Почему лед заливают горячей водой
Перейти к содержимому

Почему лед заливают горячей водой

  • автор:

Горячей или холодной водой нужно заливать каток или хоккейную площадку?

1)Выравнивается и утрамбовывается снег или(что хуже) наливается вода.

2)Снег поливают холодной водой(она ДОЛЬШЕ охлаждается и кристаллизуется и поэтому проникает на бОльшую глубину,что обеспечивает более равномерное промерзание снега)

3)Поливается еще 1-2 раза холодной водой

4)Затем для выравнивания каток поливают водой температуры 40-60 градусов для более легкого выравнивания поверхности.

Холодная вода действительно охлаждается до той же температуры дольше по сравнению с горячей,вот ссылка

автор вопроса выбрал этот ответ лучшим
комментировать
в избранное ссылка отблагодарить
Ninaa­ rc [509K]
5 лет назад

Для того чтобы площадку превратить в каток, придется заливку делать послойно. Но сначала нужно разровнять площадку и утрамбовать снег. После этого делаются бортики из снега по периметру будущего катка.

В морозный денек можно приступать к заливке, при этом земля должна быть промерзшей хотя бы на пять сантиметров. В этом случае водя ляжет ровно и не уйдет в землю.

Первый раз заливать площадку нужно холодной водой, но напор должен быть слабым. После этого нужно выждать день или несколько дней (в зависимости от крепости мороза), а затем можно заливать каток горячей водой. Такая заливка — своего рода полировка, которая разглаживает поверхность катка. Поверхность должна получиться гладкой и ровной.

Как залить каток

    Дарья Жукова

На коньках любят кататься взрослые и дети, поэтому мы каждый год ждем зиму, чтобы прокатиться по кристально чистому льду. Те, кто живет в частном доме или имеют дачу с большим участком, могут самостоятельно соорудить небольшую площадку, но у многих возникает вопрос, как залить каток во дворе своими руками и какова технология заливки льда? Основным критерием является наличие участка, на котором будет размещен мини «ледовый дворец» – уже 50% от всего дела.

Сложности, которые могут возникнуть

Фото льда

В принципе, особых усилий и инструментов не требуется, но есть трудности, которые могут помешать работе. Например, недостаточно окатить площадь холодной водой и ждать, пока та превратится в ледовое произведение искусства. Желательно, чтобы заливка осуществлялась либо на асфальте, либо на промерзшем грунте, иначе вода просто впитается в землю.

Определившись с площадью будущего катка, очистите его от мусора и камней, которые могли остаться с осени. После уборки снег необходимо раскатать и сделать его максимально ровным с толщиной 3-6 см, в этом помогут лыжи или садовый каток. Если вы не уверены в плотности, сначала сделайте песочную насыпь, а уже поверх нее утрамбовывайте снег.

Коллективный разум птиц

Но каким образом всем одновременно приходит мысль свернуть в одну сторону? Согласно компьютерной модели, для изменения полета достаточно действий одной птицы, но кто она? Кто начинает управлять этим коллективом? Далее

Нестабильность эталонных платиновых термометров. Анализ данных и путь решения проблемы.

Что делать, чтобы не браковать термометры по нестабильности за ИМП, но в то же время сделать их показания более надежными? Предлагаем метод. Далее

Взаимодействие с миром растений

Речь пойдет не о лечебных травах, а о психологической поддержке, которую дает человеку природа. Далее

Популярные статьи

Польза и вред инфракрасного обогревателя (332969)

Среди электрических обогревателей, которые мы используем в быту, наиболее популярными сейчас становятся инфракрасные нагреватели. Они очень широко рекламируются в Интернете и в газетах. Говорят, что они намного эффективнее масляных радиаторов и тепловентиляторов. Меньше потребляют энергии, не сжигают кислород и т.д. Главное – они совершенно не вредные, никакого отрицательного воздействия на организм человека не оказывают. Далее

Сколько кислорода в воздухе зимой? (317065)

Есть такая народная поговорка: «Лето для души, зима для здоровья». Суть утверждения в целебности зимнего морозного воздуха. Эта поговорка, разумеется, только для тех, кто зимой не сидит в помещении, а активно двигается на воздухе. Почему зимний воздух считается полезным? Правда ли, что в нем больше кислорода? Далее

Почему горячая вода замерзает быстрее, чем холодная? (223344)

Это действительно так, хотя звучит невероятно, т.к в процессе замерзания предварительно нагретая вода должна пройти температуру холодной воды. Парадокс известен в мире, как «Эффект Мпембы». Далее

451 градус по Фаренгейту, температура возгорания бумаги? (211953)

451 градус по Фаренгейту. Это название знаменитой книги Рэя Брэдбери. На языке оригинала звучит так: ‘Fahrenheit 451: The Temperature at which Book Paper Catches Fire, and Burns’. Действительно ли при этой температуре начинают гореть книги? Далее

Вредно ли разогревать пищу в микроволновке? (204886)

Одна моя знакомая отказывается есть пищу, которую кто-то разогрел в микроволновой печи. Всему виной — страшилки в Интернете. Далее

Основные разделы

Почему горячая вода замерзает быстрее, чем холодная?

Это действительно так, хотя звучит невероятно, т.к в процессе замерзания предварительно нагретая вода должна пройти температуру холодной воды. Между тем, этот эффект широко используется. Например, катки и горки зимой заливают горячей, а не холодной водой. Специалисты советуют автомобилистам заливать зимой в бачок омывателя холодную, а не горячую воду. Парадокс известен в мире, как «Эффект Мпембы».

Этот феномен упоминали в своё время Аристотель, Френсис Бэкон и Рене Декарт, однако лишь в 1963 году на него обратили внимание профессора физики и попытались исследовать. Все началось с того, что танзанийский школьник Эрасто Мпемба заметил, что подслащенное молоко, которое он использовал для приготовления мороженного, застывает быстрее, если оно было предварительно нагрето и выдвинул предположение, что горячая вода 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».

К счастью, однажды в школе побывал Деннис Осборн, профессор физики из университета Дар-эс-Салама. И Мпемба обратился к нему с тем же вопросом. Профессор был настроен менее скептически, сказал, что он не может судить о том, чего никогда не видел, и по возвращении домой попросил сотрудников провести соответствующие эксперименты. Похоже, они подтвердили слова мальчика. Во всяком случае, в 1969 году Осборн рассказал о работе с Мпембой в журнале «англ. Physics Education». В том же году Джордж Келл из канадского Национального исследовательского совета опубликовал статью с описанием явления в «англ. American Journal of Physics».

Есть несколько вариантов объяснения этого парадокса:

  • Горячая вода быстрее испаряется, уменьшая тем самым свой объем, а меньший объем воды с той же температурой замерзает быстрее. В герметичных контейнерах холодная вода должна замерзать быстрее.
  • Наличие снеговой подкладки. Контейнер с горячей водой протаивает под собой снег, улучшая тем самым тепловой контакт с охлаждающей поверхностью. Холодная вода не протаивает под собой снег. При отсутствии снеговой подкладки контейнер с холодной водой должен замерзать быстрее.
  • Холодная вода начинает замерзать сверху, ухудшая тем самым процессы теплоизлучения и конвекции, а значит и убыли тепла, тогда как горячая вода начинает замерзать снизу. При дополнительном механическом перемешивании воды в контейнерах холодная вода должна замерзать быстрее.
  • Наличие центров кристаллизации в охлаждаемой воде — растворенных в ней веществ. При малом количестве таких центров в холодной воде превращение воды в лед затруднено и возможно даже ее переохлаждение, когда она остается в жидком состоянии, имея минусовую температуру.

Недавно было опубликовано еще одно объяснение. Д-р Джонатан Катц (Jonathan Katz) из Вашингтонского университета исследовал это явление и пришел к выводу, что важную роль в нем играют растворенные в воде вещества, которые при нагревании осаждаются.
Под растворенными веществами д-р Катц подразумевает бикарбонаты кальция и магния, которые содержатся в жесткой воде. Когда воду нагревают, эти вещества осаждаются, вода становится «мягкой». Вода, которая никогда не нагревалась, содержит эти примеси, она «жесткая». По мере ее замерзания и образования кристаллов льда концентрация примесей в воде увеличивается в 50 раз. Из-за этого понижается точка замерзания воды.

Мне это объяснение не кажется убедительным, т.к. не надо забывать, что эффект был обнаружен в опытах с мороженным, а не с жесткой водой. Скорее всего причины явления теплофизические, а не химические.

Пока однозначного объяснения парадокса Мпембы не получено. Надо сказать, что некоторые ученые не считают этот парадокс заслуживающим внимания. Однако это очень интересно, что простой школьник добился признания физического эффекта и получил популярность из-за своей любознательности и настойчивости.

Добавлено в феврале 2014 г.

Заметка была написана в 2011 г. С тех пор появились новые исследования эффекта Мпембы и новые попытки его объяснения. Так, в 2012 г. Королевское химическое общество Великобритании объявило международный конкурс на разгадку научной тайны “Эффект Мпембы” с призовым фондом 1000 фунтов. Дедлайн был установлен 30 июля 2012 года. Победителем стал Никола Бреговик из лаборатории университета Загреба. Он опубликовал свой труд, в котором анализировал предыдущие попытки объяснения этого явления и пришел к выводу, что они не убедительны. Предложенная им модель основана на фундаментальных свойствах воды. Желающие могут найти работу по ссылке http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

Исследования на этом не завершились. В 2013 г. физики из Сингапура теоретически доказали причину эффекта Мепембы. Работу можно найти по ссылке http://arxiv.org/abs/1310.6514.

Похожие по тематике статьи на сайте:

Другие статьи раздела

  • Влияние температуры на мозг человека
  • Температура свечи
  • История градуса Фаренгейта
  • Точка замерзания лягушки
  • Почему cверкает молния и гремит гром?

Комментарии:

Алексей Мишнев. , 06.10.2012 04:14

Почему горячая вода испаряется быстрее? Учеными, практически доказано, что стакан горячей воды замерзает быстрее, чем холодной. Ученые это явление объяснить не могут по той причине, что они не понимают сущности явлений: теплоты и холода! Теплота и холод, это физическое ощущение, которое вызывает взаимодействие частиц Материи , в виде встречного сжатия магнитных волн, которые движутся со стороны пространства и от центра земли. Поэтому, чем больше разность потенциалов, этого магнитного напряжения, тем быстрее осуществляется энергообмен методом встречного проникновения одних волн в другие. То есть, методом диффузии! В ответ на мою статью, один оппонент пишет:1) « ..Горячая вода БЫСТРЕЕ испаряется, в результате чего ее остается меньше, поэтому она быстрее замерзает» Вопрос! Какая энергия заставляет воду быстрее испаряться? 2) В моей статье ведется разговор о стакане, а не о деревянном корыте, которое в качестве контраргумента приводит оппонент. Что не корректно! Отвечаю на вопрос: «ПО КАКОЙ ПРИЧИНЕ ВОДА В ПРИРОДЕ ИСПАРЯЕТСЯ?» Магнитные волны, которые всегда движутся от центра земли в пространство, преодолевая встречное давление магнитных волн сжатия, (которые всегда движутся из пространства к центру земли )при этом, распыляют частицы воды, так как двигаясь в пространство, они увеличиваются в объеме. То есть, расширяются! В случае преодоления магнитных волн сжатия, эти пары воды сжимаются(конденсируются) и под действием этих магнитных сил сжатия, вода в виде осадков возвращается на землю! С уважени6м! Алексей Мишнев. 6 октября 2012 года.

Алексей Мишнев. , 06.10.2012 04:19

Что такое температура. Температура- это степень электромагнитного напряжения магнитных волн с энергией сжатия и расширения. В случае равновесного состояния этих энергий, температура тела или вещества находится в стабильном состоянии. При нарушении равновесного состояния этих энергий, в сторону энергии расширения, тело или вещество увеличивается в объеме пространства. В случае превышения энергии магнитных волн в сторону сжатия , тело или вещество уменьшается в объеме пространства. Степень электромагнитного напряжения определяется по степени расширения или сжатия эталонного тела. Алексей Мишнев.

Моисеева Наталия , 23.10.2012 11:36 | ВНИИМ

Алексей, Вы говорите о какой-то статье, в которой изложены Ваши соображения о понятии температуры. Но ее никто не читал. Дайте, пожалуйста, ссылку. Вообще, Ваши взгляды на физику очень своеобразные. Никогда не слышала об «электромагнитном расширении эталонного тела».

Юрий Кузнецов , 04.12.2012 12:32

Предлагается гипотеза, что это работает межмолекулярный резонанс и порождаемое им пондеромоторное притяжение между молекулами. В холодной воде молекулы двигаются и колеблются хаотически, с разной частотой. При нагреве воды, с повышением частоты колебаний, их диапазон сужается (уменьшается разница частот от жидкой горячей воды до точки парообразования), частоты колебаний молекул приближаются друг к другу, вследствие чего между молекулами возникает резонанс. При охлаждении этот резонанс частично сохраняется, угасает не сразу. Попробуйте прижать одну из двух струн гитары, находящихся в резонансе. Теперь отпустите — струна опять начнет вибрировать, резонанс восстановит ее колебания. Так и в замораживаемой воде наружные охлаждаемые молекулы пытаются потерять амплитуду и частоту колебаний, но «теплые» молекулы внутри сосуда «вытаскивают» колебания назад, выступают в роли вибраторов, а наружные — резонаторов. Между вибраторами и резонаторами и возникает пондеромоторное притяжение*. Когда пондеромоторная сила становится больше силы, вызванной кинетической энергией молекул (которые не только вибрируют, но и двигаются линейно), происходит ускоренная кристаллизация — «Эффект Мпемба». Пондеромоторная связь очень зыбкая, Мпемба-эффект сильно зависит от всех сопутствующих факторов: объема замораживаемой воды, характера ее разогрева, условий замораживания, температуры, конвекции, условий теплообмена, насыщения газом, вибрации холодильного агрегата, вентиляции, примесей, испарения и пр. Возможно, даже от освещения… Поэтому эффект имеет массу объяснений и его, порой, трудно воспроизвести. По той же «резонансной» причине кипяченая вода закипает быстрее некипяченой — резонанс некоторое время после кипячения сохраняет интенсивность колебаний молекул воды (потеря энергии при охлаждении в основном приходится на потерю кинетическую энергии линейного движения молекул). При интенсивном нагреве молекулы-вибраторы меняются ролями с молекулами-резонаторами в сравнении с замораживанием — частота вибраторов меньше частоты резонаторов, а это означает, что между молекулами возникает не притяжение, а отталкивание, что и ускоряет переход в другое агрегатное состояние (пара).

Влад , 11.12.2012 03:42

Антон , 04.02.2013 02:02

1.Неужели это пондеромоторное притяжение на столько велико, что влияет на процесс теплообмена? 2. Значит ли это, что при нагреве всех тел до определенной температуры их структурные частицы вступают в резонас? 3. вследствии чего при охлаждении этот резонанс исчезает? 4. Это Ваше предположение? Если есть источник, укажите. 5. По этой теории форма сосуда будет играть важную роль, и если он будет тонким и плоским, то разница во времени замерзания будет не велика, т.е. можно это проверить.

Гудрат , 11.03.2013 10:12 | METAK

В холодной воде уже есть атомы азота и расстояния между молекулами воды ближе чем в горячей воде. То есть, вывод: Горячая вода вбирает в себя атомы азота быстрее и при этом он быстро замерзает чем холодная вода, — это сравнимо с закалкой железа , так как горячая вода превращается в лёд и горячее железо твердеет при быстром охлаждении !

Владимир , 13.03.2013 06:50

а может так: плотность горячей воды и льда меньше плотности холодной воды, и поэтому воде не надо изменять свою плотность, теряя на этом какое-то время и она замерзает.

Алексей Мишнев , 21.03.2013 11:50

Прежде, чем рассуждать о резонансах, притяжениях и колебаниях частиц, надо понять и ответить на вопрос: Какие силы заставляют колебаться частицы? Так как, без кинетической энергии, не может быть сжатия. Без сжатия, не может быть расширения. Без расширения, не может быть кинетической энергии! Когда,начинаете рассуждать о резонансе струн,Вы сперва приложили усилие, что бы одна из этих струн начала колебаться! Рассуждая о притяжении, Вы в первую очередь должны указать силу, которая заставляет эти тела притягиваться! Мной утверждается, что все тела сжимаются электромагнитной энергией атмосферы и которая сжимает все тела, вещества и элементарные частицы с силой 1,33 кг. не на см2, а на элементарную частицу.Так как, давление атмосферы, не может быть избирательным!Не путать, с количеством силы!

Додик , 31.05.2013 02:59

Мне кажется, что вы забыли одну истину — «Наука начинается там, где начинаются измерения». Какова температура «горячей» воды? Какова температура «холодной» воды? В статье об этом ни слова не говориться. Отсюда можно сделать вывод — вся статья это чушь собачья!

Григорий , 04.06.2013 12:17

Додик, прежде, чем статью чушью называть, надо думать научиться, хоть немного. А не только измерять.

Дмитрий , 24.12.2013 10:57

Молекулы горячей воды двигаются быстрее чем в холоде, из-за этого происходит более плотный контакт с окружающей средой, они как бы впитавают весь холод быстро замедляясь.

Иван , 10.01.2014 05:53

Удивляет появление подобной анонимной статьи на этом сайте. Статья совершенно ненаучная. Как автор, так и комментаторы наперебой пускаются в поиски объяснения феномена, не удосужившись выяснить, а наблюдается ли феномен вообще и если наблюдается, то при каких условиях. Более того, нет даже договорённости о том, что собственно наблюдаем! Так автор настаивает на необходимости объяснения эффекта быстрого замерзания именно горячего мороженого, хотя из всего текста (и слов «эффект был обнаружен в опытах с мороженным») следует, что сам он подобных опытов не ставил. Из перечисленных в статье вариантов «объяснения» явления видно, что описываются совершенно разные эксперименты, поставленные в разных условиях с разными водными растворами. Как суть объяснений, так и сослагательное наклонение в них наводят на мысль, что не проводилась даже элементарная проверка высказанных идей. Кто-то случайно услышал курьёзную историю и походя высказал своё умозрительное заключение. Извините, но это не физическое научное исследование, а разговор в курилке.

Иван , 10.01.2014 06:10

По поводу замечаний в статье о заливке катков горячей водой и бачков омывателя стёкол холодной. Тут всё просто с точки зрения элементарной физики. Каток заливают горячей водой как раз потому, что замерзает она медленнее. Каток должен быть ровным и гладким. Попробуйте залить его холодной водой — получите бугры и «наплывы», т.к. вода будет _быстро_ замерзать не успевая растечься равномерным слоем. А горячая и успеет ровным слоем растечься, и уже имеющиеся ледяные и снежные бугорки растопит. С омывателем тоже не сложно: заливать чистую воду в мороз нет смысла — на стекле она замерзает (даже горячая); а горячая незамерзающая жидкость может привести к растрескиванию холодного стекла, плюс на стекле будет иметь повышенную температуру замерзания из-за ускоренного испарения спиртов ещё на пути к стеклу (с принципом работы самогонного аппарата все знакомы? — спирт испаряется, вода остаётся).

Иван , 10.01.2014 06:34

А по сути явления, глупо спрашивать, почему два разных эксперимента в разных условиях протекают по-разному. Если эксперимент ставить чисто, то нужно брать горячую и холодную воду одинакового химического состава — берём предварительно охлаждённый кипяток из того же чайника. Наливаем в одинаковые сосуды (например, тонкостеные стаканы). Ставим не на снег, а на одинаковое ровное сухое основание, например, деревянный стол. И не в микроморозилку, а в достаточно объёмный термостат — я проводил опыт пару лет назад на даче, когда на улице была стабильная морозная погода около -25С. Вода кристаллизуется при определённой температуре после отдачи теплоты кристаллизации. Гипотеза сводится к утверждению, что горячая вода остывает быстрее (это так, в соответсвии с классической физикой скорость теплообмена пропорциональна разности температур), но сохраняет повышенную скорость остывания даже когда её температура сравняется с температурой холодной воды. Спрашивается, чем вода, остывшая до температуры +20С на улице отличается от точно такой же воды, которая остыла до температуры +20С за час до этого, но в комнате? Классическая физика (кстати, основанная не на болтовне в курилке, а на сотнях тысяч и миллионах экспериментов) говорит: да ничем, дальнейшая динамика остывания будет одинаковой (только точки +20 кипяток достигнет позже). И эксперимент показывает то же: когда в стакане с первоначально холодной водой уже прочная корка льда, горячая вода даже и не думала замерзать. P.S. К комментариям Юрия Кузнецова. Наличие определённого эффекта можно считать установленным, когда описаны условия его возникновения и он стабильно воспроизводится. А когда имеем непонятно какие эксперименты с неизвестно какими условиями, строить теории их объяснения преждевременно и это ничего не даёт с научной точки зрения. P.P.S. Ну а комменты Алексея Мишнева читать без слёз умиления невозможно — человек живёт в каком-то выдуманном мире, не имеющем отношения к физике и реальным экспериментам.

Григорий , 13.01.2014 10:58

Иван, к я понимаю, Вы опровергаете эффект Мпембы? Его не существует, как показывают Ваши эксперименты? Почему же он так известен в физике, и многие пытаются его объяснить?

Иван , 14.02.2014 01:51

Добрый день, Григорий! Эффект нечисто поставленного эксперимента существует. Но, как понимаете, это не повод искать новые закономерности в физике, а повод совершенствовать мастерство экспериментатора. Как я уже отмечал в комментариях, во всех упомянутых попытках объяснить «эффект Мпембы» исследователи даже не могут чётко сформулировать, что же именно и при каких условиях они измеряют. И Вы хотите сказать, что это физики-экспериментаторы? Не смешите. Эффект известен не в физике, а в околонаучных обсуждениях на разных форумах и блогах, коих сейчас море. Как реальный физический эффект (в смысле как следствие каких-то новых физических законов, а не как следствие неверной интерпретации или просто миф) его воспринимают люди, далёкие от физики. Так что нет причин говорить как о едином физическом эффекте о результатах разных экспериментов, поставленных в совершенно разных условиях.

Павел , 18.02.2014 09:59

мда, ребят. статья для «Спид Инфо» . Без обид. 😉 Иван во всем прав.

Григорий , 19.02.2014 12:50

Иван, я согласен, что сайтов околонаучной тематики, публикующих непроверенный сенсационный материал сейчас много. Но не слишком ли голословно Вы критикуете статью и этот конкретный сайт Temperatures.ru? Ведь эффект Мпембы до сих пор исследуют. Причем исследуют ученые из университетов. Например, в 2013 г. этот эффект исследовала группа из Технологического университета в Сингапуре. Посмотрите по ссылке http://arxiv.org/abs/1310.6514. Они считают, нашли объяснение этому эффекту. Не буду подробно писать о сути открытия, но по их мнению эффект связан с разницей энергий, запасенных в водородных связях.

Моисеева Н.П. , 19.02.2014 03:04

Для всех, интересующихся исследованиями эффекта Мпембы, я немного дополнила материал статьи и привела ссылки, по которым можно ознакомиться с новейшими результатами (см. текст). Спасибо за комментарии.

Ильдар , 24.02.2014 04:12 | нет смысла все перечислять

Если этот эффект Мпембы действительно имеет место, то объяснение надо искать, я думаю в молекулярном устройстве воды. Вода (как мне стало известно из научно-популярной литературы) существует не отдельными молекулами H2O, а кластерами из нескольких молекул (даже десятков). При повышении температуры воды скорость движения молекул увеличивается, кластеры разбиваются друг об друга и валентные связи молекул не успевают собрать большие кластеры. На формирование кластеров уходит чуть больше времени, чем на снижение скорости движения молекул. А поскольку кластеры мельче, то и формирование кристаллической решётки происходит быстрее. В холодной воде, судя по всему, крупные достаточно устойчивые кластеры препятствуют образованию решётки, требуется некоторое время на их разрушение. Сам видел по телевизору любопытный эффект, когда спокойно стоячая в банке холодная вода несколько часов на холоде оставалась жидкой. Но как только банку взяли в руки, то есть чуть стронули с места, вода в банке сразу же кристаллизовалась, стала непрозрачной, и банка лопнула. Ну поп, показавший этот эффект, объяснял это тем, что вода была освящена. Кстати, оказывается, вода сильно изменяет свою вязкость в зависимости от температуры. Нам, как существам крупным, это незаметно, а на уровне мелких (мм и меньше) рачков, а тем более бактерий, вязкость воды является весьма существенным фактором. Эта вязкость, я думаю, тоже задаётся размерами водяных кластеров.

СЕРЫЙ , 15.03.2014 05:30

всё вокруг что мы видим это поверхностные характеристики ( свойства ) так что мы принимаем за энергию только то что можем измерить или доказать существование любым способом иначе тупик. данный феномен эффект Мпембы может обьяснить только простая обьёмная теория которая обьединит все физические модели в единую структуру взаимодействия. на самом деле всё просто

никита , 06.06.2014 04:27 | кар

а как сделать чтобы вода осталось холодная ане не была теплой когда едешь в машине!

алексей , 03.10.2014 01:09

А вот еще одно «открытие», на ходу. Вода в пластиковой бутылке намного быстрее замерзает с открытой пробкой. Ради забавы ставил эксперимент много раз на сильном морозе. Эффект очевидный. Привет теоретикам!

Евгений , 27.12.2014 08:40

Принцип испарительного охладителя. Берем две герметично закрытые бутылки с холод и горяч водой. Ставим на мороз. Холодная вода замерзает быстрее. Теперь берем эти же бутылки с холод и горяч водой открываем и ставим на мороз. Горячая вода замерзнет быстрее холодной. Если мы возьмем два тазика с холод и горяч водой то горячая вода замерзнет намного быстрее. Это связано с тем что мы увеличиваем контакт с атмосферой. Чем интенсивнее испарение тем быстрее происходит падение температуры. Тут надо упомянуть фактор влажности. Чем ниже влажность тем сильнее испарение и сильнее охлаждение.

серый ТОМСК , 01.03.2015 10:55

СЕРЫЙ, 15.03.2014 05:30 — продолжение То что вы знаете о температуре — это не всё . Там есть ещё кое-что . Если правильно составить физическую модель температуры то она станет ключём описания энергетических процессов от диффузии , плавления и кристаллизации и до таких масштабов как повышение температуры с повышением давлениея , повышение давления с повышением температуры . Даже физическая модель энергии Солнца станет понятна из вышеописанного . Я зимой . . в начале весны 20013 года посмотрев на температурные модели составил общую температурную модель . Через пару месяцев я вспомнил про температурный парадокс и тут я понял . что моя температурная модель описывает и парадокс Мпемба . Это было в мае — июне 2013 года . На год опоздал но это к лучшему . Моя физическая модель стоп кадр и её можно промотать как вперёд так и назад и в ней есть моторика активности , та самая активность в которой всё движется . У меня 8 классов школы и 2 года училища с повтором темы . 20 лет прошло . Так что всякого рода физические модели знаменитых учёных приписать не могу , как и формулы . Так что извините .

Андрей , 08.11.2015 08:52

Вообще у меня есть мысль о том почему горячая вода замерзает быстрей холодной воды. И в моих объяснениях всё очень просто если вам интересно то пишите мне в email: isarev.andrey@mail.ru

Андрей , 08.11.2015 08:58

Прошу прощения я дал не тот почтовый ящик вот правильный email: andrey.isarev@yandex.ru

Виктор , 23.12.2015 10:37

Мне кажется все проще, снег у нас выпадает, это испарившийся газ, охлажденный, дак может в мороз потому и остывает быстрее горячая, что она испаряется и тут же далеко не поднимаясь кристаллизуется, а вода в газообразном состоянии остывает быстрее чем в жидком)

Бекжан , 28.01.2016 09:18

Если бы даже кто то раскрыл эти законы мира которое связаны с эти эффектом,то он бы не писал тут.С моей точки зрении было бы не логично раскрыть его секреты для пользователям интернета,когда он может его опубликовать на знаменитых научных журналах и доказать сам лично перед народом.Так что ,что тут будет писаться про этот эффект ,все это большинство не логичные.)))

Алекс , 22.02.2016 12:48

привет Экспериментаторам Вы правы, говоря, что Наука начинается там, где . не Измерения, а Вычисления. «Эксперимент» — вечный и непременный аргумент для лишенных Воображения и Линейного мышления Всех обидел, теперь по делу Е= mc2 — все помнят? Скорость молекул, вылетающих из холодной воды в атмосферу определяет объем уносимой ими из воды энергии (остывание — потеря энергии) Скорость молекул из горячей воды гораздо выше и уносимая энергия — в квадрате (скорость остывания оставшейся массы воды) Вот и все, если уйти от «экспериментаторства» и вспомнить Базовые основы Науки

Владимир , 25.04.2016 10:53 | Метео

В те времена, когда тосол был редкостью, воду из системы охлаждения автомобилей в неотапливаемом гараже автохозяйства после рабочего дня сливали, чтобы не разморозить блок цилиндров или радиатор- иногда и то и другое вместе. Утром заливали горячую воду. В лютый мороз двигатели запускались без проблем. Как то за отсутствием горячей воды залили воду из под крана. Вода тут же замерзла. Эксперимент дорого обошёлся- ровно столько, сколько стоит купить и заменить блок цилиндров и радиатор автомобиля ЗИЛ-131. Кто не верит-пусть проверит. а Мпемба экспериментировал на мороженом. В мороженом кристаллизация идёт иначе, чем в воде. Побробуйте откусить зубами кусочек мороженого и кусочек льда . Скорее всего оно не замерзало,а загустевало в результате остывания. А пресная вода-будь она горячая или холодная замерзает при 0*С. Холодная вода-быстро ,а горячей время на остывание нужно.

Wanderer , 06.05.2016 12:54 | to Алекс

«с» — скорость света в вакууме E=mc^2 — формула, выражающая эквивалентность массы и энергии

Альберт , 27.07.2016 08:22

Сначала аналогия с твердыми телами (процесс испарения отсутствует). Недавно спаивал медные водопроводные трубы. Процесс происходит нагреванием газовой горелки до температуры плавления припоя. Время разогрева одного стыка с муфтой составляет примерно одну минуту. Спаял один стык с муфтой и через пару минут сообразил, что спаял неправильно. Понадобилось немного прокрутить трубу в муфте. Стал снова разогревать горелкой стык и, к удивлению, понадобилось минуты 3-4, чтобы разогреть стык до температуры плавления. Как же так!? Ведь труба всё ещё горячая и, казалось бы, нужно гораздо меньше энергии, чтобы нагреть её до температуры плавления, но всё оказалось наоборот. Всё дело в теплопроводности, которая у уже прогретой трубы существенно выше и граница между прогретой и холодной трубой за две минуты успела сдвинуться далеко от места стыка. Теперь про воду. Будем оперировать понятиями горячий и полу нагретый сосуд. В горячем сосуде образуется узкая граница температурного раздела между горячими, сильно подвижными частицами и малоподвижными, холодными, которая относительно быстро перемещается от периферии к центру, потому что на этой границе быстрые частицы быстро отдают свою энергию (охлаждаются) частицами по ту сторону границы. Так как объём наружных холодных частиц больше, то быстрые частицы, отдавая свою тепловую энергию, не могут существенно разогреть наружные холодные частицы. Поэтому процесс остывания горячей воды происходит относительно быстро. Полу нагретая же вода обладает гораздо меньшей теплопроводностью и ширина границы между полу нагретыми и холодными частицами существенно шире. Смещение к центру такой широкой границы происходит значительно медленнее, чем в случае с горячим сосудом. В итоге горячий сосуд остывает быстрее теплого. Думаю, нужно проследить в динамике процесс остывания разно температурной воды разместив несколько датчиков температуры от середины до края сосуда.

Макс , 19.11.2016 05:07

Проверено: на ямале в мороз труба с гтрячей водой перемерзает и ее приходиться отогревать, а холодная нет!

Артем , 09.12.2016 01:25

Сложно, но я думаю что холодная вода плотнее горячей еще лучше кипяченой и тут проходит ускорение по охлождению и т.е. горячая вода доходит до температуры холодной и обгоняет ее, а если учитывать то что горячая вода замерзает снизу а не с верху как написанно выше то это на много ускоряет процесс!

Александр Сергеев , 21.08.2017 10:52

Нет такого эффекта. Увы. В 2016 году вышла подробная статья по теме в Nature: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect Из нее ясно, что при аккуратном проведении экспериментов (если образцы теплой и холодной воды одинаковы во всем, кроме температуры) эффект не наблюдается.

Завлаб , 22.08.2017 05:31

Александру Сергееву РЕСПЕКТ за ссылку. Ну наконец-то нашлись умные люди переставшие наводить тень на плетень. и совсем не увы. Нет такого эффекта. Есть только или разные условия охлаждения или разные состав воды.

Victor , 27.10.2017 03:52

«Это действительно так.» — если в школе не понял, что такое теплоёмкость и закон сохранения энергии. Проверить просто — для этого нужны: желание, голова, руки, вода, холодильник и будильник. А катки, как пишут специалисты, намораживают (заливают) холодной водой, а тёплой — выравнивают порезанный лёд. И в бачок омывателя зимой нужно лить незамерзающую жидкость, а не воду. Вода в любом случае замёрзнет, причём холодная — быстрее.

Ирина , 23.01.2018 10:58

ученые всего Мира бьются над этим парадоксом ,начиная со времен Аристотеля,а Виктор,Завлаб и Сергеев оказались самыми умными.

Денис , 01.02.2018 08:51

Все правильно в статье написано. Но причина несколько другая. В процессе кипячения из воды выпаривается растворённый в ней воздух следовательно по мере охлаждения кипятка в итоге его плотность будет меньше чем у сырой воды той же температуры. Других причин для разной теплопроводности кроме разной плотности нет.

Завлаб , 01.03.2018 08:58 | Завлаб

Ирина 🙂 , «ученые всего Мира» на этим «парадоксом» не бьются, для настоящих учёных этого «парадокса» просто нет — это легко проверяется в хорошо воспроизводимых условиях. «Парадокс» появился из-за невоспроизводимых экспериментов африканского мальчика Мпембы и раздут ему подобными «учеными» 🙂

miroland , 23.03.2019 07:20

танзанийский мальчуган, живущий в самом сердце Африки, который, весьма вероятно, снег в глаза никогда не видел. ;-D я ничего не путаю . )))

Сергей , 14.04.2019 02:02

Берем две резинки, растягиваем обе, причем одну больше другой (аналогия с внутренней энергией холодной и теплой воды) одновременно отпускаем один конец резинок. Какая резинка сожмется быстрее?

Артанис , 08.05.2019 03:34

Только что сама провела этот опыт. Поставила в морозилку две совершенно одинаковые чашки с горячей и холодной водой. Холодная замёрзла гораздо быстрее. Горячая ещё оставалась чуть тёплой. Что не так в моем опыте?

Завлаб , 09.05.2019 06:21 | СлавНефтьГаз-ЮжСеверЗапВосток-СинтезЧегоУгодно

Артанис, С Вашим опытом «всё так» 🙂 — «Эффекта Мпембы» не существует при правильно выполненном эксперименте, которые обеспечивает идентичность условий охлаждения одинаковых объёмов воды лишь с разной начальной температурой. Поздравляю Вас — вы перешли на сторону света, разума и торжества основных физических законов и стали удаляться от «секты Мпемба», и любителей ю-тюбовских видео в стиле «о чём нам врали на уроках физики». 🙂

Моисеева Н.П. , 16.05.2019 04:30 | Гл. редактор

Вы правы, от условий эксперимента многое зависит. Но если бы эффекта не наблюдалось вообще, то не было бы и исследований, и публикаций в серьезных журналах. Вы до конца дочитали заметку? Об ю-тюбовских видео здесь речи нет.

Завлаб , 06.08.2019 05:26 | СлавНефтьГаз-ЮжСеверЗапВосток-СинтезЧегоУгодно

Наталья Петровна, мы живём в эпоху «кризиса воспроизводимости» в науке, когда ради увеличения индекса цитируемости под лозунгом «публикуй или сгинь» «горе-учёные» предпочитают соревноваться в выдумывании безумных теорий для обоснования заведомо сомнительных экспериментальных данных вместо того чтобы потратить чутка времени и ресурсов для проверки этих данных перед тем как засесть за чисто теоретическую статью. Пример таких «горе-учёных» как раз «физики из Сингапура», которых Вы упомянули в статье – в их публикации нет собственных экспериментальных данных, а только голые теоретические рассуждения о возможном влиянии заумных явления «O:H-O Bond Anomalous Relaxation» на процесс аномального замерзания воды, который наблюдали и Фрэнсис Бэкон и Рене Декарт и даже Аристотель аж 350 лет до Р.Х. . И лично я очень рад, что Никола Бреговик из университета Загреба получил свои призовые 1000 фунтов от Королевского химического общества Великобритании после того как на хорошем оборудовании в воспроизводимых условиях сам намерял вполне физически объяснимые результаты без всяких аномалий и поставил под сомнение как корявые измерения мальчика Мпембы и его адептов так и адекватность тех, кто попытался подвести под эти корявые эксперименты «теоретическую базу».

Борис , 23.05.2020 01:12

Немного научных знаний, ловкость рук и, главное, никакого мошенничества. Для эксперимента вам понадобится очищенная вода. Конечно, дистиллированную воду достать проблематично, но для нашего случая вполне подойдет очищенная питьевая вода, которая продается в магазине. Пол-литровую бутылку необходимо поместить в морозильную камеру, температура в которой около -15 – 18 градусов. Когда спустя полтора-два часа вы достанете бутылку, вода в ней по-прежнему будет находиться в жидком состоянии, но ее температура будет значительно ниже нуля. https://holodilnik1.ru/morozilnye-kamery/za-skolko-vremeni-voda-prevratitsja-v-led-v-morozilke/

Виктор Смирнов , 22.02.2024 07:53 | пенсионер

Когда собаке делать нехрена. © А когда пенсионеру делать нехрена, он ставит практические опыты. *** Оборудование: Две одинаковые чашки по 0,25 литра Обычный бытовой термометр Чайник Вода из колодца Место проведение опыта — закрытая холодная веранда Температура воздуха — минус 15 С°. *** Вода в чашку №1 была залита на кухне из ведра. Её температура — 20 С° Вода (из того же ведра) была залита в чашку №2, (предварительно нагрета в нержавеющем чайнике до температуры — 60 С°) Обе чашки были вынесены на холодную веранду и поставлены на деревянный брус, предварительно охлаждённый до температуры — 0 С°. Чашки наполнены до краёв и накрыты 3 мм пластиком, предварительно охлаждённым до температуры — 0 С°. *** Начальные параметры: Температура воздуха — минус 15 С° Температура в чашке №1 — 20 С° Температура в чашке №2 — 50 С° Температура деревянной подставки и пластиковых крышек — 0 С° Время — 19 : 00 (по Москве) *** Через 15 мин. (с начала эксперимента) внешних изменений нет Через 30 мин. -//- внешних изменений нет *** Промежуточные параметры: Температура воздуха — минус 16 С° Температура в чашке №1 — плюс 0 С° (пластиковая крышка примёрзла к краям чашки, вода в кружке без кристаллов льда) Температура в чашке №2 — плюс 2 С° (крышка к чашке не примёрзла) Время — 19 : 45 (по Москве) Окончание опыта: Температура воздуха — минус 17 С° Температура в чашке №2 — плюс 0 С° (пластиковая крышка примёрзла к краям чашки, вода в кружке без кристаллов льда) Время — 18 : 53 (по Москве) Вывод №1: Вода комнатной температуры — 20 С° замёрзла быстрей на 8 минут, чем такая же вода с температурой (в начале опыта) — 50 С° Вывод №2: УчЁные — на болту верчЁные! 🙂

Еще одно объяснение эффекта Мпембы (это про почему кипяток замерзает быстрее холодной воды)

image

Краткое содержание: из-за наличия водородных связей в молекулах воды происходит изменение конфигурации ковалентных связей О-Н, с запасанием в них дополнительной энергии, выделяющейся при охлаждении и работающей как дополнительный подогрев, мешающий замерзанию. В горячей воде водородные связи растянуты, ковалентные не напряжены, запас энергии мал- остывание и замерзание идет быстрее. Существует некоторое характерное время tau, необходимое на формирование водородных связей, если процесс охлаждения будет идти медленно- то эффект Мпембы исчезнет. Если процесс охлаждения идет относительно быстро (до десятков минут)- то эффект выражен. Вероятно, должна быть и какая-то критическая температура, начиная с которой эффект появляется, но в статье это не отражено.

На КДПВ приведено изображение из оригинальной статьи, глядя на которое читатель должен со всей ясностью увидеть, что в ковалентных связях запасается энергия, которая затем может выделяться в виде дополнительного тепла, мешая остывать холодной воде.

История вопроса

Аристотель первым отметил, что горячая вода замерзает быстрее холодной, но химики всегда отказывались объяснять этот парадокс. До сегодняшнего дня.

Вода одно из самых обычных веществ на Земле, но в тоже время одно из самых загадочных. Например, как и у большинства жидкостей, ее плотность растет при охлаждении. Однако, в отличие от остальных, ее плотность достигает максимума при температуре 4С, а затем начинает уменьшаться вплоть до температуры кристаллизации.

В твердой фазе вода имеет несколько меньшую плотность, из-за чего лед плавает на поверхности воды. Это одна из причин существования жизни на Земле — если бы лед был плотнее воды, то при замерзании он опускался бы на дно озер и океанов, что сделало бы невозможным многие типы химических процессов, которые делают жизнь возможной.

Итак, существует странный эффект Мпембы, названный в честь танзанийского студента, который обнаружил, что горячая смесь для мороженого замерзает быстрее, чем холодная в морозилке школьной кухни где-то в начале 1960-х. (На самом деле этот эффект отмечался множеством исследователей в истории, начиная с Аристотеля, Фрэнсиса Бэкона и Рене Декарта).

Эффект Мпембы заключается том, что горячая вода замерзает быстрее холодной. Этот эффект измерялся во множестве случаев с различными объяснениями, изложенными далее. Одна из идей заключается в том, что горячие сосуды имеют лучший тепловой контакт с морозильной камерой и отводят тепло более эффективно. Другая- в том, что теплая вода испаряется быстрее, а так как этот процесс- эндотермический (идет с поглощением теплоты)- то он ускоряет замерзание.

Ни одно из этих объяснений не выглядит правдоподобным, поэтому реальное объяснение до сих пор отсутствовало.

Новое объяснение эффекта (теперь-то уж точно правильное)

Сегодня Зи Чанг из Наньянгского технологического университета Сингапура и несколько его коллег предоставили таковое. Эти ребята утверждают, что эффект Мпембы является результатом уникальных свойств различных типов связи, удерживающих молекулы воды вместе.

Так что же такого в этих связях? Каждая молекула воды состоит из сравнительно большого атома кислорода, соединенного с двумя маленькими атомами водорода обычной ковалентной связью. Но если поместить рядом несколько молекулы воды, то водородные связи тоже начнут играть важную роль. Это происходит из-за того, что атомы водорода одной молекулы располагаются вблизи кислорода другой молекулы, и взаимодействуют с ним. Водородные связи намного слабее ковалентных (прим. пер. ~ в 10 раз), но сильнее чем Ван-дер-Ваальсовы силы, которые использует геккон для прилипания к вертикальным стенам.

Химики давно знают о важности этих связей. Например, точка кипения воды намного выше, чем у других жидкостей с похожими молекулами, из-за того, что водородные связи удерживают молекулы вместе.

Но в последние годы химики все более интересуются другими ролями, которые могут играть водородные связи. Например, молекулы воды в тонких капиллярах формируют длинные цепочки, удерживаемые водородными связями. Это очень важно для растений, у которых испарение воды через мембраны листьев эффективно протаскивает цепь молекул воды от корней вверх.

Теперь Зи с соавторами утверждают, что водородные связи так же объясняют эффект Мпембы. Их ключевая идея состоит в том, что водородные связи приводят к более плотному контакту молекул воды, и когда это происходит, естественное отталкивание между молекулами приводит к сжатию ковалентных связей и накоплению энергии в них.

Однако, когда жидкость нагревается, расстояние между молекулами увеличивается, а водородные связи растягиваются. Это также позволяет увеличить длину ковалентных связей и таким образом- отдать обратно энергию, накопленную в них. Важным элементом теории является тот факт, что процесс, при котором ковалентные связи отдают накопленную в них энергию- эквивалентен охлаждению!

В действительности- этот эффект усиливает обычный процесс охлаждения. Таким образом, горячая вода должна охлаждаться быстрее холодной, рассуждают авторы. И это именно то, что мы наблюдаем в эффекте Мпембы.

Почему новое объяснение лучше предыдущих?

Эти ребята рассчитали величину дополнительного охлаждения, и показали, что она в точности соответствует наблюдаемой разнице в экспериментах по измерению разности скоростей охлаждения горячей и холодной воды. Вуаля! Это интересный взгляд на сложные и загадочные свойства воды, которые все еще заставляют химиков не спать по ночам. Несмотря на то, что идея Зи и соавторов убедительна, она может оказаться очередной ошибкой теоретиков, которую другие физики должны будут опровергнуть. Это оттого, что теории не хватает прогностической силы (по крайней мере- в оригинальной статье).

Зи и соавторам необходимо воспользоваться своей теорией для предсказания новых свойств воды, которые не выводятся из обычных рассуждений. Например, если ковалентные связи укорачиваются- это должно приводить к возникновению каких-то новых измеряемых свойств воды, которые не должны были бы проявляться в противном случае. Открытие и измерение таких свойств было бы последней вишенкой на торте, которой не хватает теории в ее текущем виде.

Итак, несмотря на то, что парни, возможно, неплохо объяснили эффект Мпембы, им необходимо чуток поднапрячься, чтобы убедить в этом остальных.

Как бы то ни было, теория у них интересная.

P.S. в 2016 один из соавторов — Чанг Солнце (Chang Q. Sun) совместно с Йи Солнцем (Yi Sun) опубликовали более полное изложение предложенной теории, с рассмотрением поверхностных эффектов, конвекции, диффузии, излучения и других факторов- и вроде бы наблюдают хорошее согласие с экспериментом (Springer).

Литература

Литература

Ref: arxiv.org/abs/1310.6514: O:H-O Bond Anomalous Relaxation Resolving Mpemba Paradox

почему «опять объяснили»- а потому что уже было:

  1. https://doi.org/10.1103/PhysRevX.9.021060
    Неравновесные марковские процессы: могут идти по некоторым необычным траекториям сильно быстрее, чем равновесные, поэтому быстрое охлаждение кипятка сваливается на такую «ускоренную» траекторию, и обгоняет холодную воду (которая остывает в более равновесных условиях).
  2. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jctc.6b00735
    Кластеры (тоже из-за водородных связей), которые мешают кристаллизации. В кипятке такие кластеры отсутствуют, и при его замерзании не успевают сформироваться, а в воде, длительное время бывшей холодной вне морозилки- успевают, и не дают ей нормально заморозиться.
  3. https://aapt.scitation.org/doi/10.1119/1.18059
    Переохлаждение ниже точки замерзания, которое в изначально горячей воде слабее выражено, ибо беспорядка больше, а упорядочиваться в морозилке в процессе замерзания- времени не хватает. (но тут явно проблема- в экспериментах вся кривая охлаждения горячей воды идет круче холодной, а не только процесс замерзания, и этот «беспорядок» на теплопроводность и охлаждение если и должен влиять- то как раз замедляя охлаждение, а наблюдается- ускорение).
  4. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0140700716302869
    Испаряется вода с поверхности, и уносит тепло. У горячей воды- быстрее (только непонятно, почему после выравнивания температур та вода, которая была горячей- продолжает испаряться активнее, хотя она уже холоднее той воды, которая изначально была холодная).
  5. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931014008072
    Всему виной конвекция, которая улучшает теплообмен (конвекционные потоки крутятся по инерции и после того, как температура стаканов выровнялась и еще долго после этого).
  6. American Journal of Physics 77, 27 (2009); https://doi.org/10.1119/1.2996187
    Во всем виновато растворение примесей (газов?). В кипятке примесей меньше, замерзание быстрее.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *