چگونه آب را سریع به تکه های یخ تبدیل کنیم؟

2024 نویسنده: Malcolm Clapton | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 03:54

بیایید بلافاصله کارت ها را باز کنیم: آب گرم یا گرم سریعتر از آب سرد یا سرد یخ می زند. این پارادوکس اثر Mpemba نامیده می شود. در مورد اینکه چرا برخلاف منطق کار می کند و آب باید چه دمایی داشته باشد تا سریعتر به یخ تبدیل شود، مقاله ما را بخوانید.

اثر Mpemba

این داستان بیش از نیم قرن پیش آغاز شد، اما تا به امروز حل نشده است. و همه اینها به این دلیل است که، هر چقدر هم که هزاران ذهن کنجکاو از سرتاسر این سیاره تلاش کردند، نتوانستند تنها راه حل صحیح معمای Mpemba را بیابند.

در سال 1963، یک دانشجوی آفریقایی مبهم به نام Erasto Mpemba متوجه یک چیز عجیب شد: مخلوط بستنی گرم سریعتر از بستنی سرد جامد می شود.

مشاهده آنقدر بعید به نظر می رسید که معلم فیزیک فقط توانست به کشف آزمایشگر بدشانس بخندد. با این حال، اراستو مطمئن بود که درست می‌گوید و نمی‌ترسید که دوباره به مایه خنده تبدیل شود: کمی بعد، او یک موضوع لغزنده را با دنیس آزبورن، استاد دانشگاه دارالسلام، تانزانیا، مطرح کرد. این دانشمند به نتیجه گیری عجولانه نرسید و تصمیم گرفت مشکل را بررسی کند. سپس در سال 1969 مجله Physics Education مطالبی را منتشر کرد که پارادوکس Mpemba را توصیف می کرد.

در محافل علمی، آنها بلافاصله یادآوری کردند که بزرگترین ذهن های دوران قدیم قبلاً چیزی مشابه گفته بودند. به عنوان مثال، حتی ارسطو از ساکنان پونتوس یونان باستان نام می برد که در هنگام ماهیگیری زمستانی، آب را گرم می کردند و نی ها را در آن خیس می کردند تا سریعتر سفت شود. قرن ها بعد، فرانسیس بیکن نوشت: "آب کمی خنک خیلی راحت تر از آب کاملا سرد یخ می زند."

به طور کلی، این سوال به قدمت جهان است، اما این تنها علاقه به راه حل را افزایش می دهد. در طول چند دهه گذشته، نظریه های زیادی برای توضیح اثر Mpemba ارائه شده است. محتمل ترین آنها در سال 2013 در یک رویداد جشن به میزبانی انجمن سلطنتی شیمی بریتانیای کبیر معرفی شدند. انجمن حرفه ای 22000 (!) نظر را مطالعه کرد و تنها یکی از آنها را که متعلق به نیکولا برگوویچ بود، مشخص کرد.

یک شیمیدان کروات به اهمیت همرفت و فوق سرد شدن یک مایع در هنگام یخ زدن اشاره کرد.

نحوه توصیف این پدیده ها در ویکی پدیا به این صورت است:

• آب سرد از بالا شروع به یخ زدن می کند و در نتیجه فرآیند تابش گرما و همرفت را کند می کند و در نتیجه از دست دادن گرما را کاهش می دهد، در حالی که آب گرم از پایین شروع به یخ زدن می کند.
• مایع فوق سرد مایعی است که دمای آن در یک فشار معین کمتر از دمای تبلور است. در غیاب مراکز تبلور، یک مایع فوق خنک از روش معمول با سرد کردن به دست می آید.

به رسمیت شناختن جهانی و چک 1000 پوندی پاداش خوبی بود. به هر حال، برنده توسط Erasto Mpemba و Denis Osborne مورد استقبال قرار گرفت.

دمای آب قبل از انجماد چقدر باید باشد

هنوز پاسخ قطعی برای این سوال وجود ندارد. اگرچه انجمن سلطنتی شیمی مشخص شد، اما به طور کامل این بحث را متوقف نکرد. تاکنون فرضیه های جدیدی مطرح و تکذیب هایی مطرح شده است.

اگرچه یک سرنخ کوچک وجود دارد: مجله علمی مشهور New Scientist تحقیقاتی انجام داد و به این نتیجه رسید که بهترین شرایط برای تکرار اثر Mpemba دو ظرف آب با دمای 35 و 5 درجه سانتیگراد است.

بنابراین اگر زمان بسیار کمی تا جشن باقی مانده است، قالب های یخ را با آب پر کنید که دمای آن با دمای اتاق در تابستان گرم قابل مقایسه است. بهتر است از آب لوله کشی خوب یا خنک استفاده نکنید.