Welches Wasser gefriert schneller heiß bzw. Warum gefriert heißes Wasser schneller als kaltes Wasser? Mpemba-Effekt

Mpemba-Effekt(Mpemba-Paradox) - ein Paradox, das besagt, dass Heißes Wasser unter bestimmten Bedingungen gefriert es schneller als kaltes Wasser, obwohl es gleichzeitig die Temperatur von kaltem Wasser während des Gefriervorgangs passieren muss. Dieses Paradoxon ist eine experimentelle Tatsache, die den üblichen Vorstellungen widerspricht, wonach unter den gleichen Bedingungen ein stärker erhitzter Körper länger braucht, um auf eine bestimmte Temperatur abzukühlen, als ein weniger erhitzter Körper, um auf dieselbe Temperatur abzukühlen.

Dieses Phänomen wurde damals von Aristoteles, Francis Bacon und Rene Descartes bemerkt, aber erst 1963 fand ein tansanischer Schüler Erasto Mpemba heraus, dass eine heiße Eismischung schneller gefriert als eine kalte.

Als Schülerin von Magambinskaya weiterführende Schule in Tansania hat Erasto Mpemba praktische Arbeitüber das Kochgeschäft. Er musste hausgemachtes Eis herstellen - Milch kochen, Zucker darin auflösen, auf Raumtemperatur abkühlen und dann zum Einfrieren in den Kühlschrank stellen. Anscheinend war Mpemba kein besonders fleißiger Schüler und er verzögerte die Fertigstellung des ersten Teils der Aufgabe. Aus Angst, am Ende der Stunde nicht rechtzeitig zu sein, stellte er die heiße Milch in den Kühlschrank. Zu seiner Überraschung fror sie sogar früher als die Milch seiner Kameraden, die nach einer bestimmten Technologie zubereitet wurde.

Danach experimentierte Mpemba nicht nur mit Milch, sondern auch mit gewöhnlichem Wasser. Auf jeden Fall fragte er, bereits Schüler des Mkvavskaya-Gymnasiums, Professor Dennis Osborne vom University College in Dar es Salaam (auf Einladung des Schulleiters, den Schülern einen Physikvortrag zu halten) speziell zum Thema Wasser: „Wenn wir zwei nehmen identische Behälter mit gleichen Wassermengen, so dass in einem von ihnen das Wasser eine Temperatur von 35 ° C und in dem anderen - 100 ° C hat, und in den Gefrierschrank stellen, dann gefriert das Wasser in der zweiten schneller ?" Osborne interessierte sich für dieses Thema und bald veröffentlichten er und Mpemba 1969 die Ergebnisse ihrer Experimente in der Zeitschrift "Physics Education". Seitdem heißt der von ihnen entdeckte Effekt Mpemba-Effekt.

Bis heute weiß niemand genau, wie dieser seltsame Effekt zu erklären ist. Wissenschaftler haben keine einzige Version, obwohl es viele gibt. Es geht um den Unterschied in den Eigenschaften von heißem und kaltem Wasser, aber es ist noch nicht klar, welche Eigenschaften dabei eine Rolle spielen: der Unterschied bei Unterkühlung, Verdunstung, Eisbildung, Konvektion oder die Wirkung von Flüssiggasen auf Wasser bei unterschiedliche Temperaturen.

Das Paradox des Mpemba-Effekts besteht darin, dass die Zeit, während der ein Körper auf Umgebungstemperatur abkühlt, proportional zum Temperaturunterschied zwischen diesem Körper und der Umgebung sein sollte. Dieses Gesetz wurde von Newton aufgestellt und seitdem vielfach in der Praxis bestätigt. Bei diesem Effekt kühlt Wasser mit einer Temperatur von 100 °C schneller auf eine Temperatur von 0 °C ab als dieselbe Wassermenge mit einer Temperatur von 35 °C.

Dies deutet jedoch noch nicht auf ein Paradox hin, da der Mpemba-Effekt im Rahmen von berühmte Physik... Hier einige Erklärungen für den Mpemba-Effekt:

Verdunstung

Verdunstungseffekt - Doppeleffekt. Zum einen wird die zur Kühlung benötigte Wassermenge reduziert. Und zweitens sinkt die Temperatur aufgrund der Tatsache, dass die Verdampfungswärme des Übergangs von der Wasserphase in die Dampfphase abnimmt.

Temperaturunterschied

Aufgrund der Tatsache, dass die Temperaturdifferenz zwischen heißes Wasser und mehr kalte Luft - daher ist der Wärmeaustausch in diesem Fall intensiver und heißes Wasser kühlt schneller ab.

Unterkühlung

Wenn Wasser unter 0 °C abgekühlt wird, gefriert es nicht immer. Unter bestimmten Bedingungen kann es unterkühlen und bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt weiterhin flüssig bleiben. In einigen Fällen kann Wasser auch bei einer Temperatur von -20 C flüssig bleiben.

Der Grund für diesen Effekt ist, dass für die Bildung erster Eiskristalle Zentren der Kristallbildung benötigt werden. Wenn sie in flüssigem Wasser nicht vorhanden sind, wird die Unterkühlung so lange andauern, bis die Temperatur so stark sinkt, dass sich spontan Kristalle bilden. Wenn sie sich in einer unterkühlten Flüssigkeit zu bilden beginnen, beginnen sie schneller zu wachsen und bilden einen Eismatsch, der, wenn er gefroren ist, Eis bildet.

Heißes Wasser ist am anfälligsten für Unterkühlung, da durch das Erhitzen gelöste Gase und Blasen entfernt werden, die wiederum als Zentren für die Bildung von Eiskristallen dienen können.

Warum gefriert heißes Wasser bei Unterkühlung schneller? Bei kaltem Wasser, das nicht unterkühlt ist, geschieht Folgendes. In diesem Fall bildet sich eine dünne Eisschicht auf der Oberfläche des Gefäßes. Diese Eisschicht dient als Isolator zwischen Wasser und kalter Luft und verhindert eine weitere Verdunstung. Die Geschwindigkeit der Bildung von Eiskristallen ist in diesem Fall langsamer. Bei unterkühltem Warmwasser besitzt unterkühltes Wasser keine schützende Oberflächeneisschicht. Daher verliert es durch die offene Oberseite viel schneller Wärme.

Wenn der Unterkühlungsprozess endet und das Wasser gefriert, geht viel mehr Wärme verloren und bildet sich daher mehr Eis.

Viele Forscher dieses Effekts halten Hypothermie für den Hauptfaktor beim Mpemba-Effekt.

Konvektion

Dieser Effekt wird durch die Wasserdichteanomalie erklärt. Wasser hat eine maximale Dichte bei 4 °C. Wenn Sie Wasser auf 4 °C abkühlen und auf eine niedrigere Temperatur stellen, gefriert die Oberflächenschicht des Wassers schneller. Da dieses Wasser weniger dicht ist als Wasser bei 4 °C, bleibt es an der Oberfläche und bildet eine dünne, kalte Schicht. Unter diesen Bedingungen bildet sich auf der Wasseroberfläche für kurze Zeit eine dünne Eisschicht, die jedoch als Isolator dient und die unteren Wasserschichten schützt, die eine Temperatur von 4 ° C beibehalten , wird der weitere Abkühlprozess langsamer.

Bei Warmwasser sieht die Situation ganz anders aus. Die oberflächliche Wasserschicht kühlt durch Verdunstung und einen größeren Temperaturunterschied schneller ab. Darüber hinaus sind Kaltwasserschichten dichter als Warmwasserschichten, sodass die Kaltwasserschicht nach unten sinkt und die Warmwasserschicht an die Oberfläche hebt. Diese Wasserzirkulation sorgt für einen schnellen Temperaturabfall.

Aber warum erreicht dieser Prozess keinen Gleichgewichtspunkt? Um den Mpemba-Effekt unter diesem Gesichtspunkt der Konvektion zu erklären, ist davon auszugehen, dass kalte und heiße Wasserschichten getrennt werden und der Konvektionsprozess selbst nach einer durchschnittlichen Wassertemperatur unter 4 °C fortgesetzt wird.

Es gibt jedoch keine experimentellen Daten, die diese Hypothese stützen würden, dass kalte und heiße Wasserschichten durch Konvektion getrennt werden.

In Wasser gelöste Gase

Wasser enthält immer darin gelöste Gase - Sauerstoff und Kohlendioxid. Diese Gase haben die Fähigkeit, den Gefrierpunkt von Wasser zu senken. Beim Erhitzen des Wassers werden diese Gase aus dem Wasser freigesetzt, da ihre Löslichkeit in Wasser bei hohen Temperaturen geringer ist. Wenn heißes Wasser gekühlt wird, befinden sich daher immer weniger gelöste Gase darin als in unbeheiztem Wasser. kaltes Wasser... Daher ist der Gefrierpunkt von erhitztem Wasser höher und es gefriert schneller. Dieser Faktor wird manchmal als der wichtigste Faktor zur Erklärung des Mpemba-Effekts angesehen, obwohl es keine experimentellen Daten gibt, die diese Tatsache bestätigen.

Wärmeleitfähigkeit

Dieser Mechanismus kann spielen essentielle Rolle wenn Wasser in kleinen Behältern in den Kühlschrank mit Gefrierfach gestellt wird. Unter diesen Bedingungen wurde festgestellt, dass der Behälter mit heißem Wasser das Eis des Gefrierschranks darunter schmilzt, wodurch der Wärmekontakt mit der Gefrierschrankwand und die Wärmeleitfähigkeit verbessert werden. Dadurch wird einem Behälter mit heißem Wasser schneller Wärme entzogen als aus kaltem Wasser. Der Behälter mit kaltem Wasser taut wiederum keinen Schnee darunter auf.

All diese (und andere) Bedingungen wurden in vielen Experimenten untersucht, aber eine eindeutige Antwort auf die Frage, welche von ihnen den Mpemba-Effekt zu hundert Prozent reproduziert, wurde nicht erhalten.

1995 untersuchte beispielsweise der deutsche Physiker David Auerbach den Einfluss der Unterkühlung von Wasser auf diesen Effekt. Er fand heraus, dass heißes Wasser, das einen unterkühlten Zustand erreicht, bei einer höheren Temperatur gefriert als kaltes Wasser, dh schneller als letzteres. Kaltes Wasser erreicht jedoch schneller einen unterkühlten Zustand als Warmwasser und gleicht so die vorherige Verzögerung aus.

Auerbachs Ergebnisse widersprachen zudem früheren Erkenntnissen, dass heißes Wasser aufgrund weniger Kristallisationszentren eine stärkere Unterkühlung erreichen kann. Wenn Wasser erhitzt wird, werden darin gelöste Gase entfernt, und wenn es gekocht wird, fallen einige darin gelöste Salze aus.

Bisher lässt sich nur eines behaupten – die Reproduktion dieses Effekts hängt im Wesentlichen von den Bedingungen ab, unter denen das Experiment durchgeführt wird. Gerade weil es nicht immer reproduziert wird.

1963 stellte ein Schüler aus Tansania namens Erasto Mpemba seinem Lehrer eine dumme Frage: Warum gefriert warmes Eis schneller in seinem Gefrierschrank als kaltes Eis?

Als Schüler der Magamba High School in Tansania machte Erasto Mpemba praktische Kocharbeiten. Er musste hausgemachtes Eis herstellen - Milch kochen, Zucker darin auflösen, auf Raumtemperatur abkühlen und dann zum Einfrieren in den Kühlschrank stellen. Anscheinend war Mpemba kein besonders fleißiger Schüler und er verzögerte die Fertigstellung des ersten Teils der Aufgabe. Aus Angst, am Ende der Stunde nicht rechtzeitig zu sein, stellte er die heiße Milch in den Kühlschrank. Zu seiner Überraschung fror sie sogar früher als die Milch seiner Kameraden, die nach einer bestimmten Technologie zubereitet wurde.

Er wandte sich zur Klärung an den Physiklehrer, lachte den Schüler aber nur aus und sagte: "Das ist keine Weltphysik, sondern die Physik von Mpemba." Danach experimentierte Mpemba nicht nur mit Milch, sondern auch mit gewöhnlichem Wasser.

Auf jeden Fall, bereits Schüler des Mkvavskaya Gymnasiums, fragte er Professor Dennis Osborne vom University College in Dar es Salaam (auf Einladung des Schulleiters, den Schülern einen Physikvortrag zu halten) speziell zum Thema Wasser: „Wenn wir zwei identische nehmen Behälter mit gleichen Wassermengen, so dass in einem von ihnen das Wasser eine Temperatur von 35 ° C und in dem anderen - 100 ° C hat, und in den Gefrierschrank stellen, dann gefriert das Wasser in der zweiten schneller. Wieso den?" Osborne interessierte sich für dieses Thema und schon 1969 veröffentlichten er und Mpemba die Ergebnisse ihrer Experimente in der Zeitschrift "Physics Education". Seitdem wird der von ihnen entdeckte Effekt Mpemba-Effekt genannt.

Sind Sie neugierig, warum dies geschieht? Erst vor wenigen Jahren gelang es Wissenschaftlern, dieses Phänomen zu erklären ...

Der Mpemba-Effekt (Mpemba-Paradoxon) ist ein Paradoxon, das besagt, dass heißes Wasser unter bestimmten Bedingungen schneller gefriert als kaltes Wasser, obwohl es während des Gefriervorgangs die Temperatur von kaltem Wasser passieren muss. Dieses Paradoxon ist eine experimentelle Tatsache, die den üblichen Vorstellungen widerspricht, wonach unter den gleichen Bedingungen ein stärker erhitzter Körper länger braucht, um auf eine bestimmte Temperatur abzukühlen, als ein weniger erhitzter Körper, um auf dieselbe Temperatur abzukühlen.

Dieses Phänomen wurde damals von Aristoteles, Francis Bacon und Rene Descartes bemerkt. Bis heute weiß niemand genau, wie dieser seltsame Effekt zu erklären ist. Wissenschaftler haben keine einzige Version, obwohl es viele gibt. Es geht um den Unterschied in den Eigenschaften von heißem und kaltem Wasser, aber es ist noch nicht klar, welche Eigenschaften dabei eine Rolle spielen: der Unterschied bei Unterkühlung, Verdunstung, Eisbildung, Konvektion oder die Wirkung von Flüssiggasen auf Wasser bei unterschiedliche Temperaturen. Das Paradox des Mpemba-Effekts ist, dass die Zeit, während der ein Körper auf Umgebungstemperatur abkühlt, proportional zum Temperaturunterschied zwischen diesem Körper und der Umgebung sein sollte. Dieses Gesetz wurde von Newton aufgestellt und seitdem vielfach in der Praxis bestätigt. Bei diesem Effekt kühlt Wasser mit einer Temperatur von 100 °C schneller auf eine Temperatur von 0 °C ab als dieselbe Wassermenge mit einer Temperatur von 35 °C.

Seitdem wurden verschiedene Versionen geäußert, von denen eine so klang: Ein Teil des heißen Wassers verdunstet zunächst einfach, und dann, wenn weniger davon vorhanden ist, gefriert das Wasser schneller. Diese Version wurde aufgrund ihrer Einfachheit zur beliebtesten, aber die Wissenschaftler waren nicht vollständig zufrieden.

Nun hat ein Forscherteam der Nanyang Technological University in Singapur unter der Leitung des Chemikers Xi Zhang das uralte Rätsel gelöst, warum warmes Wasser schneller gefriert als kaltes. Wie die chinesischen Experten herausgefunden haben, liegt das Geheimnis in der Energiemenge, die in Wasserstoffbrücken zwischen Wassermolekülen gespeichert ist.

Wie Sie wissen, bestehen Wassermoleküle aus einem Sauerstoffatom und zwei Wasserstoffatomen, die durch kovalente Bindungen zusammengehalten werden, was auf Teilchenebene wie ein Elektronenaustausch aussieht. Andere bekannte Tatsache besteht darin, dass Wasserstoffatome von Sauerstoffatomen benachbarter Moleküle angezogen werden - in diesem Fall werden Wasserstoffbrückenbindungen gebildet.

Gleichzeitig werden Wassermoleküle im Allgemeinen voneinander abgestoßen. Wissenschaftler aus Singapur stellten fest, dass der Abstand zwischen den Flüssigkeitsmolekülen aufgrund der Zunahme der Abstoßungskräfte umso größer ist, je wärmer das Wasser ist. Dadurch werden Wasserstoffbrückenbindungen gedehnt und speichern daher mehr Energie. Diese Energie wird beim Abkühlen des Wassers freigesetzt – die Moleküle rücken näher zusammen. Und Energiefreisetzung bedeutet bekanntlich Abkühlung.

Hier sind einige der Annahmen von Wissenschaftlern:

Verdunstung

Heißes Wasser verdunstet schneller aus dem Behälter, wodurch sein Volumen verringert wird, und ein kleineres Wasservolumen bei gleicher Temperatur gefriert schneller. Auf 100 °C erhitztes Wasser verliert beim Abkühlen auf 0 °C 16 % seiner Masse. Verdunstungseffekt - Doppeleffekt. Zum einen wird die zur Kühlung benötigte Wassermenge reduziert. Und zweitens sinkt seine Temperatur durch Verdunstung.

Temperaturunterschied

Aufgrund der Tatsache, dass der Temperaturunterschied zwischen heißem Wasser und kalter Luft größer ist, ist der Wärmeaustausch in diesem Fall intensiver und heißes Wasser kühlt schneller ab.

Unterkühlung
Wenn Wasser unter 0 ° C abgekühlt wird, gefriert es nicht immer. Unter bestimmten Bedingungen kann es unterkühlen und bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt weiterhin flüssig bleiben. In manchen Fällen kann Wasser auch bei –20 °C flüssig bleiben. Der Grund für diesen Effekt ist, dass für die Bildung erster Eiskristalle Zentren der Kristallbildung benötigt werden. Wenn sie in flüssigem Wasser nicht vorhanden sind, wird die Unterkühlung so lange andauern, bis die Temperatur so stark sinkt, dass sich spontan Kristalle bilden. Wenn sie sich in einer unterkühlten Flüssigkeit zu bilden beginnen, beginnen sie schneller zu wachsen und bilden einen Eismatsch, der, wenn er gefroren ist, Eis bildet. Heißes Wasser ist am anfälligsten für Unterkühlung, da durch das Erhitzen gelöste Gase und Blasen entfernt werden, die wiederum als Zentren für die Bildung von Eiskristallen dienen können. Warum gefriert heißes Wasser bei Unterkühlung schneller? Bei kaltem Wasser, das nicht unterkühlt ist, passiert Folgendes: Auf seiner Oberfläche bildet sich eine dünne Eisschicht, die als Isolator zwischen Wasser und kalter Luft wirkt und so eine weitere Verdunstung verhindert. Die Geschwindigkeit der Bildung von Eiskristallen ist in diesem Fall langsamer. Bei unterkühltem Warmwasser besitzt unterkühltes Wasser keine schützende Oberflächeneisschicht. Daher verliert es durch die offene Oberseite viel schneller Wärme. Wenn der Unterkühlungsprozess endet und das Wasser gefriert, geht viel mehr Wärme verloren und daher bildet sich mehr Eis. Viele Forscher dieses Effekts halten Hypothermie für den Hauptfaktor beim Mpemba-Effekt.
Konvektion

Kaltes Wasser beginnt von oben zu gefrieren, wodurch die Prozesse der Wärmestrahlung und Konvektion und damit der Wärmeverlust verschlechtert werden, während heißes Wasser von unten zu gefrieren beginnt. Dieser Effekt wird durch die Wasserdichteanomalie erklärt. Wasser hat eine maximale Dichte bei 4°C. Wenn Sie Wasser auf 4 ° C abkühlen und es in eine Umgebung mit niedrigerer Temperatur stellen, gefriert die Oberflächenschicht des Wassers schneller. Da dieses Wasser weniger dicht ist als Wasser bei 4 °C, bleibt es an der Oberfläche und bildet eine dünne kalte Schicht. Unter diesen Bedingungen bildet sich kurzzeitig eine dünne Eisschicht auf der Wasseroberfläche, die jedoch als Isolator dient und die unteren Wasserschichten schützt, die eine Temperatur von 4 ° C beibehalten. Daher wird der weitere Abkühlprozess langsamer. Bei Warmwasser sieht die Situation ganz anders aus. Die oberflächliche Wasserschicht kühlt durch Verdunstung und einen größeren Temperaturunterschied schneller ab. Darüber hinaus sind Kaltwasserschichten dichter als Warmwasserschichten, sodass die Kaltwasserschicht nach unten sinkt und die Warmwasserschicht an die Oberfläche hebt. Diese Wasserzirkulation sorgt für einen schnellen Temperaturabfall. Aber warum erreicht dieser Prozess keinen Gleichgewichtspunkt? Um den Mpemba-Effekt durch Konvektion zu erklären, ist davon auszugehen, dass kalte und heiße Wasserschichten getrennt werden und der Konvektionsprozess selbst nach einem Absinken der durchschnittlichen Wassertemperatur unter 4 °C fortgesetzt wird. Es gibt jedoch keine experimentellen Daten, die diese Hypothese stützen würden, dass kalte und heiße Wasserschichten durch Konvektion getrennt werden.

In Wasser gelöste Gase

Wasser enthält immer darin gelöste Gase - Sauerstoff und Kohlendioxid. Diese Gase haben die Fähigkeit, den Gefrierpunkt von Wasser zu senken. Beim Erhitzen des Wassers werden diese Gase aus dem Wasser freigesetzt, da ihre Löslichkeit in Wasser bei hohen Temperaturen geringer ist. Daher sind beim Kühlen von heißem Wasser immer weniger gelöste Gase enthalten als in unbeheiztem kaltem Wasser. Daher ist der Gefrierpunkt von erhitztem Wasser höher und es gefriert schneller. Dieser Faktor wird manchmal als der wichtigste Faktor zur Erklärung des Mpemba-Effekts angesehen, obwohl es keine experimentellen Daten gibt, die diese Tatsache bestätigen.

Wärmeleitfähigkeit

Dieser Mechanismus kann eine bedeutende Rolle spielen, wenn Wasser in einem Kühlfach in kleinen Behältern platziert wird. Unter diesen Bedingungen wurde festgestellt, dass der Behälter mit heißem Wasser das Eis des Gefrierschranks darunter schmilzt, wodurch der Wärmekontakt mit der Gefrierschrankwand und die Wärmeleitfähigkeit verbessert werden. Dadurch wird einem Behälter mit heißem Wasser schneller Wärme entzogen als aus kaltem Wasser. Der Behälter mit kaltem Wasser taut wiederum keinen Schnee darunter auf. All diese (und andere) Bedingungen wurden in vielen Experimenten untersucht, aber eine eindeutige Antwort auf die Frage, welche von ihnen den Mpemba-Effekt zu hundert Prozent reproduziert, wurde nicht erhalten. 1995 untersuchte beispielsweise der deutsche Physiker David Auerbach den Einfluss der Unterkühlung von Wasser auf diesen Effekt. Er fand heraus, dass heißes Wasser, das einen unterkühlten Zustand erreicht, bei einer höheren Temperatur gefriert als kaltes Wasser, dh schneller als letzteres. Kaltes Wasser erreicht jedoch schneller einen unterkühlten Zustand als heißes Wasser und gleicht so die vorherige Verzögerung aus. Auerbachs Ergebnisse widersprachen zudem früheren Erkenntnissen, dass heißes Wasser aufgrund weniger Kristallisationszentren eine stärkere Unterkühlung erreichen kann. Wenn Wasser erhitzt wird, werden darin gelöste Gase entfernt, und wenn es gekocht wird, fallen einige darin gelöste Salze aus. Bisher lässt sich nur eines behaupten – die Reproduktion dieses Effekts hängt im Wesentlichen von den Bedingungen ab, unter denen das Experiment durchgeführt wird. Gerade weil es nicht immer reproduziert wird.

Aber wie sie sagen, der wahrscheinlichste Grund.

Wie Chemiker in ihrem Artikel schreiben, der auf der Preprint-Site arXiv.org zu finden ist, sind Wasserstoffbrücken in heißem Wasser stärker gespannt als in kaltem Wasser. Es stellt sich also heraus, dass in den Wasserstoffbrücken von heißem Wasser mehr Energie gespeichert wird, was bedeutet, dass beim Abkühlen auf Minustemperaturen mehr Energie freigesetzt wird. Aus diesem Grund erfolgt die Erstarrung schneller.

Bis heute haben Wissenschaftler dieses Rätsel nur theoretisch gelöst. Wenn sie ihre Version überzeugend belegen, kann die Frage, warum heißes Wasser schneller gefriert als kaltes, als abgeschlossen gelten.

„Wir sind bereits auf einige interessante Eigenschaften von Wasser gestoßen, die es uns ermöglichen, im Besonderen zu leben, und Lebewesen im Allgemeinen. Lassen Sie uns das Thema fortsetzen und Sie auf eine weitere interessante Eigenschaft aufmerksam machen (obwohl sie nicht klar, wahr oder erfunden ist).

Interessantes über Wasser - Der Mpemba-Effekt: Wussten Sie, dass es im Internet Gerüchte gibt, dass heißes Wasser schneller gefriert als kaltes? Sie wissen es vielleicht nicht, aber diese Gerüchte kursieren. Und sehr hartnäckig. Worüber reden wir also - ein Versuchsfehler oder ein neuer, interessante Immobilie Wasser, das noch nicht untersucht wurde?

Lass es uns herausfinden. Die Legende, die sich von Standort zu Standort wiederholt, lautet: Nehmen Sie zwei Behälter mit Wasser: Gießen Sie heißes Wasser in den einen und kaltes Wasser in den anderen und stellen Sie sie in den Gefrierschrank. Heißes Wasser gefriert schneller als kaltes Wasser. Warum passiert dies?

1963 stellte ein tansanischer Student namens Erasto B. Mpemba beim Einfrieren einer zubereiteten Eiscreme-Zubereitung fest, dass die heiße Zubereitung im Gefrierschrank schneller aushärtete als die kalte Zubereitung. Als der junge Mann dem Physiklehrer seine Entdeckung mitteilte, lachte er ihn nur aus. Glücklicherweise war der Schüler hartnäckig und überzeugte den Lehrer, ein Experiment durchzuführen, das seine Entdeckung bestätigte: bestimmte Bedingungen heißes Wasser gefriert schneller als kaltes Wasser.

Die zweite Version der Legende - Mpemba wandte sich an den großen Wissenschaftler, der sich glücklicherweise in der Nähe der afrikanischen Schule von Mpemba befand. Und der Wissenschaftler glaubte dem Jungen und überprüfte, was was war. Nun, los geht's ... Nun wird dieses Phänomen von heißem Wasser, das schneller gefriert als kaltes Wasser, als "Mpemba-Effekt" bezeichnet. Es stimmt, lange vor ihm wurde diese einzigartige Eigenschaft des Wassers von Aristoteles, Francis Bacon und Rene Descartes festgestellt.

Wissenschaftler verstehen die Natur dieses Phänomens immer noch nicht vollständig und erklären es entweder durch den Unterschied in Unterkühlung, Verdunstung, Eisbildung, Konvektion oder durch die Wirkung von Flüssiggasen auf heißes und kaltes Wasser.

Wir haben also den Mpemba-Effekt (das Mpemba-Paradoxon) - ein Paradoxon, das besagt, dass heißes Wasser (unter bestimmten Bedingungen) schneller gefrieren kann als kaltes Wasser. Obwohl es gleichzeitig die Temperatur von kaltem Wasser während des Gefriervorgangs passieren muss.

Dementsprechend gibt es zwei Möglichkeiten, mit dem Paradox umzugehen. Die erste besteht darin, dieses Phänomen zu erklären, Theorien aufzustellen und sich darüber zu freuen, dass Wasser eine mysteriöse Flüssigkeit ist. Oder Sie können den anderen Weg gehen - führen Sie dieses Experiment selbstständig durch. Und ziehen Sie die entsprechenden Schlüsse.

Wenden wir uns den Leuten zu, die diese Erfahrung tatsächlich gemacht haben, um den Mpemba-Effekt zu replizieren. Und werfen wir gleichzeitig einen Blick auf eine kleine Recherche, die bestimmt, "woher die Beine wachsen".

Auf Russisch erschien die Nachricht über den Mpemba-Effekt erstmals vor 42 Jahren, wie die Zeitschrift "Chemistry and Life" (1970, Nr. 1, S. 89) berichtet. Aus Gewissenhaftigkeit beschlossen die Mitarbeiter von "Chemie und Leben", selbst zu experimentieren und waren überzeugt: "Heiße Milch wollte hartnäckig nicht erst einfrieren." Für dieses Ergebnis gab es eine natürliche Erklärung: „Die heiße Flüssigkeit sollte nicht früher gefrieren. Schließlich muss seine Temperatur zunächst gleich der Temperatur der kalten Flüssigkeit sein.“

Einer der Leser von Chemistry and Life berichtete über seine Experimente (1970, Nr. 9, S. 81). Er brachte die Milch zum Kochen, kühlte sie auf Raumtemperatur ab und stellte sie gleichzeitig mit ungekochter Milch in den Kühlschrank, die auch Zimmertemperatur... Die gekochte Milch fror schneller. Der gleiche Effekt, jedoch schwächer, wurde durch Erhitzen von Milch auf 60 ° C anstatt durch Kochen erreicht. Kochen könnte entscheidend sein: Dadurch verdunstet ein Teil des Wassers und der leichtere Teil des Fetts. Dadurch kann sich der Gefrierpunkt ändern. Darüber hinaus sind beim Erhitzen und noch mehr beim Kochen einige chemische Umwandlungen des organischen Teils der Milch möglich.

Aber das „beschädigte Telefon“ hatte bereits angefangen zu funktionieren, und nach über 25 Jahren wurde diese Geschichte wie folgt beschrieben: „Eine Portion Eis wird schneller kalt, wenn man sie gut aufgewärmt in den Kühlschrank stellt, als wenn man sie erst kalt lassen“ („Wissen ist Macht“, 1997, Nr. 10, S. 100). Sie begannen allmählich, Milch zu vergessen, und es ging hauptsächlich um Wasser.

Dreizehn Jahre später erschien in derselben Chemie und Leben der folgende Dialog: "Wenn Sie zwei Tassen in die Kälte bringen - mit kaltem und heißem Wasser - welches Wasser gefriert dann schneller? .. Warten Sie auf den Winter und prüfen Sie: heißes Wasser wird schneller einfrieren“ ( 1993, Nr. 9, S. 79). Ein Jahr später folgte ein Brief eines gewissenhaften Lesers, der im Winter fleißig Tassen mit kaltem und heißem Wasser in die Kälte brachte und dafür sorgte, dass kaltes Wasser schneller gefriert (1994, Nr. 11, S. 62).

Ein ähnliches Experiment wurde mit einem Kühlschrank durchgeführt, bei dem der Gefrierschrank mit einer dicken Reifschicht bedeckt war. Als ich Tassen mit heißem und kaltem Wasser auf diesen Gefrierschrank stellte, schmolz der Reif unter den Tassen mit heißem Wasser, sie sanken und das Wasser darin gefror schneller. Als ich Gläser auf Frost stellte, wurde der Effekt nicht beobachtet, da der Frost unter den Gläsern nicht schmolz. Der Effekt wurde nicht beobachtet, als ich die Tassen nach dem Abtauen des Kühlschranks in einen Gefrierschrank stellte, der nicht mit Frost bedeckt war. Dies beweist, dass die Ursache der Wirkung das Auftauen von Reif unter Gläsern mit heißem Wasser ist ("Chemie und Leben" 2000, Nr. 2, S. 55).

Die Geschichte über das von dem tansanischen Jungen aufgefallene Paradox wurde immer wieder von einer bedeutsamen Bemerkung begleitet - man solle keine, auch sehr seltsame, Informationen vernachlässigen. Ein guter Wunsch, aber nicht realisierbar. Wenn wir nicht zuerst unzuverlässige Informationen aussortieren, werden wir darin ertrinken. Und unplausible Informationen sind oft falsch. Außerdem kommt es häufig (wie beim Mpemba-Effekt) vor, dass Unplausibilitäten eine Folge von Informationsverzerrungen bei der Übertragung sind.

Daher ist es an Wasser im Allgemeinen interessant und der Mpemba-Effekt im Besonderen ist nicht immer wahr

Weitere Details - auf der Seite http://wsyachina.narod.ru/physics/mpemba.html

Dies ist wahr, obwohl es unglaublich klingt, denn beim Gefrieren muss das vorgewärmte Wasser die Temperatur des kalten Wassers überschreiten. Dieser Effekt ist mittlerweile weit verbreitet, beispielsweise werden im Winter Rollen und Rutschen nicht mit kaltem, sondern mit heißem Wasser überflutet. Experten raten Autofahrern, im Winter kaltes und nicht heißes Wasser in den Waschwasserbehälter zu gießen. Das Paradoxon ist weltweit als "Mpemba-Effekt" bekannt.

Dieses Phänomen wurde seinerzeit von Aristoteles, Francis Bacon und Rene Descartes erwähnt, aber erst 1963 haben Physikprofessoren darauf geachtet und versucht, es zu untersuchen. Alles begann, als ein tansanischer Gymnasiast, Erasto Mpemba, bemerkte, dass die gesüßte Milch, aus der er Eiscreme herstellte, schneller gefror, wenn sie vorgewärmt wurde, und schlug vor, dass heißes Wasser schneller gefriert als kaltes Wasser. Er wandte sich zur Klärung an den Physiklehrer, lachte den Schüler aber nur aus und sagte: "Das ist keine Weltphysik, sondern die Physik von Mpemba."

Glücklicherweise besuchte eines Tages Dennis Osborne, ein Physikprofessor an der Universität von Dar es Salaam, die Schule. Und Mpemba wandte sich mit derselben Frage an ihn. Der Professor war weniger skeptisch, sagte, er könne das, was er noch nie gesehen hatte, nicht beurteilen und bat die Mitarbeiter, nach seiner Rückkehr nach Hause, entsprechende Experimente durchzuführen. Sie scheinen die Worte des Jungen bestätigt zu haben. Jedenfalls sprach Osborne 1969 in der Zeitschrift "Eng. PhysikAusbildung". Im selben Jahr veröffentlichte George Kell vom Canadian National Research Council einen Artikel, der das Phänomen in Eng. amerikanischTagebuchvonPhysik».

Es gibt mehrere Möglichkeiten, dieses Paradox zu erklären:

Heißes Wasser verdunstet schneller, wodurch sein Volumen verringert wird, und ein kleineres Wasservolumen bei gleicher Temperatur gefriert schneller. Kaltes Wasser sollte in verschlossenen Behältern schneller gefrieren.
Das Vorhandensein einer Schneedecke. Der Heißwasserbehälter schmilzt den darunter liegenden Schnee und verbessert so den thermischen Kontakt zur Kühlfläche. Kaltes Wasser schmilzt den Schnee darunter nicht. Wenn kein Schneebelag vorhanden ist, sollte der Kaltwasserbehälter schneller gefrieren.
Kaltes Wasser beginnt von oben zu gefrieren, wodurch die Prozesse der Wärmestrahlung und Konvektion und damit der Wärmeverlust verschlechtert werden, während heißes Wasser von unten zu gefrieren beginnt. Durch zusätzliches mechanisches Rühren von Wasser in Behältern sollte kaltes Wasser schneller gefrieren.
Das Vorhandensein von Kristallisationszentren in gekühltem Wasser - darin gelöste Substanzen. Bei einer geringen Anzahl solcher Zentren in kaltem Wasser ist die Umwandlung von Wasser in Eis schwierig und sogar seine Unterkühlung ist möglich, wenn es in einem flüssigen Zustand mit einer Temperatur unter Null bleibt.

Eine andere Erklärung wurde kürzlich veröffentlicht. Dr. Jonathan Katz von der University of Washington hat dieses Phänomen untersucht und kam zu dem Schluss, dass in Wasser gelöste Stoffe, die beim Erhitzen ausfallen, dabei eine wichtige Rolle spielen.
Unter dem aufgelösten Substanzen dr Katz bezieht sich auf die Kalzium- und Magnesiumbikarbonate, die in hartem Wasser enthalten sind. Beim Erhitzen des Wassers fallen diese Stoffe aus und das Wasser wird „weich“. Wasser, das noch nie erhitzt wurde, enthält diese Verunreinigungen, es ist "hart". Wenn es gefriert und sich Eiskristalle bilden, erhöht sich die Konzentration der Verunreinigungen im Wasser um das 50-fache. Dadurch wird der Gefrierpunkt von Wasser gesenkt.

Diese Erklärung erscheint mir nicht überzeugend, da wir dürfen nicht vergessen, dass der Effekt in Experimenten mit Eiscreme und nicht mit hartem Wasser gefunden wurde. Höchstwahrscheinlich sind die Gründe für das Phänomen thermophysikalisch und nicht chemisch.

Bisher ist keine eindeutige Erklärung des Mpemba-Paradoxons eingegangen. Ich muss sagen, dass einige Wissenschaftler dieses Paradox nicht für beachtenswert halten. Es ist jedoch sehr interessant, dass ein einfacher Schüler eine körperliche Wirkung erkannte und aufgrund seiner Neugier und Beharrlichkeit an Popularität gewann.

Hinzugefügt im Februar 2014

Die Notiz wurde 2011 verfasst. Seitdem sind neue Studien zum Mpemba-Effekt und neue Erklärungsversuche erschienen. So hat die Royal Society of Chemistry of Great Britain 2012 einen internationalen Wettbewerb zur Lösung des wissenschaftlichen Mysteriums "The Mpemba Effect" ausgeschrieben Preisfonds 1000 Pfund. Als Frist wurde der 30. Juli 2012 festgelegt. Gewinner war Nikola Bregovik vom Labor der Universität Zagreb. Er veröffentlichte seine Arbeit, in der er bisherige Erklärungsversuche für dieses Phänomen analysierte und zu dem Ergebnis kam, dass sie nicht überzeugen. Das von ihm vorgeschlagene Modell basiert auf den grundlegenden Eigenschaften von Wasser. Interessierte finden Arbeit unter dem Link http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

Die Forschung war damit nicht zu Ende. Physiker aus Singapur haben 2013 die Ursache des Mepemba-Effekts theoretisch nachgewiesen. Die Arbeit ist unter http://arxiv.org/abs/1310.6514 zu finden.

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Kommentare:

Alexej Mischnew. , 06.10.2012 04:14

Warum verdunstet heißes Wasser schneller? Wissenschaftler haben praktisch bewiesen, dass ein Glas heißes Wasser schneller gefriert als kaltes Wasser. Wissenschaftler können dieses Phänomen nicht erklären, weil sie das Wesen der Phänomene nicht verstehen: Hitze und Kälte! Wärme und Kälte ist eine physikalische Empfindung, die die Wechselwirkung von Materieteilchen in Form einer Gegenkompression magnetischer Wellen verursacht, die sich von der Seite des Weltraums und vom Zentrum der Erde bewegen. Je größer also die Potentialdifferenz dieser magnetischen Spannung ist, desto schneller erfolgt der Energieaustausch durch die Methode des Gegendurchdringens einiger Wellen in andere. Das heißt, nach der Diffusionsmethode! Als Antwort auf meinen Artikel schreibt ein Gegner: 1) ".. Heißes Wasser verdunstet SCHNELLER, wodurch weniger davon vorhanden ist, also gefriert es schneller" Frage! Welche Energie lässt das Wasser schneller verdunsten? 2) In meinem Artikel sprechen wir von einem Glas und nicht von einem Holztrog, den der Gegner als Gegenargument anführt. Was ist falsch! Ich beantworte die Frage: "WARUM VERDAMPFT WASSER IN DER NATUR?" Magnetische Wellen, die sich immer vom Erdmittelpunkt in den Weltraum bewegen, den Gegendruck der magnetischen Kompressionswellen überwinden (die sich immer vom Weltraum zum Erdmittelpunkt bewegen), gleichzeitig Wasserpartikel versprühen, da sie sich in den Weltraum bewegen , sie nehmen an Volumen zu. Das heißt, sie expandieren! Bei der Überwindung magnetischer Kompressionswellen werden diese Wasserdämpfe komprimiert (kondensiert) und unter dem Einfluss dieser magnetischen Kompressionskräfte kehrt Wasser in Form von Niederschlägen zum Boden zurück! Mit freundlichen Grüßen! Alexej Mischnew. 6. Oktober 2012.

Alexei Mischnew. , 06.10.2012 04:19

Was ist temperatur. Temperatur ist der Grad der elektromagnetischen Belastung magnetischer Wellen mit Kompressions- und Expansionsenergie. Bei einem Gleichgewichtszustand dieser Energien ist die Temperatur des Körpers oder der Substanz in einem stabilen Zustand. Wenn der Gleichgewichtszustand dieser Energien gestört ist, nimmt der Körper oder die Substanz in Richtung der Expansionsenergie im Raumvolumen zu. Wird die Energie magnetischer Wellen in Kompressionsrichtung überschritten, verkleinert sich der Körper oder Stoff im Raumvolumen. Der Grad der elektromagnetischen Belastung wird durch den Grad der Ausdehnung oder Kontraktion des Referenzkörpers bestimmt. Alexej Mischnew.

Moiseeva Natalia, 23.10.2012 11:36 | VNIIM

Alexey, du sprichst von einem Artikel, der deine Ansichten zum Konzept der Temperatur darlegt. Aber niemand hat es gelesen. Bitte gib mir einen Link. Im Allgemeinen sind Ihre Ansichten zur Physik sehr eigenartig. Von der "elektromagnetischen Ausdehnung des Referenzkörpers" habe ich noch nie gehört.

Yuri Kuznetsov, 04.12.2012 12:32

Es wird die Hypothese aufgestellt, dass dies intermolekulare Resonanz und die dadurch erzeugte ponderomotorische Anziehung zwischen Molekülen ist. In kaltem Wasser bewegen und schwingen Moleküle chaotisch mit unterschiedlichen Frequenzen. Wenn Wasser erhitzt wird, verengt sich mit einer Erhöhung der Schwingungsfrequenz ihre Reichweite (der Frequenzunterschied von flüssigem heißem Wasser bis zum Verdampfungspunkt nimmt ab), die Schwingungsfrequenzen der Moleküle nähern sich an, wodurch eine Resonanz zwischen die Moleküle. Beim Abkühlen bleibt diese Resonanz teilweise erhalten, erlischt aber nicht sofort. Versuchen Sie, eine der beiden resonanten Gitarrensaiten zu drücken. Lassen Sie nun los - die Saite beginnt wieder zu vibrieren, die Resonanz stellt ihre Schwingungen wieder her. Ebenso versuchen in gefrorenem Wasser externe gekühlte Moleküle, die Amplitude und Frequenz der Schwingungen zu verlieren, aber "warme" Moleküle im Inneren des Gefäßes "ziehen" die Schwingungen zurück, wirken als Vibratoren und externe - als Resonatoren. Ponderomotive Anziehung * entsteht zwischen Vibratoren und Resonatoren. Wenn die ponderomotorische Kraft größer wird als die Kraft, die durch die kinetische Energie von Molekülen verursacht wird (die nicht nur schwingen, sondern sich auch linear bewegen), tritt eine beschleunigte Kristallisation ein - der "Mpemba-Effekt". Die ponderomotorische Verbindung ist sehr fragil, der Mpemba-Effekt hängt stark von allen begleitenden Faktoren ab: Volumen des gefrorenen Wassers, Art seiner Erwärmung, Gefrierbedingungen, Temperatur, Konvektion, Wärmeübertragungsbedingungen, Gassättigung, Vibration des Kühlaggregats, Belüftung, Verunreinigungen, Verdunstung usw. auch durch Beleuchtung... Daher hat der Effekt viele Erklärungen und ist manchmal schwer zu reproduzieren. Aus dem gleichen "resonanten" Grund kocht gekochtes Wasser schneller als ungekochtes Wasser - für einige Zeit nach dem Kochen behält die Resonanz die Intensität der Vibrationen der Wassermoleküle bei (der Energieverlust beim Abkühlen ist hauptsächlich auf den Verlust der kinetischen Energie der linearen Bewegung von Moleküle). Bei starker Erwärmung wechseln die Vibratormoleküle die Rollen mit den Resonatormolekülen im Vergleich zum Gefrieren - die Vibratorfrequenz ist kleiner als die Resonatorfrequenz, was bedeutet, dass zwischen den Molekülen keine Anziehung stattfindet, sondern eine Abstoßung, was den Übergang in einen anderen Aggregatzustand beschleunigt (Paar).

Vlad, 11.12.2012 03:42

Hat mir das Gehirn gebrochen...

Anton, 04.02.2013 02:02

1. Ist diese ponderomotorische Anziehungskraft so groß, dass sie den Prozess der Wärmeübertragung beeinflusst? 2. Bedeutet dies, dass, wenn alle Körper auf eine bestimmte Temperatur erhitzt werden, ihre Strukturteilchen in Resonanz treten? 3. wodurch diese Resonanz beim Abkühlen verschwindet? 4. Ist das Ihre Vermutung? Falls eine Quelle vorhanden ist, bitte angeben. 5. Nach dieser Theorie spielt die Form des Gefäßes eine wichtige Rolle, und wenn es dünn und flach ist, ist der Unterschied in der Gefrierzeit nicht groß, d. du kannst es überprüfen.

Gudrat, 11.03.2013 10:12 | METAK

Kaltes Wasser enthält bereits Stickstoffatome und der Abstand zwischen den Wassermolekülen ist geringer als in heißem Wasser. Das heißt also das Fazit: Heißes Wasser nimmt Stickstoffatome schneller auf und gefriert gleichzeitig schneller als kaltes Wasser – das ist vergleichbar mit dem Abschrecken von Eisen, da heißes Wasser zu Eis wird und heißes Eisen bei schneller Abkühlung aushärtet!

Wladimir, 13.03.2013 06:50

oder vielleicht so: Die Dichte von heißem Wasser und Eis ist geringer als die Dichte von kaltem Wasser, und daher muss das Wasser seine Dichte nicht ändern, verliert etwas Zeit und gefriert.

Alexey Mischnev, 21.03.2013 11:50

Bevor man über Resonanzen, Anziehungen und Schwingungen von Teilchen spricht, muss man die Frage verstehen und beantworten: Welche Kräfte bringen Teilchen zum Schwingen? Denn ohne kinetische Energie kann es keine Kompression geben. Ohne Kompression kann es keine Expansion geben. Ohne Expansion keine kinetische Energie! Wenn Sie beginnen, über die Resonanz der Saiten zu sprechen, haben Sie sich zuerst bemüht, eine dieser Saiten zum Schwingen zu bringen! Wenn Sie von Anziehung sprechen, müssen Sie zunächst die Kraft angeben, die diese Körper anziehen lässt! Ich argumentiere, dass alle Körper durch die elektromagnetische Energie der Atmosphäre komprimiert werden und die alle Körper, Stoffe und Elementarteilchen mit einer Kraft von 1,33 kg zusammendrückt. nicht pro cm2, sondern pro Elementarteilchen Da der Druck der Atmosphäre nicht selektiv sein kann, nicht mit der Kraft verwechseln!

Dodik, 31.05.2013 02:59

Mir scheint, Sie haben eine Wahrheit vergessen - "Wissenschaft beginnt dort, wo Messungen beginnen." Welche Temperatur hat das "heiße" Wasser? Welche Temperatur hat das "kalte" Wasser? Der Artikel sagt dazu kein Wort. Daraus können wir schließen - der ganze Artikel ist Quatsch!

Grigorij, 04.06.2013 12:17

Dodik, bevor Sie einen Artikel als Unsinn bezeichnen, müssen Sie zumindest ein wenig nachdenken, um zu lernen. Und nicht nur messen.

Dmitri, 24.12.2013 10:57

Heiße Wassermoleküle bewegen sich schneller als bei kaltem Wetter, daher besteht ein engerer Kontakt mit der Umgebung, sie scheinen die gesamte Kälte zu absorbieren und verlangsamen sich schnell.

Ivan, 10.01.2014 05:53

Es ist überraschend, dass auf dieser Seite ein so anonymer Artikel erscheint. Der Artikel ist völlig unwissenschaftlich. Sowohl Autor als auch Kommentatoren wetteifern um eine Erklärung des Phänomens, ohne sich die Mühe zu machen, ob das Phänomen überhaupt beobachtet wird und, wenn beobachtet, unter welchen Bedingungen. Darüber hinaus gibt es nicht einmal eine Übereinstimmung darüber, was wir tatsächlich beobachten! Der Autor besteht daher auf der Notwendigkeit, die Wirkung des schnellen Gefrierens von heißem Eis zu erklären, obwohl aus dem gesamten Text (und den Worten "die Wirkung wurde bei Experimenten mit Eis festgestellt") folgt, dass er dies nicht selbst inszeniert hat Experimente. Aus den im Artikel aufgeführten Varianten der "Erklärung" des Phänomens wird deutlich, dass ganz unterschiedliche Experimente beschrieben werden, die unter unterschiedlichen Bedingungen mit unterschiedlichen wässrigen Lösungen aufgebaut wurden. Sowohl das Wesen der Erläuterungen als auch die Konjunktivstimmung in ihnen lassen vermuten, dass nicht einmal eine elementare Überprüfung der geäußerten Gedanken vorgenommen wurde. Jemand hörte aus Versehen eine merkwürdige Geschichte und drückte beiläufig seine spekulative Schlussfolgerung aus. Tut mir leid, aber das ist nicht physisch Wissenschaftliche Forschung, und das Gespräch im Raucherzimmer.

Ivan, 10.01.2014 06:10

Zu den Kommentaren im Artikel zum Befüllen der Walzen mit Warmwasser- und Kaltwassertanks. Vom Standpunkt der Elementarphysik ist alles einfach. Die Eisbahn ist mit heißem Wasser gefüllt, nur weil es langsamer gefriert. Die Walze muss eben und glatt sein. Versuchen Sie, es mit kaltem Wasser zu füllen - Sie bekommen Beulen und "Knötchen", tk. Wasser wird _ schnell_ gefrieren, ohne Zeit zu haben, sich in einer gleichmäßigen Schicht auszubreiten. Und der Heiße hat Zeit, sich in einer gleichmäßigen Schicht auszubreiten, und die vorhandenen Eis- und Schneehügel werden schmelzen. Mit einer Waschmaschine ist es auch nicht schwierig: Es hat keinen Sinn, sauberes Wasser in Frost zu gießen - es gefriert auf dem Glas (sogar heiß); und eine heiße, nicht gefrierende Flüssigkeit kann bei kaltem Glas zum Reißen führen, außerdem wird es auf dem Glas durch die beschleunigte Verdunstung von Alkoholen auf dem Weg zum Glas einen erhöhten Gefrierpunkt haben (das Prinzip der Mondscheindestille kennt jeder ? - Alkohol verdunstet, Wasser bleibt zurück).

Ivan, 10.01.2014 06:34

Tatsächlich ist es albern zu fragen, warum zwei verschiedene Experimente unter verschiedenen Bedingungen unterschiedlich ablaufen. Wenn das Experiment sauber aufgebaut ist, müssen Sie heißes und kaltes Wasser davon nehmen chemische Zusammensetzung- Wir nehmen vorgekühltes kochendes Wasser aus demselben Wasserkocher. In identische Gefäße (zB dünnwandige Gläser) gießen. Wir stellen es nicht auf den Schnee, sondern auf die gleiche flache trockene Unterlage, zum Beispiel einen Holztisch. Und zwar nicht in einem Mikrogefrierschrank, sondern in einem ausreichend voluminösen Thermostat - ich habe vor ein paar Jahren auf der Datscha ein Experiment durchgeführt, als draußen stabiles Frostwetter bei etwa -25 ° C herrschte. Wasser kristallisiert bei einer bestimmten Temperatur nach Freisetzung der Kristallisationswärme. Die Hypothese läuft auf die Aussage hinaus, dass heißes Wasser schneller abkühlt (also nach klassischer Physik die Wärmeübertragungsrate proportional zur Temperaturdifferenz ist), aber beibehält erhöhte Geschwindigkeit Abkühlen, auch wenn seine Temperatur der Temperatur von kaltem Wasser entspricht. Die Frage ist, was ist der Unterschied zwischen Wasser, das draußen auf + 20 ° C abgekühlt ist, und genau dem gleichen Wasser, das eine Stunde zuvor auf + 20 ° C abgekühlt ist, aber im Raum? Die klassische Physik (übrigens nicht auf Geplapper im Raucherzimmer, sondern auf Hunderttausenden und Abermillionen von Experimenten basierend) sagt: ja, nichts, die weitere Kühldynamik wird dieselbe sein (nur der Punkt +20 kochendes Wasser wird erreicht .) später). Und das Experiment zeigt dasselbe: Wenn sich in einem Glas mit anfangs kaltem Wasser bereits eine starke Eiskruste befindet, dachte das heiße Wasser nicht einmal daran, zu gefrieren. PS Zu den Kommentaren von Yuri Kuznetsov. Das Vorliegen einer bestimmten Wirkung kann als erwiesen angesehen werden, wenn die Bedingungen für ihr Auftreten beschrieben sind und sie stabil reproduziert wird. Und wenn nicht klar ist, welche Experimente mit unbekannten Bedingungen durchgeführt wurden, ist es verfrüht, Theorien zu ihrer Erklärung aufzustellen, und dies gibt aus wissenschaftlicher Sicht nichts weiter. P.P.S. Nun, es ist unmöglich, die Kommentare von Alexei Mishnev ohne emotionale Tränen zu lesen - ein Mensch lebt in einer fiktiven Welt, die nichts mit Physik und realen Experimenten zu tun hat.

Grigori, 13.01.2014 10:58

Ivan, nach meinem Verständnis widerlegen Sie den Mpemba-Effekt? Existiert sie nicht, wie Ihre Experimente zeigen? Warum ist es in der Physik so berühmt und viele versuchen es zu erklären?

Ivan, 14.02.2014 01:51

Guten Tag, Grigori! Der Effekt eines Scheinexperiments existiert. Aber wie Sie wissen, ist dies kein Grund, nach neuen Mustern in der Physik zu suchen, sondern ein Grund, die Fähigkeiten des Experimentators zu verbessern. Wie ich bereits in den Kommentaren angemerkt habe, können Forscher bei allen oben genannten Erklärungsversuchen des „Mpemba-Effekts“ nicht einmal klar formulieren, was genau und unter welchen Bedingungen sie messen. Und Sie wollen sagen, das sind Experimentalphysiker? Bring mich nicht zum Lachen. Der Effekt ist nicht in der Physik bekannt, sondern in pseudowissenschaftlichen Diskussionen in diversen Foren und Blogs, von denen es mittlerweile ein Meer gibt. Als realen physikalischen Effekt (im Sinne von neuen physikalischen Gesetzen und nicht als Folge einer Fehlinterpretation oder nur als Mythos) empfinden ihn Menschen, die weit von der Physik entfernt sind. Es gibt also keinen Grund, die Ergebnisse verschiedener Experimente, die unter völlig unterschiedlichen Bedingungen durchgeführt wurden, als einen einzigen physikalischen Effekt zu bezeichnen.

Pawel, 18.02.2014 09:59

hmm, Leute... Artikel für "Speed Info"... Nichts für ungut...;) Ivan hat in allem Recht...

Gregory, 19.02.2014 12:50

Ivan, ich stimme zu, dass es heutzutage viele pseudowissenschaftliche Seiten gibt, die ungeprüftes sensationelles Material veröffentlichen.? Schließlich wird der Mpemba-Effekt noch untersucht. Darüber hinaus forschen Wissenschaftler von Universitäten. Dieser Effekt wurde beispielsweise 2013 von einer Gruppe der University of Technology in Singapur untersucht. Schauen Sie sich den Link http://arxiv.org/abs/1310.6514 an. Sie glauben, eine Erklärung für diesen Effekt gefunden zu haben. Ich werde nicht im Detail über das Wesen der Entdeckung schreiben, aber ihrer Meinung nach hängt der Effekt mit dem Unterschied der in Wasserstoffbrückenbindungen gespeicherten Energien zusammen.

Moiseeva N.P. 19.02.2014 03:04

Für alle, die sich für die Erforschung des Mpemba-Effekts interessieren, habe ich das Artikelmaterial leicht ergänzt und Links zum Lesen bereitgestellt neueste Ergebnisse(siehe Text). Danke für die Kommentare.

Ildar, 24.02.2014 04:12 | es hat keinen sinn alles aufzuzählen

Wenn diese Wirkung von Mpemba wirklich eintritt, dann muss die Erklärung meiner Meinung nach in der molekularen Struktur des Wassers gesucht werden. Wasser (wie ich aus der populärwissenschaftlichen Literatur gelernt habe) existiert nicht als separate H2O-Moleküle, sondern in Clustern von mehreren Molekülen (sogar Dutzende). Mit steigender Wassertemperatur nimmt die Geschwindigkeit der Molekülbewegung zu, die Cluster brechen auseinander und die Valenzbindungen der Moleküle haben keine Zeit, große Cluster aufzubauen. Die Bildung von Clustern dauert etwas länger als die Abnahme der Bewegungsgeschwindigkeit der Moleküle. Und da die Cluster kleiner sind, dann ist die Formation Kristallgitter geht schneller. In kaltem Wasser verhindern anscheinend ausreichend große stabile Cluster die Bildung eines Gitters, es dauert einige Zeit, bis sie zerstört sind. Ich selbst habe im Fernsehen einen merkwürdigen Effekt gesehen, als kaltes Wasser, ruhig in einem Glas stehend, in der Kälte mehrere Stunden flüssig blieb. Aber sobald das Gefäß in die Hand genommen wurde, das heißt, sie wurden leicht von seinem Platz entfernt, kristallisierte das Wasser im Gefäß sofort, wurde undurchsichtig und das Gefäß zerplatzte. Nun, der Priester, der diese Wirkung zeigte, erklärte dies damit, dass das Wasser geweiht war. Es stellt sich übrigens heraus, dass Wasser seine Viskosität in Abhängigkeit von der Temperatur stark ändert. Wir als große Lebewesen sind unsichtbar, und auf der Ebene kleiner (mm und weniger) Krebstiere und noch mehr Bakterien ist die Viskosität von Wasser ein sehr wichtiger Faktor. Diese Viskosität wird meiner Meinung nach auch durch die Größe der Wassercluster bestimmt.

GRAU, 15.03.2014 05:30

Alles, was wir um uns herum sehen, sind Oberflächeneigenschaften (Eigenschaften), so dass wir nur das als Energie nehmen, was wir messen oder die Existenz in irgendeiner Weise beweisen können, ansonsten eine Sackgasse. Dieses Phänomen, der Mpemba-Effekt, kann nur durch eine einfache volumetrische Theorie erklärt werden, die alle physikalischen Modelle in einer einzigen Wechselwirkungsstruktur vereint. eigentlich ist alles einfach

Nikita, 06.06.2014 04:27 | Wagen

aber wie man das Wasser kalt, aber nicht warm hält, wenn man im Auto fährt!

Alexey, 03.10.2014 01:09

Und hier ist eine weitere "Entdeckung" unterwegs. Wasser in einer Plastikflasche gefriert bei geöffnetem Verschluss viel schneller. Zum Spaß habe ich das Experiment viele Male auf aufgebaut starker Frost... Der Effekt ist offensichtlich. Hallo Theoretiker!

Eugen, 27.12.2014 08:40

Verdunstungskühler-Prinzip. Wir nehmen zwei hermetisch verschlossene Flaschen mit kaltem und heißem Wasser. Wir stellen es in die Kälte. Kaltes Wasser gefriert schneller. Jetzt nehmen wir die gleichen Flaschen mit kaltem und heißem Wasser, öffnen sie und stellen sie in den Frost. Heißes Wasser gefriert schneller als kaltes Wasser. Wenn wir zwei Becken mit kaltem und heißem Wasser nehmen, gefriert heißes Wasser viel schneller. Dies liegt daran, dass wir immer mehr Kontakt mit der Atmosphäre haben. Je intensiver die Verdunstung, desto schneller erfolgt der Temperaturabfall. Hier ist der Faktor Luftfeuchtigkeit zu erwähnen. Je niedriger die Luftfeuchtigkeit, desto stärker die Verdunstung und desto stärker die Kühlung.

grau TOMSK, 01.03.2015 10:55

GRAU, 15.03.2014 05:30 - Fortsetzung Was Sie über die Temperatur wissen, ist nicht alles. Es steckt mehr dahinter. Wenn Sie ein physikalisches Temperaturmodell richtig erstellen, wird es der Schlüssel zur Beschreibung von Energieprozessen von Diffusion, Schmelzen und Kristallisation auf solchen Skalen wie Temperaturerhöhung bei Druckerhöhung, Druckerhöhung bei Temperaturerhöhung . Sogar das physikalische Modell der Sonnenenergie wird aus dem Obigen klar werden. Ich bin im Winter. ... im Frühjahr 20013 erstellte er, nachdem er sich die Temperaturmodelle angesehen hatte, ein allgemeines Temperaturmodell. Nach ein paar Monaten erinnerte ich mich an das Temperaturparadox und dann wurde mir klar ... dass mein Temperaturmodell auch das Mpemba-Paradox beschreibt. Dies war im Mai - Juni 2013. Ein Jahr zu spät, aber das ist das Beste. Mein physisches Modell ist ein Standbild und kann sowohl vorwärts als auch rückwärts gescrollt werden und hat die Motilität der Aktivität, der Aktivität, in der sich alles bewegt. Ich habe 8 Schulstufen und 2 Jahre College mit einer Wiederholung des Themas. 20 Jahre sind vergangen. Ich kann also weder physikalische Modelle berühmter Wissenschaftler noch Formeln zuschreiben. So leid.

Andrey, 08.11.2015 08:52

Im Allgemeinen habe ich eine Idee, warum heißes Wasser schneller gefriert als kaltes Wasser. Und bei meinen Erklärungen ist alles ganz einfach, bei Interesse dann schreibt mir per Mail: [E-Mail geschützt]

Andrey, 08.11.2015 08:58

Entschuldigung, ich habe das falsche Postfach angegeben, hier ist die richtige E-Mail: [E-Mail geschützt]

Viktor, 23.12.2015 10:37

Mir scheint, alles ist einfacher, wir haben Schnee, es ist ein verdampftes Gas, abgekühlt, so dass es bei Frost schneller abkühlen kann, weil es verdampft und sofort kristallisiert, ohne weit aufzusteigen, und Wasser im gasförmigen Zustand kühlt schneller ab als in eine Flüssigkeit)

Bekzhan, 28.01.2016 09:18

Selbst wenn jemand diese Weltgesetze, die mit diesen Effekten verbunden sind, enthüllt hätte, hätte er hier nicht geschrieben.Aus meiner Sicht wäre es nicht logisch, Internetnutzern seine Geheimnisse zu enthüllen, wenn er sie auf berühmt veröffentlichen kann wissenschaftliche Zeitschriften und beweisen es persönlich vor den Leuten. Also, was wird über diesen Effekt geschrieben, das alles ist höchst unlogisch.)))

Alex, 22.02.2016 12:48

hallo Experimentatoren Sie haben Recht, wenn Sie sagen, dass Wissenschaft dort beginnt, wo ... nicht Messungen, sondern Berechnungen. "Experiment" - ein ewiges und unverzichtbares Argument für diejenigen, die der Vorstellungskraft und dem linearen Denken beraubt sind. Die Geschwindigkeit der Moleküle, die aus kaltem Wasser in die Atmosphäre entweichen, bestimmt die Energiemenge, die sie dem Wasser entziehen (Kühlung ist ein Energieverlust) Die Geschwindigkeit der Moleküle aus heißem Wasser ist viel höher und die weggetragene Energie wird quadriert (die der Abkühlung der verbleibenden Wassermasse) Das ist alles, wenn Sie sich vom "Experimentieren" verabschieden und sich erinnern Grundlegende Grundlagen Wissenschaft

Wladimir, 25.04.2016 10:53 | Meteo

Damals, als Frostschutzmittel eine Seltenheit waren, wurde nach einem Arbeitstag Wasser aus dem Kühlsystem von Autos in einer unbeheizten Garage eines Autoservice abgelassen, um einen Zylinderblock oder einen Kühler nicht abzutauen - manchmal beides zusammen. Morgens wurde heißes Wasser gegossen. Bei starkem Frost sprangen die Motoren problemlos an. Irgendwie gossen sie in Abwesenheit von heißem Wasser Wasser aus dem Wasserhahn. Das Wasser ist sofort gefroren. Das Experiment war teuer - genau so viel, wie es kostet, den Zylinderblock und den Kühler eines ZIL-131-Autos zu kaufen und zu ersetzen. Wer nicht glaubt, lass ihn prüfen. und Mpemba experimentierte mit Eis. Die Kristallisation verläuft in Eiscreme anders als in Wasser. Versuchen Sie, mit den Zähnen ein Stück Eis und ein Stück Eis abzubeißen. Höchstwahrscheinlich fror es nicht ein, sondern verdickte sich durch das Abkühlen. Und frisches Wasser, sei es heiß oder kalt, gefriert bei 0 * C. Kaltes Wasser ist schnell, aber heißes Wasser braucht Abkühlzeit.

Wanderer, 06.05.2016 12:54 | zu Alex

"c" - die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum E = mc ^ 2 - die Formel, die die Äquivalenz von Masse und Energie ausdrückt

Albert, 27.07.2016 08:22

Erstens gibt es eine Analogie zu Feststoffen (es gibt keinen Verdampfungsprozess). Kürzlich habe ich Kupferwasserrohre gelötet. Der Prozess erfolgt durch Erhitzen eines Gasbrenners bis zum Schmelzpunkt des Lots. Die Aufheizzeit für eine Verbindung mit der Muffe beträgt ca. eine Minute. Ich lötete eine Verbindung mit der Hülse und nach ein paar Minuten stellte ich fest, dass ich sie falsch gelötet hatte. Es dauerte ein wenig, bis das Rohr in der Muffe gescrollt war. Ich fing an, den Joint mit dem Brenner wieder zu erhitzen und überraschenderweise dauerte es 3-4 Minuten, um den Joint auf die Schmelztemperatur zu erhitzen. Wie so!? Immerhin ist das Rohr noch heiß und es scheint viel weniger Energie zu verbrauchen, um es auf seinen Schmelzpunkt zu erhitzen, aber es stellte sich heraus, dass das Gegenteil der Fall war. Es geht um die Wärmeleitfähigkeit, die bei einem bereits beheizten Rohr deutlich höher ist und die Grenze zwischen beheiztem und kaltem Rohr in zwei Minuten weit von der Verbindungsstelle entfernt ist. Nun zum Wasser. Wir werden die Konzepte eines heißen und halbbeheizten Behälters verwenden. In einem heißen Gefäß bildet sich zwischen heißen, hochmobilen Teilchen und inaktiven, kalten Teilchen eine schmale Temperaturgrenze, die sich relativ schnell von der Peripherie ins Zentrum bewegt, weil schnelle Teilchen an dieser Grenze schnell ihre Energie abgeben (abkühlen) um Teilchen auf der anderen Seite der Grenze. Da das Volumen der äußeren kalten Teilchen größer ist, können die schnellen Teilchen, die ihre Wärmeenergie abgeben, die äußeren kalten Teilchen nicht wesentlich erwärmen. Daher erfolgt der Kühlprozess von heißem Wasser relativ schnell. Halberwärmtes Wasser hat eine viel geringere Wärmeleitfähigkeit und die Breite der Grenze zwischen halberwärmten und kalten Partikeln ist viel breiter. Die Verschiebung zur Mitte eines so breiten Randes erfolgt viel langsamer als bei einem heißen Gefäß. Dadurch kühlt ein heißes Gefäß schneller ab als ein warmes. Ich denke, es ist notwendig, die Dynamik des Kühlprozesses von Wasser unterschiedlicher Temperatur zu verfolgen, indem mehrere Temperatursensoren von der Mitte bis zum Rand des Gefäßes platziert werden.

Max, 19.11.2016 05:07

Es wurde überprüft: Auf Yamal gefriert bei Frost ein Rohr mit gryachy Wasser und es muss aufgewärmt werden, aber kaltes Wasser nicht!

Artem, 09.12.2016 01:25

Es ist schwierig, aber ich denke, dass kaltes Wasser dichter ist als heißes Wasser, noch besser als abgekochtes Wasser, und dann wird die Abkühlung beschleunigt usw. heißes Wasser erreicht die kalte Temperatur und überholt diese, und wenn man berücksichtigt, dass heißes Wasser von unten gefriert und nicht wie oben beschrieben von oben, beschleunigt dies den Prozess erheblich!

Alexander Sergejew, 21.08.2017 10:52

Es gibt keinen solchen Effekt. Ach. Im Jahr 2016 wurde in Nature ein ausführlicher Artikel zu diesem Thema veröffentlicht: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect Daraus geht hervor, dass bei sorgfältigen Experimenten (wenn die Proben von warmem und kaltem Wasser in allem gleich sind außer Temperatur), der Effekt wird nicht beobachtet ...

Zablab, 22.08.2017 05:31

Victor, 27.10.2017 03:52

"Das ist tatsächlich so." - wenn die Schule die Wärmekapazität und den Energieerhaltungssatz nicht verstanden hat. Es ist leicht zu überprüfen - dazu braucht man: eine Lust, einen Kopf, Hände, Wasser, einen Kühlschrank und einen Wecker. Und die Eisbahnen, wie Experten sagen, frieren (füllen) mit kaltem Wasser und mit warmem Wasser das geschnittene Eis. Und im Winter muss Frostschutzflüssigkeit in den Scheibenwaschbehälter gegossen werden, kein Wasser. Wasser gefriert auf jeden Fall und kaltes Wasser gefriert schneller.

Irina, 23.01.2018 10:58

Wissenschaftler auf der ganzen Welt bekämpfen dieses Paradox seit der Zeit des Aristoteles, und Victor, Zavlab und Sergeev erwiesen sich als die klügsten.

Denis, 01.02.2018 08:51

Im Artikel ist alles richtig geschrieben. Aber der Grund ist etwas anders. Beim Sieden verdampft die darin gelöste Luft aus dem Wasser, daher wird beim Abkühlen des kochenden Wassers seine Dichte geringer als die von Rohwasser gleicher Temperatur. Es gibt keine anderen Gründe für unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten als unterschiedliche Dichten.

Zavlab, 01.03.2018 08:58 | Zavlab

Irina :), "Wissenschaftler der ganzen Welt" kämpfen nicht mit diesem "Paradox", für echte Wissenschaftler existiert dieses "Paradox" einfach nicht - es lässt sich leicht unter gut reproduzierbaren Bedingungen überprüfen. Das "Paradox" entstand durch die nicht reproduzierbaren Experimente des afrikanischen Jungen Mpemba und wurde von solchen "Wissenschaftlern" übertrieben :)

Die gute alte Formel H 2 O scheint keine Geheimnisse zu enthalten. Tatsächlich birgt Wasser - die Quelle des Lebens und die berühmteste Flüssigkeit der Welt - viele Geheimnisse, die manchmal selbst Wissenschaftler nicht lösen können.

Hier sind die 5 am meisten Interessante Fakten zum Thema Wasser:

1. Heißes Wasser gefriert schneller als kaltes Wasser

Nehmen Sie zwei Behälter mit Wasser: Gießen Sie heißes Wasser in den einen und kaltes Wasser in den anderen und stellen Sie sie in den Gefrierschrank. Heißes Wasser gefriert schneller als kaltes Wasser, obwohl kaltes Wasser logischerweise zuerst zu Eis hätte werden müssen: Schließlich muss heißes Wasser zuerst auf kalte Temperatur abkühlen und dann zu Eis werden, während kaltes Wasser nicht muss abkühlen. Warum passiert dies?

1963 bemerkte Erasto B. Mpemba, ein Gymnasiast in Tansania, beim Einfrieren eines zubereiteten Eiscreme-Gebräus, dass das heiße Gebräu im Gefrierschrank schneller gefriert als das kalte Gebräu. Als der junge Mann dem Physiklehrer seine Entdeckung mitteilte, lachte er ihn nur aus. Glücklicherweise war der Schüler hartnäckig und überzeugte den Lehrer, ein Experiment durchzuführen, das seine Entdeckung bestätigte: Unter bestimmten Bedingungen gefriert heißes Wasser tatsächlich schneller als kaltes Wasser.

Nun wird dieses Phänomen, dass heißes Wasser schneller gefriert als kaltes Wasser, als "Mpemba-Effekt" bezeichnet. Es stimmt, lange vor ihm wurde diese einzigartige Eigenschaft des Wassers von Aristoteles, Francis Bacon und Rene Descartes festgestellt.

Hinweis von X.RU zum Thema "Heißes Wasser gefriert schneller als kaltes Wasser".

Da uns, Kühlschränken, die Fragen der Kühlung näher liegen, erlauben wir uns, in das Wesen dieses Problems einzutauchen und zwei Meinungen über die Natur eines so mysteriösen Phänomens abzugeben.

1. Ein Wissenschaftler der University of Washington lieferte eine Erklärung für ein seit Aristoteles bekanntes mysteriöses Phänomen: Warum heißes Wasser schneller gefriert als kaltes.

Das als Mpemba-Effekt bezeichnete Phänomen ist in der Praxis weit verbreitet. Experten raten Autofahrern beispielsweise, im Winter kaltes und nicht heißes Wasser in den Waschwasserbehälter zu gießen. Aber was ist der Kern dieses Phänomens, lange Zeit blieb unbekannt.

Dr. Jonathan Katz von der University of Washington hat dieses Phänomen untersucht und ist zu dem Schluss gekommen, dass in Wasser gelöste Stoffe, die beim Erhitzen ausfallen, laut EurekAlert eine wichtige Rolle spielen.

Mit gelösten Stoffen bezieht sich Dr. Katz auf die Kalzium- und Magnesiumbikarbonate, die in hartem Wasser enthalten sind. Beim Erhitzen des Wassers lagern sich diese Stoffe ab und bilden Kalk an den Wänden der Teekanne. Wasser, das noch nie erhitzt wurde, enthält diese Verunreinigungen. Wenn es gefriert und sich Eiskristalle bilden, erhöht sich die Konzentration der Verunreinigungen im Wasser um das 50-fache. Dadurch wird der Gefrierpunkt von Wasser gesenkt. „Und jetzt muss das Wasser zum Gefrieren noch abkühlen“, erklärt Dr. Katz.

Es gibt einen zweiten Grund, der das Einfrieren von ungeheiztem Wasser verhindert. Die Senkung des Gefrierpunktes von Wasser verringert den Temperaturunterschied zwischen der festen und der flüssigen Phase. „Weil der Wärmeverlust von Wasser von dieser Temperaturdifferenz abhängt, kühlt nicht erhitztes Wasser weniger schnell ab“, sagt Dr. Katz.

Laut dem Wissenschaftler lässt sich seine Theorie experimentell verifizieren, da der Mpemba-Effekt wird bei härterem Wasser ausgeprägter.

2. Sauerstoff plus Wasserstoff plus Kälte macht Eis. Auf den ersten Blick wirkt dieser transparente Stoff sehr einfach. In Wirklichkeit birgt das Eis viele Geheimnisse. Das Eis des Afrikaners Erasto Mpemba träumte nicht von Ruhm. Es waren heiße Tage. Er wollte Fruchteis... Er würde eine Packung Saft nehmen und in den Gefrierschrank stellen. Das hat er mehr als einmal gemacht und dabei festgestellt, dass der Saft besonders schnell gefriert, wenn man ihn vorher in die Sonne hält – es ist richtig heiß! Das ist seltsam, dachte sich der trotzig agierende tansanische Schuljunge. weltliche Weisheit... Wirklich, damit die Flüssigkeit schneller zu Eis wird, muss sie zuerst ... erhitzt werden? Der junge Mann war so überrascht, dass er seine Vermutung mit dem Lehrer teilte. Über diese Neugier berichtete er in der Presse.

Diese Geschichte geschah in den sechziger Jahren des letzten Jahrhunderts. Nun ist den Wissenschaftlern der "Mpemba-Effekt" bekannt. Doch dieses scheinbar einfache Phänomen blieb lange Zeit ein Rätsel. Warum gefriert heißes Wasser schneller als kaltes Wasser?

Erst 1996 fand der Physiker David Auerbach eine Lösung. Um diese Frage zu beantworten, führte er ein ganzes Jahr lang ein Experiment durch: Er erhitzte Wasser in einem Glas und kühlte es wieder ab. Was hat er also herausgefunden? Beim Erhitzen verdampfen in Wasser gelöste Luftblasen. Gasfreies Wasser gefriert leichter an den Gefäßwänden. "Natürlich gefriert auch Wasser mit hohem Luftgehalt", sagt Auerbach, "aber nicht bei null Grad Celsius, sondern erst bei minus vier oder sechs Grad." Das Warten dauert natürlich länger. Heißes Wasser gefriert also vor kaltem, das ist eine wissenschaftliche Tatsache.

Kaum ein Stoff würde so leicht vor unseren Augen erscheinen wie Eis. Es besteht nur aus Wassermolekülen – also Elementarmolekülen, die zwei Wasserstoffatome und einen Sauerstoff enthalten. Eis ist jedoch wohl die mysteriöseste Substanz im Universum. Wissenschaftler konnten einige seiner Eigenschaften noch nicht erklären.

2. Unterkühlung und "sofortiges" Einfrieren

Jeder weiß, dass Wasser beim Abkühlen auf 0 ° C immer zu Eis wird ... außer in einigen Fällen! Ein solcher Fall ist zum Beispiel "Überkühlung", was eine Eigenschaft von sehr reines Wasser bleiben auch beim Abkühlen unter den Gefrierpunkt flüssig. Dieses Phänomen wird dadurch möglich, dass Umgebung enthält keine Kristallisationszentren oder -keime, die die Bildung von Eiskristallen provozieren könnten. Und so bleibt Wasser auch beim Abkühlen auf Temperaturen unter null Grad Celsius flüssig. Der Kristallisationsprozess kann beispielsweise durch Gasblasen, Verunreinigungen (Verunreinigungen) oder eine unebene Oberfläche des Behälters ausgelöst werden. Ohne sie bleibt Wasser flüssig. Wenn der Kristallisationsprozess beginnt, können Sie beobachten, wie unterkühltes Wasser sofort zu Eis wird.

Sehen Sie sich das Video (2 901 Kb, 60 Sek.) von Phil Medina (www.mrsciguy.com) an und überzeugen Sie sich selbst >>

Kommentar.Überhitztes Wasser bleibt auch beim Erhitzen auf eine Temperatur über dem Siedepunkt flüssig.

3. „Glas“-Wasser

Nennen Sie schnell und ohne zu zögern, wie viele verschiedene Zustände Wasser hat?

Wenn Sie drei (fest, flüssig, gasförmig) beantwortet haben, liegen Sie falsch. Wissenschaftler unterscheiden mindestens 5 verschiedene Zustände von flüssigem Wasser und 14 Eiszustände.

Erinnern Sie sich an das Gespräch über unterkühltes Wasser? Also, egal was Sie tun, bei einer Temperatur von -38 ° C verwandelt sich selbst das reinste unterkühlte Wasser plötzlich in Eis. Was passiert bei einer weiteren Abnahme

Temperatur? Bei -120 ° C beginnt mit Wasser etwas Seltsames: Es wird superviskos oder zähflüssig, wie Melasse, und bei Temperaturen unter -135 ° C verwandelt es sich in "glasiges" oder "glasiges" Wasser - ein Feststoff, dem es fehlt kristalline Struktur.

4. Quanteneigenschaften von Wasser

Auf molekularer Ebene ist Wasser noch überraschender. 1995 ergab ein von Wissenschaftlern durchgeführtes Neutronenstreuungsexperiment ein unerwartetes Ergebnis: Physiker fanden heraus, dass Neutronen, die auf Wassermoleküle gerichtet sind, 25 % weniger Wasserstoffprotonen "sehen" als erwartet.

Es stellte sich heraus, dass ein ungewöhnlicher Quanteneffekt mit einer Geschwindigkeit von einer Attosekunde (10 -18 Sekunden) stattfindet, und chemische Formel Wasser statt des üblichen - H 2 O, wird H 1,5 O!

5. Hat Wasser ein Gedächtnis?

Homöopathie, eine Alternative zur Schulmedizin, behauptet, dass verdünnte Lösung medizinisches Produkt kann eine therapeutische Wirkung auf den Körper haben, auch wenn der Verdünnungsfaktor so groß ist, dass nur noch Wassermoleküle in der Lösung zurückbleiben. Befürworter der Homöopathie erklären dieses Paradoxon mit einem Konzept namens "Wassergedächtnis", nach dem Wasser auf molekularer Ebene ein "Gedächtnis" an eine einst darin gelöste Substanz besitzt und danach die Eigenschaften einer Lösung in ihrer ursprünglichen Konzentration behält kein einziges Molekül einer Zutat verbleibt darin.

Eine internationale Gruppe von Wissenschaftlern unter der Leitung von Professorin Madeleine Ennis von der Queen's University of Belfast, die die Prinzipien der Homöopathie kritisierte, führte 2002 ein Experiment durch, um dieses Konzept ein für alle Mal zu widerlegen der Wirkung von "Wassergedächtnis". Experimente, die unter der Aufsicht unabhängiger Experten durchgeführt wurden, haben jedoch keine Ergebnisse erbracht.Streitigkeiten über die Existenz des Phänomens "Wassergedächtnis" dauern an.

Wasser hat viele andere ungewöhnliche Eigenschaften, die wir in diesem Artikel nicht behandelt haben.

Literatur.

1.5 Wirklich seltsame Dinge über Wasser / http://www.neatorama.com.
2. Das Geheimnis des Wassers: Die Theorie des Aristoteles-Mpemba-Effekts wurde erstellt / http://www.o8ode.ru.
3. Nepomnyashchy N.N. Geheimnisse unbelebte Natur... Die mysteriöseste Substanz des Universums / http://www.bibliotekar.ru.