איך להפוך במהירות מים לקוביות קרח

2024 מְחַבֵּר: Malcolm Clapton | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 03:56

בואו נפתח את הקלפים מיד: מים חמים או חמים קופאים מהר יותר ממים קרים או קרים. הפרדוקס הזה נקרא אפקט Mpemba. קראו מדוע זה פועל בניגוד להיגיון ואיזו טמפרטורה צריכים להיות המים כדי שיהפכו לקרח מהר יותר, קראו את המאמר שלנו.

אפקט Mpemba

הסיפור הזה התחיל לפני יותר מחצי מאה, אבל לא נפתר עד היום. והכל בגלל שלא משנה כמה ניסו אלפי מוחות סקרנים מכל רחבי הפלנטה, הם לא הצליחו למצוא את הפתרון הנכון היחיד לחידת המפמבה.

בשנת 1963, סטודנט אפריקאי לא ברור בשם ארסטו מפמבה הבחין במוזרות: תערובת גלידה חמה מתמצקת מהר יותר מאשר תערובת צוננת.

התצפית נראתה כל כך לא סבירה שהמורה לפיזיקה יכלה רק לצחוק על גילויו של הנסיין חסר המזל. עם זאת, ארסטו היה בטוח שהוא צודק ולא פחד להפוך שוב לצחוק: קצת מאוחר יותר, הוא העלה בעיה חלקה עם דניס אוסבורן, פרופסור באוניברסיטת דאר א-סלאם, טנזניה. המדען לא קפץ למסקנות נמהרות והחליט לחקור את הבעיה. ואז בשנת 1969 פרסם כתב העת Physics Education חומר המתאר את פרדוקס המפמבה.

בחוגים מדעיים הם נזכרו מיד שגדולי המוחות של פעם כבר אמרו משהו דומה. למשל, אפילו אריסטו הזכיר את תושבי פונטוס היווני הקדום, שבמהלך דיג חורף חיממו את המים והשרו בהם את הקנים כך שהם מתקשים מהר יותר. מאות שנים מאוחר יותר, כתב פרנסיס בייקון: "מים קרים מעט קופאים הרבה יותר בקלות מאשר מים קרים לחלוטין".

באופן כללי, השאלה ישנה כמו העולם, אבל זה רק מעורר עניין בפתרון. במהלך העשורים האחרונים, תיאוריות רבות הועלו כדי להסביר את אפקט המפמבה. הסבירות שבהן הוכרזו ב-2013 באירוע חגיגי שנערך על ידי האגודה המלכותית לכימיה של בריטניה. האגודה המקצועית למדה 22,000 (!) דעות ובחרה רק אחת מהן, השייכת לניקולה ברגוביץ'.

כימאי קרואטי הצביע על החשיבות של הסעה וקירור-על של נוזל כשהוא קופא.

כך מתוארות התופעות הללו בוויקיפדיה:

• מים קרים מתחילים לקפוא מלמעלה, ובכך מאטים את תהליכי קרינת החום וההסעה, ומכאן איבוד החום, בעוד מים חמים מתחילים לקפוא מלמטה.
• נוזל מקורר-על הוא נוזל שיש לו טמפרטורה מתחת לטמפרטורת ההתגבשות בלחץ נתון. נוזל מקורר-על מתקבל מהדרך הרגילה על ידי קירור בהיעדר מרכזי התגבשות.

ההכרה העולמית והצ'ק בסך 1,000 פאונד היו פרס טוב. אגב, את המנצח קיבלו ארסטו מפמבה ודניס אוסבורן.

מה צריכה להיות הטמפרטורה של המים לפני הקפאה

עדיין אין תשובה חד משמעית לשאלה זו. למרות שהחברה המלכותית לכימיה הייתה נחושה, היא לא עצרה לחלוטין את המחלוקת. עד כה הועלו השערות חדשות והושמעו הפרכות.

למרות שיש רמז קטן: כתב העת המדעי הפופולרי New Scientist ערך מחקר והגיע למסקנה שהתנאים הטובים ביותר לחזרה על אפקט Mpemba הם שני מיכלים של מים בטמפרטורה של 35 ו-5 מעלות צלזיוס.

לפיכך, אם נותר מעט מאוד זמן לפני המסיבה, מלאו את תבניות הקרח במים, שהטמפרטורה שלהם דומה לטמפרטורת החדר בקיץ החם. עדיף לא להשתמש היטב או במי ברז קרים.