எந்த நீர் வேகமாக பனிக்கட்டியாக மாறும். குளிர்ந்த நீரை விட சூடான நீர் ஏன் வேகமாக உறைகிறது? எம்பெம்பா விளைவு. நவீன இயற்பியல் அதை எவ்வாறு விளக்குகிறது

1963 ஆம் ஆண்டில், தான்சானியாவைச் சேர்ந்த எராஸ்டோ எம்பெம்பா என்ற மாணவர் தனது ஆசிரியரிடம் ஒரு முட்டாள் கேள்வியைக் கேட்டார் - குளிர் ஐஸ்கிரீமை விட சூடான ஐஸ்கிரீம் ஏன் அவரது உறைவிப்பில் வேகமாக உறைகிறது?

மாகம்பின்ஸ்காயாவின் மாணவராக உயர்நிலைப்பள்ளிதான்சானியாவில், எராஸ்டோ எம்பெம்பா செய்தார் செய்முறை வேலைப்பாடுசமையல் மீது. அவர் வீட்டில் ஐஸ்கிரீம் தயாரிக்க வேண்டும் - பாலைக் கொதிக்கவைத்து, சர்க்கரையை கரைத்து, அறை வெப்பநிலையில் குளிர்வித்து, பின்னர் அதை குளிர்சாதன பெட்டியில் வைத்து உறைய வைக்கவும். வெளிப்படையாக, எம்பெம்பா குறிப்பாக விடாமுயற்சியுள்ள மாணவர் அல்ல, அவர் பணியின் முதல் பகுதியை முடிக்க தாமதப்படுத்தினார். பாடம் முடிவதற்குள் அவர் சரியான நேரத்தில் வரமாட்டார் என்று பயந்து, குளிர்சாதன பெட்டியில் இன்னும் சூடான பாலை வைத்தார். அவருக்கு ஆச்சரியமாக, கொடுக்கப்பட்ட தொழில்நுட்பத்தின் படி தயாரிக்கப்பட்ட அவரது தோழர்களின் பாலை விட முன்பே அது உறைந்தது.

அவர் தெளிவுக்காக இயற்பியல் ஆசிரியரிடம் திரும்பினார், ஆனால் அவர் மாணவரைப் பார்த்து சிரித்தார், பின்வருமாறு கூறினார்: "இது உலக இயற்பியல் அல்ல, ஆனால் எம்பெம்பாவின் இயற்பியல்." அதன் பிறகு, எம்பெம்பா பாலில் மட்டுமல்ல, சாதாரண நீரிலும் பரிசோதனை செய்தார்.

எப்படியிருந்தாலும், ஏற்கனவே Mkvava உயர்நிலைப் பள்ளியின் மாணவராக இருந்த அவர், டார் எஸ் சலாமில் உள்ள பல்கலைக்கழகக் கல்லூரியிலிருந்து பேராசிரியர் டென்னிஸ் ஆஸ்போர்னிடம் (மாணவர்களுக்கு இயற்பியல் பற்றிய விரிவுரை வழங்க தலைமை ஆசிரியரால் அழைக்கப்பட்டார்) குறிப்பாக தண்ணீர் பற்றி கேட்டார்: “நாங்கள் இரண்டை எடுத்துக் கொண்டால் ஒரே அளவு தண்ணீர் சம அளவு கொண்ட கொள்கலன்கள், அவற்றில் ஒன்றில் தண்ணீர் 35 ° C வெப்பநிலையைக் கொண்டுள்ளது, மற்றொன்று - 100 ° C, மற்றும் அவற்றை உறைவிப்பான் இடத்தில் வைக்கவும், பின்னர் வினாடியில் தண்ணீர் வேகமாக உறையும். ஏன்? " ஆஸ்போர்ன் இந்த பிரச்சினையில் ஆர்வம் காட்டினார், விரைவில் 1969 இல், அவரும் எம்பெம்பாவும் "இயற்பியல் கல்வி" இதழில் தங்கள் சோதனைகளின் முடிவுகளை வெளியிட்டனர். அப்போதிருந்து, அவர்கள் கண்டுபிடித்த விளைவு Mpemba விளைவு என்று அழைக்கப்படுகிறது.

இது ஏன் நடக்கிறது என்பதை அறிய ஆர்வமாக உள்ளீர்களா? சில ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, விஞ்ஞானிகள் இந்த நிகழ்வை விளக்க முடிந்தது ...

Mpemba விளைவு (Mpemba முரண்பாடு) என்பது ஒரு முரண்பாடாகும், இது சில நிபந்தனைகளின் கீழ் குளிர்ந்த நீரை விட சூடான நீர் வேகமாக உறைகிறது, இருப்பினும் அது உறைபனி செயல்பாட்டின் போது குளிர்ந்த நீரின் வெப்பநிலையை கடக்க வேண்டும். இந்த முரண்பாடு வழக்கமான கருத்துகளுக்கு முரணான ஒரு சோதனை உண்மையாகும், அதன்படி, அதே நிலைமைகளின் கீழ், ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையை குளிர்விக்க அதிக வெப்பமான உடல் அதே வெப்பநிலையை குளிர்விக்க குறைந்த வெப்பமான உடலை விட அதிக நேரம் எடுக்கும்.

இந்த நிகழ்வு அரிஸ்டாட்டில், பிரான்சிஸ் பேகன் மற்றும் ரெனே டெஸ்கார்ட்ஸ் ஆகியோரால் கவனிக்கப்பட்டது. இப்போது வரை, இந்த விசித்திரமான விளைவை எப்படி விளக்குவது என்று யாருக்கும் தெரியாது. பல இருந்தாலும் விஞ்ஞானிகளுக்கு ஒரு பதிப்பு இல்லை. இது சூடான மற்றும் குளிர்ந்த நீரின் பண்புகளில் உள்ள வித்தியாசத்தைப் பற்றியது, ஆனால் இந்த விஷயத்தில் எந்தெந்த பண்புகள் பங்கு வகிக்கின்றன என்பது இன்னும் தெளிவாகத் தெரியவில்லை: சூப்பர் கூலிங், ஆவியாதல், பனி உருவாக்கம், வெப்பச்சலனம் அல்லது தண்ணீரில் திரவ வாயுக்களின் விளைவு வெவ்வேறு வெப்பநிலை. Mpemba விளைவின் முரண்பாடு என்னவென்றால், உடல் வெப்பநிலையில் குளிர்ச்சியடையும் நேரம் சுற்றுச்சூழல், இந்த உடலுக்கும் சுற்றுச்சூழலுக்கும் இடையிலான வெப்பநிலை வேறுபாட்டிற்கு விகிதாசாரமாக இருக்க வேண்டும். இந்த சட்டம் நியூட்டனால் நிறுவப்பட்டது, அதன் பின்னர் நடைமுறையில் பல முறை உறுதிப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. இந்த விளைவில், 100 ° C வெப்பநிலையில் உள்ள நீர் 35 ° C வெப்பநிலையுடன் அதே அளவு நீரை விட வேகமாக 0 ° C வெப்பநிலையில் குளிர்ச்சியடைகிறது.

அப்போதிருந்து, வெவ்வேறு பதிப்புகள் வெளிப்படுத்தப்பட்டன, அவற்றில் ஒன்று பின்வருமாறு ஒலித்தது: முதலில் சூடான நீரின் ஒரு பகுதி வெறுமனே ஆவியாகிறது, பின்னர், அது குறைவாக இருக்கும்போது, ​​நீர் வேகமாக உறைகிறது. இந்த பதிப்பு, அதன் எளிமை காரணமாக, மிகவும் பிரபலமானது, ஆனால் விஞ்ஞானிகள் முழுமையாக திருப்தி அடையவில்லை.

இப்போது இருந்து ஒரு ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு தொழில்நுட்ப பல்கலைக்கழகம்சிங்கப்பூரில் உள்ள நன்யாங் தொழில்நுட்ப பல்கலைக்கழகம், வேதியியலாளர் ஷி ஜாங் தலைமையிலான, குளிர்ந்த நீரை விட சூடான நீர் ஏன் வேகமாக உறைகிறது என்ற பழமையான மர்மத்தை அவர்கள் தீர்த்து வைத்துள்ளனர். சீன வல்லுநர்கள் கண்டுபிடித்தபடி, நீர் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையில் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளில் சேமிக்கப்படும் ஆற்றலின் அளவு ரகசியம்.

உங்களுக்குத் தெரியும், நீர் மூலக்கூறுகள் ஒரு ஆக்ஸிஜன் அணு மற்றும் இரண்டு ஹைட்ரஜன் அணுக்களால் ஆனவை பங்கீட்டு பிணைப்புகள்இது துகள் மட்டத்தில் எலக்ட்ரான்களின் பரிமாற்றம் போல் தெரிகிறது. மற்றொன்று தெரிந்த உண்மைஹைட்ரஜன் அணுக்கள் அண்டை மூலக்கூறுகளிலிருந்து ஆக்ஸிஜன் அணுக்களால் ஈர்க்கப்படுகின்றன - இந்த வழக்கில் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் உருவாகின்றன.

அதே நேரத்தில், நீர் மூலக்கூறுகள் பொதுவாக ஒருவருக்கொருவர் விரட்டப்படுகின்றன. சிங்கப்பூரைச் சேர்ந்த விஞ்ஞானிகள், நீர் அதிக வெப்பமடையும் போது, ​​விரட்டும் சக்திகளின் அதிகரிப்பு காரணமாக திரவ மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான அதிக தூரம் இருப்பதை கவனித்தனர். இதன் விளைவாக, ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் நீட்டப்படுகின்றன, எனவே அதிக ஆற்றலைச் சேமிக்கிறது. நீர் ஆற்றும்போது இந்த ஆற்றல் வெளியிடப்படுகிறது - மூலக்கூறுகள் ஒருவருக்கொருவர் நெருக்கமாக நகர்கின்றன. உங்களுக்குத் தெரிந்தபடி ஆற்றலின் வெளியீடு என்பது குளிர்ச்சியைக் குறிக்கிறது.

விஞ்ஞானிகளால் செய்யப்பட்ட அனுமானங்கள் இங்கே:

ஆவியாதல்

கொள்கலனில் இருந்து வெந்நீர் வேகமாக ஆவியாகி, அதன் அளவைக் குறைத்து, அதே வெப்பநிலையுடன் கூடிய சிறிய அளவு நீர் வேகமாக உறைகிறது. 100 ° C க்கு சூடாக்கப்பட்ட நீர் 0 ° C க்கு குளிர்ச்சியடையும் போது அதன் நிறை 16% இழக்கிறது. ஆவியாதல் விளைவு - இரட்டை விளைவு. முதலில், குளிரூட்டலுக்குத் தேவையான நீரின் அளவு குறைக்கப்படுகிறது. இரண்டாவதாக, ஆவியாதல் காரணமாக, அதன் வெப்பநிலை குறைகிறது.

வெப்பநிலை வேறுபாடு

இடையே உள்ள வெப்பநிலை வேறுபாடு காரணமாக வெந்நீர்மேலும் குளிர்ந்த காற்று - எனவே, இந்த விஷயத்தில் வெப்பப் பரிமாற்றம் மிகவும் தீவிரமானது மற்றும் சூடான நீர் வேகமாக குளிரும்.

தாழ்வெப்பநிலை
நீர் 0 ° C க்கு கீழே குளிர்ந்தால், அது எப்போதும் உறைவதில்லை. சில நிலைமைகளின் கீழ், அது தாழ்வெப்பநிலைக்கு உட்படுத்தப்படலாம், உறைபனிக்கு கீழே உள்ள வெப்பநிலையில் தொடர்ந்து திரவமாக இருக்கும். சில சந்தர்ப்பங்களில், நீர் -20 ° C வெப்பநிலையில் கூட திரவமாக இருக்கும். இந்த விளைவுக்கான காரணம், முதல் பனி படிகங்கள் உருவாகத் தொடங்க, படிக உருவாக்கும் மையங்கள் தேவை. அவை திரவ நீரில் இல்லாவிட்டால், வெப்பநிலை மிகவும் குறையும் வரை தாழ்வெப்பநிலை தொடரும், படிகங்கள் தன்னிச்சையாக உருவாகத் தொடங்கும். அவை ஒரு குளிரூட்டப்பட்ட திரவத்தில் உருவாகத் தொடங்கும் போது, ​​அவை வேகமாக வளரத் தொடங்கி, ஒரு பனிக்கட்டியை உருவாக்குகின்றன, இது உறைந்திருக்கும் போது பனியை உருவாக்கும். சூடான நீர் தாழ்வெப்பநிலைக்கு மிகவும் எளிதில் பாதிக்கப்படுகிறது, ஏனெனில் அதை சூடாக்குவது கரைந்த வாயுக்கள் மற்றும் குமிழ்களை நீக்குகிறது, இது பனி படிகங்களை உருவாக்கும் மையங்களாக செயல்படும். தாழ்வெப்பநிலை ஏன் சூடான நீரை வேகமாக உறைய வைக்கிறது? குளிரூட்டப்படாத குளிர்ந்த நீரின் விஷயத்தில், பின்வருபவை நிகழ்கின்றன: அதன் மேற்பரப்பில் ஒரு மெல்லிய பனிக்கட்டி உருவாகிறது, இது நீர் மற்றும் குளிர்ந்த காற்றுக்கு இடையில் ஒரு இன்சுலேட்டராக செயல்படுகிறது, இதனால் மேலும் ஆவியாதலை தடுக்கிறது. இந்த வழக்கில், பனி படிகங்கள் உருவாகும் விகிதம் மெதுவாக இருக்கும். சூப்பர் குளிரூட்டலுக்கு உட்பட்ட சூடான நீரின் விஷயத்தில், சூப்பர் குளிரூட்டப்பட்ட நீரில் பனியின் பாதுகாப்பு மேற்பரப்பு அடுக்கு இல்லை. எனவே, திறந்த மேல் வழியாக வெப்பத்தை மிக வேகமாக இழக்கிறது. தாழ்வெப்பநிலை செயல்முறை முடிவடைந்து நீர் உறையும்போது, ​​அதிக வெப்பம் இழக்கப்பட்டு அதனால் உருவாகிறது அதிக பனி... இந்த விளைவின் பல ஆராய்ச்சியாளர்கள் Mpemba விளைவு விஷயத்தில் தாழ்வெப்பநிலை முக்கிய காரணியாக கருதுகின்றனர்.
வெப்பச்சலனம்

குளிர்ந்த நீர் மேலே இருந்து உறையத் தொடங்குகிறது, இதனால் வெப்ப கதிர்வீச்சு மற்றும் வெப்பச்சலன செயல்முறைகள் மோசமடைகின்றன, எனவே வெப்ப இழப்பு, அதே நேரத்தில் சூடான நீர் கீழே இருந்து உறையத் தொடங்குகிறது. இந்த விளைவு நீர் அடர்த்தி ஒழுங்கின்மையால் விளக்கப்படுகிறது. நீர் அதிகபட்ச அடர்த்தி 4 ° C இல் உள்ளது. நீங்கள் தண்ணீரை 4 ° C க்கு குளிர்வித்து குறைந்த வெப்பநிலை சூழலில் வைத்தால், நீரின் மேற்பரப்பு அடுக்கு வேகமாக உறையும். இந்த நீர் 4 டிகிரி செல்சியஸ் தண்ணீரை விட குறைவான அடர்த்தியாக இருப்பதால், அது மேற்பரப்பில் இருக்கும், இது ஒரு மெல்லிய குளிர் அடுக்கை உருவாக்கும். இந்த நிலைமைகளின் கீழ், ஒரு மெல்லிய அடுக்கு நீரின் மேற்பரப்பில் சிறிது நேரம் உருவாகும், ஆனால் இந்த பனி அடுக்கு நீரின் கீழ் அடுக்குகளை பாதுகாக்கும் ஒரு இன்சுலேட்டராக செயல்படும், இது 4 ° C வெப்பநிலையில் இருக்கும். எனவே, மேலும் குளிரூட்டும் செயல்முறை மெதுவாக இருக்கும். சூடான நீரைப் பொறுத்தவரை, நிலைமை முற்றிலும் வேறுபட்டது. நீராவி மற்றும் அதிக வெப்பநிலை வேறுபாடு காரணமாக நீரின் மேற்பரப்பு அடுக்கு விரைவாக குளிர்ச்சியடையும். கூடுதலாக, சூடான நீர் அடுக்குகளை விட குளிர்ந்த நீர் அடுக்குகள் அடர்த்தியானவை, எனவே குளிர்ந்த நீர் அடுக்கு கீழே மூழ்கி, சூடான நீர் அடுக்கை மேற்பரப்புக்கு உயர்த்தும். இந்த நீரின் சுழற்சி வெப்பநிலையில் விரைவான வீழ்ச்சியை உறுதி செய்கிறது. ஆனால் இந்த செயல்முறை ஏன் ஒரு சமநிலை புள்ளியை அடைய முடியவில்லை? வெப்பச்சலனத்தின் பார்வையில் Mpemba விளைவை விளக்குவதற்கு, குளிர்ந்த மற்றும் சூடான அடுக்குகள் பிரிக்கப்பட்டு, சராசரி நீர் வெப்பநிலை 4 ° C க்கு கீழே குறைந்த பிறகு வெப்பச்சலன செயல்முறை தொடர்கிறது என்று கருத வேண்டும். இருப்பினும், குளிர் மற்றும் சூடான அடுக்குகள் வெப்பச்சலனத்தால் பிரிக்கப்படுகின்றன என்ற இந்த கருதுகோளை ஆதரிக்கும் சோதனை தரவு எதுவும் இல்லை.

நீரில் கரைந்த வாயுக்கள்

தண்ணீரில் எப்போதும் கரைந்த வாயுக்கள் உள்ளன - ஆக்ஸிஜன் மற்றும் கார்பன் டை ஆக்சைடு. இந்த வாயுக்கள் நீரின் உறைபனியைக் குறைக்கும் திறனைக் கொண்டுள்ளன. தண்ணீரை சூடாக்கும்போது, ​​இந்த வாயுக்கள் தண்ணீரிலிருந்து வெளியேற்றப்படுகின்றன, ஏனெனில் அதிக வெப்பநிலையில் நீரில் கரையும் தன்மை குறைவாக இருக்கும். எனவே, சூடான நீரை குளிர்விக்கும்போது, ​​அதில் எப்போதும் சூடாக்கப்படாத குளிர்ந்த நீரை விட குறைவாகக் கரைந்த வாயுக்கள் இருக்கும். எனவே, சூடான நீரின் உறைபனி புள்ளி அதிகமாக உள்ளது மற்றும் அது வேகமாக உறைகிறது. இந்த காரணி சில நேரங்களில் Mpemba விளைவை விளக்குவதில் முக்கியமாக கருதப்படுகிறது, இருப்பினும் இந்த உண்மையை உறுதிப்படுத்தும் சோதனை தரவு எதுவும் இல்லை.

வெப்ப கடத்தி

சிறிய கொள்கலன்களில் குளிர்சாதன பெட்டியில் தண்ணீர் வைக்கப்படும் போது இந்த பொறிமுறையானது குறிப்பிடத்தக்க பாத்திரத்தை வகிக்கும். இந்த நிலைமைகளின் கீழ், சூடான நீருடன் கூடிய கொள்கலன் அதன் கீழ் உள்ள உறைவிப்பான் பனியை உருக்கி, அதன் மூலம் உறைவிப்பான் சுவர் மற்றும் வெப்ப கடத்துத்திறனுடன் வெப்ப தொடர்பை மேம்படுத்துகிறது. இதன் விளைவாக, குளிர்ந்த நீரை விட வேகமாக சூடான நீரில் கொள்கலனில் இருந்து வெப்பம் அகற்றப்படுகிறது. இதையொட்டி, குளிர்ந்த நீருடன் ஒரு கொள்கலன் அதன் கீழ் பனியை கரைக்காது. இந்த (மற்றும் பிற) நிபந்தனைகள் அனைத்தும் பல சோதனைகளில் ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளன, ஆனால் கேள்விக்கு ஒரு தெளிவான பதில் - அவற்றில் எது எம்பெம்பா விளைவின் நூறு சதவிகிதம் இனப்பெருக்கம் அளிக்கிறது - பெறப்படவில்லை. உதாரணமாக, 1995 இல் ஜெர்மன் இயற்பியலாளர் டேவிட் ஆர்பாக் இந்த விளைவில் நீரின் சூப்பர்குளிங்கின் தாக்கத்தை ஆய்வு செய்தார். சூடான நீர், ஒரு சூப்பர் குளிரான நிலையை அடைந்து, குளிர்ந்த நீரை விட அதிக வெப்பநிலையில் உறைகிறது, அதாவது பிந்தையதை விட வேகமாக என்று அவர் கண்டறிந்தார். ஆனால் குளிர்ந்த நீர் சூடான நீரை விட மிக வேகமாக குளிரூட்டப்பட்ட நிலையை அடைகிறது, இதனால் முந்தைய பின்னடைவை ஈடுசெய்கிறது. கூடுதலாக, குறைவான படிகமயமாக்கல் மையங்கள் காரணமாக சூடான நீர் அதிக சூப்பரிங்கை அடைய முடியும் என்று முன்னர் பெறப்பட்ட தரவுகளுக்கு அவுர்பாக்கின் முடிவுகள் முரண்பட்டன. தண்ணீரை சூடாக்கும்போது, ​​அதில் கரைந்துள்ள வாயுக்கள் அதிலிருந்து அகற்றப்படும், மேலும் கொதிக்கும் போது, ​​அதில் கரைந்த சில உப்புகள் படிந்துவிடும். இதுவரை, ஒரு விஷயத்தை மட்டுமே வலியுறுத்த முடியும் - இந்த விளைவின் இனப்பெருக்கம் அடிப்படையில் சோதனை மேற்கொள்ளப்படும் நிலைமைகளைப் பொறுத்தது. துல்லியமாக ஏனெனில் அது எப்போதும் இனப்பெருக்கம் செய்யப்படுவதில்லை.

ஆனால் அவர்கள் சொல்வது போல், பெரும்பாலும் காரணம்.

ArXiv.org ப்ரிப்ரிண்ட் தளத்தில் காணக்கூடிய வேதியியலாளர்கள் தங்கள் கட்டுரையில் எழுதுவது போல், ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் குளிர்ந்த நீரை விட சூடான நீரில் இறுக்கமாக இருக்கும். இதனால், சூடான நீரின் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளில் அதிக ஆற்றல் சேமிக்கப்படுகிறது, அதாவது துணை பூஜ்ஜிய வெப்பநிலைக்கு குளிர்ச்சியடையும் போது அதிக ஆற்றல் வெளியிடப்படுகிறது. இந்த காரணத்திற்காக, திடப்படுத்துதல் வேகமாக உள்ளது.

இன்றுவரை, விஞ்ஞானிகள் இந்த புதிரை கோட்பாட்டளவில் மட்டுமே தீர்த்துள்ளனர். அவர்கள் தங்கள் பதிப்பின் உறுதியான ஆதாரங்களை முன்வைக்கும்போது, ​​குளிர்ந்த நீரை விட சூடான நீர் ஏன் வேகமாக உறைகிறது என்ற கேள்வி மூடப்பட்டதாகக் கருதப்படலாம்.

பள்ளியில் எனக்கு மிகவும் பிடித்த பாடங்களில் ஒன்று வேதியியல். ஒருமுறை ஒரு வேதியியல் ஆசிரியர் எங்களுக்கு மிகவும் விசித்திரமான மற்றும் கடினமான பணியை கொடுத்தார். வேதியியலின் அடிப்படையில் நாங்கள் பதிலளிக்க வேண்டிய கேள்விகளின் பட்டியலை அவர் எங்களுக்குக் கொடுத்தார். இந்த பணிக்காக எங்களுக்கு பல நாட்கள் வழங்கப்பட்டது மற்றும் நூலகங்கள் மற்றும் கிடைக்கக்கூடிய பிற தகவல் ஆதாரங்களைப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கப்பட்டது. இந்த கேள்விகளில் ஒன்று தண்ணீரின் உறைபனிப் புள்ளியுடன் தொடர்புடையது. கேள்வி எப்படி ஒலித்தது என்று எனக்கு சரியாக நினைவில் இல்லை, ஆனால் நீங்கள் ஒரே அளவிலான இரண்டு மர வாளிகளை எடுத்துக்கொண்டால், ஒன்று சூடான நீரில், மற்றொன்று குளிர்ந்த நீரில் (குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில்) எடுத்து வைக்கவும் ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலை கொண்ட சூழலில், எது வேகமாக உறைந்து போகும்? நிச்சயமாக, பதில் உடனடியாக தன்னை பரிந்துரைத்தது - ஒரு வாளி குளிர்ந்த நீர், ஆனால் அது எங்களுக்கு மிகவும் எளிமையானதாக தோன்றியது. ஆனால் இது ஒரு முழுமையான பதிலை அளிக்க போதுமானதாக இல்லை, நாம் அதை ஒரு இரசாயனக் கண்ணோட்டத்தில் நிரூபிக்க வேண்டும். என் சிந்தனை மற்றும் ஆராய்ச்சி இருந்தபோதிலும், என்னால் ஒரு தர்க்கரீதியான முடிவை எடுக்க முடியவில்லை. இந்த நாளில், நான் இந்த டுடோரியலை தவிர்க்க முடிவு செய்தேன், எனவே இந்த புதிருக்கான தீர்வை நான் கண்டுபிடிக்கவில்லை.

ஆண்டுகள் கடந்துவிட்டன, கொதிநிலை மற்றும் உறைபனி நீர் பற்றி நிறைய வீட்டு கட்டுக்கதைகளை நான் கற்றுக்கொண்டேன், மேலும் ஒரு கட்டுக்கதை கூறியது: "சூடான நீர் வேகமாக உறைகிறது." நான் பல வலைத்தளங்களைப் பார்த்தேன், ஆனால் தகவல் மிகவும் முரண்பாடாக இருந்தது. இவை வெறும் கருத்துக்கள், அறிவியலின் பார்வையில் ஆதாரமற்றவை. நான் என் சொந்த அனுபவத்தை நடத்த முடிவு செய்தேன். நான் எந்த மர வாளிகளையும் காணவில்லை என்பதால், நான் ஒரு உறைவிப்பான், அடுப்பு, சிறிது தண்ணீர் மற்றும் ஒரு டிஜிட்டல் வெப்பமானியைப் பயன்படுத்தினேன். எனது அனுபவத்தின் முடிவுகளை நான் சிறிது நேரம் கழித்து பேசுவேன். முதலில், தண்ணீர் பற்றிய சில சுவாரஸ்யமான வாதங்களை உங்களுடன் பகிர்ந்து கொள்கிறேன்:

குளிர்ந்த நீரை விட சூடான நீர் வேகமாக உறைகிறது. பெரும்பாலான வல்லுநர்கள் குளிர்ந்த நீர் சூடான நீரை விட வேகமாக உறையும் என்று கூறுகின்றனர். ஆனால் ஒரு வேடிக்கையான நிகழ்வு (மெம்பே விளைவு என்று அழைக்கப்படுகிறது), அறியப்படாத காரணங்களுக்காக, எதிர்மாறாக நிரூபிக்கிறது: குளிர்ந்த நீரை விட சூடான நீர் வேகமாக உறைகிறது. பல விளக்கங்களில் ஒன்று ஆவியாதல் செயல்முறை ஆகும்: குளிர்ந்த சூழலில் மிகவும் சூடான நீரை வைத்தால், நீர் ஆவியாகத் தொடங்கும் (மீதமுள்ள நீர் வேகமாக உறையும்). மேலும் வேதியியலின் விதிகளின்படி, இது ஒரு கட்டுக்கதை அல்ல, பெரும்பாலும் ஆசிரியர் எங்களிடமிருந்து கேட்க விரும்புவது இதுதான்.

குழாய் நீரை விட வேகவைத்த நீர் வேகமாக உறைகிறது. முந்தைய விளக்கம் இருந்தபோதிலும், சில வல்லுநர்கள் அறை வெப்பநிலையில் குளிர்ந்த வேகவைத்த நீர் வேகமாக உறைந்துவிடும் என்று வாதிடுகின்றனர், ஏனெனில் கொதிப்பது ஆக்ஸிஜனின் அளவைக் குறைக்கிறது.

சூடான நீரை விட குளிர்ந்த நீர் வேகமாக கொதிக்கிறது. சூடான நீர் வேகமாக உறைந்தால், குளிர்ந்த நீர் வேகமாக கொதிக்கலாம்! இது பொது அறிவுக்கு முரணானது மற்றும் விஞ்ஞானிகள் இது வெறுமனே முடியாது என்று வாதிடுகின்றனர். சூடான குழாய் நீர் உண்மையில் குளிர்ந்த நீரை விட வேகமாக கொதிக்க வேண்டும். ஆனால் கொதிப்பதற்கு சூடான நீரைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், நீங்கள் ஆற்றலைச் சேமிக்க முடியாது. நீங்கள் குறைந்த எரிவாயு அல்லது ஒளியைப் பயன்படுத்தலாம், ஆனால் வாட்டர் ஹீட்டர் குளிர்ந்த நீரை சூடாக்க தேவையான அதே ஆற்றலைப் பயன்படுத்தும். (இது சூரிய சக்தியுடன் சற்று வித்தியாசமானது.) வாட்டர் ஹீட்டரால் நீர் சூடாக்கப்பட்டதன் விளைவாக, வண்டல் தோன்றக்கூடும், எனவே தண்ணீர் சூடாக்க அதிக நேரம் எடுக்கும்.

நீங்கள் தண்ணீரில் உப்பு சேர்த்தால், அது வேகமாக கொதிக்கும். உப்பு கொதிநிலையை அதிகரிக்கிறது (அதற்கேற்ப, உறைபனியைக் குறைக்கிறது - அதனால்தான் சில இல்லத்தரசிகள் ஐஸ்கிரீமில் சிறிது கல் உப்பு சேர்க்கிறார்கள்). ஆனால் இந்த விஷயத்தில் நாம் மற்றொரு கேள்வியில் ஆர்வமாக உள்ளோம்: தண்ணீர் எவ்வளவு நேரம் கொதிக்கும் மற்றும் இந்த வழக்கில் கொதிநிலை 100 ° C க்கு மேல் உயருமா). சமையல் புத்தகங்களில் அவர்கள் என்ன எழுதினாலும், கொதிக்கும் நீரில் நாம் சேர்க்கும் உப்பின் அளவு கொதிக்கும் நேரம் அல்லது வெப்பநிலையை பாதிக்க போதுமானதாக இல்லை என்று விஞ்ஞானிகள் வாதிடுகின்றனர்.

ஆனால் இங்கே எனக்கு கிடைத்தது:

குளிர்ந்த நீர்: நான் மூன்று 100 மில்லி கண்ணாடி பீக்கர்களை சுத்திகரிக்கப்பட்ட தண்ணீரைப் பயன்படுத்தினேன்: ஒன்று அறை வெப்பநிலையில் (72 ° F / 22 ° C), ஒன்று சூடான நீரில் (115 ° F / 46 ° C), மற்றும் ஒன்று வேகவைத்த நீரில் (212 ° எஃப் / 100 ° சி). நான் மூன்று கண்ணாடிகளையும் ஃப்ரீசரில் -118 ° C இல் வைத்தேன். தண்ணீர் உடனடியாக பனியாக மாறாது என்று எனக்குத் தெரிந்ததால், "மர மிதவை" மூலம் உறைபனி அளவை நான் தீர்மானித்தேன். கண்ணாடியின் மையத்தில் வைக்கப்படும் குச்சி, அடித்தளத்தைத் தொடாதபோது, ​​தண்ணீர் உறைந்துவிட்டதாக நான் கருதினேன். நான் ஒவ்வொரு ஐந்து நிமிடங்களுக்கும் கண்ணாடிகளைச் சோதித்தேன். மேலும் எனது முடிவுகள் என்ன? முதல் கண்ணாடியில் உள்ள நீர் 50 நிமிடங்களுக்குப் பிறகு உறைந்தது. 80 நிமிடங்களுக்குப் பிறகு சூடான நீர் உறைந்தது. வேகவைத்த - 95 நிமிடங்களுக்குப் பிறகு. எனது கண்டுபிடிப்புகள்: உறைவிப்பான் மற்றும் நான் உபயோகித்த தண்ணீரில் உள்ள நிலைமைகளால், மெம்ப் விளைவை என்னால் இனப்பெருக்கம் செய்ய முடியவில்லை.

அறை வெப்பநிலையில் குளிர்ந்த முன்பு வேகவைத்த தண்ணீருடன் இந்த பரிசோதனையை முயற்சித்தேன். 60 நிமிடங்களுக்குப் பிறகு அவள் உறைந்தாள் - குளிர்ந்த நீரை உறைய வைப்பதை விட அதிக நேரம் பிடித்தது.

கொதிக்கும் நீர்: அறை வெப்பநிலையில் ஒரு லிட்டர் தண்ணீரை எடுத்து தீ வைத்தேன். இது 6 நிமிடங்களில் கொதித்தது. பின்னர் நான் அதை மீண்டும் அறை வெப்பநிலையில் குளிர்வித்து சூடாக சேர்த்தேன். அதே வெப்பத்துடன், சூடான நீர் 4 மணி 30 நிமிடங்களில் கொதித்தது. முடிவு: எதிர்பார்த்தபடி, சூடான நீர் மிக வேகமாக கொதிக்கிறது.

வேகவைத்த நீர் (உப்புடன்): நான் 2 லிட்டர் டேபிள் உப்பை 1 லிட்டர் தண்ணீரில் சேர்த்தேன். இது 6 நிமிடங்கள் 33 வினாடிகளுக்குப் பிறகு கொதித்தது, மற்றும் தெர்மோமீட்டர் காட்டியுள்ளபடி 102 ° C வெப்பநிலையை அடைந்தது. சந்தேகத்திற்கு இடமின்றி, உப்பு கொதிநிலையை பாதிக்கிறது, ஆனால் அதிகம் இல்லை. முடிவு: தண்ணீரில் உப்பு வெப்பநிலை மற்றும் கொதிக்கும் நேரத்தை கடுமையாக பாதிக்காது. என் சமையலறையை ஒரு ஆய்வகம் என்று அழைக்க முடியாது என்பதை நான் நேர்மையாக ஒப்புக்கொள்கிறேன், ஒருவேளை என் முடிவுகள் யதார்த்தத்திற்கு முரணாக இருக்கலாம். எனது உறைவிப்பான் பெட்டி உணவை சமமாக உறைய வைக்கலாம். என் கண்ணாடிகள் ஒழுங்கற்றதாக இருக்கலாம். ஆனால் ஆய்வகத்தில் என்ன நடந்தாலும், சமையலறையில் உறைபனி அல்லது கொதிக்கும் நீர் வரும்போது, ​​மிக முக்கியமான விஷயம் பொது அறிவு.

உடன் குறிப்பு பொழுதுபோக்கு உண்மைகள்தண்ணீரைப் பற்றி வாட்ஸ்யூஸ் பற்றி
forum.ixbt.com மன்றத்தில் பரிந்துரைத்தபடி இந்த விளைவு (குளிர்ந்த நீரை விட வேகமாக சூடான நீரை உறைய வைக்கும் விளைவு) "அரிஸ்டாட்டில்-எம்பெம்பா விளைவு" என்று அழைக்கப்படுகிறது

அந்த. வேகவைத்த நீர் (குளிர்ந்த) "பச்சையை" விட வேகமாக உறைகிறது

82 டிகிரி செல்சியஸ் வரை சூடாக்கப்பட்ட நீர் ஏன் குளிரை விட வேகமாக உறைகிறது என்று நீங்கள் எப்போதாவது யோசித்திருக்கிறீர்களா? அநேகமாக இல்லை, கேள்வி உங்கள் மனதில் எழவில்லை என்பதை நான் இன்னும் உறுதியாக நம்புகிறேன் - எந்த நீர் வேகமாக, சூடாக அல்லது குளிராக உறைகிறது?

இருப்பினும், இந்த ஆச்சரியமான கண்டுபிடிப்பு ஒரு சாதாரண ஆப்பிரிக்க பள்ளி மாணவன் எராஸ்டோ எம்பெம்பாவால் 1963 இல் செய்யப்பட்டது. இது ஒரு ஆர்வமுள்ள பையனின் வழக்கமான அனுபவம், நிச்சயமாக, அவரின் சொந்த அர்த்தத்தை அவரால் சரியாகப் புரிந்து கொள்ள முடியவில்லை, மேலும், 1966 வரை உலகம் முழுவதிலுமிருந்து விஞ்ஞானிகள் தெளிவான மற்றும் நியாயமானதைக் கொடுக்க முடியவில்லை கேள்விக்கான பதில் - ஏன் சூடான தண்ணீர்குளிரை விட வேகமாக உறைகிறது.

வெந்நீர் ஏன் 4 டிகிரி செல்சியசிலும், குளிர்ந்த நீர் 0 லும் உறைகிறது?

குளிர்ந்த நீரில் நிறைய ஆக்ஸிஜன் கரைந்துள்ளதுஅவர்தான் உறைபனி நீரை 0 டிகிரியில் பராமரிக்கிறார். தண்ணீரிலிருந்து ஆக்ஸிஜன் அகற்றப்பட்டால், தண்ணீரை சூடாக்கும் போது இதுதான் நடக்கும், காற்று குமிழ்கள் தண்ணீரில் கரைந்துவிடும், இப்போது சொல்வது நாகரீகமாக, சரிந்து, நீர் பனியாக மாறும், வழக்கம் போல், மற்றும் ஏற்கனவே 4 ° C இல்... இது தண்ணீரில் கரைந்த ஆக்ஸிஜன்தான் நீர் மூலக்கூறுகளுக்கிடையேயான பிணைப்புகளை உடைத்து, திரவ நிலையில் இருந்து திட நிலைக்கு நீர் செல்வதைத் தடுக்கிறது, அது வெறுமனே மாறிவிடும்

பிரிட்டிஷ் ராயல் சொசைட்டி ஆஃப் கெமிஸ்ட்ரி, சில சமயங்களில் குளிர்ந்த நீரை விட வேகமான நீர் ஏன் உறைந்து போகிறது என்பதை அறிவியல் பூர்வமாக விளக்கக்கூடிய எவருக்கும் 1,000 பவுண்டுகள் விருதை வழங்குகிறது.

"நவீன விஞ்ஞானத்தால் இந்த எளிய கேள்விக்கு இன்னும் பதிலளிக்க முடியவில்லை. ஐஸ்கிரீம் தயாரிப்பாளர்கள் மற்றும் பார்டெண்டர்கள் தங்கள் அன்றாட வேலைகளில் இந்த விளைவைப் பயன்படுத்துகிறார்கள், ஆனால் அது ஏன் வேலை செய்கிறது என்று யாருக்கும் தெரியாது. இந்த பிரச்சினை ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளாக அறியப்படுகிறது, அரிஸ்டாட்டில் மற்றும் டெஸ்கார்ட்ஸ் போன்ற தத்துவஞானிகள் இதைப் பற்றி யோசித்திருக்கிறார்கள், ”என்று பிரிட்டிஷ் ராயல் சொசைட்டி ஆஃப் வேதியியல் தலைவர் பேராசிரியர் டேவிட் பிலிப்ஸ் சொசைட்டியின் செய்திக்குறிப்பில் மேற்கோள் காட்டினார்.

ஆப்பிரிக்காவைச் சேர்ந்த சமையல்காரர் ஒரு பிரிட்டிஷ் இயற்பியல் பேராசிரியரை எவ்வாறு தோற்கடித்தார்

இது ஏப்ரல் முட்டாளின் நகைச்சுவை அல்ல, கடுமையான உடல் உண்மை. விண்மீன் திரள்கள் மற்றும் கருந்துளைகளுடன் எளிதாக செயல்படும் தற்போதைய விஞ்ஞானம், குவார்க்ஸ் மற்றும் போசான்களைத் தேட மாபெரும் முடுக்கிகளை உருவாக்குகிறது, எப்படி அடிப்படை நீர் "வேலை செய்கிறது" என்பதை விளக்க முடியாது. குளிர்ந்த உடலை விட வெப்பமான உடல் குளிர்ச்சியடைய அதிக நேரம் எடுக்கும் என்று பள்ளி பாடநூல் சந்தேகத்திற்கு இடமின்றி கூறுகிறது. ஆனால் தண்ணீருக்கு, இந்த சட்டம் எப்போதும் கடைபிடிக்கப்படுவதில்லை. கிமு 4 ஆம் நூற்றாண்டில் அரிஸ்டாட்டில் இந்த முரண்பாட்டிற்கு கவனத்தை ஈர்த்தார். என். எஸ். பண்டைய கிரேக்கம் Meteorologica I புத்தகத்தில் எழுதியது இதுதான்: “தண்ணீர் முன்கூட்டியே சூடாக்கப்படுவது அதை உறைய வைக்கிறது. எனவே, பலர், வெந்நீரை விரைவாக குளிர்விக்க விரும்பும்போது, ​​முதலில் வெயிலில் வைக்கவும் ... ஐயோ, சிறந்த தத்துவஞானிகளோ அல்லது கிளாசிக்கல் வெப்ப இயற்பியலை உருவாக்கிய ஏராளமான விஞ்ஞானிகளோ இதில் வெற்றிபெறவில்லை, எனவே இந்த சிரமமான உண்மை நீண்ட காலமாக "மறந்துவிட்டது".

மேலும் 1968 ஆம் ஆண்டில் தான்சானியாவைச் சேர்ந்த எராஸ்டோ எம்பெம்பா என்ற பள்ளி மாணவிக்கு அவர்கள் எந்த "அறிவியலையும் விட" நன்றி "நினைவில் வைத்தனர். சமையல் பள்ளியில் படிக்கும் போது, ​​1963 இல், 13 வயது எம்பெம்பே ஐஸ்கிரீம் தயாரிக்கும் பணியை மேற்கொண்டார். தொழில்நுட்பத்தின் படி, பாலை கொதிக்கவைத்து, அதில் சர்க்கரையை கரைத்து, அறை வெப்பநிலையில் குளிர்வித்து, பின்னர் குளிர்சாதன பெட்டியில் வைத்து உறைய வைப்பது அவசியம். வெளிப்படையாக, எம்பெம்பா விடாமுயற்சியுள்ள மாணவர் அல்ல, தயங்கினார். பாடம் முடிவதற்குள் அவர் சரியான நேரத்தில் வரமாட்டார் என்று பயந்து, சூடான பாலை குளிர்சாதன பெட்டியில் வைத்தார். அவரை ஆச்சரியப்படுத்தும் விதமாக, அது அனைத்து விதிகளின்படி தயாரிக்கப்பட்ட அவரது தோழர்களின் பாலை விட முன்பே உறைந்தது.

எம்பெம்பா தனது கண்டுபிடிப்பை இயற்பியல் ஆசிரியருடன் பகிர்ந்து கொண்டபோது, ​​அவர் முழு வகுப்பிற்கும் முன்னால் கேலி செய்தார். எம்பெம்பா காயத்தை நினைவு கூர்ந்தார். ஐந்து ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு, ஏற்கனவே டார் எஸ் சலாமில் உள்ள பல்கலைக்கழகத்தில் மாணவராக இருந்த அவர், பிரபல இயற்பியலாளர் டெனிஸ் ஜி. ஆஸ்போர்னின் சொற்பொழிவில் இருந்தார். சொற்பொழிவுக்குப் பிறகு, அவர் விஞ்ஞானியிடம் ஒரு கேள்வியைக் கேட்டார்: "நீங்கள் ஒரே மாதிரியான இரண்டு கொள்கலன்களை சம அளவு தண்ணீருடன் எடுத்துக் கொண்டால், ஒன்று 35 ° C (95 ° F) மற்றும் மற்றொன்று 100 ° C (212 ° F), மற்றும் அவற்றை வைக்கவும் உறைவிப்பான், பின்னர் ஒரு சூடான கொள்கலனில் தண்ணீர் வேகமாக உறைந்துவிடும். ஏன்? " கடவுளால் கைவிடப்பட்ட தான்சானியாவைச் சேர்ந்த ஒரு இளைஞனின் கேள்விக்கு ஒரு பிரிட்டிஷ் பேராசிரியரின் எதிர்வினையை நீங்கள் கற்பனை செய்யலாம். அவர் மாணவனை கேலி செய்தார். இருப்பினும், எம்பெம்பா அத்தகைய பதிலுக்கு தயாராக இருந்தார் மற்றும் விஞ்ஞானியை ஒரு பந்தயத்திற்கு சவால் செய்தார். அவர்களின் சர்ச்சை ஒரு சோதனை சோதனையுடன் முடிவடைந்தது, இது எம்பெம்பாவின் சரியான தன்மை மற்றும் ஆஸ்போர்னின் தோல்வியை உறுதி செய்தது. எனவே மாணவர்-சமையல்காரர் அறிவியல் வரலாற்றில் அவரது பெயரைப் பதிவு செய்தார், இனிமேல் இந்த நிகழ்வு "எம்பெம்பா விளைவு" என்று அழைக்கப்படுகிறது. அதை நிராகரிக்க, "இல்லாதது" வேலை செய்யாது என அறிவிக்க. இந்த நிகழ்வு உள்ளது, மற்றும் கவிஞர் எழுதியது போல், "பற்களுக்கு அல்ல."

தூசி மற்றும் கரைப்பான்கள் காரணமா?

பல ஆண்டுகளாக, பலர் உறைந்த நீரின் மர்மத்தை அவிழ்க்க முயன்றனர். இந்த நிகழ்வுக்கான முழு விளக்கங்களும் முன்மொழியப்பட்டுள்ளன: ஆவியாதல், வெப்பச்சலனம், கரைதல்களின் விளைவு - ஆனால் இந்த காரணிகள் எதுவும் இறுதியாக கருதப்படாது. பல விஞ்ஞானிகள் எம்பெம்பா விளைவுக்காக தங்கள் முழு வாழ்க்கையையும் அர்ப்பணித்துள்ளனர். கதிர்வீச்சு பாதுகாப்பு துறையின் ஊழியர் மாநில பல்கலைக்கழகம்நியூயார்க் நகரம் - ஜேம்ஸ் பிரவுன்ரிட்ஜ் தனது ஓய்வு நேரத்தில் முரண்பாட்டைப் படிக்க ஒரு தசாப்தம் செலவிட்டார். நூற்றுக்கணக்கான பரிசோதனைகளை நடத்திய பிறகு, விஞ்ஞானி தாழ்வெப்பநிலை "குற்றத்திற்கு" ஆதாரம் இருப்பதாகக் கூறுகிறார். பிரவுன்ட்ரிட்ஜ் 0 ° C இல், தண்ணீர் மட்டுமே குளிரூட்டப்பட்டு, வெப்பநிலை கீழே குறையும் போது உறையத் தொடங்குகிறது என்று விளக்குகிறார். உறைபனி புள்ளி நீரில் உள்ள அசுத்தங்களால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது - அவை பனி படிகங்கள் உருவாகும் விகிதத்தை மாற்றுகின்றன. அசுத்தங்கள் மற்றும் இவை தூசி தானியங்கள், பாக்டீரியா மற்றும் கரைந்த உப்புகள், படிகமயமாக்கல் மையங்களைச் சுற்றி பனி படிகங்கள் உருவாகும்போது, ​​அவற்றுக்கு ஒரு சிறப்பியல்பு அணுக்கரு வெப்பநிலை உள்ளது. தண்ணீரில் ஒரே நேரத்தில் பல தனிமங்கள் இருக்கும்போது, ​​உறைபனி புள்ளி அதிகமாக உள்ள ஒன்றால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது உயர் வெப்பநிலைஅணுக்கரு

சோதனைக்காக, பிரவுன்ட்ரிட்ஜ் ஒரே வெப்பநிலையின் இரண்டு நீர் மாதிரிகளை எடுத்து அவற்றை உறைவிப்பான் ஒன்றில் வைத்தார். மாதிரிகளில் ஒன்று மற்றொன்றுக்கு முன் எப்போதும் உறைவதை அவர் கண்டறிந்தார் - மறைமுகமாக வேறுவிதமான அசுத்தங்கள் காரணமாக.

தண்ணீர் மற்றும் உறைவிப்பான் இடையே அதிக வெப்பநிலை வேறுபாடு காரணமாக சூடான நீர் வேகமாக குளிர்ச்சியடைகிறது என்று பிரவுன்ட்ரிட்ஜ் கூறுகிறார் - இது குளிர்ந்த நீர் அதன் இயற்கையான உறைபனி நிலையை அடையும் முன் அதன் உறைபனி நிலையை அடைய உதவுகிறது, இது குறைந்தது 5 ° C குறைவாக இருக்கும்.

இருப்பினும், பிரவுன்ரிட்ஜின் பகுத்தறிவு பல கேள்விகளை எழுப்புகிறது. எனவே, எம்பெம்பா விளைவை தங்கள் சொந்த வழியில் விளக்கக்கூடியவர்கள் பிரிட்டிஷ் ராயல் கெமிக்கல் சொசைட்டியில் இருந்து ஆயிரம் பவுண்டுகளுக்கு போட்டியிட வாய்ப்பு உள்ளது.

நீர் வேகமாகவும், சூடாகவும் அல்லது குளிராகவும் உறைந்துபோகும் பல காரணிகள் செல்வாக்கு செலுத்துகின்றன, ஆனால் கேள்வியே கொஞ்சம் வித்தியாசமாகத் தெரிகிறது. இது மறைமுகமாக உள்ளது, இது இயற்பியலில் இருந்து அறியப்படுகிறது, சூடான நீரை பனியாக மாற்றுவதற்கு ஒப்பிடக்கூடிய குளிர்ந்த நீரின் வெப்பநிலையை குளிர்விக்க இன்னும் நேரம் தேவைப்படுகிறது. இந்த நிலை தவிர்க்கப்படலாம், அதன்படி, அது சரியான நேரத்தில் வெல்லும்.

ஆனால் உறைபனிக்கு வெளியே குளிர்ச்சியாகவோ அல்லது சூடாகவோ - எந்த நீர் வேகமாக உறைகிறது என்ற கேள்விக்கான பதில், வடக்கு அட்சரேகைகளில் வசிப்பவரை அறிந்திருக்கிறது. உண்மையில், விஞ்ஞான ரீதியாக, எந்தவொரு சந்தர்ப்பத்திலும், குளிர்ந்த நீர் வெறுமனே வேகமாக உறைய வேண்டும்.

1963 ஆம் ஆண்டில் பள்ளி மாணவன் எராஸ்டோ எம்பெம்பாவால் அணுகப்பட்ட இயற்பியல் ஆசிரியர், எதிர்கால ஐஸ்கிரீமின் குளிர் கலவை ஏன் ஒத்த ஆனால் சூடான ஒன்றை விட நீண்ட நேரம் உறைகிறது என்பதை விளக்கும் கோரிக்கையுடன், அதே வழியில் நினைத்தார்.

"இது உலக இயற்பியல் அல்ல, ஆனால் ஒருவித எம்பேம்பா இயற்பியல்"

அந்த நேரத்தில், ஆசிரியர் இதைப் பார்த்து மட்டுமே சிரித்தார், ஆனால் ஒரு காலத்தில் எராஸ்டோ படித்த அதே பள்ளியில் நிறுத்தப்பட்ட இயற்பியல் பேராசிரியர் டெனிஸ் ஆஸ்போர்ன், அத்தகைய விளைவு இருப்பதை சோதனை ரீதியாக உறுதிப்படுத்தினார், இருப்பினும் இதற்கு எந்த விளக்கமும் இல்லை. 1969 ஆம் ஆண்டில், ஒரு பிரபலமான அறிவியல் பத்திரிகை இந்த விசித்திரமான விளைவை விவரித்த இந்த இரண்டு நபர்களின் கூட்டு கட்டுரையை வெளியிட்டது.

அப்போதிருந்து, எந்த நீர் வேகமாக உறைகிறது - சூடான அல்லது குளிர் - என்ற கேள்விக்கு அதன் சொந்த பெயர் உள்ளது - விளைவு அல்லது முரண்பாடு, எம்பெம்பா.

என்ற கேள்வி நீண்ட காலமாக எழுந்தது

இயற்கையாகவே, இதுபோன்ற ஒரு நிகழ்வு முன்பு நடந்தது, அது மற்ற விஞ்ஞானிகளின் படைப்புகளில் குறிப்பிடப்பட்டுள்ளது. இந்த பிரச்சினையில் பள்ளி மாணவர் மட்டும் ஆர்வம் காட்டவில்லை, ஆனால் ரெனே டெஸ்கார்ட்ஸ் மற்றும் அரிஸ்டாட்டில் கூட தங்கள் காலத்தில் இதைப் பற்றி யோசித்தனர்.

இந்த முரண்பாட்டைத் தீர்ப்பதற்கான அணுகுமுறைகள் இங்கே இருபதாம் நூற்றாண்டின் இறுதியில் மட்டுமே பார்க்கத் தொடங்கின.

ஒரு முரண்பாடு ஏற்படுவதற்கான நிபந்தனைகள்

ஐஸ்கிரீமைப் போலவே, சோதனையின் போது உறைந்து போகும் சாதாரண நீர் மட்டுமல்ல. கண்டிப்பாக இருக்க வேண்டும் சில நிபந்தனைகள்எந்த நீர் வேகமாக உறைகிறது என்று விவாதிக்கத் தொடங்க - குளிர் அல்லது சூடான. இந்த செயல்முறையின் போக்கை எது பாதிக்கிறது?

இப்போது, ​​21 ஆம் நூற்றாண்டில், இந்த முரண்பாட்டை விளக்கக்கூடிய பல விருப்பங்கள் முன்வைக்கப்பட்டுள்ளன. எந்த நீர் வேகமாக, சூடாகவோ அல்லது குளிராகவோ உறைகிறது, அது குளிர்ந்த நீரை விட வேகமான ஆவியாதல் விகிதத்தைக் கொண்டுள்ளது என்பதைப் பொறுத்தது. இதனால், அதன் அளவு குறைகிறது, மற்றும் அளவு குறையும்போது, ​​உறைபனி நேரம் நாம் குளிர்ந்த நீரின் ஒத்த ஆரம்ப அளவை எடுத்துக் கொள்வதை விட குறைவாகிவிடும்.

ஃப்ரீஸரை நீண்ட நேரம் டிஃப்ரோஸ்ட் செய்யவும்

எந்த நீர் வேகமாக உறைகிறது, அது ஏன் நிகழ்கிறது, சோதனைக்கு பயன்படுத்தப்படும் குளிர்சாதன பெட்டியின் உறைவிப்பான் பகுதியில் காணப்படும் பனிப் புறணியால் பாதிக்கப்படலாம். நீங்கள் ஒரே மாதிரியான இரண்டு கொள்கலன்களை எடுத்துக் கொண்டால், ஆனால் அவற்றில் ஒன்று சூடான நீரைக் கொண்டுள்ளது, மற்றொன்று குளிர்ந்த நீரைக் கொண்டுள்ளது, சூடான நீருடன் கூடிய கொள்கலன் அதன் கீழ் பனியை உருக்கி, அதன் மூலம் சுவரின் வெப்ப நிலை தொடர்பை மேம்படுத்தும் குளிர்சாதன பெட்டி. ஒரு குளிர்ந்த நீர் கொள்கலன் அதை செய்ய முடியாது. குளிர்சாதன பெட்டி பெட்டியில் பனியுடன் அத்தகைய புறணி இல்லை என்றால், குளிர்ந்த நீர் வேகமாக உறைய வேண்டும்.

மேலும் கீழும்

மேலும், நீர் வேகமாக உறையும் நிகழ்வு - சூடான அல்லது குளிர், பின்வருமாறு விளக்கப்பட்டுள்ளது. சில சட்டங்களைப் பின்பற்றி, குளிர்ந்த நீர் மேல் அடுக்குகளிலிருந்து உறைந்து போகத் தொடங்குகிறது, சூடான நீர் அதை வேறு வழியில் செய்யும்போது - அது கீழே இருந்து உறைந்து போகத் தொடங்குகிறது. அதே நேரத்தில், குளிர்ந்த நீர், மேலே ஒரு குளிர் அடுக்கு ஏற்கனவே பனிக்கட்டிகளால் ஆனது, இதனால் வெப்பச்சலனம் மற்றும் வெப்ப கதிர்வீச்சு செயல்முறைகள் மோசமடைகின்றன, இதன் மூலம் எந்த நீர் வேகமாக உறைகிறது என்பதை விளக்குகிறது - குளிர் அல்லது சூடான. அமெச்சூர் சோதனைகளின் புகைப்படம் இணைக்கப்பட்டுள்ளது, அது இங்கே தெளிவாகத் தெரியும்.

வெப்பம் வெளியேறி, மேல்நோக்கிச் செல்கிறது, அங்கே அது மிகவும் குளிர்ந்த அடுக்கைச் சந்திக்கிறது. வெப்ப கதிர்வீச்சுக்கு இலவச பாதை இல்லை, எனவே குளிரூட்டும் செயல்முறை கடினமாகிறது. சூடான நீருக்கு அதன் வழியில் எந்த தடையும் இல்லை. எது வேகமாக உறைகிறது - குளிர் அல்லது வெப்பம், சாத்தியமான முடிவு சார்ந்தது, எந்த நீரிலும் சில பொருட்கள் கரைந்துள்ளன என்பதன் மூலம் நீங்கள் பதிலை விரிவாக்கலாம்.

நீரில் உள்ள அசுத்தங்கள் விளைவை பாதிக்கும் ஒரு காரணியாகும்

நீங்கள் ஏமாற்றாமல் அதே கலவையுடன் தண்ணீரைப் பயன்படுத்தாவிட்டால், சில பொருட்களின் செறிவுகள் ஒரே மாதிரியாக இருந்தால், குளிர்ந்த நீர் வேகமாக உறைய வேண்டும். ஆனால் கரைந்த போது ஒரு சூழ்நிலை ஏற்பட்டால் இரசாயன கூறுகள்சூடான நீரில் மட்டுமே கிடைக்கும், மற்றும் குளிர்ந்த நீரில் அவை இல்லை, பின்னர் சூடான நீரை முன்பே உறைய வைக்கும் வாய்ப்பு உள்ளது. தண்ணீரில் உள்ள கரைப்பான்கள் படிகமயமாக்கல் மையங்களை உருவாக்குகின்றன, மேலும் இந்த மையங்களின் ஒரு சிறிய எண்ணிக்கையுடன், நீராக மாற்றப்படுவதன் மூலம் இது விளக்கப்படுகிறது. திட நிலைகடினமான உப-பூஜ்ஜிய வெப்பநிலையில் அது திரவ நிலையில் இருக்கும் என்ற பொருளில், தண்ணீரை அதிக குளிரூட்டல் கூட சாத்தியமாகும்.

ஆனால் இந்த பதிப்புகள் அனைத்தும், விஞ்ஞானிகளுக்கு முற்றிலும் பொருந்தவில்லை, மேலும் அவர்கள் இந்த பிரச்சினையில் தொடர்ந்து பணியாற்றினர். 2013 ஆம் ஆண்டில், சிங்கப்பூரில் உள்ள ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு ஒரு பழைய மர்மத்தை தீர்த்துவிட்டதாகக் கூறியது.

சீன விஞ்ஞானிகளின் குழு இந்த விளைவின் ரகசியம் அதன் பிணைப்புகளில் உள்ள நீர் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையில் சேமிக்கப்படும் ஆற்றலின் அளவு என்று ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் என்று வாதிடுகின்றனர்.

சீன விஞ்ஞானிகளிடமிருந்து துப்பு

வெப்பம் அல்லது குளிர் - எந்த நீர் வேகமாக உறைந்து போகிறது என்பதை அறிய வேதியியலில் ஓரளவு அறிவு தேவை என்பதை புரிந்து கொள்ள இதைத் தொடர்ந்து தகவல் வருகிறது. உங்களுக்குத் தெரிந்தபடி, இது இரண்டு எச் அணுக்கள் (ஹைட்ரஜன்) மற்றும் ஒரு ஓ (ஆக்ஸிஜன்) அணுவைக் கொண்டுள்ளது, இது கோவலன்ட் பிணைப்புகளால் ஒன்றாக இணைக்கப்பட்டுள்ளது.

ஆனால் ஒரு மூலக்கூறின் ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் அண்டை மூலக்கூறுகளுக்கு, அவற்றின் ஆக்ஸிஜன் கூறுகளுக்கு ஈர்க்கப்படுகின்றன. இந்த பிணைப்புகள்தான் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன.

அதே நேரத்தில், நீர் மூலக்கூறுகள் ஒருவருக்கொருவர் விரட்டக்கூடியவை என்பதை நினைவில் கொள்வது மதிப்பு. விஞ்ஞானிகள் தண்ணீரை சூடாக்கும்போது, ​​அதன் மூலக்கூறுகளுக்கிடையேயான தூரம் அதிகரிக்கிறது, மேலும் இது வெறும் விரட்டும் சக்திகளால் எளிதாக்கப்படுகிறது. குளிர்ந்த நிலையில் உள்ள மூலக்கூறுகளுக்கு இடையில் ஒரு தூரத்தை ஆக்கிரமித்து, அவை நீட்டுகின்றன, மேலும் அவை அதிக ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளன என்று ஒருவர் கூறலாம். நீர் மூலக்கூறுகள் ஒருவருக்கொருவர் நெருங்கத் தொடங்கும் போது இந்த ஆற்றல் சேமிப்பு வெளியிடப்படுகிறது, அதாவது குளிர்ச்சி ஏற்படுகிறது. சூடான நீரில் அதிக அளவு ஆற்றல் வழங்கப்படுவது மற்றும் அது குறைந்த வெப்பநிலையில் குளிர்ச்சியடையும் போது வேகமாக வெளியேறுவது குளிர்ந்த நீரை விட வேகமாக நிகழ்கிறது. எனவே எந்த நீர் வேகமாக உறைகிறது - குளிர் அல்லது சூடாக? தெரு மற்றும் ஆய்வகத்தில், Mpemba முரண்பாடு ஏற்பட வேண்டும், மற்றும் சூடான நீர் வேகமாக பனியாக மாறும்.

ஆனால் கேள்வி இன்னும் திறந்தே உள்ளது

இந்த துப்புக்கான கோட்பாட்டு உறுதிப்படுத்தல் மட்டுமே உள்ளது - இவை அனைத்தும் அழகான சூத்திரங்களில் எழுதப்பட்டு நம்பத்தகுந்ததாகத் தெரிகிறது. ஆனால் தண்ணீர் வேகமாக உறைந்து போகும் சோதனை தரவு - சூடாகவோ அல்லது குளிராகவோ ஒரு நடைமுறை அர்த்தத்தில் வைக்கப்பட்டு, அவற்றின் முடிவுகள் வழங்கப்படும்போது, ​​எம்பெம்பா முரண்பாட்டின் கேள்வி மூடப்பட்டதாகக் கருதப்படலாம்.