Вода тепло факел пепел
Эффе́кт Мпе́мбы, или парадо́кс Мпе́мбы, — научный парадокс, который гласит, что горячая вода может замёрзнуть быстрее, чем холодная, хотя при этом она должна пройти температуру холодной воды в процессе замерзания. Данное наблюдение противоречит первому началу термодинамики.
История открытия[править | править код]
То, что горячая вода остывает быстрее, упоминали в своё время Аристотель, Френсис Бэкон и Рене Декарт. Это связано с большей скоростью испарения и излучения тепла, но никак не повлияет на последующее замораживание. В 1963 году танганьикский школьник Эрасто Мпемба заинтересовался причинами того, что горячая смесь мороженого замерзает быстрее, чем холодная. Он обратился за разъяснениями к учителю физики, но тот лишь посмеялся над учеником, сказав следующее: «Это не всемирная физика, а физика Мпембы».
Этот же вопрос Мпемба задал приехавшему в школу Деннису Осборну, профессору физики. Проведенная экспериментальная проверка подтвердила наличие эффекта, но не дала его объяснения. В 1969 году в журнале «Physics Education[en]» вышла совместная статья Мпембы и Осборна, описывающая эффект[1]. В том же году Джордж Келл из канадского Национального исследовательского совета опубликовал статью с описанием явления в «American Journal of Physics[en]»[2].
Анализ парадокса[править | править код]
Было предложено несколько вариантов объяснения этого парадокса:
- Использование бытового холодильника с большим температурным гистерезисом в качестве экспериментального «прибора». Горячая вода, в отличие от холодной, нагревает термостат, тот запускает компрессор, и холодильник начинает морозить. Процесс инерционный, поэтому небольшое количество воды успевает даже замёрзнуть. Использование термостатированного холодильника опровергает этот парадокс. (Однако эта версия не стыкуется с тем, что эффект, как было выше упомянуто, предположительно, был известен Аристотелю, Френсису Бэкону и Рене Декарту, которые явно не пользовались термостатированным холодильником)
- Горячая вода начинает испаряться. Но в холодном воздухе превращается в лёд и начинает падать вниз, образовывая корку льда.
- Горячая вода быстрее испаряется из контейнера, уменьшая тем самым свой объём, а меньший объём воды с той же температурой замерзает быстрее. В герметичных контейнерах холодная вода должна замерзать быстрее.
- Наличие снеговой подкладки в морозильной камере холодильника. Контейнер с горячей водой плавит под собой снег, улучшая тем самым тепловой контакт со стенкой морозильника. Контейнер с холодной водой не плавит под собой снег. При отсутствии снеговой подкладки контейнер с горячей водой должен замерзать медленнее.
- Холодная вода начинает замерзать сверху, ухудшая тем самым процессы теплоизлучения и конвекции, а значит и убыли тепла, тогда как горячая вода начинает замерзать снизу. При дополнительном механическом перемешивании воды в контейнерах холодная вода должна замерзать быстрее.
- Наличие центров кристаллизации в охлаждаемой воде — растворённых в ней веществ. При малом количестве таких центров превращение воды в лёд затруднено, и возможно даже её переохлаждение, когда она остается в жидком состоянии, имея минусовую температуру. При одинаковом составе и концентрации растворов холодная вода должна замерзать быстрее.
- Из-за разницы в энергии, запасённой в водородных связях. 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 и означает охлаждение[3].
- Горячая вода может содержать меньше растворённых газов, потому что большое количество газа уходит при нагревании. Предполагается, что это изменяет свойства горячей воды, и она быстрее охлаждается[4]
- По мере нагревания водородные связи ослабевают, и молекулы воды в кластерах занимают такие позиции, из которых им проще переходить к кристаллической структуре льда[5]. В холодной воде всё происходит так же, но энергии на разрыв водородных связей требуется больше — поэтому замерзание происходит медленнее[6].
Но однозначного ответа на вопрос, какие из них обеспечивают стопроцентное воспроизведение эффекта Мпембы, так и не было получено.
Современные представления[править | править код]
24 ноября 2016 года в журнале «Scientific Reports[en]» (входит в группу «Nature») была опубликована статья, где авторы утверждают, что в опубликованных ранее материалах нет чёткого научного определения эффекта, сами дают такое определение и показывают, что при следовании этому определению эффект не проявляется.
том числе, они указывают и на недостаточную строгость утверждения «горячая вода не остывает быстрее, чем холодная» (ожидаемое поведение) — очевидно, что горячую воду можно остудить быстрее, чем холодную, если, к примеру, увеличить мощность, используемую для охлаждения. В статье показано, в частности, что при охлаждении трёх 400-граммовых порций воды, во всём идентичных между собой за исключением начальной температуры (21,8; 57,3; 84,7 °C), залитых в одинаковые стаканы и помещённых в термостатированный морозильник при −18 °C, горячая вода достигала нулевой температуры дольше (соответственно за 6397, 9504 и 10812 секунд), как и следовало ожидать согласно первому закону термодинамики[7].
Тем не менее, в 2017 году две исследовательские группы независимо и одновременно нашли теоретические доказательства эффекта Мпембы, а также предсказали новый «обратный» эффект Мпембы, при котором нагрев охлажденной системы, далекой от равновесия, занимает меньше времени, чем в другой системе, которая была изначально ближе к равновесию. Лу и Раз[8] дают общий критерий, основанный на марковской статистической механике, предсказывающий появление обратного эффекта Мпембы в модели Изинга и диффузионной динамике. Ласанта и его коллеги[9] предсказывают также прямые и обратные эффекты Мпембы для сыпучих тел в исходном состоянии, далеком от равновесия. В этой последней работе предполагается, что общий механизм, приводящий к обоим эффектам Мпембы, обусловлен функцией распределения частиц по скоростям, которая значительно отклоняется от распределения Максвелла.
Источник: ru.wikipedia.org
- Оксид меди(2)массой 16,0 г растворили в 200 мл 10%-ного раствора хлороводорода ( P=1,09г/мл).рассчитайте массовую долю (%) хлорида меди(2) в конечном растворе
- исправьте ошибки, объясните постановку знаков препинания я-ученик, глаза -как небо, голубое…., хорошо учиться вот наша задача, пятью пять двадцать пять, герой этого спектакля-я. Прекрасный человек Иван Иванович.
- Вася прочитал 3/4 книги,составляющей 480 страниц.Сколько ему осталось прочитать? 1)120 2)360 3)240 4)другой ответ
- Запиши, чем прославились А.В.Суворов и Ф.Ф.Ушаков. Ответ знаю, но не могу придумать как написать.
- Помогите! 7класс. Уравняйте приведённые реакции и определите, к какому типу они относятся: P+O₂⇒P₂O₅
- На маслозавод с одной фермы привезли 1200 л молока а с другой фермы -3)4 этого количества Сколько потребовалось бидонов для отправки всего молока если в каждый бидон вмещалось 25 л молока ?
- упростите выражение))))))ПЛИЗ
- ((5907-4935):36+1973):25-79
- В сосуд, имеющий форму треугольной призмы, налили 50 литров воды, при этом уровень воды в сосуде составил 80 см. В сосуд бросили металлическую деталь объемом 1875 см3. На сколько сантиметров поднимется уровень жидкости в сосуде? (1 литр равен 1000 см3)
- СДЕЛАЙТЕ ОТЗЫВ К ПРОИЗВЕДЕНИЮ ЧЕРНАЯ КУРИЦА ИЛИ ПОДЗЕМНЫЕ ЖИТЕЛИ.. 1 ВОПРОС: АВТОР И НАЗВАНИЕ ПРОИЗВЕДЕНИЯ.. 2 ВОПРОС: УКАЖИТЕ ГЛАВНОГО ГЕРОЯ ПРОИЗВЕДЕНИЯ.. 3 ВОПРОС: КРАТКО ПЕРЕСКАЗАТЬ СЮЖЕТ.. 4 ВОПРОС: ВЫРАЗИТЬ СВОЕ ВПЕЧАТЛЕНИЕ ОП ПРОИЗВЕДЕНИИ.. ПОСЛЕДНЕЕ И ПЕРВОЕ НЕ ОСОБО НУЖНО:)ДАЮ 60 БАЛЛОВ!
Источник: slovari.net
Угадай слово по подсказке ответы
{«дерево»лес»верстак»бревно»заноза»}
{«ёлка»шишка»праздник»зима»иголка»}
{«шахматы»ферзь»шах»тактика»конь»}
{«солнце»тепло»энергия»сила»свет»}
{«море»корабль»дельфин»медуза»матрос»}
{«небо»звезда»свобода»радуга»полёт»}
{«космос»Гагарин»спутник»ракета»планета»}
{«музыка»нота»арфа»бах»концерт»}
{«сказка»миф»волк»колобок»Буратино»}
{«радость»восторг»успех»веселье»ребёнок»}
{«трава»земля»газон»сено»пикник»}
{«деньги»власть»монета»казино»долг»}
{«река»берег»волга»течение»рыба»}
{«ветер»парус»шторм»воздух»ураган»}
{«игра»жизнь»прятки»домино»актёр»}
{«любовь»счастье»страсть»разлука»сердце»}
{«дорога»знак»машина»асфальт»маршрут»}
{«самолёт»крыло»пилот»небо»шасси»}
{«поле»луг»трактор»пшеница»футбол»}
{«ночь»темнота»сон»луна»утро»}
{«снаряд»спорт»ядро»танк»полёт»}
{«путь»дорога»рельсы»шаг»карта»}
{«лето»листья»деревня»песок»пляж»}
{«машина»колесо»руль»механизм»скорость»}
{«дождь»капля»снег»лужа»зонт»}
{«еда»обед»вкус»пища»блюдо»}
{«океан»море»вода»глубина»волны»}
{«боль»травма»рана»потеря»укол»}
{«звук»музыка»голос»колонка»слух»}
{«ребёнок»школа»счастье»жизнь»игрушка»}
{«наука»химия»физика»познание»учёный»}
{«Русь»киев»князь»кольчуга»богатырь»}
{«огонь»вода»тепло»факел»пепел»}
{«снег»мороз»лёд»хруст»сугроб»}
{«звезда»космос»планета»галактика»ночь»}
{«человек»тело»животное»личность»существо»}
{«утро»восход»роса»туман»кофе»}
{«болезнь»грипп»лечение»доктор»кашель»}
{«воздух»кислород»земля»ветер»прохлада»}
{«волосы»стрижка»парик»кудри»коса»}
{«молоко»кефир»сливки»коза»сыр»}
{«собака»ошейник»хвост»лай»будка»}
{«корабль»парус»капитан»море»пират»}
{«насос»велосипед»воздух»помпа»шина»}
{«цветок»поле»запах»букет»сад»}
{«работа»отдых»дело»офис»деньги»}
{«зима»снеговик»холод»лёд»снежок»}
{«праздник»торт»юбилей»гость»веселье»}
{«чай»сахар»пакетик»лимон»ложка»}
{«запах»вонь»цветы»аромат»хвоя»}
{«песок»стекло»море»пляж»карьер»}
{«круг»овал»радиус»окружность»луна»}
{«бумага»ручка»книга»принтер»письмо»}
{«бог»вера»небо»дух»храм»}
{«счастье»жизнь»солнце»смех»гармония»}
{«кот»мышь»хвост»март»усы»}
{«женщина»красота»мать»платье»дева»}
{«кино»актёр»комедия»театр»камера»}
{«время»деньги»песок»дата»скорость»}
{«планета»орбита»космос»юпитер»Венера»}
{«голова»шляпа»мозг»мысли»волосы»}
{«конь»грива»упряжка»всадник»пальто»}
{«хлеб»масло»пшеница»зерно»булка»}
{«корова»мясо»бык»луг»сено»}
{«смех»шутка»дети»клоун»анекдот»}
{«водопад»каскад»поток»вода»камни»}
{«нос»нюх»насморк»платок»лицо»}
{«облако»туча»солнце»дождь»ветер»}
{«лошадь»мустанг»копыто»повозка»бег»}
{«тепло»холод»лето»весна»камин»}
{«цветок»стебель»горшок»бабочка»бутон»}
{«страна»родина»гимн»флаг»народ»}
{«деревня»село»колхоз»молоко»изба»}
{«красота»природа»салон»девушка»искусство»}
{«волна»берег»звук»океан»пляж»}
{«страх»фобия»боль»паук»темнота»}
{«мясо»рыба»говядина»свинина»шашлык»}
{«холод»снег»мороз»голод»север»}
{«спорт»футбол»бег»плавание»атлетика»}
{«химия»наука»колба»синтез»реакция»}
{«физика»ньютон»сила»механика»частица»}
{«газ»нефть»пропан»плита»гелий»}
{«пляж»загар»волейбол»волна»плавки»}
{«лёд»коньки»каток»мороз»сосулька»}
{«тело»дух»голова»масса»торс»}
{«книга»страница»чтение»история»том»}
{«глаза»очки»взгляд»линза»слеза»}
{«знак»кирпич»дорога»зодиак»логотип»}
{«поезд»вокзал»вагон»метро»машинист»}
{«металл»золото»железо»медь»жесть»}
{«часы»стрелка»минута»механизм»песок»}
{«золото»слиток»металл»деньги»кольцо»}
{«камень»скала»гранит»глыба»гора»}
{«труба»водосток»медь»газ»горн»}
{«степь»ветер»казак»конь»поле»}
{«скорость»звук»быстрота»бег»свет»}
{«тайна»мистика»загадка»секрет»шпион»}
{«пиво»хмель»солод»вобла»футбол»}
{«театр»актёр»драма»пьеса»опера»}
{«яблоко»фрукт»Адам»ньютон»сок»}
После прохождение этих уровней вы можете перейти на следующую страницу, чтобы получить полный список необходимых ответов:
Если у вас есть какие-либо предложения, не стесняйтесь комментировать эту тему. Угадай слово по подсказке 101-200 уровень.
Источник: frotran.info