vitkvv2017 (vitkvv2017) wrote,
vitkvv2017
vitkvv2017

Парадокс Мпембы или Почему нам с детства запрещали ставить горячее в холодильник?

Оригинал взят у kactaheda в Парадокс Мпембы или Почему нам с детства запрещали ставить горячее в холодильник?
Оригинал взят у kactaheda в Парадокс Мпембы или Почему нам с детства запрещали ставить горячее в холодильник?


Статья отсюда Раскрыт секрет быстрого застывания горячей воды и мой комментарий красным в конце статьи.

Феномен застывания горячей воды с большей скоростью, чем холодной, известен в науке как эффект Мпембы. Над этим парадоксальным явлением размышляли такие великие умы как Аристотель, Френсис Бэкон и Рене Декарт, но за тысячелетия никому ещё не удавалось предложить разумное объяснение этому феномену.
Лишь в 1963 году школьник из республики Танганьика, Эрасто Мпемба, заметил этот эффект на примере мороженого, но объяснения ему не дал никто из взрослых. Тем не менее, физики и химики серьёзно задумались над столь простым, но столь непонятным явлением.
С тех пор высказывались разные версии, одна из которых звучала следующим образом: часть горячей воды сначала просто испаряется, а потом, когда осталось меньшее её количество, вода застывает быстрее. Эта версия, в силу своей простоты, стала самой популярной, но учёных удовлетворяла не полностью.
Над парадоксом Мпембы бились величайшие умы человечества (Scott Akerman/Flickr).
Ныне команда исследователей из Технологического университета Наньян в Сингапуре (Nanyang Technological University) во главе с химиком Си Чжаном (Xi Zhang) заявила, что им удалось разрешить вековую загадку о том, почему тёплая вода застывает быстрее, чем холодная. Как выяснили китайские специалисты, секрет кроется в количестве энергии, запасённой в водородных связях между молекулами воды.
Как известно, молекулы воды состоят из одного атома кислорода и двух атомов водорода, удерживаемых вместе ковалентными связями, что на уровне частиц выглядит как обмен электронами. Другой известный факт заключается в том, что атомы водорода притягиваются к атомам кислорода из соседних молекул — при этом образуются водородные связи.
В это же время молекулы воды в целом отталкиваются друг от друга. Учёные из Сингапура заметили: чем теплее вода, тем большим оказывается расстояние между молекулами жидкости из-за увеличения отталкивающих сил. В результате водородные связи растягиваются, а следовательно, запасают большую энергию. Эта энергия высвобождается при охлаждении воды − молекулы сближаются друг с другом. А отдача энергии, как известно, и означает охлаждение.

Эффект Мпембы, проиллюстрированный на графике (иллюстрация Wikimedia Commons).

Как пишут химики в своей статье, которую можно найти на сайте препринтов arXiv.org, в горячей воде водородные связи натягиваются сильнее, чем в холодной. Таким образом, оказывается, что в водородных связях горячей воды хранится больше энергии, а значит, её высвобождается больше при охлаждении до минусовых температур. По этой причине застывание происходит быстрее.
На сегодняшний день учёные разгадали эту загадку лишь теоретически. Когда они представят убедительные доказательства своей версии, то вопрос о том, почему горячая вода застывает быстрее холодной, можно будет считать закрытым.

P.S.: Я вижу немного проще. Все дело в электромагнитных волнах инфракрасного спектра, которые устраивают в веществе "броуновское движение" молекул и в зависимости от частоты излучения имеют различное воздействие на разные материалы, как например система теплоотдачи в холодильнике. А электромагнитные волны, как известно, распространяются на скоростях, приближающихся к скорости света - все зависит от среды передачи и материала объекта, совершающего теплообмен со средой. На картинке вверху поста как раз показана схема типичной установки теплообмена в холодильнике. Вот почему нам с детства запрещали ставить горячее в холодильник, т.к. он может сломаться - система теплообмена не справляется с нагрузкой теплопередачи.



Tags: познавательное
Subscribe

Recent Posts from This Journal

promo vitkvv2017 september 4, 2017 09:35 2
Buy for 10 tokens
Борис Островский Дэвид Мей и Джозеф Монаган (университет Монах, Австралия) высказали предположение, что «пузыри метана, поднимающиеся с морского дна, могут топить корабли. Именно этим природным явлением и могут объясняться загадочные пропажи некоторых кораблей». Касательно…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments