Hokker wetter befriest flugger: waarm of kâld? Wat docht it ôfhinklik

Yn feite, wat wetter befriest flugger, hjit of kâld, beynfloede troch in protte faktoaren, mar de fraach sels liket in bytsje odd. It is begrepen, en it is bekend út de natuerkunde dat hjit wetter noch nedich tiid om ôfkuolje oan it kâlde wetter temperatuer wurdt ferlike te draaien nei iis. Kâld wetter kin skip dizze stap en, respektivelik, nei ferrin fan tiid it wint. Mar it antwurd op de fraach as dêr't wetter befriest flugger - hjit of kâld - bûten yn 'e kjeld, hy wit elke bewenner fan de noardlike breedtegraden. Yn feite, op in wittenskiplike manier, docht bliken dat der yn elts gefal, kâld wetter is gewoan ferplicht te friezen flugger.

Just ik tocht en natuerkunde learaar, dy't draaide studinte Erasto Mpemba yn 1963 mei it fersyk om út te lizzen wêrom't de kâlde mingsel takomst iis beferzen langer as ferlykbere, mar hjit.

"It is net in wrâld natuerkunde, en guon natuerkundige Mpemba"

Op dat stuit, de learaar krekt lake deroer, mar Deniss Osborne, heechlearaar natuerkunde, dy't ienris ried nei deselde skoalle, dêr't er studearre Erasto, bearjendewei befêstige it bestean fan sa'n effekt, alhoewol't in útlis wie it net. Yn 1969, yn 'e populêre Science blêd publisearre in mienskiplike papier fan de twa manlju, dy't hawwe beskreaun dit soarte fan effekt. Sûnt dy tiid, troch de wei, de fraach wêrfan wetter befriest flugger - hjit of kâld, hat syn eigen namme - it effekt of paradoks Mpemba.

De fraach ûntstie lang lyn

Fansels, foardat dit ferskynsel naam plak om te wêzen, en dat waard neamd yn 'e wurken fan' e oare gelearden. Net allinne de studint ynteressearre yn dizze fraach, mar ek dyn tiid tinken oer dy Frensis bekon, Rene Dekart, en sels Aristoteles. Dat is allinne mar tichterby oan it oplossen fan dizze paradoks begûnen te sjen allinne oan 'e ein fan' e tweintichste ieu.

Betingsten oan 'e paradoks die him foar

Lykas yn it gefal fan iis, net allinne gewoane wetter befriest by it eksperimint. Der moat wêze bepaalde betingsten om te begjinnen in debat dat wetter befriest flugger - hjit of kâld. Wat effekt op de rin fan it proses?

No, yn de 21e ieu, sette foaren in oantal opsjes dy't kin ferklearje de paradoks danyj. Dat wat wetter befriest flugger, hjit of kâld, kin ôfhinklik wêze fan it feit dat it hite wetter hat mear as kjeld, de snelheid fan de ferdamping. Sa, syn volume nimt ôf, en wurdt lytser as de folume nimt ôf en it friespunt tiid, dan as wy nimme deselde oarspronklike folume fan kâlde wetter.

Lange tijd Defrosted freezer

Yn feite, wat wetter befriest flugger, en wêrom dat bart, kin beynfloedzje snie lining dat kin plakfine yn it friesfak koelkast, brûkt foar it eksperimint. As wy nimme twa konteners binne identyk yn grutte, mar yn ien fan harren sil wêze hjit wetter, en yn 'e oare - kâld wetter bak mei de hite MELT ûnder in snie, dêrmei ferbetterjen fan de termyske kontakt laach mei de kuolkast muorre. De container mei it kâlde wetter kin net dwaan. As sa'n rântsje mei snie yn 'e kuolkast is net kâld wetter moat waarm flugger.

Top - boaiem

Ek it ferskynsel dêrfan wetter befriest flugger - hjit of kâld, wurdt útlein as folget. Folgjende bepaalde wetten, kâld wetter begjint te friezen út de top lagen doe't hot docht it oarsom - begjint te friezen fan ûnderen op. Sa docht bliken dat it kâlde wetter, it hawwen fan in boppelaach mei kâlde plakken al foarme iis sels verslechtert sadat de prosessen fan convection en termyske strieling, dêrmei ferklearre wat it wetter befriest flugger - hjit of kâld. Foto út de amateur eksperiminten hechte, en hjir is dúdlik sichtber.

Waarmte komt út, mei as doel omheech, en dêr moete mei in hiel kâlde bêd. Free paad foar waarmte strieling is net beskikber, omdat de cooling proses wurdt dreech. Sokke hindernissen yn syn paad hat absoluut gjin waarm wetter. Wat friest flugger - hjit of kâld, it hinget fan wat de wierskynlik ôfrin, kin útwreidzje it antwurd dat alle wetter hat in bepaalde stof ûntbûn dêryn.

Impurities yn it wetter gearstalling as in faktor dy't de útslach fan de

As der net falsk spylje en te brûken wetter mei deselde gearstalling, wêrby't de konsintraasje fan bepaalde stoffen binne identyk, dan it kâlde wetter moat wurde beferzen hurd. Mar as deselde situaasje ûntstiet as de oploste gemyske eleminten beskikber allinnich yn hjit wetter en kâld wetter tagelyk se net hawwe, dan is it mooglik om te hawwen hyt wetter Freeze foar. De reden is dat solutes yn it wetter meitsje crystallization sintra, en mei in lyts tal fan dy sintra turning wetter yn de bêst steat is dreech. Miskien sels supercooled wetter, yn 'e sin dat der yn de sub-nul temperatuer, dan sil wêze yn in floeibere steat.

Mar al dizze ferzjes, blykber, net oant de ein fan organisearre wittenskippers en hja oan't wurk op dizze kwestje. Yn 2013, in ploech fan ûndersikers yn Singapoer sein dat se slagge oplosse de âldens-âlde riedsel. In groep fan de Sineeske wittenskippers seit dat it geheim fan dizze effekt is de hoemannichte enerzjy, dat wurdt opslein tusken it wetter molekulen yn syn kommunikaasje, oantsjut as wetterstof.

It antwurd fan de Sineeske wittenskippers

Neiere ynformaasje sil folgje, foar in begryp fan dat nedich te hawwen wat kennis yn skiekunde te begripen wat soarte fan wetter befriest flugger - hjit of kâld. Lykas bekend, wetter molecule bestiet út twa atomen fan H (wetterstof), en ien Atom fan O (soerstof) holden elkoar troch covalent obligaasjes.

Mar ek inkele hydrogen atomen en molekulen wurde oanlutsen ta oanbuorjende molekulen, nei harren soerstof komponint. It is dizze bannen wurde neamd wetterstof.

Dêrby moat betocht wurde dat tagelyk, wetter molekulen hannelje op elkoar wearzich. Wittenskippers hawwe stelde fêst dat ferwaarming fan wetter fergruttet de ôfstân tusken syn molekulen en bydrage oan dit krekt wearzich troepen. It docht bliken dat wetterstof obligaasjes, dêrby ien ôfstân tusken de molekulen yn de kâlde steat kin sein tsjin útstekke, en se hawwe in grutter bedrach fan enerzjy. It is dizze opsleine enerzjy wurdt útbrocht as wetter molekulen begjinne te benaderje elkoar, dat wol sizze, der is in kuolling. It docht bliken dat der gruttere enerzjy opslein yn it waarm wetter en it fergrutsjen fan syn frijlitting op koeling ta Subzero temperatueren, it is flugger as yn kâld wetter, dêr't it oanbod fan sokke enerzjy minder. Sa wêrby't wetter befriest flugger - hjit of kâld? Op 'e strjitte en yn it laboratoarium moat in paradoks Mpemba en waarm wetter moat feroarje yn iis flugger.

Mar de fraach is noch iepen

Der is mar in teoretyske befêstiging fan de oanwizings - allegear skreaun formules en moai liket oannimlik. Mar doe't de resultaten fan it eksperimint wêrby't wetter befriest flugger - hjit of kâld, wurdt levere yn in praktyske sin, en harren resultaten sille wurde presintearre, dan sil mooglik te beskôgje de fraach fan 'e paradoks Mpemba sletten.