty? Proč je ve fyzice tak slavný a proč se to mnozí snaží vysvětlit?

Ivan, 14.02.2014 1:51

Dobré odpoledne, Gregory! Efekt nečistého experimentu existuje. Ale, jak jste pochopili, to není důvod hledat nové zákony ve fyzice, ale důvod zlepšit dovednosti experimentátora. Jak jsem již poznamenal v komentářích, ve všech zmíněných pokusech vysvětlit „Mpembův efekt“ vědci ani nedokážou jasně formulovat, co přesně a za jakých podmínek měří. A chcete říct, že jde o experimentální fyziky? Nenuťte mě se smát. Efekt je znát ne ve fyzice, ale v pseudovědeckých diskuzích na různých fórech a blozích, kterých je dnes moře. Lidé daleko od fyziky jej vnímají jako skutečný fyzikální efekt (ve smyslu jako důsledek nějakých nových fyzikálních zákonů, nikoli jako důsledek nesprávné interpretace či pouhý mýtus). Není tedy důvod hovořit o výsledcích různých experimentů prováděných za zcela odlišných podmínek jako o jediném fyzikálním jevu.

Pavel, 18.02.2014 9:59

hmm, lidi... článek pro "Speed ​​​​Info"... Bez urážky... ;) Ivan má ve všem pravdu...

Grigory, 19.02.2014 12:50

Ivane, souhlasím s tím, že nyní existuje spousta pseudovědeckých stránek publikujících neověřený senzační materiál.? Ostatně Mpembův efekt se stále studuje. Navíc vědci z univerzit zkoumají. Například v roce 2013 tento efekt zkoumala skupina z University of Technology v Singapuru. Podívejte se na odkaz http://arxiv.org/abs/1310.6514. Věří, že pro tento efekt našli vysvětlení. O podstatě objevu nebudu podrobně psát, ale podle jejich názoru je účinek spojen s rozdílem energií uložených ve vodíkových můstcích.

Moiseeva N.P. , 19.02.2014 03:04

Pro všechny zájemce o výzkum Mpemba efektu jsem materiál v článku mírně doplnil a uvedl odkazy, kde se můžete seznámit s nejnovějšími výsledky (viz text). Děkuji za vaše komentáře.

Ildar, 24.02.2014 04:12 | nemá smysl vše vypisovat

Pokud k tomuto Mpembovu efektu skutečně dochází, pak je třeba vysvětlení hledat, myslím, v molekulární struktuře vody. Voda (jak jsem se dozvěděl z populárně naučné literatury) neexistuje jako jednotlivé molekuly H2O, ale jako shluky několika molekul (i desítek). S rostoucí teplotou vody se zvyšuje rychlost pohybu molekul, shluky se proti sobě rozpadají a valenční vazby molekul nestihnou sestavit velké shluky. Tvorba shluků trvá o něco déle než snížení rychlosti pohybu molekul. A protože jsou shluky menší, dochází k rychlejšímu vytváření krystalové mřížky. Ve studené vodě zjevně velké, poměrně stabilní shluky brání tvorbě mřížky, jejich zničení nějakou dobu trvá. Sám jsem viděl v televizi zvláštní efekt, kdy studená voda stojící klidně ve sklenici zůstala v chladu několik hodin tekutá. Ale jakmile byla sklenice zvednuta, tedy mírně posunuta ze svého místa, voda ve sklenici okamžitě zkrystalizovala, stala se neprůhlednou a sklenice praskla. No, kněz, který ukázal tento efekt, to vysvětlil tím, že voda byla požehnaná. Mimochodem, ukázalo se, že voda velmi mění svou viskozitu v závislosti na teplotě. To je pro nás jako velké tvory nepostřehnutelné, ale na úrovni malých (mm i menších) korýšů a ještě více bakterií je viskozita vody velmi významným faktorem. Tato viskozita, myslím, je také dána velikostí vodních shluků.

ŠEDÁ, 15. 3. 2014 05:30

vše kolem nás, co vidíme, jsou povrchní charakteristiky (vlastnosti), takže jako energii přijímáme jen to, co můžeme jakkoli změřit nebo dokázat jeho existenci, jinak je to slepá ulička. Tento jev, Mpembův efekt, lze vysvětlit pouze jednoduchou volumetrickou teorií, která sjednotí všechny fyzikální modely do jediné interakční struktury. je to vlastně jednoduché

Nikita, 6.6.2014 4:27 | auto

Ale jak se můžete ujistit, že voda zůstane studená a ne teplá, když jedete v autě?

Alexey, 03.10.2014 01:09

Zde je další "objev" na cestě. Voda v plastové láhvi zamrzne mnohem rychleji s otevřeným uzávěrem. Pokus jsem pro pobavení mnohokrát provedl v silném mrazu. Efekt je zřejmý. Ahoj teoretici!

Evgeniy, 27.12.2014 08:40

Princip odpařovacího chladiče. Vezmeme dvě hermeticky uzavřené lahve se studenou a horkou vodou. Dáme do chladu. Studená voda rychleji zamrzne. Nyní vezmeme stejné lahve se studenou a horkou vodou, otevřeme je a dáme do chladu. Horká voda zmrzne rychleji než studená. Pokud vezmeme dvě umyvadla se studenou a horkou vodou, pak horká voda zamrzne mnohem rychleji. Je to dáno tím, že zvyšujeme kontakt s atmosférou. Čím intenzivnější je odpařování, tím rychleji klesá teplota. Zde musíme zmínit vlhkostní faktor. Čím nižší vlhkost, tím silnější je odpařování a tím silnější chlazení.

šedá TOMSK, 3.1.2015 10:55

ŠEDÁ, 15. 3. 2014 05:30 - pokračování To, co víte o teplotě, není všechno. Je tam něco jiného. Pokud správně sestrojíte fyzikální model teploty, stane se klíčem k popisu energetických procesů od difúze, tání a krystalizace až po taková měřítka, jako je zvýšení teploty se zvýšením tlaku, zvýšení tlaku se zvýšením teploty. Z výše uvedeného bude zřejmý i fyzikální model sluneční energie. Jsem v zimě. . na začátku jara 20013 jsem při pohledu na teplotní modely sestavil obecný teplotní model. O pár měsíců později jsem si vzpomněl na teplotní paradox a pak jsem si uvědomil... že můj teplotní model také popisuje Mpembův paradox. Bylo to v květnu až červnu 2013. Mám rok zpoždění, ale je to tak nejlepší. Můj fyzický model je freeze frame a dá se přetáčet dopředu i dozadu a obsahuje motorickou aktivitu, stejnou aktivitu, ve které se všechno pohybuje. Mám 8 let školy a 2 roky VŠ s opakováním tématu. uplynulo 20 let. Nemohu tedy přisuzovat žádný druh fyzikálních modelů slavným vědcům, ani vzorce. Moc se omlouvám.

Andrey, 08.11.2015 08:52

Obecně mám představu o tom, proč horká voda mrzne rychleji než studená. A v mých vysvětleních je vše velmi jednoduché, pokud máte zájem, napište mi na email: [e-mail chráněný]

Andrey, 08.11.2015 08:58

Omlouvám se, uvedl jsem špatnou e-mailovou adresu, zde je správný e-mail: [e-mail chráněný]

Viktor, 23.12.2015 10:37

Zdá se mi, že je vše jednodušší, padá sem sníh, je to odpařený plyn, ochlazený, takže možná v chladném počasí se ten horký rychleji ochlazuje, protože se vypařuje a hned krystalizuje, aniž by stoupal daleko, a voda v plynném stavu rychleji chladne než v kapalném stavu)

Bekzhan, 28.01.2016 09:18

I kdyby někdo odhalil tyto zákony světa, které jsou spojeny s těmito účinky, tak by sem nepsal.Z mého pohledu by nebylo logické prozrazovat jeho tajemství uživatelům internetu, když to může publikovat ve slavné vědecké časopisů a dokázat to sám osobně před lidmi. Takže co se zde bude psát o tomto efektu, většinou není logické.)))

Alex, 22.02.2016 12:48

Ahoj experimentátoři Máte pravdu, když říkáte, že věda začíná tam, kde... nikoli měření, ale výpočty. „Experiment“ je věčným a nepostradatelným argumentem pro ty, kdo jsou zbaveni představivosti a lineárního myšlení.Všechny to urazilo, nyní v případě E= mc2 – pamatují si všichni? Rychlost molekul vylétávajících ze studené vody do atmosféry určuje množství energie, kterou odnášejí z vody (ochlazení je ztráta energie). Rychlost molekul z horké vody je mnohem vyšší a unášená energie je kvadratická ( rychlost ochlazování zbývající masy vody) To je vše, pokud opustíte „experimentování“ a vzpomenete si na Základní základy vědy

Vladimír, 25.04.2016 10:53 | Meteo

V dobách, kdy nemrznoucí směs byla vzácná, se voda z chladicího systému automobilů v nevytápěné garáži po pracovním dni vypouštěla, aby nedošlo k odmrazení bloku válců nebo chladiče - někdy obojího dohromady. Ráno se nalila horká voda. V silném mrazu motory startovaly bez problémů. Nějak se kvůli nedostatku teplé vody lila voda z kohoutku. Voda okamžitě zamrzla. Experiment byl drahý – přesně tolik, kolik stojí nákup a výměna bloku válců a chladiče vozu ZIL-131. Kdo tomu nevěří, ať si to ověří. a Mpemba experimentoval se zmrzlinou. Ve zmrzlině dochází ke krystalizaci jinak než ve vodě. Zkuste si ukousnout kousek zmrzliny a kousek ledu svými zuby. S největší pravděpodobností nezmrzla, ale zhoustla v důsledku ochlazení. A čerstvá voda, ať je horká nebo studená, mrzne při 0*C. Studená voda je rychlá, ale horké trvá, než vychladne.

Tulák, 5.6.2016 12:54 | k Alexovi

"c" - rychlost světla ve vakuu E=mc^2 - vzorec vyjadřující ekvivalenci hmotnosti a energie

Albert, 27.07.2016 08:22

Za prvé, analogie s pevnými látkami (nedochází k procesu odpařování). Nedávno jsem pájel měděné vodovodní trubky. Proces probíhá zahřátím plynového hořáku na teplotu tání pájky. Doba ohřevu jednoho spoje se spojkou je přibližně jedna minuta. Jeden spoj jsem připájel ke spojce a po pár minutách jsem si uvědomil, že jsem to zapájel špatně. Bylo potřeba trubku ve spojce trochu pootočit. Začal jsem spoj opět nahřívat hořákem a k mému překvapení trvalo 3-4 minuty, než se spoj zahřál na teplotu tání. Jak to!? Trubka je totiž stále horká a zdálo by se, že na její zahřátí na teplotu tání je potřeba mnohem méně energie, ale vše se ukázalo být naopak. Vše je o tepelné vodivosti, která je u již zahřátého potrubí výrazně vyšší a hranice mezi vyhřívaným a studeným potrubím se stihla během dvou minut posunout daleko od spoje. Nyní o vodě. Budeme pracovat s koncepty horké a poloohřevné nádoby. V horké nádobě vzniká úzká teplotní hranice mezi horkými, vysoce pohyblivými částicemi a pomalu se pohybujícími, studenými částicemi, která se poměrně rychle pohybuje z periferie do středu, protože na této hranici rychlé částice rychle odevzdávají svou energii (ochlazené) částicemi na druhé straně hranice. Vzhledem k tomu, že objem vnějších studených částic je větší, rychlé částice, které odevzdávají svou tepelnou energii, nemohou vnější studené částice výrazně zahřát. Proces chlazení horké vody proto probíhá poměrně rychle. Poloohřátá voda má mnohem nižší tepelnou vodivost a šířka hranice mezi poloohřátými a studenými částicemi je mnohem širší. K posunu do středu takto široké hranice dochází mnohem pomaleji než v případě horké nádoby. V důsledku toho se horká nádoba ochladí rychleji než teplá. Myslím, že musíme sledovat dynamiku procesu ochlazování vody o různých teplotách umístěním několika teplotních senzorů od středu k okraji nádoby.

Max, 19. 11. 2016 05:07

Je ověřeno: v Yamalu, když je zima, trubka s horkou vodou zamrzne a musíte ji ohřát, ale studená ne!

Artem, 09.12.2016 01:25

Je to těžké, ale myslím, že studená voda je hustší než horká voda, dokonce lepší než převařená voda, a tady dochází ke zrychlení chlazení atd. horká voda dosáhne studené teploty a předběhne ji a pokud vezmete v úvahu skutečnost, že horká voda zamrzá zespodu a ne shora, jak je psáno výše, velmi to urychlí proces!

Alexandr Sergejev, 21.08.2017 10:52

Žádný takový efekt neexistuje. Běda. V roce 2016 vyšel na toto téma podrobný článek v Nature: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect Z něj je zřejmé, že při pečlivých experimentech (pokud jsou vzorky teplé a studené vody ve všem stejné kromě teploty) účinek není pozorován .

Zavlab, 22.08.2017 05:31

Viktor , 27.10.2017 03:52

"To opravdu je." - pokud jste ve škole nechápali, co je tepelná kapacita a zákon zachování energie. Je snadné to zkontrolovat - k tomu potřebujete: touhu, hlavu, ruce, vodu, ledničku a budík. A kluziště, jak píší odborníci, se zamrazí (naplní) studenou vodou a nasekaný led se zarovná teplou vodou. A v zimě musíte do nádržky ostřikovače nalít nemrznoucí kapalinu, nikoli vodu. Voda v každém případě zamrzne a studená voda zamrzne rychleji.

Irina, 23.01.2018 10:58

Vědci po celém světě se s tímto paradoxem potýkají již od dob Aristotela a Victor, Zavlab a Sergeev se ukázali jako nejchytřejší.

Denis, 2.1.2018 8:51

V článku je vše správně napsáno. Důvod je ale poněkud jiný. Během varu se v ní rozpuštěný vzduch odpařuje z vody, a proto, jak se vařící voda ochlazuje, její hustota bude nakonec menší než hustota surové vody při stejné teplotě. Neexistují žádné jiné důvody pro odlišnou tepelnou vodivost kromě různých hustot.

Zavlab, 3.1.2018 8:58 | Vedoucí laboratoře

Irina:), „vědci z celého světa“ s tímto „paradoxem“ nebojují, pro skutečné vědce tento „paradox“ prostě neexistuje – lze jej snadno ověřit za dobře reprodukovatelných podmínek. „Paradox“ se objevil kvůli nereprodukovatelným experimentům afrického chlapce Mpemby a byl nafouknut podobnými „vědci“ :)

Britská královská společnost pro chemii nabízí odměnu 1 000 liber každému, kdo dokáže vědecky vysvětlit, proč horká voda v některých případech mrzne rychleji než studená.

„Moderní věda stále nemůže odpovědět na tuto zdánlivě jednoduchou otázku. Zmrzlináři a barmani používají tento efekt při své každodenní práci, ale nikdo vlastně neví, proč to funguje. Tento problém je znám po tisíciletí a filozofové jako Aristoteles a Descartes o něm přemýšleli,“ řekl profesor David Phillips, prezident Britské královské společnosti pro chemii, citovaný v tiskové zprávě společnosti.

Jak kuchař z Afriky porazil britského profesora fyziky

To není aprílový žert, ale drsná fyzická realita. Moderní věda, která snadno operuje s galaxiemi a černými dírami a staví obří urychlovače pro hledání kvarků a bosonů, nedokáže vysvětlit, jak elementární voda „funguje“. Školní učebnice jasně říká, že ochlazení teplejšího tělesa trvá déle než ochlazení studeného tělesa. Ale u vody není tento zákon vždy dodržován. Na tento paradox upozornil Aristoteles ve 4. století před naším letopočtem. E. Zde je to, co starověký Řek napsal ve své knize Meteorologica I: „Skutečnost, že je voda předehřátá, způsobuje, že zamrzá. Proto mnoho lidí, když chtějí rychleji ochladit horkou vodu, nejprve ji dají na slunce...“ Ve středověku se tento jev snažili vysvětlit Francis Bacon a Rene Descartes. To se bohužel nepodařilo ani velkým filozofům, ani četným vědcům, kteří rozvinuli klasickou termofyziku, a proto byla taková nepříjemná skutečnost na dlouhou dobu „zapomenuta“.

A teprve v roce 1968 si „vzpomněli“ díky školákovi Erastovi Mpembemu z Tanzanie, daleko od jakékoli vědy. V roce 1963 při studiu na kuchařské umělecké škole dostal 13letý Mpembe za úkol vyrábět zmrzlinu. Podle technologie bylo nutné uvařit mléko, rozpustit v něm cukr, ochladit na pokojovou teplotu a poté vložit do lednice zmrazit. Mpemba zřejmě nebyl pilným studentem a váhal. Ze strachu, že to do konce lekce nestihne, dal ještě horké mléko do lednice. K jeho překvapení zmrzlo ještě dříve než mléko jeho soudruhů, připravené podle všech pravidel.

Když se Mpemba o svůj objev podělil se svým učitelem fyziky, vysmál se mu před celou třídou. Mpemba si na urážku vzpomněl. O pět let později, již jako student univerzity v Dar es Salaamu, navštívil přednášku slavného fyzika Denise G. Osbornea. Po přednášce položil vědci otázku: „Pokud vezmete dvě stejné nádoby se stejným množstvím vody, jednu o teplotě 35 °C (95 °F) a druhou o teplotě 100 °C (212 °F), a umístíte je v mrazáku, pak Voda v horké nádobě zmrzne rychleji. Proč?" Dokážete si představit reakci britského profesora na otázku mladého muže z Bohem zapomenuté Tanzanie. Dělal si ze studenta legraci. Mpemba však byl na takovou odpověď připraven a vyzval vědce k sázce. Jejich spor skončil experimentálním testem, který potvrdil, že Mpemba měl pravdu a Osborne porazil. Kuchařský učeň se tak zapsal do dějin vědy a od této chvíle se tento jev nazývá „Mpembův efekt“. Není možné jej vyřadit, prohlásit za „neexistující“. Fenomén existuje, a jak básník napsal, „nebolí“.

Jsou na vině prachové částice a rozpuštěné látky?

V průběhu let se mnozí pokoušeli rozluštit záhadu zamrzající vody. Pro tento jev byla navržena celá řada vysvětlení: vypařování, konvekce, vliv rozpuštěných látek – ale žádný z těchto faktorů nelze považovat za definitivní. Řada vědců zasvětila Mpembovu efektu celý svůj život. James Brownridge, člen katedry radiační bezpečnosti na State University of New York, se paradoxu ve svém volném čase zabývá už deset let. Po provedení stovek experimentů vědec tvrdí, že má důkazy o „viny“ hypotermie. Brownridge vysvětluje, že při 0 °C se voda pouze podchladí a začne mrznout, když teplota klesne pod. Bod tuhnutí regulují nečistoty ve vodě – mění rychlost tvorby ledových krystalků. Nečistoty, jako jsou prachové částice, bakterie a rozpuštěné soli, mají charakteristickou nukleační teplotu, když se kolem krystalizačních center tvoří ledové krystaly. Pokud je ve vodě přítomno několik prvků najednou, je bod tuhnutí určen tím, který má nejvyšší nukleační teplotu.

Pro experiment odebral Brownridge dva vzorky vody o stejné teplotě a umístil je do mrazáku. Zjistil, že jeden z exemplářů vždy zmrzl dříve než druhý, pravděpodobně kvůli jiné kombinaci nečistot.

Brownridge říká, že horká voda se ochlazuje rychleji, protože je větší rozdíl mezi teplotou vody a mrazáku – to jí pomáhá dosáhnout bodu mrazu dříve, než studená voda dosáhne svého přirozeného bodu mrazu, který je alespoň o 5 °C nižší.

Brownridgeova úvaha však vyvolává mnoho otázek. Proto ti, kteří si dokážou vysvětlit Mpembův efekt po svém, mají šanci soutěžit o tisíc liber šterlinků od Britské královské společnosti pro chemii.