Efeito Mpemba(Paradoxo de Mpemba) é um paradoxo que afirma que água quente Sob algumas condições, congela mais rápido que a água fria, embora deva ultrapassar a temperatura da água fria durante o processo de congelamento. Este paradoxo é um facto experimental que contradiz as ideias habituais, segundo as quais, nas mesmas condições, um corpo mais aquecido demora mais tempo a arrefecer até uma determinada temperatura do que um corpo menos aquecido a arrefecer até à mesma temperatura.

Este fenômeno foi notado uma vez por Aristóteles, Francis Bacon e René Descartes, mas foi somente em 1963 que o estudante tanzaniano Erasto Mpemba descobriu que uma mistura de sorvete quente congela mais rápido do que uma fria.

Ser estudante de Magambinskaya ensino médio na Tanzânia Erasto Mpemba fez trabalho prático na culinária. Ele precisava fazer sorvete caseiro - ferver o leite, dissolver o açúcar, esfriar até a temperatura ambiente e depois colocar na geladeira para congelar. Aparentemente, Mpemba não era um aluno particularmente diligente e atrasou a conclusão da primeira parte da tarefa. Temendo não conseguir chegar ao final da aula, colocou leite ainda quente na geladeira. Para sua surpresa, congelou ainda mais cedo que o leite de seus companheiros, preparado de acordo com a tecnologia fornecida.

Depois disso, Mpemba fez experiências não só com leite, mas também com água comum. De qualquer forma, já como aluno da Escola Secundária de Mkwava, perguntou ao professor Dennis Osborne, do University College de Dar Es Salaam (convidado pelo diretor da escola para dar uma palestra sobre física aos alunos), especificamente sobre a água: “Se você tomar dois recipientes idênticos com volumes iguais de água para que em um deles a água tenha uma temperatura de 35°C, e no outro - 100°C, e coloque-os no freezer, então no segundo a água congelará mais rápido. Por que?" Osborne interessou-se por esta questão e logo, em 1969, ele e Mpemba publicaram os resultados de seus experimentos na revista Physics Education. Desde então, o efeito que descobriram foi chamado Efeito Mpemba.

Até agora, ninguém sabe exatamente como explicar este estranho efeito. Os cientistas não têm uma versão única, embora existam muitas. É tudo uma questão de diferença nas propriedades da água quente e fria, mas ainda não está claro quais propriedades desempenham um papel neste caso: a diferença no super-resfriamento, evaporação, formação de gelo, convecção ou o efeito dos gases liquefeitos na água em temperaturas diferentes.

O paradoxo do efeito Mpemba é que o tempo durante o qual um corpo esfria até a temperatura ambiente deve ser proporcional à diferença de temperatura entre esse corpo e o ambiente. Esta lei foi estabelecida por Newton e desde então tem sido confirmada muitas vezes na prática. Neste efeito, a água com temperatura de 100°C esfria até uma temperatura de 0°C mais rápido do que a mesma quantidade de água com temperatura de 35°C.

No entanto, isto ainda não implica um paradoxo, uma vez que o efeito Mpemba também pode ser explicado dentro do quadro físico famoso. Aqui estão algumas explicações para o efeito Mpemba:

Evaporação

A água quente evapora mais rápido do recipiente, reduzindo assim seu volume, e um volume menor de água na mesma temperatura congela mais rápido. A água aquecida a 100°C perde 16% de sua massa quando resfriada a 0°C.

O efeito de evaporação é um efeito duplo. Em primeiro lugar, a massa de água necessária para o resfriamento diminui. E em segundo lugar, a temperatura diminui devido ao fato de que o calor de evaporação da transição da fase aquosa para a fase vapor diminui.

Diferença de temperatura

Devido à diferença de temperatura entre água quente e tem mais ar frio - portanto, a troca de calor nesse caso é mais intensa e a água quente esfria mais rápido.

Hipotermia

Quando a água esfria abaixo de 0 C, ela nem sempre congela. Sob algumas condições, pode sofrer super-resfriamento, continuando a permanecer líquido em temperaturas abaixo de zero. Em alguns casos, a água pode permanecer líquida mesmo a uma temperatura de –20 C.

A razão para este efeito é que, para que os primeiros cristais de gelo comecem a se formar, são necessários centros de formação de cristais. Se eles não estiverem presentes na água líquida, o super-resfriamento continuará até que a temperatura caia o suficiente para que os cristais se formem espontaneamente. Quando começarem a se formar no líquido super-resfriado, começarão a crescer mais rápido, formando gelo derretido, que congelará para formar gelo.

A água quente é mais suscetível à hipotermia porque o aquecimento remove gases e bolhas dissolvidos, que por sua vez podem servir como centros para a formação de cristais de gelo.

Por que a hipotermia faz com que a água quente congele mais rápido? No caso de água fria que não é super-resfriada, acontece o seguinte. Neste caso, uma fina camada de gelo se formará na superfície da embarcação. Esta camada de gelo atuará como um isolante entre a água e o ar frio e evitará maior evaporação. A taxa de formação de cristais de gelo neste caso será menor. No caso de água quente submetida a super-resfriamento, a água super-resfriada não possui uma camada superficial protetora de gelo. Portanto, ele perde calor muito mais rápido pela parte superior aberta.

Quando o processo de super-resfriamento termina e a água congela, muito mais calor é perdido e, portanto, forma-se mais gelo.

Muitos pesquisadores deste efeito consideram a hipotermia o principal fator no caso do efeito Mpemba.

Convecção

A água fria começa a congelar por cima, piorando assim os processos de radiação e convecção de calor e, portanto, a perda de calor, enquanto a água quente começa a congelar por baixo.

Este efeito é explicado por uma anomalia na densidade da água. A água tem densidade máxima a 4 C. Se você resfriar a água a 4 C e colocá-la em uma temperatura mais baixa, a camada superficial da água congelará mais rápido. Como essa água é menos densa que a água a uma temperatura de 4 C, ela permanecerá na superfície, formando uma fina camada fria. Nessas condições, uma fina camada de gelo se formará na superfície da água em pouco tempo, mas essa camada de gelo servirá como isolante, protegendo as camadas inferiores da água, que permanecerão a uma temperatura de 4 C. Portanto, o processo de resfriamento adicional será mais lento.

No caso da água quente a situação é completamente diferente. A camada superficial de água esfriará mais rapidamente devido à evaporação e a uma maior diferença de temperatura. Além disso, as camadas de água fria são mais densas do que as camadas de água quente, de modo que a camada de água fria afundará, elevando a camada de água quente à superfície. Esta circulação de água garante uma queda rápida da temperatura.

Mas por que esse processo não atinge um ponto de equilíbrio? Para explicar o efeito Mpemba deste ponto de vista da convecção, seria necessário assumir que as camadas de água fria e quente estão separadas e o próprio processo de convecção continua depois que a temperatura média da água cai abaixo de 4°C.

No entanto, não há nenhuma evidência experimental para apoiar esta hipótese de que as camadas de água fria e quente são separadas pelo processo de convecção.

Gases dissolvidos em água

A água sempre contém gases dissolvidos nela - oxigênio e dióxido de carbono. Esses gases têm a capacidade de reduzir o ponto de congelamento da água. Quando a água é aquecida, esses gases são liberados da água porque sua solubilidade em água é menor em altas temperaturas. Portanto, quando a água quente é resfriada, ela sempre contém menos gases dissolvidos do que a água não aquecida. água fria. Portanto, o ponto de congelamento da água aquecida é maior e ela congela mais rápido. Este factor é por vezes considerado o principal na explicação do efeito Mpemba, embora não existam dados experimentais que confirmem este facto.

Condutividade térmica

Este mecanismo pode desempenhar papel importante quando a água é colocada no compartimento frigorífico congelador em pequenos recipientes. Nestas condições, observou-se que um recipiente com água quente derrete o gelo no congelador por baixo, melhorando assim o contacto térmico com a parede do congelador e a condutividade térmica. Como resultado, o calor é removido de um recipiente com água quente mais rapidamente do que de um recipiente com água fria. Por sua vez, um recipiente com água fria não derrete a neve que está por baixo.

Todas essas condições (assim como outras) foram estudadas em muitos experimentos, mas uma resposta clara à questão - qual delas fornece cem por cento de reprodução do efeito Mpemba - nunca foi obtida.

Por exemplo, em 1995, o físico alemão David Auerbach estudou o efeito do super-resfriamento da água sobre esse efeito. Ele descobriu que a água quente, ao atingir um estado super-resfriado, congela a uma temperatura mais alta que a água fria e, portanto, mais rápido que esta. Mas a água fria atinge um estado super-resfriado mais rápido que a água quente, compensando assim o atraso anterior.

Além disso, os resultados de Auerbach contradizem dados anteriores de que a água quente foi capaz de atingir maior super-resfriamento devido a menos centros de cristalização. Quando a água é aquecida, os gases nela dissolvidos são removidos e, quando fervida, alguns sais nela dissolvidos precipitam.

Por enquanto, apenas uma coisa pode ser afirmada: a reprodução deste efeito depende significativamente das condições em que o experimento é realizado. Justamente porque nem sempre é reproduzido.

Em 1963, um estudante tanzaniano chamado Erasto Mpemba fez uma pergunta estúpida ao professor - por que o sorvete quente em seu freezer congelou mais rápido do que o frio?

Quando estudante na Escola Secundária Magambi, na Tanzânia, Erasto Mpemba fez trabalho prático como cozinheiro. Ele precisava fazer sorvete caseiro - ferver o leite, dissolver o açúcar, esfriar até a temperatura ambiente e depois colocar na geladeira para congelar. Aparentemente, Mpemba não era um aluno particularmente diligente e atrasou a conclusão da primeira parte da tarefa. Temendo não conseguir chegar ao final da aula, colocou leite ainda quente na geladeira. Para sua surpresa, congelou ainda mais cedo que o leite de seus companheiros, preparado de acordo com a tecnologia fornecida.

Ele pediu esclarecimentos ao professor de física, mas este apenas riu do aluno, dizendo o seguinte: “Isto não é física universal, mas física Mpemba”. Depois disso, Mpemba fez experiências não só com leite, mas também com água comum.

De qualquer forma, já como aluno da Escola Secundária de Mkwava, perguntou ao professor Dennis Osborne, do University College de Dar Es Salaam (convidado pelo diretor da escola para dar uma palestra sobre física aos alunos), especificamente sobre a água: “Se você tomar dois recipientes idênticos com volumes iguais de água para que em um deles a água tenha uma temperatura de 35°C, e no outro - 100°C, e coloque-os no freezer, então no segundo a água congelará mais rápido. Por que?" Osborne interessou-se por esta questão e logo, em 1969, ele e Mpemba publicaram os resultados de seus experimentos na revista Physics Education. Desde então, o efeito que descobriram foi denominado efeito Mpemba.

Você está interessado em saber por que isso acontece? Há apenas alguns anos, os cientistas conseguiram explicar esse fenômeno...

O Efeito Mpemba (Paradoxo Mpemba) é um paradoxo que afirma que a água quente sob algumas condições congela mais rápido do que a água fria, embora deva ultrapassar a temperatura da água fria durante o processo de congelamento. Este paradoxo é um facto experimental que contradiz as ideias habituais, segundo as quais, nas mesmas condições, um corpo mais aquecido demora mais tempo a arrefecer até uma determinada temperatura do que um corpo menos aquecido a arrefecer até à mesma temperatura.

Este fenômeno foi notado em sua época por Aristóteles, Francis Bacon e René Descartes. Até agora, ninguém sabe exatamente como explicar este estranho efeito. Os cientistas não têm uma versão única, embora existam muitas. É tudo uma questão de diferença nas propriedades da água quente e fria, mas ainda não está claro quais propriedades desempenham um papel neste caso: a diferença no super-resfriamento, evaporação, formação de gelo, convecção ou o efeito dos gases liquefeitos na água em temperaturas diferentes. O paradoxo do efeito Mpemba é que o tempo durante o qual um corpo esfria até a temperatura ambiente deve ser proporcional à diferença de temperatura entre esse corpo e o ambiente. Esta lei foi estabelecida por Newton e desde então tem sido confirmada muitas vezes na prática. Neste efeito, a água com temperatura de 100°C esfria até uma temperatura de 0°C mais rápido do que a mesma quantidade de água com temperatura de 35°C.

Desde então, diferentes versões foram expressas, uma das quais foi a seguinte: parte da água quente primeiro simplesmente evapora e depois, quando resta menos, a água congela mais rápido. Esta versão, devido à sua simplicidade, tornou-se a mais popular, mas não satisfez completamente os cientistas.

Agora, uma equipe de pesquisadores da Universidade Tecnológica de Nanyang, em Cingapura, liderada pelo químico Xi Zhang, diz ter resolvido o antigo mistério de por que a água quente congela mais rápido do que a água fria. Como descobriram os especialistas chineses, o segredo está na quantidade de energia armazenada nas ligações de hidrogénio entre as moléculas de água.

Como você sabe, as moléculas de água consistem em um átomo de oxigênio e dois átomos de hidrogênio mantidos juntos por ligações covalentes, o que no nível das partículas parece uma troca de elétrons. Outro fato conhecido reside no fato de que os átomos de hidrogênio são atraídos pelos átomos de oxigênio das moléculas vizinhas - e as ligações de hidrogênio são formadas.

Ao mesmo tempo, as moléculas de água geralmente se repelem. Cientistas de Cingapura notaram: quanto mais quente a água, maior a distância entre as moléculas do líquido devido ao aumento das forças repulsivas. Como resultado, as ligações de hidrogênio são esticadas e, portanto, armazenam mais energia. Essa energia é liberada quando a água esfria - as moléculas se aproximam umas das outras. E a liberação de energia, como se sabe, significa resfriamento.

Aqui estão as suposições apresentadas pelos cientistas:

Evaporação

A água quente evapora mais rápido do recipiente, reduzindo assim seu volume, e um volume menor de água na mesma temperatura congela mais rápido. A água aquecida a 100°C perde 16% de sua massa quando resfriada a 0°C. O efeito de evaporação é um efeito duplo. Em primeiro lugar, a massa de água necessária para o resfriamento diminui. E em segundo lugar, devido à evaporação, a sua temperatura diminui.

Diferença de temperatura

Pelo fato da diferença de temperatura entre a água quente e o ar frio ser maior, portanto, a troca de calor neste caso é mais intensa e a água quente esfria mais rápido.

Hipotermia
Quando a água esfria abaixo de 0°C ela nem sempre congela. Sob algumas condições, pode sofrer super-resfriamento, continuando a permanecer líquido em temperaturas abaixo de zero. Em alguns casos, a água pode permanecer líquida mesmo a uma temperatura de -20°C. A razão para este efeito é que, para que os primeiros cristais de gelo comecem a se formar, são necessários centros de formação de cristais. Se eles não estiverem presentes na água líquida, o super-resfriamento continuará até que a temperatura caia o suficiente para que os cristais se formem espontaneamente. Quando começarem a se formar no líquido super-resfriado, começarão a crescer mais rápido, formando gelo derretido, que congelará para formar gelo. A água quente é mais suscetível à hipotermia porque o aquecimento remove gases e bolhas dissolvidos, que por sua vez podem servir como centros para a formação de cristais de gelo. Por que a hipotermia faz com que a água quente congele mais rápido? No caso da água fria que não é super-resfriada, acontece o seguinte: forma-se em sua superfície uma fina camada de gelo, que atua como isolante entre a água e o ar frio, evitando assim maiores evaporações. A taxa de formação de cristais de gelo neste caso será menor. No caso de água quente submetida a super-resfriamento, a água super-resfriada não possui uma camada superficial protetora de gelo. Portanto, ele perde calor muito mais rápido pela parte superior aberta. Quando o processo de super-resfriamento termina e a água congela, muito mais calor é perdido e, portanto, mais gelo é formado. Muitos pesquisadores deste efeito consideram a hipotermia o principal fator no caso do efeito Mpemba.
Convecção

A água fria começa a congelar por cima, piorando assim os processos de radiação e convecção de calor e, portanto, a perda de calor, enquanto a água quente começa a congelar por baixo. Este efeito é explicado por uma anomalia na densidade da água. A água tem sua densidade máxima a 4°C. Se você resfriar a água a 4°C e colocá-la em um ambiente com temperatura mais baixa, a camada superficial da água congelará mais rapidamente. Como esta água é menos densa que a água a 4°C, ela permanecerá na superfície, formando uma fina camada fria. Nessas condições, uma fina camada de gelo se formará na superfície da água em pouco tempo, mas essa camada de gelo atuará como isolante, protegendo as camadas inferiores da água, que permanecerão a uma temperatura de 4°C. . Portanto, o processo de resfriamento adicional será mais lento. No caso da água quente a situação é completamente diferente. A camada superficial de água esfriará mais rapidamente devido à evaporação e a uma maior diferença de temperatura. Além disso, as camadas de água fria são mais densas do que as camadas de água quente, de modo que a camada de água fria afundará, trazendo a camada de água quente para a superfície. Esta circulação de água garante uma queda rápida da temperatura. Mas por que esse processo não atinge um ponto de equilíbrio? Para explicar o efeito Mpemba do ponto de vista da convecção, seria necessário assumir que as camadas de água fria e quente são separadas e o próprio processo de convecção continua depois que a temperatura média da água cai abaixo de 4°C. No entanto, não há nenhuma evidência experimental para apoiar esta hipótese de que as camadas de água fria e quente são separadas pelo processo de convecção.

Gases dissolvidos em água

A água sempre contém gases dissolvidos nela - oxigênio e dióxido de carbono. Esses gases têm a capacidade de reduzir o ponto de congelamento da água. Quando a água é aquecida, esses gases são liberados da água porque sua solubilidade em água é menor em altas temperaturas. Portanto, quando a água quente esfria, ela sempre contém menos gases dissolvidos do que a água fria não aquecida. Portanto, o ponto de congelamento da água aquecida é maior e ela congela mais rápido. Este factor é por vezes considerado o principal na explicação do efeito Mpemba, embora não existam dados experimentais que confirmem este facto.

Condutividade térmica

Este mecanismo pode desempenhar um papel significativo quando a água é colocada no compartimento frigorífico do congelador em pequenos recipientes. Nestas condições, observou-se que um recipiente com água quente derrete o gelo no congelador por baixo, melhorando assim o contacto térmico com a parede do congelador e a condutividade térmica. Como resultado, o calor é removido de um recipiente com água quente mais rapidamente do que de um recipiente com água fria. Por sua vez, um recipiente com água fria não derrete a neve que está por baixo. Todas estas (assim como outras) condições foram estudadas em muitos experimentos, mas uma resposta inequívoca à questão - qual delas garante 100% de reprodução do efeito Mpemba - nunca foi obtida. Por exemplo, em 1995, o físico alemão David Auerbach estudou o efeito do super-resfriamento da água sobre esse efeito. Ele descobriu que a água quente, atingindo um estado super-resfriado, congela a uma temperatura mais alta que a água fria e, portanto, mais rápido que esta. Mas a água fria atinge um estado super-resfriado mais rápido que a água quente, compensando assim o atraso anterior. Além disso, os resultados de Auerbach contradizem dados anteriores de que a água quente foi capaz de atingir maior super-resfriamento devido a menos centros de cristalização. Quando a água é aquecida, os gases nela dissolvidos são removidos e, quando fervida, alguns sais nela dissolvidos precipitam. Por enquanto, só se pode afirmar uma coisa: a reprodução deste efeito depende significativamente das condições em que a experiência é realizada. Justamente porque nem sempre é reproduzido.

Mas como se costuma dizer, o motivo mais provável.

Como escrevem os químicos em seu artigo, que pode ser encontrado no site de pré-impressão arXiv.org, as ligações de hidrogênio são mais fortes em água quente do que em água fria. Assim, verifica-se que mais energia é armazenada nas ligações de hidrogênio da água quente, o que significa que mais energia é liberada quando resfriada a temperaturas abaixo de zero. Por esse motivo, o endurecimento ocorre mais rapidamente.

Até o momento, os cientistas resolveram esse mistério apenas teoricamente. Quando apresentam evidências convincentes de sua versão, a questão de por que a água quente congela mais rápido do que a água fria pode ser considerada encerrada.

"Já encontramos algumas propriedades interessantes da água que nos permitem viver em particular, e dos seres vivos em geral. Vamos continuar o assunto e chamar a sua atenção para outra propriedade interessante (embora não esteja claro se é verdadeira ou fictícia).

Interessante sobre a água - o efeito Mpemba: você sabia que existem rumores na Internet de que a água quente congela mais rápido do que a água fria? Você pode não saber, mas esses rumores estão circulando. E muito persistente. Então, do que estamos falando - um erro experimental ou algo novo? propriedade interessanteágua, que ainda não foi estudada?

Vamos descobrir. A lenda, repetida de local para local, é esta: pegue dois recipientes com água: coloque água quente em um e água fria no outro e coloque-os no freezer. A água quente congelará mais rápido do que a água fria. Por que isso está acontecendo?

Em 1963, um estudante tanzaniano chamado Erasto B. Mpemba, ao congelar uma mistura de sorvete, percebeu que a mistura quente solidificava mais rápido no congelador do que a fria. Quando o jovem compartilhou sua descoberta com seu professor de física, ele apenas riu dele. Felizmente, o aluno foi persistente e convenceu o professor a realizar um experimento, que confirmou sua descoberta: certas condições Na verdade, a água quente congela mais rápido do que a água fria.

A segunda versão da lenda - Mpemba recorreu ao grande cientista, que, felizmente, estava localizado próximo à escola africana de Mpemba. E o cientista acreditou no menino e verificou novamente o que estava acontecendo. Bem, vamos lá... Agora, esse fenômeno de congelamento da água quente mais rápido que a água fria é chamado de “efeito Mpemba”. É verdade que muito antes dele esta propriedade única da água foi notada por Aristóteles, Francis Bacon e René Descartes.

Os cientistas ainda não compreendem totalmente a natureza deste fenômeno, explicando-o pela diferença no super-resfriamento, evaporação, formação de gelo, convecção ou pelo efeito dos gases liquefeitos na água quente e fria.

Assim, temos o efeito Mpemba (Paradoxo Mpemba) - um paradoxo que afirma que a água quente (sob certas condições) pode congelar mais rápido do que a água fria. Embora ao mesmo tempo deva passar a temperatura da água fria durante o processo de congelamento.

Assim, para lidar com o paradoxo, existem duas maneiras. A primeira é começar a explicar esse fenômeno, apresentar teorias e alegrar-se pelo fato de a água ser um líquido misterioso. Ou você pode seguir um caminho diferente - conduza você mesmo esse experimento. E tire as conclusões apropriadas.

Voltemo-nos para as pessoas que realmente conduziram esta experiência, tentando reproduzir o efeito Mpemba. E, ao mesmo tempo, vejamos um pequeno estudo que determina “de onde crescem as pernas”.

Em russo, uma mensagem sobre o efeito Mpemba apareceu pela primeira vez há 42 anos, conforme relatado na revista “Chemistry and Life” (1970, No. 1, p. 89). Sendo conscienciosos, os funcionários da “Química e Vida” decidiram fazer eles próprios experimentos e se convenceram: “o leite quente recusou-se teimosamente a congelar primeiro”. Uma explicação natural foi dada para este resultado: “Um líquido quente não deve congelar primeiro. Afinal, a sua temperatura deve primeiro ser igual à temperatura do líquido frio."

Um dos leitores de “Química e Vida” relatou o seguinte sobre seus experimentos (1970, nº 9, p. 81). Ele ferveu o leite, esfriou até a temperatura ambiente e colocou na geladeira junto com o leite não fervido, que também tinha temperatura do quarto. O leite fervido congelou mais rápido. O mesmo efeito, mas mais fraco, foi alcançado quando o leite foi aquecido a 60°C, em vez de ferver. A fervura pode ser de fundamental importância: isso irá evaporar um pouco da água e evaporar a parte mais leve da gordura. Como resultado, o ponto de congelamento pode mudar. Além disso, quando aquecido, e principalmente quando fervido, são possíveis algumas transformações químicas da parte orgânica do leite.

Mas o “telefone danificado” já havia começado a funcionar, e mais de 25 anos depois essa história foi descrita da seguinte forma: “Uma porção de sorvete esfria mais rápido se você colocar na geladeira, depois de aquecê-lo bem, do que se você primeiro deixe-o em temperatura fria” (“Conhecimento é poder” “, 1997, nº 10, p. 100). Aos poucos começaram a esquecer o leite e a conversa passou a ser principalmente sobre água.

13 anos depois, no mesmo “Química e Vida” apareceu o seguinte diálogo: “Se você tirar duas xícaras de água fria e quente para o frio, qual água vai congelar mais rápido?.. Espere até o inverno e verifique: a água quente vai congelar mais rápido.” (1993, No. 9, p. 79). Um ano depois, chegou a carta de um leitor zeloso, que no inverno levava diligentemente xícaras de água fria e quente para o frio e se convenceu de que a água fria congela mais rápido (1994, no. 11, p. 62).

Um experimento semelhante foi realizado em uma geladeira cujo freezer estava coberto com uma espessa camada de gelo. Quando coloquei xícaras de água quente e fria neste freezer, o gelo sob as xícaras de água quente derreteu, elas afundaram e a água nelas congelou mais rápido. Quando coloquei os copos no gelo, o efeito não foi observado, pois o gelo sob os vidros não derreteu. Não houve efeito quando, após descongelar a geladeira, coloquei as xícaras em um freezer que não estava coberto de gelo. Isto prova que a causa do efeito é o degelo do gelo sob copos de água quente ("Química e Vida" 2000, No. 2, p. 55).

A história do paradoxo percebido pelo menino tanzaniano foi repetidamente acompanhada de uma observação significativa - dizem que nenhuma informação, mesmo a mais estranha, deve ser negligenciada. O desejo é bom, mas irrealizável. Se não filtrarmos primeiro as informações não confiáveis, nos afogaremos nelas. E informações implausíveis costumam ser incorretas. Além disso, acontece frequentemente (como no caso do efeito Mpemba) que a implausibilidade é uma consequência da distorção da informação no processo de transmissão.

Assim, é interessante falar da água em geral, e do efeito Mpemba em particular - nem sempre é verdade :)

Mais detalhes na página http://wsyachina.narod.ru/physics/mpemba.html

Isto é verdade, embora pareça incrível, porque durante o processo de congelamento, a água pré-aquecida deve passar pela temperatura da água fria. Enquanto isso, esse efeito é amplamente utilizado: por exemplo, pistas de patinação e escorregadores são preenchidos com água quente em vez de água fria no inverno. Os especialistas aconselham os motoristas a colocar água fria, e não quente, no reservatório do lavador no inverno. O paradoxo é conhecido mundialmente como “Efeito Mpemba”.

Esse fenômeno foi mencionado uma vez por Aristóteles, Francis Bacon e René Descartes, mas somente em 1963 os professores de física prestaram atenção nele e tentaram estudá-lo. Tudo começou quando o estudante tanzaniano Erasto Mpemba percebeu que o leite adoçado que ele usava para fazer sorvete congelava mais rápido se fosse pré-aquecido e levantou a hipótese de que a água quente congelava mais rápido do que a água fria. Ele pediu esclarecimentos ao professor de física, mas este apenas riu do aluno, dizendo o seguinte: “Isto não é física universal, mas física Mpemba”.

Felizmente, Dennis Osborne, professor de física da Universidade de Dar es Salaam, visitou a escola um dia. E Mpemba dirigiu-se a ele com a mesma pergunta. O professor ficou menos cético, disse que não poderia julgar algo que nunca tinha visto e, ao voltar para casa, pediu a sua equipe que realizasse os experimentos apropriados. Eles pareciam confirmar as palavras do menino. De qualquer forma, em 1969, Osborne falou sobre trabalhar com Mpemba na revista inglesa. FísicaEducação" Nesse mesmo ano, George Kell, do Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá, publicou um artigo descrevendo o fenômeno em inglês. americanoDiáriodeFísica».

Existem várias explicações possíveis para este paradoxo:

• A água quente evapora mais rápido, reduzindo assim seu volume, e um volume menor de água na mesma temperatura congela mais rápido. A água fria deve congelar mais rapidamente em recipientes herméticos.
• Disponibilidade de forro de neve. Um recipiente com água quente derrete a neve por baixo, melhorando assim o contato térmico com a superfície de resfriamento. A água fria não derrete a neve por baixo. Se não houver revestimento para neve, o recipiente de água fria deverá congelar mais rápido.
• A água fria começa a congelar por cima, piorando assim os processos de radiação e convecção de calor e, portanto, a perda de calor, enquanto a água quente começa a congelar por baixo. Com mistura mecânica adicional de água em recipientes, a água fria deve congelar mais rapidamente.
• A presença de centros de cristalização na água resfriada - substâncias nela dissolvidas. Com um pequeno número desses centros em água fria, a transformação da água em gelo é difícil e até mesmo o super-resfriamento é possível, quando permanece no estado líquido, com temperatura abaixo de zero.

Outra explicação foi publicada recentemente. O Dr. Jonathan Katz, da Universidade de Washington, estudou esse fenômeno e concluiu que as substâncias dissolvidas na água, que precipitam quando aquecidas, desempenham um papel importante nele.
Sob dissolvido substâncias Dr. Katz refere-se a bicarbonatos de cálcio e magnésio, encontrados em água dura. Quando a água é aquecida, estas substâncias precipitam e a água torna-se “macia”. A água que nunca foi aquecida contém essas impurezas e é “dura”. À medida que congela e se formam cristais de gelo, a concentração de impurezas na água aumenta 50 vezes. Por causa disso, o ponto de congelamento da água diminui.

Esta explicação não me parece convincente, porque... Não devemos esquecer que o efeito foi descoberto em experimentos com sorvete, e não com água dura. Muito provavelmente, as causas do fenômeno são termofísicas e não químicas.

Até agora, não foi obtida nenhuma explicação inequívoca para o paradoxo de Mpemba. Deve-se dizer que alguns cientistas não consideram este paradoxo digno de atenção. Porém, é muito interessante que um simples estudante tenha alcançado o reconhecimento do efeito físico e ganhado popularidade devido à sua curiosidade e perseverança.

Adicionado em fevereiro de 2014

A nota foi escrita em 2011. Desde então, surgiram novos estudos sobre o efeito Mpemba e novas tentativas de explicá-lo. Assim, em 2012, a Royal Society of Chemistry da Grã-Bretanha anunciou um concurso internacional para resolver o mistério científico “Efeito Mpemba” com fundo de prêmios 1000 libras. O prazo foi fixado em 30 de julho de 2012. O vencedor foi Nikola Bregovic, do laboratório da Universidade de Zagreb. Publicou seu trabalho no qual analisou tentativas anteriores de explicar esse fenômeno e chegou à conclusão de que não eram convincentes. O modelo que ele propôs baseia-se nas propriedades fundamentais da água. Os interessados ​​​​podem encontrar emprego em http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

A pesquisa não terminou aí. Em 2013, físicos de Singapura provaram teoricamente a causa do efeito Mepemba. O trabalho pode ser encontrado em http://arxiv.org/abs/1310.6514.

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Comentários:

Alexei Mishnev. , 06.10.2012 04:14

Por que a água quente evapora mais rápido? Os cientistas provaram praticamente que um copo de água quente congela mais rápido que a água fria. Os cientistas não conseguem explicar este fenômeno porque não entendem a essência dos fenômenos: calor e frio! Calor e frio são sensações físicas que provocam a interação de partículas de Matéria, na forma de contracompressão de ondas magnéticas que se movem do espaço e do centro da Terra. Portanto, quanto maior a diferença de potencial, essa tensão magnética, mais rápida ocorre a troca de energia pelo método de contrapenetração de uma onda em outra. Ou seja, pelo método de difusão! Em resposta ao meu artigo, um oponente escreveu: 1) “..A água quente evapora MAIS RÁPIDO, resultando em menos água, então congela mais rápido” Pergunta! Que energia faz com que a água evapore mais rápido? 2) Meu artigo é sobre um copo, e não sobre uma gamela de madeira, que o oponente cita como contra-argumento. O que não está correto! Eu respondo à pergunta: “POR QUE A ÁGUA EVAPORA NA NATUREZA?” Ondas magnéticas, que sempre se movem do centro da Terra para o espaço, vencendo a contrapressão das ondas de compressão magnética (que sempre se movem do espaço para o centro da Terra), ao mesmo tempo, pulverizam partículas de água, já que se movem para o espaço , eles aumentam de volume. Ou seja, eles estão se expandindo! Se as ondas de compressão magnética forem superadas, estes vapores de água são comprimidos (condensados) e sob a influência destas forças de compressão magnética, a água regressa à terra em forma de precipitação! Sinceramente! Alexei Mishnev. 6 de outubro de 2012.

Alexei Mishnev. , 06.10.2012 04:19

O que é temperatura? A temperatura é o grau de tensão eletromagnética das ondas magnéticas com energia de compressão e expansão. No caso de um estado de equilíbrio dessas energias, a temperatura de um corpo ou substância está em um estado estável. Quando o estado de equilíbrio dessas energias é perturbado, em direção à energia de expansão, o volume do corpo ou substância aumenta. Se a energia das ondas magnéticas exceder na direção da compressão, o corpo ou substância diminui no volume do espaço. O grau de tensão eletromagnética é determinado pelo grau de expansão ou compressão do corpo de referência. Alexei Mishnev.

Moiseeva Natália, 23.10.2012 11:36 | VNIIM

Alexey, você está falando sobre algum artigo que expõe sua opinião sobre o conceito de temperatura. Mas ninguém leu. Por favor, me dê um link. Em geral, suas opiniões sobre a física são únicas. Nunca ouvi falar de “expansão eletromagnética de um corpo de referência”.

Yuri Kuznetsov, 04.12.2012 12:32

Propõe-se a hipótese de que isso se deve à ressonância intermolecular e à atração ponderomotriz entre as moléculas que ela gera. Na água fria, as moléculas se movem e vibram de forma caótica, em diferentes frequências. Quando a água é aquecida, com o aumento da frequência das vibrações, seu alcance diminui (a diferença de frequências da água quente líquida até o ponto de vaporização diminui), as frequências de vibração das moléculas se aproximam, como resultado da ressonância ocorre entre as moléculas. Durante o resfriamento, esta ressonância é parcialmente preservada e não desaparece imediatamente. Experimente pressionar uma das duas cordas do violão que estão em ressonância. Agora solte - a corda começará a vibrar novamente, a ressonância restaurará suas vibrações. Da mesma forma, na água congelada, as moléculas externas resfriadas tentam perder a amplitude e a frequência das vibrações, mas as moléculas “quentes” dentro do recipiente “puxam” as vibrações de volta, atuando como vibradores, e as externas como ressonadores. A atração ponderomotiva* surge entre vibradores e ressonadores. Quando a força ponderomotriz se torna maior que a força causada pela energia cinética das moléculas (que não apenas vibram, mas também se movem linearmente), ocorre a cristalização acelerada - o “Efeito Mpemba”. A ligação ponderomotriz é muito instável, o efeito Mpemba depende fortemente de todos os fatores relacionados: o volume de água a ser congelada, a natureza do seu aquecimento, condições de congelamento, temperatura, convecção, condições de troca de calor, saturação do gás, vibração da unidade de refrigeração , ventilação, impurezas, evaporação, etc. Possivelmente até por iluminação... Portanto, o efeito tem muitas explicações e às vezes é difícil de reproduzir. Pela mesma razão de “ressonância”, a água fervida ferve mais rápido que a água não fervida - a ressonância retém a intensidade das vibrações das moléculas de água por algum tempo após a fervura (a perda de energia durante o resfriamento se deve principalmente à perda de energia cinética do movimento linear de moléculas). Durante o aquecimento intenso, as moléculas vibratórias mudam de função com as moléculas ressonadoras em comparação com o congelamento - a frequência dos vibradores é menor que a frequência dos ressonadores, o que significa que não ocorre atração, mas repulsão entre as moléculas, o que acelera a transição para outro estado de agregação (par).

Vlad, 11/12/2012 03:42

Quebrei meu cérebro...

Anton, 02/04/2013 02:02

1. Essa atração ponderomotriz é realmente tão grande que afeta o processo de transferência de calor? 2. Isto significa que quando todos os corpos são aquecidos a uma determinada temperatura, as suas partículas estruturais entram em ressonância? 3. Por que esta ressonância desaparece quando resfriado? 4. Este é o seu palpite? Se houver uma fonte, indique. 5. De acordo com esta teoria, o formato do recipiente desempenhará um papel importante e, se for fino e plano, a diferença no tempo de congelamento não será grande, ou seja, você pode verificar isso.

Gudrat, 11/03/2013 10:12 | METAC

Na água fria já existem átomos de nitrogênio e as distâncias entre as moléculas de água são mais próximas do que na água quente. Ou seja, a conclusão: a água quente absorve átomos de nitrogênio mais rápido e ao mesmo tempo congela mais rápido do que a água fria - isso é comparável ao endurecimento do ferro, pois a água quente se transforma em gelo e o ferro quente endurece com o resfriamento rápido!

Vladimir, 13/03/2013 06:50

ou talvez isto: a densidade da água quente e do gelo é menor que a densidade da água fria e, portanto, a água não precisa mudar sua densidade, perde algum tempo e congela.

Alexei Mishnev, 21/03/2013 11h50

Antes de falar sobre ressonâncias, atrações e vibrações de partículas, precisamos entender e responder à pergunta: Que forças fazem as partículas vibrarem? Pois, sem energia cinética, não pode haver compressão. Sem compressão não pode haver expansão. Sem expansão, não pode haver energia cinética! Quando você começa a falar sobre ressonância das cordas, primeiro você faz um esforço para que uma dessas cordas comece a vibrar! Ao falar em atração, é preciso antes de tudo indicar a força que faz com que esses corpos se atraiam! Afirmo que todos os corpos são comprimidos pela energia eletromagnética da atmosfera e que comprime todos os corpos, substâncias e partículas elementares com uma força de 1,33 kg. não por cm2, mas por partícula elementar. Como a pressão atmosférica não pode ser seletiva! Não confundir com a quantidade de força!

Dodik, 31/05/2013 02:59

Parece-me que você esqueceu uma verdade: “A ciência começa onde começam as medições”. Qual é a temperatura da água “quente”? Qual é a temperatura da água “fria”? O artigo não diz uma palavra sobre isso. Disto podemos concluir - todo o artigo é uma besteira!

Grigory, 04/06/2013 12:17

Dodik, antes de chamar um artigo de bobagem, você precisa pensar em aprender, pelo menos um pouco. E não apenas medir.

Dmitry, 24/12/2013 10:57

As moléculas de água quente se movem mais rápido do que na água fria, por isso há um contato mais próximo com o meio ambiente, parecem absorver todo o frio, desacelerando rapidamente.

Ivan, 10/01/2014 05:53

É surpreendente que um artigo tão anônimo apareça neste site. O artigo é completamente não científico. Tanto o autor quanto os comentaristas competem entre si em busca de uma explicação para o fenômeno, sem se preocupar em descobrir se o fenômeno é observado e, se for observado, em que condições. Além disso, não existe sequer um acordo sobre o que estamos realmente a observar! Assim, o autor insiste na necessidade de explicar o efeito do congelamento rápido do sorvete quente, embora de todo o texto (e das palavras “o efeito foi descoberto em experimentos com sorvete”) se conclua que ele próprio não conduziu tal experimentos. Pelas opções de “explicação” do fenômeno listadas no artigo, fica claro que estão sendo descritos experimentos completamente diferentes, realizados em diferentes condições com diferentes soluções aquosas. Tanto a essência das explicações quanto o modo subjuntivo nelas sugerem que mesmo uma verificação básica das ideias expressas não foi realizada. Alguém acidentalmente ouviu uma história engraçada e expressou casualmente sua conclusão especulativa. Desculpe, mas não é físico. Pesquisa científica, e a conversa é na sala de fumantes.

Ivan, 10/01/2014 06:10

Em relação aos comentários do artigo sobre o enchimento dos roletes com água quente e os reservatórios do lava-vidros com água fria. Tudo é simples aqui do ponto de vista da física elementar. A pista de patinação fica cheia de água quente justamente porque congela mais lentamente. A pista de patinação deve ser nivelada e lisa. Tente enchê-lo com água fria - você terá inchaços e “inchaços”, porque... A água congelará _rapidamente_ sem ter tempo de se espalhar em uma camada uniforme. E o quente terá tempo de se espalhar em uma camada uniforme e derreterá os tubérculos de gelo e neve existentes. A lavadora também não é difícil: não adianta despejar água limpa no frio - ela congela no vidro (mesmo quente); e um líquido quente e não congelante pode causar rachaduras no vidro frio, além do vidro ter um ponto de congelamento aumentado devido à evaporação acelerada de álcoois no caminho para o vidro (todos estão familiarizados com o princípio de funcionamento de uma destilaria de luar ? - o álcool evapora, a água permanece).

Ivan, 10/01/2014 06:34

Mas, na essência do fenômeno, é estúpido perguntar por que dois experimentos diferentes, sob condições diferentes, procedem de maneira diferente. Se o experimento for realizado de forma pura, então você precisa levar água quente e fria do mesmo composição química- retire água fervente pré-resfriada da mesma chaleira. Despeje em recipientes idênticos (por exemplo, copos de paredes finas). Não o colocamos na neve, mas sim sobre uma base igualmente plana e seca, por exemplo, uma mesa de madeira. E não em um microfreezer, mas em um termostato bastante volumoso - fiz um experimento há alguns anos na dacha, quando o tempo lá fora estava estável e gelado, cerca de -25ºC. A água cristaliza a uma certa temperatura após liberar o calor da cristalização. A hipótese se resume à afirmação de que a água quente esfria mais rápido (isso é verdade, de acordo com a física clássica, a taxa de transferência de calor é proporcional à diferença de temperatura), mas mantém maior velocidade resfriamento mesmo quando sua temperatura se torna igual à temperatura da água fria. A questão é: como a água que esfriou a uma temperatura externa de +20°C difere exatamente da mesma água que esfriou a uma temperatura de +20°C uma hora antes, mas em uma sala? A física clássica (aliás, baseada não na conversa na sala de fumar, mas em centenas de milhares e milhões de experimentos) diz: nada, a dinâmica posterior do resfriamento será a mesma (apenas a água fervente atingirá o ponto +20 mais tarde). E o experimento mostra a mesma coisa: quando um copo de água inicialmente fria já tinha uma forte crosta de gelo, a água quente nem pensava em congelar. P.S. Aos comentários de Yuri Kuznetsov. A presença de determinado efeito pode ser considerada estabelecida quando as condições para sua ocorrência são descritas e reproduzidas de forma consistente. E quando temos experimentos desconhecidos com condições desconhecidas, é prematuro construir teorias para explicá-los e isso não dá nada do ponto de vista científico. PPS Bem, é impossível ler os comentários de Alexei Mishnev sem lágrimas de ternura - uma pessoa vive em algum tipo de mundo fictício que não tem nada a ver com física e experimentos reais.

Gregório, 13/01/2014 10:58

Ivan, entendo que você está refutando o efeito Mpemba? Não existe, como mostram seus experimentos? Por que é tão famoso na física e por que muitos tentam explicá-lo?

Ivan, 14/02/2014 01:51

Boa tarde, Gregório! O efeito de um experimento impuro existe. Mas, como você entende, isso não é motivo para procurar novas leis na física, mas sim um motivo para melhorar a habilidade do experimentador. Como já observei nos comentários, em todas as tentativas mencionadas para explicar o “efeito Mpemba”, os investigadores não conseguem sequer formular claramente o que exactamente e em que condições medem. E você quer dizer que estes são físicos experimentais? Não me faça rir. O efeito não é conhecido na física, mas em discussões pseudocientíficas em vários fóruns e blogs, dos quais agora existe um mar. É percebido como um efeito físico real (no sentido de consequência de algumas novas leis físicas, e não de uma interpretação incorreta ou apenas de um mito) por pessoas distantes da física. Portanto, não há razão para falar dos resultados de diferentes experiências conduzidas sob condições completamente diferentes como um único efeito físico.

Paulo, 18/02/2014 09:59

hmm, pessoal... artigo para "Speed ​​​​Info"... Sem ofensa... ;) Ivan está certo sobre tudo...

Grigory, 19/02/2014 12h50

Ivan, concordo que agora existem muitos sites pseudocientíficos publicando material sensacionalista não verificado. Afinal, o efeito Mpemba ainda está em estudo. Além disso, cientistas de universidades estão pesquisando. Por exemplo, em 2013, este efeito foi estudado por um grupo da Universidade de Tecnologia de Singapura. Veja o link http://arxiv.org/abs/1310.6514. Eles acreditam ter encontrado uma explicação para esse efeito. Não escreverei detalhadamente sobre a essência da descoberta, mas, na opinião deles, o efeito está associado à diferença nas energias armazenadas nas ligações de hidrogênio.

Moiseeva N.P. , 19/02/2014 03:04

Para todos os interessados ​​​​na pesquisa do efeito Mpemba, complementei um pouco o material do artigo e forneci links onde você pode ler mais últimos resultados(ver texto). Obrigado por seus comentários.

Ildar, 24/02/2014 04:12 | não adianta listar tudo

Se este efeito Mpemba realmente ocorrer, então a explicação deve ser procurada, penso eu, na estrutura molecular da água. A água (como aprendi na literatura científica popular) não existe como moléculas individuais de H2O, mas como aglomerados de várias moléculas (até mesmo dezenas). À medida que a temperatura da água aumenta, a velocidade de movimento das moléculas aumenta, os aglomerados se desintegram e as ligações de valência das moléculas não têm tempo para formar grandes aglomerados. A formação de aglomerados leva um pouco mais de tempo do que a redução da velocidade do movimento molecular. E como os aglomerados são menores, a formação estrutura de cristal acontece mais rápido. Aparentemente, em água fria, aglomerados grandes e bastante estáveis ​​impedem a formação de uma rede; leva algum tempo para destruí-los. Eu mesmo vi na TV um efeito curioso quando a água fria parada calmamente em uma jarra permanecia líquida por várias horas no frio. Mas assim que a jarra foi recolhida, ou seja, ligeiramente deslocada do lugar, a água da jarra imediatamente cristalizou, tornou-se opaca e a jarra estourou. Pois bem, o padre que mostrou esse efeito explicou pelo fato da água ser benta. A propósito, acontece que a água muda muito sua viscosidade dependendo da temperatura. Isso é imperceptível para nós, como criaturas grandes, mas ao nível dos crustáceos pequenos (mm ou menores), e ainda mais das bactérias, a viscosidade da água é um fator muito significativo. Esta viscosidade, penso eu, também é determinada pelo tamanho dos aglomerados de água.

CINZA, 15/03/2014 05:30

tudo o que vemos ao nosso redor são características (propriedades) superficiais, por isso aceitamos como energia apenas o que podemos medir ou provar a sua existência de alguma forma, caso contrário é um beco sem saída. Este fenómeno, o efeito Mpemba, só pode ser explicado por uma teoria volumétrica simples que unirá todos os modelos físicos numa única estrutura de interação. na verdade é simples

Nikita, 06/06/2014 04:27 | carro

Mas como você pode garantir que a água permaneça fria em vez de quente enquanto você dirige o carro?

Alexei, 03.10.2014 01:09

Aqui está outra “descoberta” a caminho. A água em uma garrafa de plástico congela muito mais rápido com a tampa aberta. Por diversão, realizei o experimento muitas vezes em geada severa. O efeito é óbvio. Olá teóricos!

Eugene, 27/12/2014 08:40

O princípio de um resfriador evaporativo. Pegamos duas garrafas hermeticamente fechadas com água fria e quente. Colocamos no frio. A água fria congela mais rápido. Agora pegamos as mesmas garrafas com água fria e quente, abrimos e colocamos no frio. A água quente congelará mais rápido do que a água fria. Se pegarmos duas bacias com água fria e quente, a água quente congelará muito mais rápido. Isso se deve ao fato de estarmos aumentando o contato com a atmosfera. Quanto mais intensa a evaporação, mais rapidamente a temperatura cai. Aqui devemos mencionar o fator umidade. Quanto menor a umidade, mais forte será a evaporação e mais forte será o resfriamento.

cinza TOMSK, 01/03/2015 10:55

CINZA, 15/03/2014 05:30 - continuação O que você sabe sobre temperatura não é tudo. Há algo mais aí. Se você construir corretamente um modelo físico de temperatura, ele se tornará a chave para descrever processos energéticos desde difusão, fusão e cristalização até escalas como aumento de temperatura com aumento de pressão, aumento de pressão com aumento de temperatura. Até mesmo o modelo físico da energia do Sol ficará claro com o que foi dito acima. Estou no inverno. . no início da primavera de 20013, analisando modelos de temperatura, compilei um modelo geral de temperatura. Alguns meses depois, lembrei-me do paradoxo da temperatura e então percebi... que o meu modelo de temperatura também descreve o paradoxo de Mpemba. Isso foi entre maio e junho de 2013. Estou um ano atrasado, mas é o melhor. Meu modelo físico é um quadro congelado e pode ser rebobinado tanto para frente quanto para trás e contém atividade motora, a mesma atividade em que tudo se move. Tenho 8 anos de escola e 2 anos de faculdade com repetição do tema. 20 anos se passaram. Portanto, não posso atribuir qualquer tipo de modelo físico a cientistas famosos, nem posso atribuir fórmulas. Sinto muito.

Andrey, 11.08.2015 08:52

Em geral, tenho uma ideia de por que a água quente congela mais rápido do que a água fria. E nas minhas explicações tudo é muito simples, se tiver interesse escreva-me por email: [e-mail protegido]

Andrey, 08.11.2015 08:58

Desculpe, forneci o endereço de e-mail errado, aqui está o e-mail correto: [e-mail protegido]

Vitor, 23/12/2015 10:37

Parece-me que tudo é mais simples, aqui cai neve, é gás evaporado, resfriado, então talvez no frio o quente esfrie mais rápido porque evapora e cristaliza imediatamente sem subir muito, e a água no estado gasoso esfria mais rápido do que no estado líquido)

Bekzhan, 28/01/2016 09:18

Mesmo que alguém tivesse revelado essas leis do mundo que estão associadas a esse efeito, ele não teria escrito aqui. Do meu ponto de vista, não seria lógico revelar seus segredos aos internautas quando ele pode publicá-los em famosos revistas científicas e provar isso pessoalmente para as pessoas. Então, o que será escrito aqui sobre esse efeito, a maior parte não é lógico.)))

Alex, 22/02/2016 12:48

Olá Experimentadores Vocês estão certos quando dizem que a Ciência começa onde... não as Medidas, mas os Cálculos. “Experiência” é um argumento eterno e indispensável para aqueles desprovidos de Imaginação e Pensamento Linear. Ofendeu a todos, agora no caso de E= mc2 - todos se lembram? A velocidade das moléculas que voam da água fria para a atmosfera determina a quantidade de energia que elas carregam da água (o resfriamento é uma perda de energia).A velocidade das moléculas da água quente é muito maior e a energia transportada é elevada ao quadrado ( a taxa de resfriamento da massa restante de água) Isso é tudo, se você fugir da "experimentação" e lembrar Básico Básico Ciência

Vladimir, 25/04/2016 10:53 | Tempo

Naquela época, quando o anticongelante era raro, a água do sistema de refrigeração dos carros em uma garagem sem aquecimento era drenada após um dia de trabalho para não descongelar o bloco de cilindros ou o radiador - às vezes os dois juntos. De manhã foi derramada água quente. Em geadas severas, os motores deram partida sem problemas. De alguma forma, por falta de água quente, a água escorria da torneira. A água congelou imediatamente. O experimento foi caro - exatamente o mesmo que custa comprar e substituir o bloco de cilindros e o radiador de um carro ZIL-131. Quem não acredita, que verifique. e Mpemba fez experiências com sorvete. No sorvete, a cristalização ocorre de forma diferente da água. Experimente morder um pedaço de sorvete e um pedaço de gelo com os dentes. Provavelmente não congelou, mas engrossou como resultado do resfriamento. E a água doce, seja ela quente ou fria, congela a 0°C. A água fria é rápida, mas a água quente leva tempo para esfriar.

Andarilho, 05/06/2016 12:54 | para Alex

"c" - a velocidade da luz no vácuo E=mc^2 - uma fórmula que expressa a equivalência de massa e energia

Alberto, 27/07/2016 08:22

Primeiro, uma analogia com os sólidos (não há processo de evaporação). Recentemente soldei canos de água de cobre. O processo ocorre aquecendo um queimador de gás até a temperatura de fusão da solda. O tempo de aquecimento para uma junta com acoplamento é de aproximadamente um minuto. Soldei uma junta ao acoplamento e depois de alguns minutos percebi que a havia soldado incorretamente. Foi necessário girar um pouco o tubo no acoplamento. Comecei a aquecer a junta novamente com um queimador e, para minha surpresa, levei de 3 a 4 minutos para aquecer a junta até a temperatura de fusão. Como assim!? Afinal, o tubo ainda está quente e parece que é necessária muito menos energia para aquecê-lo até a temperatura de fusão, mas tudo acabou sendo o contrário. É tudo uma questão de condutividade térmica, que é significativamente maior em um tubo já aquecido e a fronteira entre o tubo aquecido e o frio conseguiu se afastar da junta em dois minutos. Agora sobre a água. Operaremos com os conceitos de vaso quente e semi-aquecido. Em um recipiente quente, uma estreita fronteira de temperatura é formada entre partículas quentes e altamente móveis e partículas frias e lentas, que se movem relativamente rápido da periferia para o centro, porque nesta fronteira as partículas rápidas rapidamente desistem de sua energia (resfriadas) por partículas do outro lado da fronteira. Como o volume das partículas frias externas é maior, as partículas rápidas, desistindo de sua energia térmica, não conseguem aquecer significativamente as partículas frias externas. Portanto, o processo de resfriamento da água quente ocorre de forma relativamente rápida. A água semi-aquecida tem uma condutividade térmica muito menor e a largura da fronteira entre as partículas semi-aquecidas e frias é muito mais ampla. A mudança para o centro de uma fronteira tão ampla ocorre muito mais lentamente do que no caso de um recipiente quente. Como resultado, o recipiente quente esfria mais rápido do que o quente. Acho que precisamos acompanhar a dinâmica do processo de resfriamento da água em diferentes temperaturas, colocando vários sensores de temperatura do meio até a borda do vaso.

Máx., 19/11/2016 05:07

Foi verificado: em Yamal, quando está frio, o cano com água quente congela e tem que esquentar, mas o frio não!

Artyom, 09.12.2016 01:25

É difícil, mas acho que a água fria é mais densa que a água quente, melhor ainda que a água fervida, e aqui há uma aceleração no resfriamento, etc. a água quente atinge a temperatura fria e a ultrapassa, e se você levar em conta que a água quente congela por baixo e não por cima, como escrito acima, isso acelera muito o processo!

Alexandre Sergeev, 21.08.2017 10:52

Não existe tal efeito. Infelizmente. Em 2016, um artigo detalhado sobre o tema foi publicado na Nature: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect A partir dele fica claro que com experimentos cuidadosos (se as amostras de água quente e fria forem iguais em tudo exceto temperatura) o efeito não é observado.

Zavlab, 22/08/2017 05:31

Vitor, 27/10/2017 03:52

"É realmente." - se na escola você não entendeu o que é capacidade térmica e a lei da conservação de energia. É fácil verificar - para isso você precisa de: desejo, cabeça, mãos, água, geladeira e despertador. E os rinques de patinação, como escrevem os especialistas, são congelados (cheios) com água fria e o gelo cortado é nivelado com água morna. E no inverno você precisa colocar líquido anticongelante no reservatório do lavador, não água. A água congelará de qualquer maneira e a água fria congelará mais rápido.

Irina, 23/01/2018 10:58

Cientistas de todo o mundo têm lutado com esse paradoxo desde a época de Aristóteles, e Victor, Zavlab e Sergeev revelaram-se os mais inteligentes.

Denis, 01/02/2018 08:51

Tudo está escrito corretamente no artigo. Mas a razão é um pouco diferente. Durante o processo de ebulição, o ar dissolvido nela evapora da água; portanto, à medida que a água fervente esfria, sua densidade acabará sendo menor que a da água bruta na mesma temperatura. Não há outras razões para diferentes condutividades térmicas além de diferentes densidades.

Zavlab, 01/03/2018 08:58 | Chefe de laboratório

Irina:), “cientistas de todo o mundo” não lutam com este “paradoxo”; para verdadeiros cientistas este “paradoxo” simplesmente não existe - é facilmente verificado em condições bem reproduzíveis. O “paradoxo” surgiu devido às experiências irreproduzíveis do menino africano Mpemba e foi inflado por “cientistas” semelhantes :)

Parece que a boa e velha fórmula H 2 O não contém segredos. Mas, na verdade, a água - a fonte da vida e o líquido mais famoso do mundo - está repleta de muitos mistérios que até os cientistas às vezes não conseguem resolver.

Aqui estão os 5 mais fatos interessantes sobre água:

1. A água quente congela mais rápido que a água fria

Vamos pegar dois recipientes com água: despeje água quente em um e água fria no outro e coloque no freezer. A água quente congela mais rápido do que a água fria, embora logicamente a água fria devesse ter se transformado primeiro em gelo: afinal, a água quente deve primeiro esfriar até a temperatura fria e depois se transformar em gelo, enquanto a água fria não precisa ser resfriada. Por que isso está acontecendo?

Em 1963, Erasto B. Mpemba, um estudante do ensino médio na Tanzânia, estava congelando uma mistura de sorvete e percebeu que a mistura quente solidificava mais rápido no congelador do que a fria. Quando o jovem compartilhou sua descoberta com seu professor de física, ele apenas riu dele. Felizmente, o aluno foi persistente e convenceu o professor a realizar um experimento, que confirmou sua descoberta: sob certas condições, a água quente congela mais rápido do que a água fria.

Agora, este fenómeno de congelamento da água quente mais rapidamente do que a água fria é chamado de “efeito Mpemba”. É verdade que muito antes dele esta propriedade única da água foi notada por Aristóteles, Francis Bacon e René Descartes.

Os cientistas ainda não compreendem totalmente a natureza deste fenômeno, explicando-o pela diferença no super-resfriamento, evaporação, formação de gelo, convecção ou pelo efeito dos gases liquefeitos na água quente e fria.

Nota do X.RU sobre o tema “A água quente congela mais rápido que a água fria”.

Como as questões do resfriamento estão mais próximas de nós, especialistas em refrigeração, permitir-nos-emos aprofundar um pouco mais na essência deste problema e dar duas opiniões sobre a natureza de um fenômeno tão misterioso.

1. Um cientista da Universidade de Washington propôs uma explicação para um fenômeno misterioso conhecido desde a época de Aristóteles: por que a água quente congela mais rápido do que a água fria.

O fenômeno, denominado efeito Mpemba, é amplamente utilizado na prática. Por exemplo, os especialistas aconselham os motoristas a colocar água fria, e não quente, no reservatório do lavador no inverno. Mas o que está por trás desse fenômeno? por muito tempo permaneceu desconhecido.

O Dr. Jonathan Katz, da Universidade de Washington, estudou esse fenômeno e chegou à conclusão de que as substâncias dissolvidas na água, que precipitam quando aquecidas, desempenham um papel importante, relata EurekAlert.

Por solutos, o Dr. Katz se refere aos bicarbonatos de cálcio e magnésio, que são encontrados na água dura. Quando a água é aquecida, essas substâncias precipitam, formando incrustações nas paredes da chaleira. A água que nunca foi aquecida contém essas impurezas. À medida que congela e se formam cristais de gelo, a concentração de impurezas na água aumenta 50 vezes. Por causa disso, o ponto de congelamento da água diminui. “E agora a água precisa esfriar ainda mais para congelar”, explica o Dr. Katz.

Há uma segunda razão que impede o congelamento da água não aquecida. A redução do ponto de congelamento da água reduz a diferença de temperatura entre as fases sólida e líquida. “Como a taxa de perda de calor da água depende dessa diferença de temperatura, a água que não foi aquecida não esfria tão bem”, comenta o Dr. Katz.

Segundo o cientista, sua teoria pode ser testada experimentalmente, pois O efeito Mpemba torna-se mais perceptível em águas mais duras.

2. Oxigênio mais hidrogênio mais frio criam gelo. À primeira vista, esta substância transparente parece muito simples. Na realidade, o gelo está repleto de muitos mistérios. Ice, criado pelo africano Erasto Mpemba, não pensava na fama. Os dias estavam quentes. Ele queria gelo de frutas. Ele pegou a caixa de suco e colocou no freezer. Ele fez isso mais de uma vez e, portanto, percebeu que o suco congela especialmente rápido se você o segurar ao sol pela primeira vez - ele realmente aquece! Isto é estranho, pensou um estudante tanzaniano que agiu de forma contrária sabedoria mundana. É mesmo verdade que para que o líquido se transforme em gelo mais rapidamente, ele deve primeiro ser... aquecido? O jovem ficou tão surpreso que compartilhou seu palpite com a professora. Ele relatou essa curiosidade na imprensa.

Essa história aconteceu na década de sessenta do século passado. Agora, o "efeito Mpemba" é bem conhecido dos cientistas. Mas durante muito tempo este fenômeno aparentemente simples permaneceu um mistério. Por que a água quente congela mais rápido que a água fria?

Somente em 1996 o físico David Auerbach encontrou uma solução. Para responder a essa pergunta, ele fez um experimento durante um ano inteiro: aqueceu água em um copo e resfriou novamente. Então, o que ele descobriu? Quando aquecidas, as bolhas de ar dissolvidas na água evaporam. A água desprovida de gases congela mais facilmente nas paredes do recipiente. “É claro que a água com alto teor de ar também congelará”, diz Auerbach, “mas não a zero graus Celsius, mas apenas a menos quatro a seis graus”. Claro, você terá que esperar mais. Então, a água quente congela antes da água fria, isso é um fato científico.

Dificilmente existe uma substância que apareça diante de nossos olhos com a mesma facilidade que o gelo. Consiste apenas em moléculas de água - isto é, moléculas elementares contendo dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio. No entanto, o gelo é talvez a substância mais misteriosa do Universo. Os cientistas ainda não conseguiram explicar algumas de suas propriedades.

2. Super-resfriamento e congelamento "instantâneo"

Todo mundo sabe que a água sempre se transforma em gelo quando resfriada a 0°C... exceto em alguns casos! Tal caso, por exemplo, é o "super-resfriamento", que é uma propriedade muito água limpa permanecem líquidos mesmo quando resfriados abaixo de zero. Este fenômeno se torna possível devido ao fato de que ambiente não contém centros ou núcleos de cristalização que possam desencadear a formação de cristais de gelo. E assim a água permanece na forma líquida mesmo quando resfriada abaixo de zero graus Celsius. O processo de cristalização pode ser desencadeado, por exemplo, por bolhas de gás, impurezas (contaminantes) ou superfície irregular do recipiente. Sem eles, a água permanecerá no estado líquido. Quando o processo de cristalização começa, você pode observar a água super-resfriada se transformar instantaneamente em gelo.

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Comente. A água superaquecida também permanece líquida mesmo quando aquecida acima do ponto de ebulição.

3. Água de “vidro”

Rapidamente e sem pensar, diga quantos estados diferentes a água tem?

Se você respondeu três (sólido, líquido, gasoso), você se enganou. Os cientistas identificam pelo menos 5 estados diferentes de água líquida e 14 estados de gelo.

Lembra da conversa sobre água supergelada? Portanto, não importa o que você faça, a -38 °C até a mais pura água super-resfriada de repente se transforma em gelo. O que acontece com um declínio adicional?

temperatura? A -120 °C algo estranho começa a acontecer com a água: ela se torna superviscosa ou viscosa, como o melaço, e em temperaturas abaixo de -135 °C ela se transforma em água “vítrea” ou “vítrea” – uma substância sólida que carece de estrutura cristalina .

4. Propriedades quânticas da água

No nível molecular, a água é ainda mais surpreendente. Em 1995, uma experiência de dispersão de neutrões conduzida por cientistas produziu um resultado inesperado: os físicos descobriram que os neutrões apontados para as moléculas de água “vêem” 25% menos protões de hidrogénio do que o esperado.

Descobriu-se que a uma velocidade de um attossegundo (10 -18 segundos) ocorre um efeito quântico incomum, e Fórmula químicaágua em vez do habitual - H 2 O, torna-se H 1,5 O!

5. A água tem memória?

A homeopatia, uma alternativa à medicina convencional, afirma que uma solução diluída medicamento pode ter um efeito curativo no corpo, mesmo que o fator de diluição seja tão alto que não reste nada na solução, exceto moléculas de água. Os defensores da homeopatia explicam este paradoxo com um conceito chamado “memória da água”, segundo o qual a água no nível molecular tem uma “memória” da substância uma vez dissolvida nela e retém as propriedades da solução da concentração original após nem um único molécula do ingrediente permanece nele.

Um grupo internacional de cientistas liderado pela professora Madeleine Ennis, da Queen's University de Belfast, que criticou os princípios da homeopatia, conduziu uma experiência em 2002 para refutar este conceito de uma vez por todas. O resultado foi o oposto. Depois do que, os cientistas disseram que eles conseguiram comprovar a realidade do efeito “memória da água”. No entanto, experimentos realizados sob a supervisão de especialistas independentes não trouxeram resultados. As disputas sobre a existência do fenômeno “memória da água” continuam.

A água tem muitas outras propriedades incomuns das quais não falamos neste artigo.

Literatura.

1. 5 coisas realmente estranhas sobre a água / http://www.neatorama.com.
2. O mistério da água: foi criada a teoria do efeito Aristóteles-Mpemba / http://www.o8ode.ru.
3. Nepomnyashchy N.N. Segredos natureza inanimada. A substância mais misteriosa do universo / http://www.bibliotekar.ru.