Hansı suyun daha tez donması, isti və ya soyuq olması bir çox amillərdən təsirlənir, lakin sualın özü bir az qəribə görünür. Bu nəzərdə tutulur və fizikadan məlumdur ki, isti suyun buza çevrilməsi üçün müqayisə olunan soyuq suyun istiliyinə qədər soyuması üçün hələ vaxt lazımdır. Soyuq su ilə bu mərhələ keçilə bilər və müvafiq olaraq vaxtında qalib gəlir.
Amma şaxtada küçədə hansı suyun daha tez donduğu - soyuq və ya isti - sualının cavabını şimal enliklərinin hər hansı bir sakini bilir. Əslində, elmi olaraq belə çıxır ki, istənilən halda soyuq su sadəcə olaraq daha tez donmalıdır.
1963-cü ildə məktəbli Erasto Mpembanın yaxınlaşdığı fizika müəllimi də gələcək dondurmanın soyuq qarışığının niyə eyni vaxtdan daha uzun, lakin isti donduğunu izah etmək istəyib.
Bu dünya fizikası deyil, bir növ Mpemba fizikasıdır
O zaman müəllim buna ancaq gülürdü, lakin bir vaxtlar Erastonun oxuduğu məktəbə gedən fizika professoru Denis Osborn belə bir effektin mövcudluğunu eksperimental olaraq təsdiqlədi, baxmayaraq ki, onda bunun izahı yoxdur. 1969-cu ildə məşhur elmi jurnalda bu xüsusi effekti təsvir edən iki adamın birgə məqaləsi dərc olundu.
O vaxtdan, yeri gəlmişkən, hansı suyun daha tez donması sualının - isti və ya soyuq, öz adı var - effekt və ya paradoks, Mpemba.
Sual çoxdan yaranmışdı
Təbii ki, belə bir hadisə əvvəllər də olub və başqa alimlərin əsərlərində də qeyd olunub. Bu sual təkcə məktəbli uşaqları maraqlandırmırdı, eyni zamanda Frensis Bekon, Rene Dekart və hətta Aristotel də bu barədə düşünmüşdü.
Bu paradoksun həllinə yanaşmalar yalnız iyirminci əsrin sonunda baxmağa başladı.
Paradoksun baş verməsi üçün şərtlər
Dondurmada olduğu kimi, təcrübə zamanı donan sadəcə adi su deyil. Hansı suyun daha tez dondurulduğunu mübahisə etməyə başlamaq üçün müəyyən şərtlər mövcud olmalıdır - soyuq və ya isti. Bu prosesə nə təsir edir?
İndi, 21-ci əsrdə izah edə biləcək bir neçə variant irəli sürülüb.bu paradoks. Hansı suyun daha sürətli, isti və ya soyuq donması, isti suyun soyuq sudan daha yüksək buxarlanma sürətinə malik olmasından asılı ola bilər. Beləliklə, onun həcmi azalır və həcmin azalması ilə donma müddəti oxşar ilkin həcmdə soyuq su götürdüyünüz zamandan daha qısa olur.
Dondurucu uzun müddətdir əriyib
Hansı suyun daha tez donduğuna və niyə donduğuna təcrübə üçün istifadə edilən soyuducunun dondurucusunda ola biləcək qar örtüyü təsir edə bilər. Həcmi eyni olan iki qab götürsəniz, lakin onlardan birində isti su, digərində isə soyuq su olacaqsa, isti su olan konteyner altındakı qarı əridəcək və bununla da istilik səviyyəsinin soyuducunun divarı ilə təmasını yaxşılaşdıracaqdır. Soyuq su qabı bunu edə bilməz. Soyuducu kamerada qarlı belə bir örtük yoxdursa, soyuq su daha tez donmalıdır.
Üst - alt
Həmçinin suyun daha tez - isti və ya soyuq donması fenomeni aşağıdakı kimi izah olunur. Müəyyən qanunlara uyğun olaraq, soyuq su yuxarı təbəqələrdən donmağa başlayır, isti su bunu əksinə edir - aşağıdan yuxarı donmağa başlayır. Məlum olub ki, soyuq su, bəzi yerlərdə artıq əmələ gəlmiş buzla üstdə soyuq təbəqəyə malik olmaqla, konveksiya və istilik radiasiya proseslərini pozur və bununla da hansı suyun daha sürətli donduğunu izah edir - soyuq və ya isti. Həvəskarlardan fotolareksperimentlər əlavə olunub və bu, burada aydın görünür.
Yuxarıya doğru istiqamətlənən istilik çıxır və orada çox soyudulmuş təbəqə ilə qarşılaşır. İstilik radiasiyası üçün sərbəst yol yoxdur, buna görə də soyutma prosesi çətinləşir. İsti suyun yolunda qətiyyən belə maneələr yoxdur. Hansı daha tez donur - soyuq və ya isti, ehtimal olunan nəticə ondan asılıdır, istənilən suyun tərkibində həll olunan müəyyən maddələrin olduğunu söyləməklə cavabı genişləndirə bilərsiniz.
Suyun tərkibindəki çirklər nəticəyə təsir edən amil kimi
Əgər siz müəyyən maddələrin konsentrasiyası eyni olan eyni tərkibli sudan istifadə etməsəniz və istifadə etsəniz, soyuq su daha tez donmalıdır. Ancaq həll edilmiş kimyəvi elementlər yalnız isti suda olduqda, soyuq su onlara malik olmadıqda bir vəziyyət yaranarsa, isti suyun daha əvvəl dondurulması imkanı var. Bu onunla izah olunur ki, suda həll olunan maddələr kristallaşma mərkəzləri yaradır və bu mərkəzlərin azlığı ilə suyun bərk vəziyyətə çevrilməsi çətin olur. Hətta suyun həddindən artıq soyuması da mümkündür, yəni sıfırdan aşağı temperaturda maye vəziyyətdə olacaq.
Lakin bütün bu versiyalar, görünür, alimlərə tam uyğun gəlməyib və onlar bu məsələ üzərində işləməyə davam ediblər. 2013-cü ildə Sinqapurda tədqiqatçılar qrupu əsrlər boyu olan sirri həll etdiklərini söylədi.
Bir qrup Çinli alim iddia edir ki, bu təsirin sirri hidrogen bağları adlanan bağlarındakı su molekulları arasında toplanan enerji miqdarındadır.
Çinli alimlərdən ipucu
Aşağıdakı məlumatlar izlənəcək, bunu başa düşmək üçün hansı suyun daha tez donduğunu anlamaq üçün kimya üzrə müəyyən biliklərə sahib olmalısınız - isti və ya soyuq. Bildiyiniz kimi, su molekulu iki H (hidrogen) atomundan və bir O (oksigen) atomundan ibarətdir.
Ancaq bir molekulun hidrogen atomları da qonşu molekullara, onların oksigen komponentinə çəkilir. Məhz bu bağlara hidrogen bağları deyilir.
Eyni zamanda su molekullarının bir-birinə itələyici təsir göstərdiyini xatırlamağa dəyər. Alimlər qeyd ediblər ki, su qızdırılan zaman onun molekulları arasındakı məsafə artır və buna itələyici qüvvələr kömək edir. Belə çıxır ki, soyuq vəziyyətdə molekullar arasında bir məsafə tutan hidrogen bağlarının dartıldığını söyləmək olar və onlar daha böyük enerji ehtiyatına malikdirlər. Məhz bu enerji ehtiyatı su molekulları bir-birinə yaxınlaşmağa başlayanda ayrılır, yəni soyutma baş verir. Məlum olub ki, isti suda daha böyük enerji tədarükü və sıfırdan aşağı temperaturda soyuduqda onun daha çox buraxılması belə bir ehtiyata malik olan soyuq su ilə müqayisədə daha tez baş verir.daha az enerji. Beləliklə, hansı su daha tez donur - soyuq və ya isti? Mpemba paradoksu çöldə və laboratoriyada baş verməlidir və qaynar su daha tez buza çevrilməlidir.
Ancaq hələ də açıq
Bu ipucunun yalnız nəzəri təsdiqi var - bütün bunlar gözəl düsturlarla yazılıb və inandırıcı görünür. Lakin suyun daha tez dondurulduğu - isti və ya soyuq eksperimental məlumatlar praktiki mənada verildikdə və onların nəticələri təqdim edildikdə, Mpemba paradoksu məsələsini qapalı hesab etmək mümkün olacaq.
