Aling tubig ang mas mabilis magyelo, mainit o malamig, ang naiimpluwensyahan ng maraming salik, ngunit ang tanong mismo ay tila kakaiba. Ito ay ipinahiwatig, at ito ay kilala mula sa pisika, na ang mainit na tubig ay nangangailangan pa rin ng oras upang lumamig sa temperatura ng maihahambing na malamig na tubig upang maging yelo. Sa malamig na tubig, maaaring laktawan ang yugtong ito, at, nang naaayon, mananalo ito sa tamang oras.
Ngunit ang sagot sa tanong kung aling tubig ang mas mabilis na nagyeyelo - malamig o mainit - sa kalye sa hamog na nagyelo, alam ng sinumang naninirahan sa hilagang latitude. Sa katunayan, ayon sa siyensiya, lumalabas na sa anumang kaso, ang malamig na tubig ay kailangang mag-freeze nang mas mabilis.
Gayundin ang guro ng physics, na nilapitan ng mag-aaral na si Erasto Mpemba noong 1963 na may kahilingang ipaliwanag kung bakit mas matagal na nagyeyelo ang malamig na timpla ng hinaharap na ice cream kaysa pareho, ngunit mainit.
Hindi ito world physics, ngunit isang uri ng Mpemba physics
Sa oras na iyon, tinawanan lamang ito ng guro, ngunit si Deniss Osborn, isang propesor ng physics, na minsan ay nagpunta sa parehong paaralan kung saan nag-aral si Erasto, ay nag-eksperimentong kinumpirma ang pagkakaroon ng gayong epekto, bagaman mayroong walang paliwanag para dito. Noong 1969, isang tanyag na siyentipikong journal ang naglathala ng magkasanib na artikulo ng dalawang lalaking naglalarawan sa kakaibang epektong ito.
Mula noon, ang tanong kung aling tubig ang mas mabilis na nagyeyelo - mainit o malamig, ay may sariling pangalan - ang epekto, o kabalintunaan, Mpemba.
Matagal nang lumitaw ang tanong
Natural, ang ganitong kababalaghan ay naganap na noon pa, at ito ay nabanggit sa mga gawa ng ibang mga siyentipiko. Hindi lamang isang schoolboy ang interesado sa tanong na ito, ngunit naisip ito nina Francis Bacon, Rene Descartes at maging si Aristotle.
Iyan lang ang mga diskarte sa paglutas ng kabalintunaan na ito na nagsimulang tingnan lamang sa pagtatapos ng ikadalawampu siglo.
Mga kundisyon para maganap ang isang kabalintunaan
Tulad ng ice cream, hindi lang ordinaryong tubig ang nagyeyelo sa panahon ng eksperimento. Ang ilang mga kundisyon ay dapat naroroon upang simulan ang pagtatalo kung aling tubig ang mas mabilis na nagyeyelo - malamig o mainit. Ano ang nakakaimpluwensya sa prosesong ito?
Ngayon, sa ika-21 siglo, ilang mga opsyon ang iniharap na makapagpapaliwanagang kabalintunaan na ito. Aling tubig ang mas mabilis na nagyeyelo, mainit o malamig, ay maaaring depende sa katotohanan na ang mainit na tubig ay may mas mataas na rate ng pagsingaw kaysa sa malamig na tubig. Kaya, bumababa ang volume nito, at sa pagbaba ng volume, ang oras ng pagyeyelo ay nagiging mas maikli kaysa kung kukuha ka ng katulad na paunang volume ng malamig na tubig.
Matagal nang na-defrost ang freezer
Aling tubig ang mas mabilis na nagyeyelo, at kung bakit ito nangyayari, ang maaaring maapektuhan ng snow lining na maaaring nasa freezer ng refrigerator na ginamit para sa eksperimento. Kung kukuha ka ng dalawang lalagyan na magkapareho sa dami, ngunit ang isa sa kanila ay magkakaroon ng mainit na tubig at ang isa pang malamig na tubig, ang lalagyan na may mainit na tubig ay matutunaw ang niyebe sa ilalim nito, at sa gayon ay mapapabuti ang pakikipag-ugnay ng thermal level sa dingding ng refrigerator. Hindi iyon magagawa ng lalagyan ng malamig na tubig. Kung walang ganoong lining na may snow sa compartment ng refrigerator, dapat na mas mabilis na mag-freeze ang malamig na tubig.
Itaas - ibaba
Gayundin, ang kababalaghan kung saan ang tubig ay mas mabilis na nagyeyelo - mainit o malamig, ay ipinaliwanag tulad ng sumusunod. Kasunod ng ilang partikular na batas, ang malamig na tubig ay nagsisimulang mag-freeze mula sa itaas na mga layer, kapag ang mainit na tubig ay ginagawa ito ng kabaligtaran - nagsisimula itong mag-freeze mula sa ibaba pataas. Ito ay lumalabas na ang malamig na tubig, na may malamig na layer sa itaas na may yelo na nabuo sa ilang mga lugar, sa gayon ay nakakapinsala sa mga proseso ng convection at thermal radiation, sa gayon ay nagpapaliwanag kung aling tubig ang mas mabilis na nagyeyelo - malamig o mainit. Mga larawan mula sa amateurmga eksperimento ay nakalakip, at ito ay malinaw na nakikita dito.
Lumalabas ang init, pataas, at doon nakasalubong nito ang napakalamig na layer. Walang libreng landas para sa radiation ng init, kaya nagiging mahirap ang proseso ng paglamig. Ang mainit na tubig ay ganap na walang mga hadlang sa landas nito. Alin ang mas mabilis mag-freeze - malamig o mainit, kung saan nakasalalay ang posibleng kahihinatnan, maaari mong palawakin ang sagot sa pamamagitan ng pagsasabi na ang anumang tubig ay may ilang partikular na substance na natunaw dito.
Mga dumi sa komposisyon ng tubig bilang salik na nakakaapekto sa kinalabasan
Kung hindi ka mandaya at gumamit ng tubig na may parehong komposisyon, kung saan ang mga konsentrasyon ng ilang mga sangkap ay magkapareho, kung gayon ang malamig na tubig ay dapat mag-freeze nang mas mabilis. Ngunit kung ang isang sitwasyon ay nangyayari kapag ang mga natunaw na elemento ng kemikal ay naroroon lamang sa mainit na tubig, habang ang malamig na tubig ay hindi nagtataglay ng mga ito, kung gayon ang mainit na tubig ay may pagkakataon na mag-freeze nang mas maaga. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang mga dissolved substance sa tubig ay lumilikha ng mga sentro ng pagkikristal, at sa isang maliit na bilang ng mga sentrong ito, ang pagbabago ng tubig sa isang solidong estado ay mahirap. Kahit na ang supercooling ng tubig ay posible, sa kahulugan na sa mga sub-zero na temperatura ay magiging likido ito.
Ngunit ang lahat ng mga bersyon na ito, tila, ay hindi ganap na nababagay sa mga siyentipiko at sila ay nagpatuloy sa paggawa sa isyung ito. Noong 2013, sinabi ng isang pangkat ng mga mananaliksik sa Singapore na nalutas na nila ang lumang misteryo.
Isang grupo ng mga Chinese scientist ang nagsasabing ang sikreto ng epektong ito ay nasa dami ng enerhiyang nakaimbak sa pagitan ng mga molekula ng tubig sa mga bono nito, na tinatawag na hydrogen bonds.
Clue mula sa mga Chinese scientist
Susunod ang sumusunod na impormasyon, para sa pag-unawa kung saan kailangan mong magkaroon ng ilang kaalaman sa chemistry upang malaman kung aling tubig ang mas mabilis na nagyeyelo - mainit o malamig. Tulad ng alam mo, ang isang molekula ng tubig ay binubuo ng dalawang H (hydrogen) atoms at isang O (oxygen) atom na pinagsasama-sama ng mga covalent bond.
Ngunit ang mga atomo ng hydrogen ng isang molekula ay naaakit din sa mga kalapit na molekula, sa kanilang bahagi ng oxygen. Ang mga bono na ito ang tinatawag na mga hydrogen bond.
Nararapat na alalahanin na kasabay nito, ang mga molekula ng tubig ay kumikilos nang salungat sa isa't isa. Napansin ng mga siyentipiko na kapag ang tubig ay pinainit, ang distansya sa pagitan ng mga molekula nito ay tumataas, at ito ay pinadali ng mga puwersang salungat. Lumalabas na ang mga bono ng hydrogen, na sumasakop sa isang distansya sa pagitan ng mga molekula sa isang malamig na estado, ay masasabing nakaunat, at mayroon silang mas malaking suplay ng enerhiya. Ang reserbang enerhiya na ito ay inilabas kapag ang mga molekula ng tubig ay nagsimulang lumapit sa isa't isa, iyon ay, nangyayari ang paglamig. Lumalabas na ang mas malaking supply ng enerhiya sa mainit na tubig, at ang mas malaking paglabas nito kapag pinalamig sa mga sub-zero na temperatura, ay nangyayari nang mas mabilis kaysa sa malamig na tubig, na mayroong ganoong supply.mas kaunting enerhiya. Kaya aling tubig ang mas mabilis na nagyeyelo - malamig o mainit? Ang Mpemba paradox ay dapat na nangyayari sa labas at sa lab, at ang mainit na tubig ay dapat maging yelo nang mas mabilis.
Pero bukas pa rin
Mayroong teoretikal lamang na kumpirmasyon ng clue na ito - lahat ng ito ay nakasulat sa magagandang mga formula at tila makatotohanan. Ngunit kapag ang pang-eksperimentong data, kung saan ang tubig ay mas mabilis na nagyeyelo - mainit o malamig, ay ilalagay sa praktikal na kahulugan, at ang kanilang mga resulta ay ipapakita, pagkatapos ay posibleng isaalang-alang ang tanong ng Mpemba na kabalintunaan na sarado.
