Кайсы суу тезирээк тоңот, ысыкпы же муздакпы, ага көптөгөн факторлор таасир этет, бирок суроонун өзү бир аз кызыктай көрүнөт. Ыстык суунун музга айланышы үчүн салыштырмалуу муздак суунун температурасына чейин муздаганга дагы убакыт керек экендиги физикадан белгилүү. Муздак суу менен бул этапты өткөрүп жиберсе болот жана, демек, ал өз убагында жеңип чыгат.
Бирок аязда көчөдө кайсы суу бат тоңот - муздакпы же ысыкпы деген суроонун жообун түндүк кеңдиктин ар бир тургуну билет. Чынында, илимий жактан алганда, кандай болгон күндө да муздак суу тезирээк тоңушу керек экен.
Ошентип, физика мугалими 1963-жылы мектеп окуучусу Эрасто Мпемба келип, келечектеги балмуздактын муздак аралашмасы эмне үчүн мурдагыдан узак, бирок ысык тоңуп каларын түшүндүрүүнү суранган.
Бул дүйнөлүк физика эмес, бирок Mpemba физикасынын кандайдыр бир түрү
Ошол кезде мугалим буга күлүп гана койгон, бирок бир кезде Эрасто окуган мектепте окуган физика профессору Денис Осборн мындай эффекттин бар экенин эксперименталдык түрдө тастыктаган, бирок анда бул үчүн эч кандай түшүндүрмө. 1969-жылы илимий-популярдуу журнал бул өзгөчө эффектти сүрөттөгөн эки кишинин биргелешкен макаласын жарыялаган.
Ошондон бери, демек, кайсы суу тезирээк тоңот деген суроонун - ысыкпы же муздакпы, өзүнүн аты бар - эффект, же парадокс, Mpemba.
Суроо көптөн бери пайда болгон
Табигый мындай кубулуш мурда да болуп келген жана башка окумуштуулардын эмгектеринде айтылган. Бул суроого мектеп окуучусу гана эмес, Фрэнсис Бэкон, Рене Декарт, жада калса Аристотель да бир убакта ойлонгон.
Бул парадоксту чечүүнүн жолдору 20-кылымдын аягында гана карала баштаган.
Парадокстун пайда болушу үчүн шарттар
Балмуздактардагыдай эле эксперимент учурунда тоңуп кала турган жөнөкөй суу эмес. Кайсы суунун муздак же ысык экенин талашуу үчүн белгилүү бир шарттар болушу керек. Бул процесске эмне таасир этет?
Азыр, 21-кылымда, түшүндүрө турган бир нече варианттар алдыга коюлдубул парадокс. Кайсы суу тезирээк тоңот, ысык же муздак, ысык суунун муздак сууга караганда буулануу ылдамдыгы жогору экендигине байланыштуу болушу мүмкүн. Ошентип, анын көлөмү азаят, ал эми көлөмү азайганда, тоңуу убактысы ушундай эле баштапкы муздак суунун көлөмүн алганга караганда кыскарат.
Муздаткыч көптөн бери эриген
Кайсы суу тезирээк тоңот жана эмне үчүн бул эксперимент үчүн колдонулган муздаткычтын тоңдургучундагы кардын каптамасынан таасир этиши мүмкүн. Эгерде сиз көлөмү боюнча бирдей болгон эки идиш алсаңыз, бирок алардын биринде ысык суу, экинчисинде муздак суу болсо, ысык суусу бар идиш астындагы карды эритип, жылуулук деңгээлинин муздаткычтын дубалы менен байланышын жакшыртат. Муздак суу куюлган идиш муну кыла албайт. Муздаткыч камерада кар төшөлгөн мындай каптама жок болсо, муздак суу тезирээк тоңушу керек.
Жогорку - ылдый
Ошондой эле суунун тезирээк тоңушу – ысык же муздак көрүнүшү төмөнкүчө түшүндүрүлөт. Белгилүү мыйзамдарга ылайык, муздак суу үстүнкү катмарлардан тоңуп баштайт, ысык суу тескерисинче тоңуп баштайт - ылдыйдан жогору карай тоңуп баштайт. Көрсө, муздак суу, муздак катмары бар муздак катмары бар, кээ бир жерлерде буга чейин пайда болгон, ошентип, конвекция жана жылуулук нурлануу процесстерин начарлатат, ошону менен кайсы суунун муздак же ысык - бат тоңорун түшүндүрөт. Сүрөттөр ышкыбоздордонэксперименттер тиркелген жана бул жерде ачык көрүнүп турат.
Жылуулук чыгып, жогору карай ыктап, ал жерде абдан муздаган катмарга жолугат. Жылуулук нурлануусу үчүн эркин жол жок, ошондуктан муздатуу процесси кыйындайт. Ысык суунун жолунда мындай тоскоолдуктар таптакыр жок. Кайсынысы тезирээк тоңот - муздакпы же ысыкпы, мүмкүн болгон натыйжа ага жараша болот, жоопту ар кандай сууда эриген белгилүү заттар бар деп айтуу менен кеңейте аласыз.
Суунун курамындагы аралашмалар натыйжага таасир этүүчү фактор катары
Кайсы бир заттардын концентрациясы бирдей болгон сууну алдабасаңыз жана колдонсоңуз, муздак суу тезирээк тоңушу керек. Бирок, эгерде эриген химиялык элементтер ысык сууда гана кездешсе, муздак суу аларга ээ эмес болсо, анда ысык суу эрте тоңуп калуу мүмкүнчүлүгүнө ээ. Бул сууда эриген заттар кристаллдашуу борборлорун түзөөрү менен түшүндүрүлөт жана бул борборлордун аз болушу менен суунун катуу абалга айланышы кыйын. Ал тургай, сууну өтө муздатуу да мүмкүн, башкача айтканда, нөлдөн төмөн температурада ал суюк абалда болот.
Бирок бул версиялардын баары, кыязы, илимпоздорго толук туура келбеген жана алар бул маселенин үстүндө иштөөнү уланта беришкен. 2013-жылы Сингапурдагы изилдөөчүлөр тобу кылым карыткан сырды чечкенин айтышкан.
Кытай окумуштууларынын бир тобу бул эффекттин сыры суутек байланыштары деп аталган байланыштарындагы суу молекулаларынын ортосунда сакталган энергиянын көлөмүндө деп ырасташат.
Кытай окумуштууларынын маалыматы
Төмөнкү маалымат берилет, аны түшүнүү үчүн кайсы суунун ысык же муздак бат тоңорун билүү үчүн химия боюнча бир аз билимге ээ болушуңуз керек. Белгилүү болгондой, суу молекуласы эки Н (суутек) атомунан жана бир O (кычкылтек) атомунан турат.
Бирок бир молекуланын суутек атомдору да кошуна молекулаларга, алардын кычкылтек компонентине тартылат. Дал ушул байланыштар суутек байланыштары деп аталат.
Ошол эле учурда суу молекулалары бири-бирине түртүүчү таасир тийгизерин эстен чыгарбоо керек. Окумуштуулар суу ысытылганда анын молекулаларынын ортосундагы аралык чоңоюп, ага түртүүчү күчтөр көмөктөшөөрүн белгилешти. Көрсө, муздак абалда молекулалардын ортосунда бир аралыкты ээлеген суутек байланыштары созулган деп айтууга болот жана аларда көбүрөөк энергия запасы бар. Дал ушул энергия запасы суу молекулалары бири-бирине жакындай баштаганда бөлүнүп чыгат, башкача айтканда муздатуу пайда болот. Көрсө, ысык сууда энергиянын чоңураак запасы, нөлдүк температурага чейин муздаганда анын көбүрөөк бөлүнүп чыгышы, мындай запасы бар муздак сууга караганда тезирээк болот экен.азыраак энергия. Анда кайсы суу тезирээк тоңот - муздакпы же ысыкпы? Mpemba парадоксу сыртта жана лабораторияда болуп, ысык суу музга тезирээк айланышы керек.
Бирок дагы эле ачык
Бул ойдун теориялык гана ырастоосу бар – мунун баары кооз формулалар менен жазылган жана акылга сыярлык көрүнөт. Бирок суу тезирээк тоңгон эксперименталдык маалыматтар - ысык же муздак, практикалык мааниге келтирилип, алардын натыйжалары берилгенде, Mpemba парадоксу жөнүндө маселени жабык кароого болот.
