Nəyə görə isti su soyuq sudan daha tez donur? Mpemba Effecti

0

1963-cü ildə Erasto Mpemba və onun dostları məktəbdə dondurma istehsal etmək üçün qaynar süddə şəkəri həll etdilər. Əslində, Erasto soyuducuya qaynar südü qoymadan əvvəl gözləməli idi, ancaq tələsdi və Erastonun qaynar südü digərlərindən daha tez dondu.
Erasto müəlliminə baş verənləri izah etdi, lakin müəllimi ona inanmadı. Öz maraqlarından imtina etməyən Erasto təcrübələrini davam etdirdi. Fizika mövzusunda bir konfrans üçün məktəbi ziyarət edən professora “Nə üçün 35 ° C və 100 ° C su olan eyni qablardan isti su olan qab daha tez dondu?” deyə sual verdi. Fizika professoru Osborne ilk olaraq sualı anlamadı və Erastodan sualı təkrarlamasını istədi. Erasto təcrübəsini professora danışdı. Osborne də bir sınaq etməyi qəbul etdi.
Dr. Osborne Dar Es Salaam Universitetinə qayıtdıqdan sonra, gənc bir texnikdən ona bu mövzuda bir təcrübə etməsini istədi. Texnik isti suyun soyuqdan əvvəl donduğunu təsdiqlədi. İsti suyun donması ilə təəccüblənən texnik, təcrübəni dəfələrlə təkrarladı və eyni nəticəyə gəldi.
Təkrarlanan eksperimentlər Erasto Mpembanı haqlı çıxardı. Və Erasto ilə Dr. Osborne bir məqalə yayımladı. Bu məqalənin yayımlanmasından bəri isti suyun donması Mpemba Effekti kimi anılır.
Mpemba bu haqqda araşdırma edən tək insan deyildi. Biz Aristotelin 2000 il bundan əvvəl eyni mövzunu araşdırdığını və onu Meteorologica’da yazdığını bilirik, hansı ki 17-ci əsrdə Francis Bacon və Descartes bu mövzuda eksperimentlər aparıblar.
Filosof və alimlərin, həmçinin Mpembanın effekti də ictimaiyyət tərəfindən müşahidə edilmişdir. Kanada xalqı isti suyun daha tez donduğunu bildiyi üçün maşınlarını soyuq su ilə yuyurdular. Buz meydançalarını isti su ilə düzəldirdilər həmçinin, dondurma istehsalçıları dondurma qarışığını soyuducuya isti halda qoyurdular.
Mpemba Effekti necə yaranır?

Mpembanın təsirinə səbəb olan bir çox amil var. Yalnız bir amil və ya müxtəlif faktorların kombinasiyası Mpemba effektinin görünməsinə səbəb olur.
Mpeba effektinə səbəb olan amillərdən biri də maye kütləsidir. Məsələn, 30 ° C və 70 ° C tarazlıq temperaturlarında bərabər həcmli mayelər soyudulur və 70 ° C su buxarlandığı üçün kütləsini itirir və digər mayedən daha tez donur.

Bundan əlavə, isti suyun buxarlanması zamanı itirilən buxarlanma istiliyi mayenin daha sürətlə sərinləşməsinə səbəb ola bilər. Lakin, bu istilik itkisi Mpemba Effectini izah etmək üçün kifayət deyil.
Başqa bir səbəb isə suyun temperaturunun paylanması ilə yaranan konveksiya. Konveksiyada istilik keçirilməsi səbəbindən sabit 30 ° C temperaturlarda 100 ° C-dən 30 ° C-dək fərqlənir. Suyun istilik səviyyəsinin fərqlənməsi suyun istilik dərəcəsini artıracaq təsirlərə səbəb olur.
Soyuq və isti su çılpaq gözdə eyni ola bilər, lakin müxtəlif miqdarda həll olunan qaz ehtiva edə bilər. İsti su soyuq suya nisbətən az həll olunan qazı ehtiva edir. Çıxarılan qazın miqdarı eksperimentlərdə istifadə olunan mayelərin əslində eyni olmadığını göstərir. Lakin, eyni miqdarda həll olunan qazı olan mayelərin istifadə edildiyi zaman Mpemba təsiri müşahidə edilə bilər.
2013-cü ildə nəşr olunan bir məqalə Mpemba Effecti üçün fərqli bir perspektiv gətirdi. Bu yazıya görə, Mpemba Effectinin səbəbi su molekulları arasında hidrogen rabitəsidir. Hidrogen rabitələri su molekullarını bir-birinə yaxınlaşdırır. Buna görə kovalent rabitə bir ox kimi uzanır və enerji yığır.

Suyun istiləşməyə başladığı zaman hidrogen rabitəsi uzanır və su molekullarının arası açılır. Nəticədə kovalent rabitə qısalır. Kovalent rabitələrin qısalması enerji itkisinə səbəb olur. Bu enerji itkisi suyun soyudulması zamanı baş verən enerji itkisi ilə eynidır. Deməli, İsti suyun soyuq suya nisbətən tez donması kovalent rabitələrin qısalmasıdı.

Nəticədə başlanğıc parametrlərinə və mayenin xüsusiyyətlərinə görə Mpemba effectinin bir çox müxtəlif səbəbləri var. Önümüzdəki illərdə bu effect ehtimalla daha geniş olacaqdır. Bu, effectin bizə göstərdiyi ən mühüm nəticəsidir ki, gündəlik həyatın fizikası biz öyrəndiyimiz nəzəri məlumatlardan və prekarnaziyalardan təəccüblü bir şəkildə fərqlənə bilər.

Mənbələr
Kaynaklar
1 Mpemba, E. B., and D. G. Osborne. “Cool?.” Physics Education 4 (1969): 172-175.
2 Jeng, Monwhea. “Hot water can freeze faster than cold?!?.” arXiv preprint physics/0512262 (2005).
3 Kell, G. S. The freezing of hot and cold water. NATIONAL RESEARCH COUNCIL OF CANADA OTTAWA (ONTARIO) DIV OF APPLIED CHEMISTRY, 1968.
4 http://math.ucr.edu/home/baez/physics/General/hot_water.html
5 Huang, Xi Zhang Yongli, Zengsheng Ma, and Chang Q. Sun. “O: HO bond anomalous relaxation resolving Mpemba paradox.” arXiv preprint arXiv:1310.6514 (2013).
6 http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2483383/Mystery-hot-water-freezes-faster-cold-solved–strange-behaviour-atom-bonds.html
7 https://medium.com/the-physics-arxiv-blog/why-hot-water-freezes-faster-than-cold-physicists-solve-the-mpemba-effect-d8a2f611e853
fizikist.com

CAVAB YAZ

Zəhmət olmasa şərhinizi daxil edin!
Zəhmət olmasa adınızı buraya daxil edin