“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 água quente congela mais rápido que o frio? Você pode não saber, mas esses rumores estão circulando. E muito persistente. Então, do que estamos falando - um erro experimental ou uma propriedade nova e interessante da água 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: sob certas condições, 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 rapidamente 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 experimentos eles próprios 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 estava em temperatura ambiente. 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 quebrado” 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 for colocada na geladeira, depois de bem aquecida, do que se fosse é primeiro deixado 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.

Treze anos depois, no mesmo “Química e Vida” apareceu o seguinte diálogo: “Se você levar duas xícaras para o frio - uma com frio e outra com água quente, “então 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 descongelamento do gelo sob copos de água quente ("Química e Vida" 2000, No. 2, p. 55).

A história sobre o paradoxo percebido pelo menino tanzaniano foi repetidamente acompanhada por 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

Existem muitos fatores que influenciam qual água congela mais rápido, quente ou fria, mas a questão em si parece um pouco estranha. A implicação, e isso é conhecido pela física, é que a água quente ainda precisa de tempo para esfriar até a temperatura da água fria que está sendo comparada para se transformar em gelo. A água fria pode pular esta etapa e, conseqüentemente, ganhar tempo.

Mas a resposta à questão de qual água congela mais rápido - fria ou quente - lá fora, no frio, qualquer residente das latitudes setentrionais sabe. Na verdade, cientificamente, verifica-se que em qualquer caso água fria Só precisa congelar mais rápido.

O professor de física, a quem o estudante Erasto Mpemba abordou em 1963, pensou a mesma coisa ao pedir que explicasse por que a mistura fria do futuro sorvete demora mais para congelar do que outra semelhante, mas quente.

“Isto não é física universal, mas algum tipo de física Mpemba”

Naquela época, o professor apenas riu disso, mas Deniss Osborne, professor de física, que certa vez frequentou a mesma escola onde Erasto estudava, confirmou experimentalmente a presença de tal efeito, embora não houvesse explicação para isso na época. Em 1969, um artigo conjunto dessas duas pessoas foi publicado em uma revista científica popular, descrevendo esse efeito peculiar.

Desde então, aliás, a questão de qual água congela mais rápido - quente ou fria - tem nome próprio - efeito Mpemba, ou paradoxo.

A questão já existe há muito tempo

Naturalmente, tal fenômeno já ocorreu antes e foi mencionado nos trabalhos de outros cientistas. Não só o aluno se interessou por esta questão, mas também René Descartes e até Aristóteles pensaram nisso uma vez ou outra.

Mas eles começaram a procurar abordagens para resolver este paradoxo apenas no final do século XX.

Condições para que um paradoxo ocorra

Tal como acontece com o sorvete, não é apenas a água que congela durante o experimento. Certas condições devem estar presentes para começar a discutir sobre qual água congela mais rápido - fria ou quente. O que influencia o curso desse processo?

Agora, no século XXI, foram apresentadas várias opções que podem explicar este paradoxo. Qual água congela mais rápido, quente ou fria, pode depender do fato de ter uma taxa de evaporação maior que a água fria. Assim, seu volume diminui, e à medida que o volume diminui, o tempo de congelamento torna-se menor do que se tomarmos o mesmo volume inicial de água fria.

Já faz um tempo que você descongelou o freezer.

Qual água congela mais rápido e por que isso acontece pode ser influenciada pela camada de neve que pode estar presente no freezer da geladeira usada para o experimento. Se você pegar dois recipientes de volume idêntico, mas um deles contém água quente e o outro frio, o recipiente com água quente derreterá a neve por baixo, melhorando assim o contato do nível térmico com a parede do refrigerador. Um recipiente com água fria não pode fazer isso. Se não houver tal revestimento de neve no compartimento do refrigerador, a água fria deverá congelar mais rápido.

Superior - inferior

Além disso, o fenômeno pelo qual a água congela mais rápido - quente ou fria - é explicado a seguir. Seguindo certas leis, a água fria começa a congelar nas camadas superiores, enquanto a água quente faz o oposto - começa a congelar de baixo para cima. Acontece que a água fria, tendo uma camada fria por cima com gelo já formado em alguns pontos, piora os processos de convecção e radiação térmica, explicando qual água congela mais rápido - fria ou quente. Fotos de experimentos amadores estão anexadas e isso é claramente visível aqui.

O calor sai, subindo, e ali encontra uma camada muito resfriada. Não existe caminho livre para a radiação de calor, portanto o processo de resfriamento torna-se difícil. A água quente não tem absolutamente nenhum obstáculo em seu caminho. O que congela mais rápido - frio ou quente, do qual depende o resultado provável, você pode ampliar a resposta dizendo que qualquer água contém certas substâncias dissolvidas.

Impurezas na água como fator que influencia o resultado

Se você não trapacear e usar água com a mesma composição, onde as concentrações de certas substâncias são idênticas, a água fria deverá congelar mais rápido. Mas se ocorrer uma situação quando dissolvido elementos químicos estão disponíveis apenas em água quente e a água fria não os possui, então existe a possibilidade de a água quente congelar mais cedo. Isso se explica pelo fato de que as substâncias dissolvidas na água criam centros de cristalização e, com um pequeno número desses centros, a transformação da água no estado sólido é difícil. É até possível que a água fique super-resfriada, no sentido de que em temperaturas abaixo de zero ela estará no estado líquido.

Mas todas essas versões, aparentemente, não agradaram totalmente aos cientistas e eles continuaram a trabalhar nesta questão. Em 2013, uma equipe de pesquisadores em Cingapura disse ter resolvido um mistério antigo.

Um grupo de cientistas chineses afirma que o segredo deste efeito está na quantidade de energia que é armazenada entre as moléculas de água nas suas ligações, chamadas ligações de hidrogénio.

A resposta dos cientistas chineses

O que se segue são informações, para entendê-las é necessário ter algum conhecimento de química para entender qual água congela mais rápido - quente ou fria. Como se sabe, consiste em dois átomos de H (hidrogênio) e um átomo de O (oxigênio), mantidos juntos por ligações covalentes.

Mas também os átomos de hidrogénio de uma molécula são atraídos pelas moléculas vizinhas, pelo seu componente de oxigénio. Essas ligações são chamadas de ligações de hidrogênio.

Vale lembrar que, ao mesmo tempo, as moléculas de água exercem efeito repulsivo umas sobre as outras. Os cientistas notaram que quando a água é aquecida, a distância entre suas moléculas aumenta, e isso é facilitado por forças repulsivas. Acontece que por ocuparem a mesma distância entre as moléculas no estado frio, pode-se dizer que elas se esticam e têm maior suprimento de energia. É essa reserva de energia que é liberada quando as moléculas de água começam a se aproximar umas das outras, ou seja, ocorre o resfriamento. Acontece que uma maior reserva de energia na água quente, e sua maior liberação ao resfriar a temperaturas abaixo de zero, ocorre mais rapidamente do que na água fria, que possui menor reserva dessa energia. Então, qual água congela mais rápido - fria ou quente? Na rua e no laboratório, o paradoxo de Mpemba deveria ocorrer, e a água quente deveria se transformar em gelo mais rapidamente.

Mas a questão ainda está em aberto

Há apenas confirmação teórica desta solução - tudo isso está escrito em belas fórmulas e parece plausível. Mas quando os dados experimentais sobre quais a água congela mais rapidamente - quente ou fria - são colocados em uso prático, e os seus resultados são apresentados, então a questão do paradoxo de Mpemba pode ser considerada encerrada.

A água é um dos líquidos mais incríveis do mundo, que possui propriedades incomuns. Por exemplo, o gelo, um estado sólido de líquido, tem uma gravidade específica inferior à da própria água, o que o tornou em grande parte possível ocorrência e o desenvolvimento da vida na Terra. Além disso, no mundo pseudocientífico e científico há discussões sobre qual água congela mais rápido - quente ou fria. Qualquer pessoa que puder provar que o líquido quente congela mais rápido sob certas condições e fundamentar cientificamente sua solução receberá uma recompensa de £ 1.000 da Sociedade Real Britânica de Químicos.

Fundo

O fato de que, sob diversas condições, a água quente congela mais rápido do que a água fria foi notado na Idade Média. Francis Bacon e René Descartes se esforçaram muito para explicar esse fenômeno. No entanto, do ponto de vista da engenharia térmica clássica, esse paradoxo não pode ser explicado, e eles tentaram timidamente abafá-lo. O ímpeto para a continuação do debate foi uma história algo curiosa que aconteceu ao estudante tanzaniano Erasto Mpemba em 1963. Um dia, durante uma aula de sobremesas em uma escola de chefs, o menino, distraído com outras coisas, não teve tempo de esfriar a tempo a mistura do sorvete e colocou no freezer uma solução quente de açúcar com leite. Para sua surpresa, o produto esfriou um pouco mais rápido do que seus colegas que observaram o regime de temperatura para o preparo do sorvete.

Tentando entender a essência do fenômeno, o menino recorreu a um professor de física, que, sem entrar em detalhes, ridicularizou suas experiências culinárias. No entanto, Erasto se destacou pela tenacidade invejável e continuou seus experimentos não com leite, mas com água. Ele se convenceu de que, em alguns casos, a água quente congela mais rápido que a água fria.

Tendo ingressado na Universidade de Dar es Salaam, Erasto Mpembe assistiu a uma palestra do Professor Dennis G. Osborne. Após sua conclusão, o aluno intrigou o cientista com um problema sobre a taxa de congelamento da água em função de sua temperatura. D.G. Osborne ridicularizou a própria formulação da questão, declarando com serenidade que qualquer estudante pobre sabe que a água fria congela mais rápido. No entanto, a tenacidade natural do jovem fez-se sentir. Ele fez uma aposta com o professor, propondo fazer um teste experimental aqui mesmo no laboratório. Erasto colocou dois recipientes com água no freezer, um a 35°C (95°F) e outro a 100°C (212°F). Imagine a surpresa do professor e dos “fãs” ao redor quando a água do segundo recipiente congelou mais rápido. Desde então, este fenómeno tem sido denominado “Paradoxo de Mpemba”.

Contudo, até à data não existe nenhuma hipótese teórica coerente que explique o “Paradoxo de Mpemba”. Não está claro quais fatores externos, a composição química da água, a presença de gases dissolvidos nela e minerais influenciar a taxa de congelamento de líquidos em diferentes temperaturas. O paradoxo do “Efeito Mpemba” é que contradiz uma das leis descobertas por I. Newton, que afirma que o tempo de resfriamento da água é diretamente proporcional à diferença de temperatura entre o líquido e o meio ambiente. E se todos os outros líquidos obedecem completamente a esta lei, então a água em alguns casos é uma exceção.

Porque é que a água quente congela mais rapidamente?T

Existem várias versões de por que a água quente congela mais rápido que a água fria. Os principais são:

• a água quente evapora mais rápido, enquanto seu volume diminui, e um volume menor de líquido esfria mais rápido - ao resfriar a água de + 100°C a 0°C, as perdas volumétricas à pressão atmosférica chegam a 15%;
• intensidade da troca de calor entre o líquido e ambiente quanto mais alto mais diferença temperaturas, de modo que as perdas de calor da água fervente passam mais rapidamente;
• quando a água quente esfria, uma crosta de gelo se forma em sua superfície, evitando que o líquido congele e evapore completamente;
• no alta temperatura a água é misturada por convecção, reduzindo o tempo de congelamento;
• Os gases dissolvidos na água diminuem o ponto de congelamento, removendo energia para a formação de cristais - não há gases dissolvidos na água quente.

Todas essas condições foram repetidamente testadas experimentalmente. Em particular, o cientista alemão David Auerbach descobriu que a temperatura de cristalização da água quente é ligeiramente superior à da água fria, o que permite que esta congele mais rapidamente. Porém, posteriormente seus experimentos foram criticados e muitos cientistas estão convencidos de que o “Efeito Mpemba”, que determina qual água congela mais rápido - quente ou fria, só pode ser reproduzido sob certas condições, que ninguém procurou e especificou até agora.

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, os rinques de patinação e os escorregadores são preenchidos com água quente em vez de 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. americanoJornaldeFísica».

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 uma competição internacional para resolver o mistério científico “Efeito Mpemba” com um prêmio de 1.000 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 excede 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

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 conexão ponderomotora é muito instável, o efeito Mpemba é altamente dependente de todos fatores associados: o volume de água congelada, a natureza do seu aquecimento, condições de congelamento, temperatura, convecção, condições de troca de calor, saturação de gás, vibração da unidade de refrigeração, ventilação, impurezas, evaporação, etc. o efeito tem muitas explicações e, às vezes, é difícil de reproduzir. Pela mesma razão “ressonante” água fervida ferve mais rápido que a água não fervida - a ressonância mantém 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 das moléculas). Com 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 mais nada 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 Já que a pressão atmosférica não pode ser seletiva!

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, é preciso 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 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 elencadas no artigo, fica claro que se trata de experimentos completamente diferentes realizados em condições diferentes com diferentes soluções aquosas. Tanto a essência das explicações quanto modo subjuntivo eles sugerem que nem mesmo os testes básicos das ideias expressas foram realizados. Alguém acidentalmente ouviu uma história engraçada e expressou casualmente sua conclusão especulativa. Desculpe, mas este não é um estudo científico físico, mas uma conversa em uma sala para 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. Também não é difícil com a lavadora: despeje água limpa não adianta congelar - 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 uma taxa de resfriamento aumentada 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 seja ridículo. O efeito não é conhecido na física, mas em discussões pseudocientíficas em vários fóruns e blogs, dos quais já existem muitos. Como um efeito físico real (no sentido de consequência de alguma nova leis físicas, e não como consequência de uma interpretação incorreta ou simplesmente de um mito) é percebido 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 se familiarizar com os resultados mais recentes (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. Demora um pouco mais de tempo para formar aglomerados do que para reduzir a velocidade do movimento molecular. E como os aglomerados são menores, a formação da rede cristalina ocorre mais rapidamente. Em água fria, aparentemente, aglomerados grandes e bastante estáveis ​​impedem a formação de uma rede que 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. Água em garrafa de plástico Congela muito mais rápido com a tampa aberta. Por diversão, realizei o experimento muitas vezes sob forte geada. 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 retrocedido 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, 08.11.2015 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, 11/08/2015 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 esses efeitos, ele não teria escrito aqui. Do meu ponto de vista, não seria lógico revelar seus segredos aos internautas quando ele pudesse publicá-los em revistas científicas famosas. diários e provar isso pessoalmente diante do povo. 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 saem da água fria para a atmosfera determina a quantidade de energia que elas transportam para fora 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 Ciências

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

Naquela época, quando o anticongelante era raro, a água era drenada do sistema de refrigeração do carro em uma garagem sem aquecimento 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" - velocidade da luz no vácuo E=mc^2 - 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., 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

"Realmente é." - 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 os 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 :)

Neste artigo, veremos a questão de por que a água quente congela mais rápido que a água fria.

A água aquecida congela muito mais rápido que a água fria! Esta incrível propriedade da água, para a qual os cientistas ainda não conseguem encontrar uma explicação exata, é conhecida desde a antiguidade. Por exemplo, até em Aristóteles há uma descrição da pesca de inverno: os pescadores inseriam varas de pescar em buracos no gelo e, para que congelassem mais rápido, despejavam água morna no gelo. Este fenômeno recebeu o nome de Erasto Mpemba na década de 60 do século XX. Mnemba notou um efeito estranho ao fazer sorvete e pediu uma explicação ao seu professor de física, Dr. Denis Osborne. Mpemba e o Dr. Osborne fizeram experiências com água em diferentes temperaturas e concluíram que a água quase fervente começa a congelar muito mais rápido do que a água à temperatura ambiente. Outros cientistas conduziram seus próprios experimentos e sempre obtiveram resultados semelhantes.

Explicação de um fenômeno físico

Não existe uma explicação geralmente aceita para o motivo pelo qual isso acontece. Muitos pesquisadores sugerem que a questão toda está no super-resfriamento do líquido, que ocorre quando sua temperatura cai abaixo do ponto de congelamento. Em outras palavras, se a água congela a uma temperatura abaixo de 0°C, então a água super-resfriada pode ter uma temperatura de, por exemplo, -2°C e ainda permanecer líquida sem se transformar em gelo. Quando tentamos congelar água fria, há uma chance de que ela primeiro fique super-resfriada e só endureça depois de algum tempo. Outros processos ocorrem em água aquecida. Sua transformação mais rápida em gelo está associada à convecção.

Convecção- este é um fenômeno físico no qual as camadas inferiores quentes de um líquido sobem e as superiores, resfriadas, caem.