Сургуулийн хамгийн дуртай хичээлүүдийн нэг бол химийн хичээл байв. Нэг удаа химийн багш бидэнд маш хачин, хэцүү даалгавар өгсөн. Тэр бидэнд химийн хувьд хариулах ёстой асуултуудын жагсаалтыг өгсөн. Бидэнд энэ даалгаврыг биелүүлэхэд хэдэн өдөр өгч, номын сан болон бусад мэдээллийн эх сурвалжийг ашиглахыг зөвшөөрсөн. Эдгээр асуултуудын нэг нь усны хөлдөх цэгийн тухай байв. Асуулт яг яаж сонсогдож байсныг би санахгүй байна, гэхдээ хэрэв та ижил хэмжээтэй хоёр модон хувин авч, нэгийг нь халуун усаар, нөгөөийг нь хүйтэн усаар (яг заасан температуртай) аваад, байрлуулсан тухай байсан юм. тодорхой температуртай орчинд аль нь илүү хурдан хөлдөх вэ? Мэдээжийн хэрэг, хариулт нь тэр даруй санал болгов - хувин хүйтэн ус, гэхдээ энэ нь бидэнд хэтэрхий энгийн санагдсан. Гэхдээ энэ нь бүрэн хариулт өгөхөд хангалтгүй байсан бөгөөд бид үүнийг химийн үүднээс нотлох шаардлагатай байв. Би хичнээн их бодож, судалсан ч гэсэн логик дүгнэлт хийж чадсангүй. Энэ өдөр би энэ хичээлийг алгасахаар шийдсэн тул энэ тааврын шийдлийг хэзээ ч олж чадаагүй юм.

Он жилүүд өнгөрч, би усны буцалгах, хөлдөх цэгийн талаар өдөр бүр олон домог сурч мэдсэн бөгөөд нэг домогт "халуун ус илүү хурдан хөлддөг" гэж хэлсэн байдаг. Би олон вэбсайтуудыг үзсэн боловч мэдээлэл хэт зөрчилдсөн байна. Эдгээр нь шинжлэх ухааны үүднээс авч үзвэл үндэслэлгүй зөвхөн үзэл бодол байв. Тэгээд би өөрийн туршлагаа хийхээр шийдсэн. Би модон хувин олж чадаагүй тул хөлдөөгч, зуух, бага зэрэг ус, дижитал термометр ашигласан. Би туршлагынхаа үр дүнгийн талаар хэсэг хугацааны дараа ярих болно. Нэгдүгээрт, би усны талаар сонирхолтой аргументыг хуваалцах болно.

Халуун ус хүйтэн уснаас илүү хурдан хөлддөг. Ихэнх шинжээчид хүйтэн ус халуун уснаас илүү хурдан хөлддөг гэж үздэг. Гэхдээ нэг хөгжилтэй үзэгдэл (Мэмбийн эффект гэж нэрлэгддэг) нь тодорхойгүй шалтгаанаар эсрэгээрээ нотлогдож байна: Халуун ус хүйтэн уснаас илүү хурдан хөлддөг. Хэд хэдэн тайлбарын нэг нь ууршилтын процесс юм: хэрэв маш халуун усыг хүйтэн орчинд байрлуулбал ус ууршиж эхэлнэ (үлдсэн усны хэмжээ илүү хурдан хөлдөх болно). Химийн хуулийн дагуу энэ бол огт домог биш бөгөөд энэ нь багш биднээс сонсохыг хүссэн зүйл юм.

Буцалсан ус нь цоргоны уснаас хурдан хөлддөг. Өмнөх тайлбарыг үл харгалзан зарим шинжээчид өрөөний температурт хөргөсөн буцалсан ус буцалгах нь хүчилтөрөгчийг бууруулдаг тул илүү хурдан хөлдөх ёстой гэж маргадаг.

Хүйтэн ус халуун уснаас хурдан буцалдаг. Хэрэв халуун ус илүү хурдан хөлддөг бол хүйтэн ус илүү хурдан буцалгаж магадгүй юм. Энэ нь нийтлэг ойлголттой зөрчилддөг бөгөөд эрдэмтэд ийм зүйл байж болохгүй гэж маргадаг. Халуун усны цорго нь хүйтэн уснаас илүү хурдан буцалгах ёстой. Гэхдээ халуун усыг буцалгахад ашигласнаар та эрчим хүч хэмнэхгүй. Та хий, гэрэл бага хэрэглэж болох боловч ус халаагч нь хүйтэн ус халаахад шаардагдах хэмжээний энерги зарцуулдаг. (Энэ нь нарны эрчим хүчээр арай өөр юм.) Усан халаагуураар ус халаасны үр дүнд тунадас гарч болзошгүй тул ус халаахад удаан хугацаа шаардагдах болно.

Хэрэв та усанд давс нэмбэл илүү хурдан буцалгана. Давс нь буцалгах цэгийг нэмэгдүүлдэг (мөн хөлдөх цэгийг бууруулдаг тул зарим гэрийн эзэгтэй нар зайрмаганд бага зэрэг чулуун давс нэмдэг). Гэхдээ энэ тохиолдолд бид өөр нэг асуултыг сонирхож байна: ус хэр удаан буцалгах вэ, энэ тохиолдолд буцалгах цэг 100 хэмээс дээш гарах боломжтой эсэх). Хоолны дэвтэрт бичсэн зүйлээ үл харгалзан эрдэмтэд бидний буцалж буй усанд хийж буй давсны хэмжээ нь буцалгах хугацаа, температурт нөлөөлөхгүй гэж маргадаг.

Гэхдээ надад юу байна:

Хүйтэн ус: Би 100 мл -ийн гурван шилэн цэвэршүүлсэн ус хэрэглэсэн: нэг нь өрөөний температурт (72 ° F / 22 ° C), нэг нь халуун устай (115 ° F / 46 ° C), нөгөө нь буцалсан усаар (212 °) F / 100 ° C). Би гурван шилээ -18 хэмийн температурт хөлдөөгчинд хийв. Ус шууд мөс болж хувирахгүй гэдгийг би мэдэж байсан тул би "модон хөвөгч" хөлдөх түвшинг тодорхойлсон. Шилний голд тавьсан саваа сууринд хүрэхээ болиод ус хөлдсөн гэж бодсон. Би таван минут тутамд нүдний шилийг шалгаж үзсэн. Тэгээд миний үр дүн юу вэ? Эхний шилний ус 50 минутын дараа хөлдсөн. Халуун ус 80 минутын дараа хөлджээ. Буцалсан - 95 минутын дараа. Миний олж мэдсэн зүйл: хөлдөөгчийн нөхцөл, хэрэглэж байсан усыг харгалзан үзвэл би Мэмбийн эффектийг дахин гаргаж чадсангүй.

Би энэ туршилтыг өрөөний температурт хөргөсөн өмнө буцалсан усаар туршиж үзсэн. Тэр 60 минутын дараа хөлдсөн - хүйтэн ус хөлдөхөөс илүү удаан хугацаа шаардагджээ.

Буцалсан ус: Би өрөөний температурт нэг литр ус аваад гал дээр тавив. Энэ нь 6 минутын дотор буцалгана. Дараа нь би өрөөний температурт дахин хөргөөд халуун температурт нэмэв. Үүнтэй ижил дулаанаар халуун ус 4 цаг 30 минут буцалгана. Дүгнэлт: хүлээгдэж буйчлан халуун ус илүү хурдан буцалгана.

Буцалсан ус (давстай): Би 1 литр усанд 2 том хоолны халбага давс нэмсэн. Энэ нь 6 минут 33 секундын дараа буцалгаж, термометрийн үзүүлснээр 102 хэмийн температурт хүрчээ. Давс нь буцалгах температурт нөлөөлдөг нь эргэлзээгүй. Дүгнэлт: Усан дахь давс нь температур, буцалгах хугацаанд хүчтэй нөлөөлдөггүй. Миний гал тогоог лаборатори гэж нэрлэх боломжгүй гэдгийг би чин сэтгэлээсээ хүлээн зөвшөөрч байна, магадгүй миний дүгнэлт бодит байдалтай зөрчилдөж магадгүй юм. Миний хөлдөх тасалгаа хоолыг жигд бусаар хөлдөөж магадгүй. Миний нүдний шил тогтмол бус байж магадгүй гэх мэт. Гэхдээ лабораторид юу болж байгаагаас үл хамааран гал тогооны өрөөнд хөлдөх эсвэл буцалж буй усны тухайд хамгийн чухал зүйл бол эрүүл ухаан юм.

усны талаархи vaudews -ийн талаархи сонирхолтой баримтуудыг холбох
forum.ixbt.com форумд санал болгосноор энэхүү эффектийг (халуун усыг хүйтэн уснаас хурдан хөлдөөх нөлөөг) "Аристотель-Мпемба эффект" гэж нэрлэдэг.

Тэдгээр нь. буцалсан ус (хөргөсөн) "түүхий" -ээс хурдан хөлддөг

Mpemba эффект эсвэл яагаад халуун ус хүйтэн уснаас илүү хурдан хөлддөг вэ? Мпемба эффект (Mpemba парадокс) нь хөлдөх явцад хүйтэн усны температурыг давах ёстой боловч халуун ус нь тодорхой нөхцөлд хүйтэн уснаас илүү хурдан хөлддөг болохыг харуулсан парадокс юм. Энэхүү парадокс нь ердийн үзэл баримтлалтай зөрчилдөж буй туршилтын баримт бөгөөд үүний дагуу ижил нөхцөлд илүү халсан биеийг тодорхой температурт хөргөх нь бага халсан биеийг ижил температурт хөргөхөд илүү урт хугацаа шаардагддаг. Энэ үзэгдлийг тухайн үед Аристотель, Фрэнсис Бэкон, Рене Декарт нар анзаарч байсан боловч 1963 онд л Танзани сургуулийн сурагч Эрасто Мпемба халуун зайрмагны хольц хүйтнээс илүү хурдан хөлддөг болохыг олж мэджээ. Танзани улсын Магамба ахлах сургуулийн сурагч байхдаа Эрасто Мпемба хоол хийх практик ажил хийдэг байжээ. Тэрбээр гар хийцийн зайрмаг хийх шаардлагатай байв - сүүг буцалгаж, элсэн чихэр уусгаад өрөөний температурт хөргөөд хөргөгчинд хийж хөлдөөх хэрэгтэй. Мпемба тийм ч хичээнгүй оюутан биш байсан тул даалгаврын эхний хэсгийг дуусгахаа хойшлуулжээ. Хичээл дуустал цагтаа ирэхгүй байх вий гэж айсандаа халуун сүүгээ хөргөгчинд хийв. Гайхалтай нь энэ нь тухайн технологийн дагуу бэлтгэсэн нөхдийнхөө сүүнээс ч эрт хөлдсөн байв. Үүний дараа Мпемба зөвхөн сүүнээс гадна энгийн усаар туршиж үзсэн. Ямар ч тохиолдолд Мквава ахлах сургуулийн сурагч байхдаа тэрээр Дар эс Салам дахь их сургуулийн коллежийн профессор Деннис Осборноос (сургуулийн захирлаас оюутнуудад физикийн талаар лекц уншихыг урьсан) усны талаар: "Хэрэв та хоёр авбал ижил хэмжээтэй устай ижил савтай байх ёстой бөгөөд ингэснээр тэдгээрийн нэг нь 35 ° C, нөгөө нь 100 ° C температуртай байж, хөлдөөгчид хийнэ, дараа нь хоёрдугаарт ус хурдан хөлддөг. Яагаад ? " Осборн энэ асуудлыг сонирхож эхэлсэн бөгөөд удалгүй 1969 онд тэрээр Мпембатай хамт туршилтынхаа үр дүнг "Физикийн боловсрол" сэтгүүлд нийтэлжээ. Түүнээс хойш тэдний олж мэдсэн эффектийг Мпемба эффект гэж нэрлэдэг. Өнөөг хүртэл энэхүү хачирхалтай эффектийг хэрхэн яаж тайлбарлахыг хэн ч мэдэхгүй байна. Эрдэмтэд олон хувилбартай боловч нэг хувилбар байдаггүй. Энэ нь халуун, хүйтэн усны шинж чанарын ялгааны тухай юм, гэхдээ энэ тохиолдолд ямар шинж чанарууд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг нь одоогоор тодорхойгүй байна: хэт хөргөх, уурших, мөс үүсэх, конвекцийн ялгаа, эсвэл шингэрүүлсэн хийн усны усанд үзүүлэх нөлөө. өөр өөр температур. Мпемба эффектийн парадокс бол биеийг орчны температур хүртэл хөргөх хугацаа нь энэ бие ба хүрээлэн буй орчны температурын зөрүүтэй пропорциональ байх явдал юм. Энэ хуулийг Ньютон байгуулсан бөгөөд түүнээс хойш практикт олон удаа батлагдсан байдаг. Үүний үр дүнд 100 ° C температуртай ус нь 35 ° C температуртай ижил хэмжээтэй уснаас 0 ° С хүртэл хурдан хөрнө. Гэсэн хэдий ч энэ нь парадоксыг хараахан харуулаагүй байна, учир нь Мпемба эффектийг сайн мэддэг физикийн хүрээнд тайлбарлаж болно. Mpemba эффектийн зарим тайлбарыг энд оруулав: Ууршилт Халуун ус нь савнаас хурдан ууршдаг тул эзлэхүүн нь буурч, ижил температурт бага хэмжээний ус хурдан хөлддөг. 100 С хүртэл халсан ус 0 С хүртэл хөргөхөд массынхаа 16% -ийг алддаг. Ууршилтын нөлөө нь давхар нөлөөтэй байдаг. Нэгдүгээрт, хөргөхөд шаардагдах усны хэмжээг бууруулдаг. Хоёрдугаарт, усны үе шатнаас уурын үе рүү шилжих ууршилтын дулаан буурч байгаатай холбоотойгоор температур буурдаг. Температурын зөрүү Халуун ус ба хүйтэн агаарын температурын зөрүү их байдаг тул энэ тохиолдолд дулаан солилцоо илүү эрчимтэй, халуун ус илүү хурдан хөрдөг. Гипотерми Ус 0 С -аас доош хөрөхөд тэр бүр хөлддөггүй. Зарим нөхцөлд энэ нь хөлдөх цэгээс доош температурт шингэн хэвээр үлдэж гипотермид ордог. Зарим тохиолдолд ус -20 С -ийн температурт ч гэсэн шингэн хэвээр үлдэх боломжтой байдаг. Үүний шалтгаан нь анхны мөсөн талстууд үүсч эхлэхэд болор үүсэх төвүүд шаардлагатай байдаг. Хэрэв тэдгээр нь шингэн усанд байхгүй бол температур буурах хүртэл талстууд аяндаа үүсч эхлэх хүртэл гипотерми үргэлжилнэ. Тэд хэт хөргөсөн шингэнд үүсч эхэлмэгц тэд илүү хурдан ургаж, мөсөн бүрхүүл үүсгэж, хөлдөхөд мөс үүсгэнэ. Халуун ус нь хэт халалтанд хамгийн өртөмтгий байдаг, учир нь халаахад ууссан хий, бөмбөлөгүүд арилдаг бөгөөд энэ нь эргээд мөсөн талст үүсэх төв болдог. Гипотерми яагаад халуун ус илүү хурдан хөлддөг вэ? Хүйтэн усны хувьд хэт хөргөөгүй тохиолдолд дараахь зүйл тохиолддог. Энэ тохиолдолд хөлөг онгоцны гадаргуу дээр нимгэн мөсөн давхарга үүснэ. Энэхүү мөсөн давхарга нь ус, хүйтэн агаар хоёрын хооронд тусгаарлагч болж, цаашид ууршихаас сэргийлнэ. Энэ тохиолдолд мөсөн талст үүсэх хурд удаан байх болно. Хэт хөргөлттэй халуун усны хувьд хэт хөргөлттэй усанд мөсний гадаргуугийн хамгаалалтын давхарга байдаггүй. Тиймээс ил задгай оройгоор дамжуулж дулааныг хурдан алддаг. Гипотерми үүсэх процесс дуусч, ус хөлдөхөд илүү их дулаан алдаж, улмаар илүү их мөс үүсдэг. Энэхүү эффектийн олон судлаачид Мпемба эффектийн гол хүчин зүйл бол гипотерми гэж үздэг. Конвекц Хүйтэн ус дээрээс хөлдөж эхэлдэг бөгөөд ингэснээр дулааны цацраг, конвекцийн процесс улам дордож, улмаар дулааны алдагдалд ордог бол халуун ус доороосоо хөлдөж эхэлдэг. Энэ нөлөөг усны нягтралын гажигтай холбон тайлбарладаг. Ус хамгийн их нягтралтай 4 С байна.Хэрэв та усаа 4 С хүртэл хөргөж, бага температурт тавьбал усны гадаргуугийн давхарга илүү хурдан хөлдөх болно. Энэ ус нь 4 хэмийн уснаас бага нягтралтай тул гадаргуу дээр үлдэж, нимгэн, хүйтэн давхарга үүсгэнэ. Ийм нөхцөлд усны гадаргуу дээр богино хугацааны нимгэн давхарга үүснэ, гэхдээ энэ мөсөн давхарга нь усны доод давхаргыг хамгаалах тусгаарлагч болж, 4 С -ийн температурт үлдэх болно. , цаашид хөргөх процесс удаан байх болно. Халуун усны хувьд байдал огт өөр. Усны ууршилт, температурын зөрүүгээс болж усны гадаргуу давхарга хурдан хөрнө. Нэмж хэлэхэд, хүйтэн усны давхарга нь халуун усны давхаргаас илүү нягт байдаг тул хүйтэн усны давхарга доошоо бууж, халуун усны давхаргыг гадаргуу дээр гаргадаг. Усны ийм эргэлт нь температурын огцом бууралтыг баталгаажуулдаг. Гэхдээ яагаад энэ үйл явц тэнцвэрт байдалд хүрч чадахгүй байна вэ? Mpemba -ийн эффектийг конвекцийн үүднээс тайлбарлахын тулд усны дундаж температур 4 С -аас доош буусны дараа хүйтэн, халуун давхаргыг ялгаж, конвекцийн процесс өөрөө үргэлжилж байгааг хүлээн зөвшөөрөх шаардлагатай болно. Усны хүйтэн ба халуун давхаргыг конвекцээр тусгаарладаг гэсэн таамаглалыг батлах өгөгдөл. Усанд ууссан хий Усанд үргэлж ууссан хий байдаг - хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгчийн давхар исэл. Эдгээр хий нь усны хөлдөх цэгийг бууруулах чадвартай. Ус халах үед эдгээр хий нь өндөр температурт усанд уусах чадвар нь бага байдаг тул уснаас ялгардаг. Тиймээс, халуун усыг хөргөхөд халаалтгүй хүйтэн устай харьцуулахад ууссан хий үргэлж бага байдаг. Тиймээс халсан усны хөлдөх цэг илүү өндөр бөгөөд хурдан хөлддөг. Энэ хүчин зүйлийг заримдаа Mpemba эффектийг тайлбарлах гол хүчин зүйл гэж үздэг боловч энэ баримтыг батлах туршилтын мэдээлэл байдаггүй. Дулаан дамжуулалт Энэ механизм нь хөргөгчийн тасалгаанд жижиг саванд ус байрлуулахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Ийм нөхцөлд халуун устай сав нь хөлдөөгчийн мөсийг хайлуулж, улмаар хөлдөөгчийн хананд дулааны холбоо, дулаан дамжуулалтыг сайжруулдаг болохыг анзаарчээ. Үүний үр дүнд савыг халуун уснаас хүйтэн уснаас илүү хурдан гаргаж авдаг. Хариуд нь хүйтэн устай сав түүний доор цас хайлдаггүй. Эдгээр бүх нөхцлийг (бусадтай адил) олон туршилтаар судалж үзсэн боловч аль нь Mpemba эффектийг зуун хувь хуулбарлах вэ гэсэн асуултанд хоёрдмол утгагүй хариулт аваагүй байна. Жишээлбэл, 1995 онд Германы физикч Дэвид Ауербах энэ нөлөөнд усны хэт хөргөлтийн нөлөөг судалсан. Халуун ус нь хэт хөргөлттэй байдалд хүрч, хүйтэн уснаас өндөр температурт хөлддөг болохыг тогтоожээ. Гэхдээ хүйтэн ус нь хэт хөргөлттэй байдалд халуун уснаас хурдан ордог бөгөөд ингэснээр өмнөх хоцролтыг нөхдөг. Нэмж дурдахад, Auerbach -ийн үр дүн нь талсжих төвүүд цөөхөн учраас халуун ус илүү их хөргөх чадвартай болох тухай өмнө олж авсан мэдээлэлтэй зөрчилдсөн байна. Усыг халаахад дотор нь ууссан хийг зайлуулж, буцалгахад ууссан зарим давсыг тунадасжуулдаг. Одоогийн байдлаар зөвхөн нэг зүйлийг батлах боломжтой байна - энэ эффектийг хуулбарлах нь үндсэндээ туршилт явуулж буй нөхцөл байдлаас хамаарна. Энэ нь яг үргэлж хуулбарлагддаггүй учраас тэр юм. О.В.Мосин

УсЭнэ бол химийн үүднээс авч үзвэл нэлээд энгийн бодис боловч эрдэмтдийг гайхшруулахаа больсон хэд хэдэн ер бусын шинж чанартай байдаг. Цөөхөн хүний ​​мэддэг зарим баримтыг доор харуулав.

1. Аль ус хурдан хөлддөг вэ - хүйтэн үү, халуун уу?

Устай хоёр савыг ав: нэг рүү халуун ус, нөгөө рүү хүйтэн ус асгаад хөлдөөгчинд хийнэ. Халуун ус нь хүйтэн уснаас илүү хурдан хөлддөг, гэхдээ логикоор бол хүйтэн ус хамгийн түрүүнд мөс болж хувирах ёстой байсан: халуун ус эхлээд хүйтэн температур хүртэл хөргөж, дараа нь мөс болж хувирах ёстой. хөргөнө. Яагаад ийм зүйл болж байна вэ?

1963 онд Танзани улсын оюутан Эрасто Б.Мпемба бэлтгэсэн зайрмагны бэлдмэлийг хөлдөөж байхдаа халуун хольц нь хөлдөөгчинд хүйтэн хийснээс илүү хурдан хатуурдаг болохыг анзаарчээ. Залуу нээлтээ физикийн багштай хуваалцахдаа зөвхөн түүнийг шоолон инээлээ. Аз болоход, оюутан тууштай байж, туршилтаа хийхийг багшдаа итгүүлсэн нь түүний нээлтийг батлав: тодорхой нөхцөлд халуун ус хүйтэн уснаас илүү хурдан хөлддөг.

Одоо халуун ус хүйтэн уснаас илүү хурдан хөлддөг энэ үзэгдлийг "гэж нэрлэдэг. Mpemba эффект". Үнэн бол түүний өмнө усны өвөрмөц шинж чанарыг Аристотель, Фрэнсис Бэкон, Рене Декарт нар тэмдэглэжээ.

Эрдэмтэд энэ үзэгдлийн мөн чанарыг бүрэн ойлгоогүй хэвээр байгаа бөгөөд үүнийг гипотерми, ууршилт, мөс үүсэх, конвекцийн ялгаа эсвэл шингэрүүлсэн хий халуун, хүйтэн усанд үзүүлэх нөлөөгөөр тайлбарлаж байна.

2. Тэр даруй хөлдөх чадвартай

Үүнийг бүгд мэддэг ус 0 ° С хүртэл хөргөхөд үргэлж мөс болж хувирдаг ... зарим тохиолдлоос бусад тохиолдолд! Жишээлбэл, хэт хөргөх нь хөлдөх цэгээс доош хөргөсөн ч гэсэн шингэн хэвээр үлдэх маш цэвэр усны шинж чанар юм. Энэ үзэгдэл нь хүрээлэн буй орчинд талстжих төвүүд эсвэл цөм агуулаагүйгээс болж мөсөн талст үүсэхийг өдөөж байгаатай холбоотой юм. Тиймээс, Цельсийн 0 хэмээс доош температурт хөргөсөн ч гэсэн ус нь шингэн хэлбэрээр үлддэг.

Кристализацийн процессжишээлбэл, хийн бөмбөлөг, хольц (шороо), савны тэгш бус гадаргуу зэргээс үүдэлтэй байж болно. Тэдгээргүйгээр ус шингэн хэвээр байх болно. Кристалжих процесс эхэлмэгц хэт хөргөсөн ус хэрхэн тэр даруй мөс болж хувирахыг ажиглаж болно.

"Хэт халсан" ус нь буцалгах цэгээсээ дээш халсан ч гэсэн шингэн хэвээр байдгийг анхаарна уу.

3.19 усны төлөв

Ямар ч эргэлзээгүйгээр ус хэдэн өөр мужийг нэрлэнэ үү? Хэрэв та хатуу, шингэн, хийн гэсэн гурван хариулт өгсөн бол та эндүүрч байна. Эрдэмтэд хамгийн багадаа 5 өөр усны төлөвийг шингэн хэлбэрээр, 14 төлөвийг хөлдөөсөн хэлбэрээр ялгаж үздэг.

Хэт хөргөсөн усны тухай яриаг санаж байна уу? Тиймээс та юу ч хийсэн хамаагүй -38 ° C -ийн температурт хамгийн цэвэр супер хөргөсөн ус хүртэл гэнэт мөс болж хувирна. Температур цаашид буурвал яах вэ? -120 ° C -д устай холбоотой хачин зүйл тохиолдож эхэлдэг: энэ нь меласс шиг хэт наалдамхай эсвэл наалдамхай болж, -135 хэмээс доош температурт "шилэн" эсвэл "шилэн" ус болж хувирдаг. талст бүтэц.

4. Ус физикчдийг гайхшруулдаг

Молекулын түвшинд ус нь бүр ч гайхмаар. 1995 онд эрдэмтдийн хийсэн нейтрон тараах туршилт гэнэтийн үр дүнг өгчээ: усны молекул руу чиглэсэн нейтронууд хүлээгдэж байснаас 25% -иар бага устөрөгчийн протоныг "хардаг" болохыг физикчид тогтоожээ.

Нэг атосекунд (10-18 сек) хурдтайгаар ер бусын квант нөлөө гарч, усны химийн томъёо гарч ирэв. H2O, H1.5O болно!

5. Усны санах ой

Үндсэн анагаах ухааны өөр хувилбар гомеопатиУусмалд усны молекулаас өөр зүйл үлдэхгүй, шингэрүүлэлтийн хүчин зүйл маш өндөр байсан ч эмийн шингэрүүлсэн уусмал нь бие махбодид эдгээх нөлөө үзүүлэх болно гэж заасан байдаг. Гомеопатик үзлийг дэмжигчид энэхүү парадоксыг "гэж нэрлэгддэг үзэл баримтлалтай холбон тайлбарладаг. усны дурсамж"Молекулын түвшинд ус нь нэг удаа ууссан бодисын" ой санамж "агуулдаг бөгөөд найрлага дахь нэг ч молекул үлдэхгүй болсны дараа анхны концентрацийн уусмалын шинж чанарыг хадгалдаг.

Гомеопати эмчилгээний зарчмуудыг шүүмжилдэг Белфастын Хатан хааны их сургуулийн профессор Мадлен Эннисээр ахлуулсан олон улсын эрдэмтдийн бүлэг 2002 онд энэ үзэл баримтлалыг нэг удаа няцаах туршилт хийсэн юм. Үр дүн нь эсрэгээрээ байв. Үүний дараа эрдэмтэд эффектийн бодит байдлыг нотолж чадсан гэж хэлсэн. " усны дурсамж". Гэсэн хэдий ч бие даасан шинжээчдийн хяналтан дор хийсэн туршилтууд ямар ч үр дүн өгөөгүй байна. Энэ үзэгдлийн оршин тогтнох тухай маргаан " усны дурсамж"Үргэлжлүүл.

Ус нь энэ нийтлэлд дурдаагүй бусад ер бусын шинж чанартай байдаг. Жишээлбэл, усны нягт нь температурын нөлөөгөөр өөрчлөгддөг (мөс уснаас бага нягт); ус нь гадаргуугийн хурцадмал байдал нэлээд өндөр байдаг; Шингэн төлөвт ус бол усны кластеруудын нарийн төвөгтэй, динамик өөрчлөгдөж буй сүлжээ бөгөөд усны бүтцэд нөлөөлдөг кластеруудын зан байдал юм.

Эдгээр болон бусад олон гэнэтийн шинж чанаруудын талаар ус"нийтлэлээс уншиж болно. Усны хэвийн бус шинж чанар"Лондонгийн их сургуулийн профессор Мартин Чаплины бичсэн.

Халуун ус яагаад хүйтэн уснаас илүү хурдан хөлддөг талаар олон судлаачид өөрсдийн хувилбарыг дэвшүүлж, дэвшүүлж байна. Энэ нь парадокс мэт санагдах болно.Учир нь хөлдөхийн тулд халуун усыг эхлээд хөргөх хэрэгтэй. Гэсэн хэдий ч баримт хэвээр байгаа бөгөөд эрдэмтэд үүнийг янз бүрээр тайлбарлаж байна.

Гол хувилбарууд

Одоогийн байдлаар энэ баримтыг тайлбарласан хэд хэдэн хувилбар бий.

1. Халуун ус хурдан уурших тусам эзлэхүүн нь буурдаг. Ижил температуртай бага ус хурдан хөлддөг.
2. Хөргөгчийн хөлдөх тасалгаанд цасны дэвсгэр байдаг. Халуун усны сав нь цасыг хайлуулдаг. Энэ нь хөлдөөгчтэй дулааны холбоог сайжруулдаг.
3. Хүйтэн ус хөлдөх нь халуун уснаас ялгаатай нь дээрээс эхэлдэг. Энэ тохиолдолд конвекц ба дулааны цацраг туяа, улмаар дулааны алдагдал мууддаг.
4. Хүйтэн усанд талсжих төвүүд байдаг - үүнд ууссан бодисууд. Усанд бага хэмжээгээр агуулагддаг тул мөстөлт нь хэцүү байдаг, гэхдээ нэгэн зэрэг хэт хөргөх боломжтой байдаг - тэгээс доош температурт шингэн төлөвтэй байдаг.

Хэдийгээр шударгаар хэлэхэд энэ нөлөө үргэлж ажиглагддаггүй гэж хэлж болно. Ихэвчлэн хүйтэн ус халуун уснаас хурдан хөлддөг.

Ус ямар температурт хөлддөг

Ус яагаад хөлддөг вэ? Энэ нь тодорхой хэмжээний эрдэс эсвэл органик тоосонцор агуулдаг. Жишээлбэл, эдгээр нь элс, тоос, шаврын маш нарийн тоосонцор байж болно. Агаарын температур буурах үед эдгээр тоосонцор нь мөсөн талстууд үүсдэг төвүүд юм.

Талстжих цөмийн үүргийг мөн усны бөмбөлөг, ус агуулсан саванд хийсэн хагарал гүйцэтгэж болно. Усыг мөс болгон хувиргах үйл явцын хурдад ийм төвүүдийн тооноос ихээхэн хамаардаг - хэрэв тэдгээр нь олон байвал шингэн хурдан хөлддөг. Хэвийн нөхцөлд, атмосферийн хэвийн даралттай үед ус нь 0 градусын температурт шингэнээс хатуу төлөвт ордог.

Мпемба эффектийн мөн чанар

Мпемба эффектийг парадокс гэж ойлгодог бөгөөд үүний мөн чанар нь тодорхой нөхцөлд халуун ус хүйтэн уснаас илүү хурдан хөлддөг явдал юм. Энэ үзэгдлийг Аристотель, Декарт нар анзаарчээ. Гэсэн хэдий ч 1963 онд л Танзаниас ирсэн оюутан Эрасто Мпемба халуун зайрмаг нь хүйтэн зайрмагнаас богино хугацаанд хөлддөг болохыг тогтоожээ. Тэрбээр хоол хийх даалгаврыг гүйцэтгэж байхдаа ийм дүгнэлт хийжээ.

Тэрбээр чанасан сүүнд элсэн чихэр уусгаад хөргөөд хөргөгчинд хийж хөлдөөх ёстой байв. Мпемба онцгой идэвх зүтгэлээрээ ялгараагүй бололтой, даалгаврын эхний хэсгийг хойшлуулж гүйцэтгэж эхлэв. Тиймээс тэр сүү хөрөхийг хүлээгээгүй бөгөөд хөргөгчинд халуунаар нь тавьжээ. Энэ ажлыг тухайн технологийн дагуу гүйцэтгэсэн ангийнхнаасаа ч хурдан хөлдсөнд тэр маш их гайхсан.

Залуу энэ баримтыг маш их сонирхож, энгийн усаар туршилт хийж эхлэв. 1969 онд Physics Education сэтгүүлээс Дар эс -Саламын их сургуулийн профессор Мпемба, профессор Деннис Осборн нарын судалгааны үр дүнг нийтлэв. Тэдний тайлбарласан эффектийг Мпемба гэдэг байв. Гэсэн хэдий ч өнөөг хүртэл энэ үзэгдлийн талаар тодорхой тайлбар алга байна. Хөргөсөн болон халуун усны шинж чанаруудын хоорондох ялгаа нь гол үүрэг гүйцэтгэдэг гэдэгтэй бүх эрдэмтэд санал нэгддэг боловч яг аль нь тодорхойгүй байна.

Сингапурын хувилбар

Сингапурын нэг их сургуулийн физикчид аль ус хурдан хөлддөг вэ - халуун уу, хүйтэн үү гэсэн асуултыг сонирхож байв. Ши Жан тэргүүтэй судлаачдын баг энэхүү парадоксыг яг усны шинж чанараараа тайлбарласан байна. Хүчилтөрөгчийн атом ба устөрөгчийн хоёр атом болох сургуулийн усны найрлагыг хүн бүр мэддэг. Хүчилтөрөгч нь электроныг устөрөгчөөс тодорхой хэмжээгээр холдуулдаг тул молекул нь нэг төрлийн "соронз" юм.

Үүний үр дүнд усан дахь зарим молекулууд хоорондоо бага зэрэг татагддаг бөгөөд устөрөгчийн бондоор нэгддэг. Түүний хүч чадал нь ковалент бондоос хэд дахин бага байдаг. Сингапурын судлаачид Mpemba парадоксын тайлбарыг устөрөгчийн бондонд оршдог гэж үздэг. Хэрэв усны молекулууд хоорондоо маш нягт байрладаг бол молекулуудын хоорондох ийм хүчтэй харилцан үйлчлэл нь молекулын дунд байрлах ковалент холбоог гажуудуулж болзошгүй юм.

Гэхдээ ус халах үед холбосон молекулууд бие биенээсээ бага зэрэг холддог. Үүний үр дүнд молекулуудын дунд ковалент бонд суларч, илүүдэл энерги ялгарч, энергийн доод түвшинд шилждэг. Энэ нь халуун ус хурдан хөрч эхэлдэг. Наад зах нь Сингапурын эрдэмтдийн хийсэн онолын тооцоо үүнийг харуулж байна.

Усыг хурдан хөлдөх - 5 гайхалтай заль мэх: Видео

Их Британийн Хааны Химийн Нийгэмлэгээс халуун ус яагаад зарим тохиолдолд хүйтэн уснаас илүү хурдан хөлддөгийг шинжлэх ухааны үүднээс тайлбарлаж чадах бүх хүнд 1000 фунт стерлингийн шагнал олгохоор болжээ.

"Орчин үеийн шинжлэх ухаан энэ энгийн асуултанд хариулж чадахгүй хэвээр байна. Мөхөөлдөс үйлдвэрлэгчид, барменууд энэхүү эффектийг өдөр тутмын ажилдаа ашигладаг ч яагаад ийм зүйл хийдгийг хэн ч мэдэхгүй. Энэхүү асуудлыг олон мянган жилийн турш мэддэг байсан бөгөөд Аристотель, Декарт зэрэг философич нар энэ талаар тунгаан бодсон байдаг ”гэж Британийн Хатан хааны химийн нийгэмлэгийн ерөнхийлөгч, профессор Дэвид Филипс хэлжээ.

Африкийн тогооч Британийн физикийн профессорыг хэрхэн ялав

Энэ бол 4 -р сарын 1 -ний шоглоом биш, харин хатуу ширүүн бодит бодит байдал юм. Галактик, хар нүхтэй хялбархан ажилладаг, кварк, бозон хайх аварга том хурдасгуур бүтээдэг өнөөгийн шинжлэх ухаан нь энгийн ус хэрхэн ажилладагийг тайлбарлаж чадахгүй байна. Сургуулийн сурах бичигт хүйтэн биеийг бодвол дулаахан биеийг хөргөхөд илүү удаан хугацаа шаардагддаг гэж хоёрдмол утгагүй бичсэн байдаг. Гэхдээ усны хувьд энэ хуулийг тэр бүр дагаж мөрддөггүй. МЭӨ 4 -р зуунд Аристотель энэхүү парадоксод анхаарлаа хандуулсан. NS. Энэ бол эртний Грекийн Meteorologica I номонд ингэж бичсэн байдаг: “Усыг урьдчилан халааж байгаа нь хөлдөхөд хүргэдэг. Тиймээс олон хүмүүс халуун усыг хурдан хөргөхийг хүсч байхдаа эхлээд наранд тавина ... ”Дундад зууны үед Фрэнсис Бэкон, Рене Декарт нар энэ үзэгдлийг тайлбарлахыг хичээжээ. Харамсалтай нь сонгодог дулааны физикийг боловсруулсан агуу гүн ухаанчид, олон тооны эрдэмтэд үүнд амжилтанд хүрч чадаагүй тул энэхүү тохиромжгүй баримтыг удаан хугацаанд "мартсан" байв.

Зөвхөн 1968 онд тэд ямар ч шинжлэх ухаанаас хол Танзани улсын сурагч Эрасто Мпембагийн ачаар "санаж" байжээ. Хоол хийх сургуульд сурч байхдаа 1963 онд 13 настай Мпембэ зайрмаг хийх даалгавар авчээ. Технологийн дагуу сүүг буцалгаж, элсэн чихэр уусгаад өрөөний температурт хөргөөд хөргөгчинд хийж хөлдөөх шаардлагатай байв. Мпемба хичээнгүй оюутан биш бөгөөд эргэлзсэн бололтой. Хичээл дуустал цагтаа ирэхгүй байх вий гэж айсандаа халуун сүүгээ хөргөгчинд хийв. Гайхалтай нь тэр бүх дүрмийн дагуу бэлтгэсэн нөхдийнхөө сүүнээс ч эрт хөлджээ.

Мпемба нээлтээ физикийн багштай хуваалцахдаа бүх ангийнхаа өмнө түүнийг шоолсон байна. Мпемба гомдсоноо санажээ. Таван жилийн дараа Дар эс -Салам дахь их сургуулийн оюутан байсан тэрээр алдарт физикч Денис Г.Осборны лекцэнд сууж байжээ. Лекц уншсаны дараа тэрээр эрдэмтэнд дараах асуултыг тавьжээ: “Хэрэв та ижил хэмжээтэй устай хоёр савыг нэгийг нь 35 ° C (95 ° F), нөгөөийг нь 100 ° C (212 ° F) хэмд авч, тавь. хөлдөөгчид, дараа нь халуун саванд хийсэн ус илүү хурдан хөлдөх болно. Яагаад? " Бурханыг орхисон Танзани залуугийн асуултад Британийн профессор хэрхэн хариу үйлдэл үзүүлж байгааг та төсөөлж байна. Тэр оюутныг доог тохуу хийсэн. Гэсэн хэдий ч Мпемба ийм хариулт өгөхөд бэлэн байсан бөгөөд эрдэмтнийг бооцоо тавихыг уриалав. Тэдний маргаан Мпембагийн зөв, Осборны ялагдлыг баталсан туршилтын туршилтаар дуусав. Тиймээс сурагч тогооч шинжлэх ухааны түүхэнд өөрийн нэрийг бичсэн бөгөөд үүнээс хойш энэ үзэгдлийг "Мпемба эффект" гэж нэрлэдэг. Үүнийг хаяхын тулд "байхгүй" гэж ажиллахгүй гэж зарлах нь ажиллахгүй болно. Энэ үзэгдэл байдаг бөгөөд яруу найрагчийн бичсэнчлэн "шүд рүү биш".

Тоос шороо, ууссан бодис буруутай юу?

Олон жилийн турш олон хүн усны хөлдөлтийн нууцыг тайлахыг оролдсон. Энэ үзэгдлийн талаархи олон тооны тайлбарыг санал болгов: ууршилт, конвекц, ууссан бодисын нөлөө - гэхдээ эдгээр хүчин зүйлсийн аль нь ч эцсийн байдлаар тооцогдохгүй. Олон тооны эрдэмтэд бүх амьдралаа Мпемба эффектэд зориулжээ. Нью Йорк мужийн их сургуулийн цацрагийн аюулгүй байдлын тэнхимийн ажилтан Жеймс Браунриж арав гаруй жилийн турш чөлөөт цагаараа парадоксыг судалж байна. Олон зуун туршилт хийсний дараа эрдэмтэн гипотерми "гэм буруугийн" нотолгоотой гэж мэдэгджээ. Браунриж хэлэхдээ 0 ° C -д усыг зөвхөн хэт хөргөнө, температур нь доошоо буухад хөлдөж эхэлдэг. Хөлдөлтийн цэгийг усан дахь хольцоор хянадаг - тэд мөсөн талст үүсэх хурдыг өөрчилдөг. Талстжих төвүүдийн эргэн тойронд мөсөн талстууд үүсэх үед хольц, эдгээр нь тоос тариа, бактери, ууссан давс юм. Усан дотор хэд хэдэн элемент байх үед хөлдөх цэгийг хамгийн их цөмийн температуртай нэгээр тодорхойлно.

Туршилтын хувьд Браунриж ижил температуртай хоёр усны дээж авч хөлдөөгчинд хийжээ. Тэр сорьцын нэг нь нөгөөгөөсөө өмнө үргэлж хөлддөг болохыг олж мэдсэн нь хольцын өөр өөр хослолын улмаас байж магадгүй юм.

Браунриж хэлэхдээ, ус ба хөлдөөгчийн хоорондох температурын зөрүүгээс болж халуун ус илүү хурдан хөрдөг бөгөөд энэ нь хүйтэн ус хамгийн багадаа 5 хэмээс доош байх байгалийн хөлдөх цэгтээ хүрэхээс өмнө хөлдөх цэгтээ хүрэхэд тусалдаг.

Гэсэн хэдий ч Brownridge -ийн үндэслэл нь олон асуултыг бий болгодог. Тиймээс Мпемба эффектийг өөрийнхөөрөө тайлбарлаж чаддаг хүмүүс Британийн Хааны Химийн Нийгэмлэгээс мянган фунтын төлөө өрсөлдөх боломжтой юм.