Air panas menjadi sejuk dalam kesejukan. Mengapa air panas membeku lebih cepat daripada air sejuk?

Pada suhu berapakah air membeku? Nampaknya - soalan mudah, yang kanak-kanak pun boleh menjawab: takat beku air pada tekanan atmosfera normal 760 mm Hg ialah sifar darjah Celsius.

Walau bagaimanapun, air (walaupun pengedarannya sangat luas di planet kita) adalah bahan yang paling misteri dan tidak dikaji sepenuhnya, jadi jawapan kepada soalan ini memerlukan perbualan yang terperinci dan beralasan.

Di Rusia dan Eropah, suhu diukur pada skala Celsius, kebanyakannya nilai tinggi yang mempunyai tanda 100 darjah.
Saintis Amerika Fahrenheit membangunkan skalanya sendiri dengan 180 bahagian.
Terdapat satu lagi unit pengukuran suhu - kelvin, dinamakan sempena ahli fizik Inggeris Thomson, yang menerima gelaran Lord Kelvin.

Keadaan dan jenis air

Air di planet Bumi boleh mengambil tiga keadaan fizikal utama: cecair, pepejal dan gas, yang boleh diubah menjadi bentuk yang berbeza, serentak wujud bersama antara satu sama lain (gunung ais dalam air laut, wap air dan hablur ais di awan di langit, glasier dan sungai yang mengalir bebas).

Bergantung pada ciri asal, tujuan dan komposisi, air boleh menjadi:

segar;
galian;
nautika;
minum (kami sertakan air paip di sini);
hujan;
dicairkan;
masin;
berstruktur;
disuling;
ternyahion.

Kehadiran isotop hidrogen menjadikan air:

cahaya;
berat (deuterium);
sangat berat (tritium).

Kita semua tahu bahawa air boleh menjadi lembut atau keras: penunjuk ini ditentukan oleh kandungan kation magnesium dan kalsium.

Setiap jenis yang telah kami senaraikan dan keadaan pengagregatan air mempunyai takat beku dan leburnya sendiri.

Takat beku air

Mengapa air membeku? Air biasa sentiasa mengandungi beberapa zarah terampai yang berasal dari mineral atau organik. boleh jadi zarah-zarah kecil tanah liat, pasir atau habuk rumah.

Apabila suhu persekitaran turun ke nilai-nilai tertentu, zarah-zarah ini mengambil peranan sebagai pusat di sekeliling hablur ais mula terbentuk.

Gelembung udara, serta keretakan dan kerosakan pada dinding kapal yang mengandungi air, juga boleh menjadi nukleus penghabluran. Kelajuan proses penghabluran air sebahagian besarnya ditentukan oleh bilangan pusat ini: lebih banyak daripada mereka, lebih cepat cecair membeku.

Dalam keadaan biasa (pada tekanan atmosfera normal) suhu peralihan fasa air daripada keadaan cair dalam pepejal ialah tanda 0 darjah Celsius. Pada suhu inilah air membeku di luar.

Mengapa air panas membeku lebih cepat daripada air sejuk?

Air panas membeku lebih cepat daripada air sejuk - fenomena ini disedari oleh Erasto Mpemba, seorang budak sekolah dari Tanganyika. Eksperimennya dengan campuran ais krim menunjukkan bahawa kadar pembekuan jisim yang dipanaskan adalah lebih tinggi daripada yang sejuk.

Salah satu sebab untuk ini fenomena menarik, dipanggil "paradoks Mpemba," ialah pemindahan haba yang lebih tinggi bagi cecair panas, serta kehadiran bilangan nukleus penghabluran yang lebih besar di dalamnya berbanding dengan air sejuk.

Adakah takat beku air dan ketinggian berkaitan?

Apabila tekanan berubah, selalunya dikaitkan dengan hidup ketinggian yang berbeza, suhu beku air mula berbeza secara radikal daripada ciri standard keadaan biasa.
Penghabluran air pada ketinggian berlaku pada nilai suhu berikut:

Secara paradoks, pada ketinggian 1000 m, air membeku pada 2 darjah Celsius;
pada ketinggian 2000 meter ini berlaku sudah pada 4 darjah Celsius.

Suhu beku tertinggi air di pergunungan diperhatikan pada ketinggian lebih 5,000 ribu meter (contohnya, di Pergunungan Fan atau Pamir).

Bagaimanakah tekanan mempengaruhi proses penghabluran air?

Mari cuba kaitkan dinamik perubahan suhu beku air dengan perubahan tekanan.

Pada tekanan 2 atm, air akan membeku pada suhu -2 darjah.
Pada tekanan 3 atm, suhu -4 darjah Celsius akan mula membekukan air.

Pada tekanan darah tinggi suhu di mana proses penghabluran air bermula berkurangan, dan takat didih meningkat. Pada tekanan rendah, gambar yang bertentangan secara diametrik diperolehi.

Itulah sebabnya dalam keadaan ketinggian yang tinggi dan suasana jarang sangat sukar untuk merebus walaupun telur, kerana air dalam periuk mendidih sudah pada 80 darjah. Adalah jelas bahawa adalah mustahil untuk memasak makanan pada suhu ini.

Pada tekanan darah tinggi proses pencairan ais di bawah bilah skate berlaku walaupun pada sangat suhu rendah ah, tetapi ia adalah terima kasih kepadanya bahawa kasut roda meluncur di permukaan berais.

Pembekuan pelari kereta luncur yang sarat muatan dalam kisah-kisah Jack London dijelaskan dengan cara yang sama. Kereta luncur berat memberi tekanan pada salji menyebabkan ia cair. Air yang terhasil menjadikannya lebih mudah untuk meluncur. Tetapi apabila kereta luncur berhenti dan berlarutan untuk masa yang lama di satu tempat, air yang dipindahkan, setelah membeku, akan membekukan pelari ke jalan raya.

Suhu penghabluran larutan akueus

Sebagai pelarut yang sangat baik, air mudah bertindak balas dengan pelbagai organik dan bahan bukan organik, membentuk jisim kadang-kadang tidak dijangka sebatian kimia. Sudah tentu, setiap daripada mereka akan membeku di suhu yang berbeza. Mari tunjukkan ini dalam senarai visual.

Takat beku campuran alkohol dan air bergantung kepada peratusan ia mengandungi kedua-dua komponen. Bagaimana lebih banyak air ditambah kepada larutan, semakin hampir kepada sifar takat bekunya. Sekiranya terdapat lebih banyak alkohol dalam larutan, proses penghabluran akan bermula pada nilai hampir -114 darjah.
Adalah penting untuk mengetahui bahawa larutan air-alkohol tidak mempunyai takat beku tetap. Biasanya mereka bercakap tentang suhu pada permulaan proses penghabluran dan suhu peralihan akhir kepada keadaan pepejal.
Antara permulaan pembentukan kristal pertama dan pemejalan lengkap larutan alkohol terdapat selang suhu 7 darjah. Jadi, takat beku air dengan alkohol 40% kepekatan pada peringkat awal ialah -22.5 darjah, dan peralihan terakhir larutan ke dalam fasa pepejal akan berlaku pada -29.5 darjah.

Takat beku air dengan garam berkait rapat dengan tahap kemasinannya: daripada lebih banyak garam dalam larutan, semakin rendah kedudukan lajur merkuri, ia akan membeku.

Untuk mengukur kemasinan air, unit khas digunakan - "ppm". Jadi, kami telah menetapkan bahawa takat beku air berkurangan dengan peningkatan kepekatan garam. Mari kita jelaskan ini dengan contoh:

Tahap kemasinan air laut bersamaan dengan 35 ppm, manakala nilai purata takat bekunya ialah 1.9 darjah. Kemasinan perairan Laut Hitam ialah 18-20 ppm, jadi ia membeku lebih daripada suhu tinggi dengan julat -0.9 hingga -1.1 darjah Celsius.

Takat beku air dengan gula (untuk larutan yang molalitinya 0.8) ialah -1.6 darjah.
Takat beku air dengan kekotoran sebahagian besarnya bergantung kepada kuantitinya dan sifat kekotoran yang termasuk dalam larutan akueus.
Takat beku air dengan gliserin bergantung kepada kepekatan larutan. Larutan yang mengandungi 80 ml gliserin akan membeku pada -20 darjah apabila kandungan gliserin berkurangan kepada 60 ml, proses penghabluran akan bermula pada -34 darjah, dan permulaan pembekuan larutan 20% adalah tolak lima darjah. Seperti yang anda lihat, pergantungan linear V dalam kes ini tidak hadir. Untuk membekukan larutan gliserin 10%, suhu -2 darjah akan mencukupi.
Takat beku air dengan soda (bermaksud alkali kaustik atau soda kaustik) memberikan gambaran yang lebih misteri: larutan kaustik 44% membeku pada +7 darjah Celsius, dan 80% pada +130.

Pembekuan badan air tawar

Proses pembentukan ais dalam badan air tawar berlaku dalam rejim suhu yang sedikit berbeza.

Takat beku air di tasik, sama seperti takat beku air di sungai, ialah sifar darjah Celsius. Pembekuan sungai dan sungai yang paling bersih bermula bukan dari permukaan, tetapi dari bahagian bawah, di mana nukleus penghabluran hadir dalam bentuk zarah kelodak bawah. Pada mulanya, kayu hanyut ditutup dengan kerak ais dan tumbuhan akuatik. Ia hanya bernilai ais bawah naik ke permukaan, apabila sungai membeku serta-merta.
Air beku di Tasik Baikal kadangkala boleh menyejuk ke suhu di bawah sifar. Ini berlaku hanya di air cetek; suhu air boleh menjadi perseribu dan kadangkala perseratus satu darjah di bawah sifar.
Suhu air Baikal di bawah kerak penutup ais, sebagai peraturan, tidak melebihi +0.2 darjah. Di lapisan bawah ia secara beransur-ansur meningkat kepada +3.2 di bahagian bawah lembangan terdalam.

Takat beku air suling

Adakah air suling membeku? Marilah kita ingat bahawa untuk air membeku, perlu mempunyai pusat penghabluran tertentu di dalamnya, yang boleh menjadi gelembung udara, zarah terampai, serta kerosakan pada dinding bekas di mana ia berada.

Air suling, tanpa sebarang kekotoran, tidak mempunyai nukleus penghabluran, dan oleh itu pembekuannya bermula pada suhu yang sangat rendah. Takat beku awal air suling ialah -42 darjah. Para saintis berjaya mencapai penyejukan super air suling hingga -70 darjah.

Air yang telah terdedah kepada suhu yang sangat rendah tanpa mengkristal dipanggil "supercooled." Anda boleh meletakkan sebotol air suling di dalam peti sejuk untuk mencapai hipotermia, dan kemudian menunjukkan helah yang sangat mengagumkan - tonton video:

Dengan mengetuk perlahan botol yang dikeluarkan dari peti sejuk, atau melemparkan sekeping kecil ais ke dalamnya, anda boleh menunjukkan betapa serta-merta ia bertukar menjadi ais yang kelihatan seperti kristal memanjang.

Air suling: adakah bahan tulen ini membeku di bawah tekanan atau tidak? Proses sedemikian hanya mungkin dalam keadaan makmal yang dicipta khas.

Takat beku air masin

Kesan Mpemba(Paradoks Mpemba) ialah paradoks yang menyatakan bahawa air panas Dalam beberapa keadaan ia membeku lebih cepat daripada air sejuk, walaupun ia mesti melepasi suhu air sejuk semasa proses pembekuan. Paradoks ini adalah fakta eksperimen yang bercanggah dengan idea biasa, yang mengikutnya, dalam keadaan yang sama, badan yang lebih panas mengambil lebih banyak masa untuk menyejukkan ke suhu tertentu daripada badan yang kurang panas untuk menyejukkan kepada suhu yang sama.

Fenomena ini pernah disedari oleh Aristotle, Francis Bacon dan Rene Descartes, tetapi hanya pada tahun 1963 budak sekolah Tanzania Erasto Mpemba mendapati bahawa campuran ais krim panas membeku lebih cepat daripada yang sejuk.

Menjadi pelajar Magambinskaya sekolah menengah di Tanzania Erasto Mpemba lakukan kerja amali dalam masakan. Dia perlu membuat ais krim buatan sendiri - susu mendidih, larutkan gula di dalamnya, sejukkan sehingga suhu bilik dan kemudian masukkan ke dalam peti sejuk untuk membekukan. Nampaknya, Mpemba bukanlah seorang pelajar yang rajin dan tertangguh menyiapkan bahagian pertama tugas itu. Kerana takut dia tidak berjaya sampai tamat pelajaran, dia meletakkan susu masih panas di dalam peti sejuk. Yang mengejutkannya, ia membeku lebih awal daripada susu rakan-rakannya, yang disediakan mengikut teknologi yang diberikan.

Selepas ini, Mpemba bereksperimen bukan sahaja dengan susu, tetapi juga dengan air biasa. Walau apa pun, sudah sebagai pelajar di Sekolah Menengah Mkwawa, dia meminta Profesor Dennis Osborne dari kolej universiti di Dar Es Salaam (dijemput oleh pengarah sekolah untuk memberi kuliah fizik kepada pelajar) khususnya tentang air: “Jika anda mengambil dua bekas yang sama dengan isipadu yang sama air supaya dalam salah satu daripadanya air mempunyai suhu 35°C, dan dalam satu lagi - 100°C, dan masukkannya ke dalam peti sejuk beku, kemudian pada detik air akan membeku lebih cepat. Kenapa?" Osborne mula berminat dengan soalan ini dan tidak lama kemudian, pada tahun 1969, dia dan Mpemba menerbitkan hasil eksperimen mereka dalam jurnal Physics Education. Sejak itu, kesan yang mereka temui telah dipanggil. Kesan Mpemba.

Sehingga kini, tiada siapa yang tahu dengan tepat bagaimana untuk menerangkan kesan aneh ini. Para saintis tidak mempunyai satu versi, walaupun terdapat banyak. Ini semua tentang perbezaan dalam sifat air panas dan sejuk, tetapi masih belum jelas sifat mana yang memainkan peranan dalam kes ini: perbezaan dalam penyejukan super, penyejatan, pembentukan ais, perolakan, atau kesan gas cecair pada air pada suhu yang berbeza.

Paradoks kesan Mpemba ialah masa semasa badan menyejuk kepada suhu ambien harus berkadar dengan perbezaan suhu antara badan ini dan persekitaran. Undang-undang ini telah ditubuhkan oleh Newton dan sejak itu telah disahkan berkali-kali dalam amalan. Dalam kesan ini, air dengan suhu 100°C menyejukkan kepada suhu 0°C lebih cepat daripada jumlah air yang sama dengan suhu 35°C.

Walau bagaimanapun, ini belum lagi membayangkan paradoks, kerana kesan Mpemba juga boleh dijelaskan dalam rangka kerja ahli fizik terkenal. Berikut ialah beberapa penjelasan untuk kesan Mpemba:

Penyejatan

Air panas menyejat lebih cepat dari bekas, dengan itu mengurangkan isipadunya, dan isipadu air yang lebih kecil pada suhu yang sama membeku lebih cepat. Air yang dipanaskan hingga 100 C kehilangan 16% jisimnya apabila disejukkan kepada 0 C.

Kesan penyejatan adalah kesan berganda. Pertama, jisim air yang diperlukan untuk penyejukan berkurangan. Dan kedua, suhu berkurangan disebabkan oleh fakta bahawa haba penyejatan peralihan dari fasa air ke fasa stim berkurangan.

Perbezaan suhu

Disebabkan perbezaan suhu antara air panas dan terdapat lebih banyak udara sejuk - oleh itu, pertukaran haba dalam kes ini lebih sengit dan air panas menyejuk lebih cepat.

Hipotermia

Apabila air sejuk di bawah 0 C, ia tidak selalu membeku. Di bawah beberapa keadaan, ia boleh mengalami penyejukan super, terus kekal cair pada suhu di bawah paras beku. Dalam sesetengah kes, air boleh kekal cair walaupun pada suhu -20 C.

Alasan untuk kesan ini ialah supaya kristal ais pertama mula terbentuk, pusat pembentukan kristal diperlukan. Jika ia tidak terdapat dalam air cecair, maka penyejukan super akan berterusan sehingga suhu menurun cukup sehingga kristal mula terbentuk secara spontan. Apabila mereka mula terbentuk dalam cecair supercooled, mereka akan mula berkembang lebih cepat, membentuk slush ais, yang akan membeku untuk membentuk ais.

Air panas paling mudah terdedah kepada hipotermia kerana pemanasan ia menghilangkan gas dan buih terlarut, yang seterusnya boleh berfungsi sebagai pusat pembentukan hablur ais.

Mengapakah hipotermia menyebabkan air panas membeku lebih cepat? Dalam kes air sejuk yang tidak supersejuk, perkara berikut berlaku. Dalam kes ini, lapisan nipis ais akan terbentuk di permukaan kapal. Lapisan ais ini akan bertindak sebagai penebat antara air dan udara sejuk dan akan menghalang penyejatan selanjutnya. Kadar pembentukan hablur ais dalam kes ini akan lebih rendah. Dalam kes air panas yang tertakluk kepada penyejukan super, air yang disejukkan tidak mempunyai lapisan permukaan pelindung ais. Oleh itu, ia kehilangan haba dengan lebih cepat melalui bahagian atas terbuka.

Apabila proses supercooling berakhir dan air membeku, lebih banyak haba hilang dan oleh itu lebih banyak ais terbentuk.

Ramai penyelidik kesan ini menganggap hipotermia sebagai faktor utama dalam kes kesan Mpemba.

Perolakan

Air sejuk mula membeku dari atas, dengan itu memburukkan lagi proses sinaran haba dan perolakan, dan seterusnya kehilangan haba, manakala air panas mula membeku dari bawah.

Kesan ini dijelaskan oleh anomali dalam ketumpatan air. Air mempunyai ketumpatan maksimum pada 4 C. Jika anda menyejukkan air hingga 4 C dan meletakkannya pada suhu yang lebih rendah, lapisan permukaan air akan membeku dengan lebih cepat. Kerana air ini kurang tumpat daripada air pada suhu 4 C, ia akan kekal di permukaan, membentuk lapisan sejuk yang nipis. Di bawah keadaan ini, lapisan nipis ais akan terbentuk di permukaan air dalam masa yang singkat, tetapi lapisan ais ini akan berfungsi sebagai penebat, melindungi lapisan bawah air, yang akan kekal pada suhu 4 C. Oleh itu, proses penyejukan selanjutnya akan menjadi lebih perlahan.

Dalam kes air panas, keadaannya berbeza sama sekali. Lapisan permukaan air akan lebih cepat sejuk disebabkan oleh penyejatan dan perbezaan yang lebih besar suhu Di samping itu, lapisan air sejuk lebih tumpat daripada lapisan air panas, jadi lapisan air sejuk akan tenggelam, menaikkan lapisan air suam ke permukaan. Peredaran air ini memastikan penurunan suhu yang cepat.

Tetapi mengapa proses ini tidak mencapai titik keseimbangan? Untuk menerangkan kesan Mpemba dari sudut perolakan ini, adalah perlu untuk mengandaikan bahawa lapisan air sejuk dan panas dipisahkan dan proses perolakan itu sendiri berterusan selepas suhu purata air akan turun di bawah 4 C.

Walau bagaimanapun, tiada bukti eksperimen untuk menyokong hipotesis ini bahawa lapisan air sejuk dan panas dipisahkan oleh proses perolakan.

Gas terlarut dalam air

Air sentiasa mengandungi gas terlarut di dalamnya - oksigen dan karbon dioksida. Gas-gas ini mempunyai keupayaan untuk mengurangkan takat beku air. Apabila air dipanaskan, gas-gas ini dibebaskan daripada air kerana keterlarutannya dalam air lebih rendah pada suhu tinggi. Oleh itu, apabila air panas menyejuk, ia sentiasa mengandungi kurang gas terlarut berbanding air sejuk yang tidak dipanaskan. Oleh itu, takat beku air yang dipanaskan adalah lebih tinggi dan ia lebih cepat membeku. Faktor ini kadangkala dianggap sebagai faktor utama dalam menjelaskan kesan Mpemba, walaupun tiada data eksperimen yang mengesahkan fakta ini.

Kekonduksian terma

Mekanisme ini boleh memainkan peranan penting apabila air diletakkan di dalam peti sejuk peti sejuk dalam bekas kecil. Di bawah keadaan ini, telah diperhatikan bahawa bekas air panas mencairkan ais di dalam peti sejuk di bawahnya, dengan itu meningkatkan sentuhan terma dengan dinding penyejuk beku dan kekonduksian terma. Akibatnya, haba dikeluarkan dari bekas air panas lebih cepat daripada bekas sejuk. Sebaliknya, bekas dengan air sejuk tidak mencairkan salji di bawahnya.

Semua keadaan ini (serta lain-lain) telah dikaji dalam banyak eksperimen, tetapi jawapan yang jelas kepada soalan - yang mana antara mereka memberikan seratus peratus pembiakan kesan Mpemba - tidak pernah diperolehi.

Jadi, sebagai contoh, pada tahun 1995 ahli fizik Jerman David Auerbach mengkaji pengaruh air supercooling pada kesan ini. Dia mendapati bahawa air panas, mencapai keadaan supersejuk, membeku pada suhu yang lebih tinggi daripada air sejuk, dan oleh itu lebih cepat daripada yang terakhir. Tetapi air sejuk mencapai keadaan supersejuk lebih cepat daripada keadaan panas, dengan itu mengimbangi ketinggalan sebelumnya.

Di samping itu, keputusan Auerbach bercanggah dengan data sebelumnya bahawa air panas mampu mencapai penyejukan super yang lebih besar disebabkan oleh pusat penghabluran yang lebih sedikit. Apabila air dipanaskan, gas yang terlarut di dalamnya dikeluarkan daripadanya, dan apabila ia direbus, beberapa garam yang terlarut di dalamnya mendakan.

Buat masa ini, hanya satu perkara yang boleh dinyatakan - pembiakan kesan ini dengan ketara bergantung pada keadaan di mana eksperimen dijalankan. Tepat kerana ia tidak selalu dihasilkan semula.

O. V. Mosin

sasterasumber:

"Air panas membeku lebih cepat daripada air sejuk. Mengapa ia berbuat demikian?", Jearl Walker dalam The Amateur Scientist, Scientific American, Vol. 237, No. 3, ms 246-257; September, 1977.

"Pembekuan Air Panas dan Sejuk", G.S. Kell dalam American Journal of Physics, Vol. 37, No. 5, ms 564-565; Mei, 1969.

"Supercooling dan Kesan Mpemba", David Auerbach, dalam American Journal of Physics, Vol. 63, No. 10, ms 882-885; Okt, 1995.

"Kesan Mpemba: Masa beku air panas dan sejuk", Charles A. Knight, dalam American Journal of Physics, Vol. 64, No. 5, hlm 524; Mei, 1996.

Adakah mudah untuk mendapatkan sebotol ais pada musim sejuk? Nampaknya lebih mudah jika cuaca sejuk di luar. Tuangkan air ke dalam botol, letakkan di luar tingkap, dan biarkan selebihnya hingga beku. Sejuk akan membekukan air, dan anda akan mendapat sebotol, penuh dengan ais. Walau bagaimanapun, jika anda melakukan eksperimen ini, anda akan melihat bahawa perkara itu tidak begitu mudah. Terdapat ais, tetapi botol itu tidak ada lagi: ia terbelah di bawah tekanan ais beku. Ini berlaku kerana air, apabila ia membeku, meningkat dengan ketara dalam jumlah, kira-kira sepersepuluh. Pengembangan berlaku dengan daya yang tidak terkawal sehinggakan bukan sahaja botol bersumbat pecah, malah leher botol terbuka terlepas daripada tekanan ais yang mengembang di bawahnya; air beku di leher bertukar seperti palam ais yang menyumbat botol.

Daya pengembangan air beku malah boleh mengoyakkan logam jika lapisannya tidak terlalu tebal. Air sejuk memecahkan dinding 5 sentimeter bom besi itu. Tidak hairanlah paip air sering pecah apabila air di dalamnya membeku.

Pengembangan air semasa pembekuan juga menjelaskan fakta bahawa ais terapung di atas air dan tidak jatuh ke dasar. Sekiranya air dimampatkan apabila ia menjadi pejal, seperti hampir semua cecair lain, maka ais yang terbentuk di dalam air tidak akan terapung di permukaannya, tetapi akan tenggelam. Dan kemudian kami akan kehilangan perkhidmatan yang menyediakan kami setiap musim sejuk

... ayah beku,

Asli kami, kami murah

Steamboat dan lokomotif.

Untuk eksperimen mudah ini, besen biasa adalah sesuai; tetapi jika anda boleh mendapatkan balang yang dalam dan lebar, percubaan akan menjadi lebih mudah. Di samping itu, kita memerlukan satu lagi gelas tinggi atau kaca besar. Ia akan menjadi milik anda loceng menyelam, dan lembangan air akan mewakili kemiripan laut atau tasik yang berkurangan. Hampir tidak ada pengalaman yang lebih mudah daripada ini. Awak angkat gelas awak...

Mekanik mengajar bahawa tarikan berat sebelah - dan secara amnya tindakan berat sebelah - tidak boleh wujud: setiap tindakan adalah interaksi. Ini bermakna jika rod elektrik menarik pelbagai barangan, maka dia sendiri tertarik kepada mereka. Untuk mengesahkan kewujudan tarikan ini, anda hanya perlu memberikan mobiliti sikat atau kayu, sebagai contoh, dengan menggantungnya pada gelung benang (lebih baik jika benang itu sutera)….

Percubaan yang diterangkan di bawah adalah salah satu yang paling mudah dilakukan. Ini adalah yang pertama pengalaman fizikal yang saya lakukan pada zaman muda saya. Isi gelas dengan air, tutupnya dengan poskad atau sekeping kertas dan, pegang kadbod itu dengan jari anda, terbalikkan gelas itu. Kini anda boleh mengeluarkan tangan anda: kertas tidak akan jatuh, air tidak akan tumpah, melainkan kertas itu benar-benar mendatar...

Dengan bantuan peranti buatan sendiri yang mudah dibuat, anda boleh mengesahkan satu yang menarik dan sangat ciri penting elektrik - ia terkumpul hanya pada permukaan objek, dan, lebih-lebih lagi, hanya pada bahagian cembungnya yang menonjol. Menggunakan setitik lilin pengedap, gamkan mancis tegak kotak mancis; sediakan dua pendirian sedemikian. Kemudian potong jalur kertas lebih kurang; padanan, panjang -...

Kini anda yakin bahawa udara yang mengelilingi kita di semua pihak menekan dengan kuat pada semua perkara yang bersentuhan dengannya. Percubaan yang akan kami huraikan akan membuktikan kepada anda dengan lebih jelas lagi kewujudan ini, seperti yang dikatakan ahli fizik, " tekanan atmosfera" Letakkan syiling atau butang logam pada pinggan rata dan tambah air. Syiling akan muncul di bawah air. Keluarkan...

Dari sehelai kertas tisu, sediakan bulatan dengan diameter beberapa tapak tangan. Potong bulatan di tengah dengan lebar beberapa jari. Ke tepi bulatan hebat ikat benang dengan mengikatnya melalui lubang; hujung benang - mereka mestilah sama panjang- ikat pada berat ringan. Berikut ialah keseluruhan struktur payung terjun - versi yang lebih kecil daripada payung besar itu yang menyelamatkan nyawa juruterbang...

daripada poskad atau dari sehelai kertas tebal, potong bulatan sebesar lubang dalam gelas. Kemudian potong dengan gunting di sepanjang garis lingkaran dalam bentuk ular bergulung, letakkan hujung ekor ular, tekan sedikit pada mulanya untuk membuat lubang kecil pada kertas, pada titik jarum mengait yang tersangkut ke gabus. . Keriting ular akan turun, membentuk sesuatu seperti lingkaran...

Anda mungkin pernah mendengar bahawa kepingan ais "membeku" di bawah tekanan. Ini tidak bermakna kepingan ais membeku lebih-lebih lagi apabila tekanan dikenakan ke atasnya. Sebaliknya: di bawah tekanan yang kuat ais mencair, tetapi sebaik sahaja air sejuk yang terbentuk dibebaskan daripada tekanan, ia membeku semula (kerana suhunya di bawah 0°). Apabila kita memerah kepingan ...

Pernahkah anda melihat dari jauh seorang lelaki menebang pokok? Atau mungkin anda pernah melihat seorang tukang kayu bekerja jauh dari anda, memalu paku? Anda mungkin perasan sangat benda pelik: hentakan itu bukan kedengaran apabila kapak terkena pokok atau tukul terkena paku, tetapi kemudian apabila kapak atau tukul sudah...

Antara bahan yang menyampaikan bunyi dengan baik, saya sebutkan tulang dalam artikel sebelum ini. Ingin memastikan bahawa tulang tengkorak anda sendiri mempunyai harta ini? Pegang cincin dengan gigi anda jam poket dan tutuplah telingamu dengan tanganmu; anda akan mendengar dengan jelas pukulan pengimbang yang diukur, nyata lebih kuat daripada detik yang dirasakan oleh telinga melalui udara. Bunyi ini sampai ke telinga anda melalui...

Hello kekasih sayang fakta menarik. Hari ini kami akan bercakap dengan anda tentang. Tetapi saya fikir soalan yang dikemukakan dalam tajuk itu mungkin kelihatan tidak masuk akal - tetapi haruskah seseorang sentiasa mempercayai sepenuhnya " akal fikiran", bukannya percubaan ujian yang ditakrifkan dengan ketat. Mari cuba fikirkan mengapa air panas membeku lebih cepat daripada air sejuk?

Latar belakang sejarah

Bahawa dalam isu pembekuan air sejuk dan panas, "tidak semuanya tulen" disebutkan dalam karya Aristotle, maka nota serupa dibuat oleh F. Bacon, R. Descartes dan J. Black. DALAM sejarah moden Kesan ini diberi nama "paradoks Mpemba" - selepas budak sekolah Tanganyika Erasto Mpemba, yang bertanya soalan yang sama kepada profesor fizik pelawat.

Soalan budak lelaki itu tidak timbul daripada ruang kosong, tetapi dari pemerhatian peribadi semata-mata proses penyejukan campuran ais krim di dapur. Sudah tentu, rakan sekelas yang hadir di situ, bersama-sama guru sekolah membuat Mpemba ketawa - tetapi selepas itu pengesahan percubaan Profesor D. Osborne secara peribadi "hilang" keinginan mereka untuk mempersendakan Erasto. Selain itu, Mpemba, bersama seorang profesor, diterbitkan dalam Pendidikan Fizik pada tahun 1969 penerangan terperinci kesan ini - dan sejak itu nama yang disebutkan di atas telah ditetapkan dalam kesusasteraan saintifik.

Apakah intipati fenomena itu?

Persediaan percubaan agak mudah: perkara lain syarat sama rata kapal berdinding nipis yang sama diuji, di dalamnya - dengan ketat kuantiti yang sama perairan yang hanya berbeza dalam suhu. Kapal-kapal itu dimuatkan ke dalam peti sejuk, selepas itu masa sehingga ais terbentuk di setiap daripadanya direkodkan. Paradoksnya ialah dalam bekas dengan cecair yang pada mulanya lebih panas ini berlaku lebih cepat.

Bagaimanakah fizik moden menjelaskan perkara ini?

Paradoks tidak mempunyai penjelasan sejagat, kerana beberapa proses selari berlaku bersama-sama, sumbangannya mungkin berbeza dari yang spesifik. syarat awal- tetapi dengan hasil yang sama:

keupayaan cecair untuk supercool - pada mulanya air sejuk lebih terdedah kepada supercooling, i.e. kekal cair apabila suhunya sudah di bawah takat beku
penyejukan dipercepatkan - wap dari air panas diubah menjadi mikrokristal ais, yang, apabila jatuh ke belakang, mempercepatkan proses, berfungsi sebagai "penukar haba luaran" tambahan
kesan penebat - tidak seperti air panas, air sejuk membeku dari atas, yang membawa kepada penurunan pemindahan haba melalui perolakan dan sinaran

Terdapat beberapa penjelasan lain ( kali terakhir persaingan untuk hipotesis terbaik British Royal Society of Chemistry yang dijalankan baru-baru ini, pada tahun 2012) - tetapi masih tiada teori yang jelas untuk semua kes gabungan keadaan input...

Dimurnikan oleh penyejatan, penyejukan dan pemeluwapan, cecair mempunyai khas sifat fizikal. Ia disyorkan untuk digunakan dalam sistem pemanasan, kerana tiada garam atau oksigen. Ini mempunyai kesan positif terhadap jangka hayat peralatan.

Tetapi ramai orang berminat dengan soalan: adakah air suling membeku pada suhu di bawah 0˚ C?

Mudah untuk menjalankan eksperimen di rumah dan mendapatkan jawapan kepada soalan ini. Kita akan melihat bahawa pada 0˚ C ia akan kekal cair. Walaupun kita menurunkan suhu keadaan fizikal dia tidak akan berubah.

Jadi pada darjah berapakah air membeku?

Diperhatikan harta benda yang menarik air suling pada suhu negatif. Jika anda menjatuhkan sekeping ais, salji, udara atau habuk ke dalamnya, kristal akan muncul serta-merta di seluruh isipadu.

Ini dijelaskan oleh fakta bahawa air paip mempunyai banyak pusat penghabluran: garam, udara di dalam, permukaan bekas, dan sebagainya. Cecair tulen tidak mempunyai pusat sedemikian. Disebabkan ini, ia boleh menjadi hipotermia yang ketara.

Undang-undang fizik menyatakan bahawa semakin banyak cecair dibersihkan daripada bendasing, semakin rendah ambang untuk peralihan kepada keadaan pepejal.

Air suling membeku pada -10˚ C dan ke bawah. Ini menerangkan kelebihannya berbanding penyejuk lain semasa tempoh pemanasan. Terima kasih kepada harta ini, apabila memanaskan bilik ia boleh bersaing dengan antibeku.

Terdapat beberapa kelebihan tambahan berbanding penyejuk lain:

kebersihan alam sekitar;
keselamatan untuk kehidupan dan kesihatan manusia;
pengendalian paip dengan teliti;
kemudahan penggunaan;
ketersediaan.

Kini anda tahu bahawa air suling membeku pada suhu di bawah 10 darjah, jadi anda boleh yakin tentang sistem pemanasan anda.

Kami berharap artikel itu berguna kepada anda. Kami akan berterima kasih jika anda berkongsinya di rangkaian sosial.

Selamat hari raya!