| поиск |
Новости химической науки > Природа парадокса Мпембы разгадана?6.11.2013 
 Группа исследователей из Технологического Университета Наньянга (Сингапур) заявляют, что им удалось решить давнюю загадку о том, почему теплая вода замерзает быстрее, чем охлажденная. Как заявляют они в статье, причина такого необычного поведения воды заключается в строении сетки водородных связей, объединяющих молекулы воды.
Парадокс, который гласит, что горячая вода (при некоторых условиях) может замёрзнуть быстрее, чем холодная, хотя при этом она должна пройти температуру холодной воды в процессе замерзания, упоминали в своё время Аристотель, Френсис Бэкон и Рене Декарт. В 1963 году танганьикский школьник Эрасто Мпемба заинтересовался причинами того, что горячая смесь мороженого замерзает быстрее, чем холодная. Он обратился за разъяснениями к учителю физики, но тот лишь посмеялся над учеником, сказав следующее: «Это не всемирная физика, а физика Мпембы».
Этот же вопрос Мпемба задал приехавшему в школу Деннису Осборну, профессору физики. Проведенная экспериментальная проверка подтвердила наличие эффекта, который получил название эффекта или парадокса Мпембы, но не дала его объяснения. К настоящему моменту было высказано немало версий для объяснения эффекта Мпембы, однако однозначного ответа на вопрос, какие из факторов обеспечивают стопроцентное воспроизводство эффекта Мпембы, так и не было получено.
Исследователи из Сингапура уверяют, что смогли решить загадку, и, по их словам, энергия запасается в удлиненных водородных связях.
Водородные связи O:H-O в кристалле льда. (Рисунок из arXiv:1310.6514v1 [physics.chem-ph])
Как известно каждому, молекула воды состоит из атома кислорода и двух связанных с ним ковалентными связями атомов водорода. Также практически общеизвестно, что между молекулами воды реализуются особые прочные межмолекулярные взаимодействия – водородные связи, однако помимо притяжения друг к другу за счет водородных связей молекулы воды также и отталкиваются друг от друга.
Исследователи из Сингапура заметили, что чем теплее вода, тем больше расстояние между ее молекулами, что объясняется увеличение роли сил отталкивания при подъеме температуры. По их словам, это приводит к растяжению водородных связей, а это растяжение означает то, что в водородных связях накапливается дополнительная энергия. Исследователи предполагают, что при охлаждении эта энергия высвобождается, позволяя молекулам сблизиться, а высвобождение энергии приводит к охлаждению системы.
В теплой воде содержится больше удлиненных водородных связей, таким образом она может накопить большее количество энергии, которая более интенсивно высвобождается при охлаждении до температуры замерзания, именно поэтому теплая вода замерзает быстрее холодной.
Как заявляют исследователи, на настоящий момент их предположения представляют собой всего лишь гипотезу – и им самим или другим придется найти способ доказательства этой теоретической модели или же предложить другую, более легкопроверяемую концепцию.
Источник: arXiv:1310.6514v1 [physics.chem-ph] метки статьи: #физическая химия Перепечатка статьи разрешается при условии размещения активной гиперссылки на ChemPort.Ru Комментарии к статье:
SERG|Wed, 04 Mar 2015 20:01:09 +0300 В двадцатых числах января 2013 года я составил физическую модель температуры . Но меня насторожил тот факт что если продолжать остужать замороженную воду то через некоторый минусовой потенциал межмолекулярные связи становятся слабее а это признак вязкости . Я подумал что этого не может быть . Только несколько дней назад я нашёл статью с похожей аномалией это стеклянная вода . А эффект Мпемба я понял что моя температурная модель описывает и её во второй половине марта 2013 года . SERG|Sat, 27 Dec 2014 00:52:49 +0300 Я считаю что температура величина не постоянная а зависимая и при резком изменении температуры происходит запаздывание его номинала что и указывает на его главную роль но как-бы на втором месте . Я составил приблизительную энергетическую модель температуры . Жидкое состояние вещества находится в центре нескольких десятков температурных моделей . Вы даже не представляете какие температурные процессы на самом деле вокруг нас происходят . Как приводится в движение расплавленная магма и возникает магнитное поле и так далее . Victor|Fri, 26 Dec 2014 23:51:38 +0300 SERG, Вас не удивляет, что в такой захватывающей статье и ни слова о торсионных полях, микролептонах, хронодинамике? А дальше arXiv она уже прошла? SERG|Fri, 26 Dec 2014 23:16:04 +0300 - Как заявляют они в статье, причина такого необычного поведения воды заключается в строении сетки водородных связей, объединяющих молекулы воды . Я в шоке . Эффект Аристотеля - Мпемба наблюдается не только в жидкостях но и в газах и даже в твёрдых телах . Доказательство сама природная обширная температурная аномалия причину которой не могут описать учёные - световые столбы перед снижением температуры . Так что в этом странном температурном эффекте главную роль играют все молекулы и атомы . Victor|Sun, 10 Nov 2013 10:42:45 +0300 Здесь достаточно уравнения Фурье: $ q=\lambda \Delta T S t$ q - количество тепла, \lambda - коэффициент теплопроводности, \Delta T - перепад температур стакан-морозильник, S - поверхность теплообмена, t - время. когда горячий стакан растопит под собой снег или иней в морозильнике 1) многократно увеличивается площадь поверхности,через которую идёт теплоперенос S 2) коэффициент теплопроводности \lambda водной и ледяной прослойки (на границе морозильник-стакан) на порядок выше чем у снега (инея) Впрочем, общие слова и подсказки на эту тему "Химия и жизнь" писала в прошлом веке.... Вы читаете текст статьи "Природа парадокса Мпембы разгадана?" Перепечатка статьи разрешается при условии размещения активной гиперссылки на ChemPort.Ru |
|
