Quelle eau gèle plus rapidement, chaude ou froide, est influencée par de nombreux facteurs, mais la question elle-même semble un peu étrange. Il est sous-entendu, et cela est connu de la physique, que l'eau chaude a encore besoin de temps pour se refroidir à la température d'une eau froide comparable afin de se transformer en glace. Avec de l'eau froide, cette étape peut être sautée et, par conséquent, elle gagne dans le temps.
Mais la réponse à la question de savoir quelle eau gèle plus vite - froide ou chaude - dans la rue en gelée, tout habitant des latitudes nord le sait. En fait, scientifiquement, il s'avère que dans tous les cas, l'eau froide doit simplement geler plus vite.
Ainsi a fait le professeur de physique, qui a été approché par l'écolier Erasto Mpemba en 1963 avec une demande d'expliquer pourquoi le mélange froid de la future crème glacée gèle plus longtemps que le même, mais chaud.
Ce n'est pas de la physique mondiale, mais une sorte de physique Mpemba
À ce moment-là, le professeur n'a fait que rire de cela, mais Deniss Osborn, professeur de physique, qui à un moment donné est allé à la même école où Erasto a étudié, a confirmé expérimentalement l'existence d'un tel effet, bien qu'il y ait eu aucune explication à cela alors. En 1969, une revue scientifique populaire a publié un article conjoint des deux hommes qui ont décrit cet effet particulier.
Depuis lors, soit dit en passant, la question de savoir quelle eau gèle plus vite - chaude ou froide, a son propre nom - l'effet, ou le paradoxe, Mpemba.
La question s'est posée il y a longtemps
Naturellement, un tel phénomène a déjà eu lieu, et il a été mentionné dans les travaux d'autres scientifiques. Non seulement un écolier s'est intéressé à cette question, mais Francis Bacon, René Descartes et même Aristote y ont pensé à un moment donné.
C'est juste que les approches pour résoudre ce paradoxe n'ont commencé à apparaître qu'à la fin du XXe siècle.
Conditions pour qu'un paradoxe se produise
Comme pour la crème glacée, il n'y a pas que l'eau ordinaire qui gèle pendant l'expérience. Certaines conditions doivent être présentes afin de commencer à discuter de l'eau qui gèle le plus rapidement - froide ou chaude. Qu'est-ce qui influence ce processus ?
Maintenant, au 21ème siècle, plusieurs options ont été avancées qui peuvent expliquerce paradoxe. Quelle eau gèle plus rapidement, chaude ou froide, peut dépendre du fait que l'eau chaude a un taux d'évaporation plus élevé que l'eau froide. Ainsi, son volume diminue, et avec une diminution de volume, le temps de congélation devient plus court que si vous preniez un volume initial similaire d'eau froide.
Le congélateur a été dégivré depuis longtemps
Quelle eau gèle plus rapidement, et pourquoi, peut être affectée par la couche de neige qui pourrait se trouver dans le congélateur du réfrigérateur utilisé pour l'expérience. Si vous prenez deux récipients de volume identique, mais que l'un aura de l'eau chaude et l'autre de l'eau froide, le récipient contenant de l'eau chaude fera fondre la neige en dessous, améliorant ainsi le contact du niveau thermique avec la paroi du réfrigérateur. Un réservoir d'eau froide ne peut pas faire cela. S'il n'y a pas de revêtement recouvert de neige dans le compartiment réfrigérateur, l'eau froide devrait geler plus rapidement.
Haut - bas
En outre, le phénomène selon lequel l'eau gèle plus rapidement - chaude ou froide, est expliqué comme suit. Suivant certaines lois, l'eau froide commence à geler à partir des couches supérieures, quand l'eau chaude le fait dans l'autre sens - elle commence à geler de bas en haut. Il s'avère que l'eau froide, ayant une couche froide sur le dessus avec de la glace déjà formée à certains endroits, altère ainsi les processus de convection et de rayonnement thermique, expliquant ainsi quelle eau gèle plus rapidement - froide ou chaude. Photos d'amateursdes expériences sont jointes, et cela est clairement visible ici.
La chaleur sort, tendant vers le haut, et là, elle rencontre une couche très froide. Il n'y a pas de chemin libre pour le rayonnement thermique, de sorte que le processus de refroidissement devient difficile. L'eau chaude n'a absolument pas de telles barrières sur son chemin. Ce qui gèle plus rapidement - froid ou chaud, dont dépend le résultat probable, vous pouvez élargir la réponse en disant que toute eau contient certaines substances dissoutes.
Les impuretés dans la composition de l'eau comme facteur affectant le résultat
Si vous ne trichez pas et utilisez de l'eau de même composition, où les concentrations de certaines substances sont identiques, alors l'eau froide devrait geler plus rapidement. Mais si une situation se produit lorsque des éléments chimiques dissous ne sont présents que dans l'eau chaude, alors que l'eau froide ne les possède pas, l'eau chaude a la possibilité de geler plus tôt. Cela s'explique par le fait que les substances dissoutes dans l'eau créent des centres de cristallisation, et avec un petit nombre de ces centres, la transformation de l'eau à l'état solide est difficile. Même la surfusion de l'eau est possible, en ce sens qu'à des températures inférieures à zéro, elle sera à l'état liquide.
Mais toutes ces versions, apparemment, ne convenaient pas entièrement aux scientifiques et ils ont continué à travailler sur cette question. En 2013, une équipe de chercheurs à Singapour a déclaré avoir résolu le mystère séculaire.
Un groupe de scientifiques chinois affirme que le secret de cet effet réside dans la quantité d'énergie stockée entre les molécules d'eau dans ses liaisons, appelées liaisons hydrogène.
Indice de scientifiques chinois
Les informations suivantes suivront, pour la compréhension desquelles vous devez avoir des connaissances en chimie afin de déterminer quelle eau gèle le plus rapidement - chaude ou froide. Comme vous le savez, une molécule d'eau est constituée de deux atomes H (hydrogène) et d'un atome O (oxygène) liés par des liaisons covalentes.
Mais les atomes d'hydrogène d'une molécule sont également attirés par les molécules voisines, par leur composant oxygène. Ce sont ces liaisons que l'on appelle des liaisons hydrogène.
Il convient de rappeler qu'en même temps, les molécules d'eau agissent de manière répulsive les unes sur les autres. Les scientifiques ont noté que lorsque l'eau est chauffée, la distance entre ses molécules augmente, ce qui est facilité par les forces répulsives. Il s'avère que les liaisons hydrogène, occupant une distance entre les molécules à l'état froid, peuvent être dites étirées et qu'elles ont une plus grande quantité d'énergie. C'est cette réserve d'énergie qui est libérée lorsque les molécules d'eau commencent à se rapprocher, c'est-à-dire qu'un refroidissement se produit. Il s'avère qu'un plus grand apport d'énergie dans l'eau chaude, et sa plus grande libération lorsqu'elle est refroidie à des températures inférieures à zéro, se produit plus rapidement que dans l'eau froide, qui dispose d'un tel approvisionnement.moins d'énergie. Alors quelle eau gèle le plus vite - froide ou chaude ? Le paradoxe de Mpemba devrait se produire à l'extérieur et dans le laboratoire, et l'eau chaude devrait se transformer en glace plus rapidement.
Mais toujours ouvert
Il n'y a qu'une confirmation théorique de cet indice - tout cela est écrit dans de belles formules et semble plausible. Mais lorsque les données expérimentales, que l'eau gèle plus vite - chaude ou froide, seront mises dans un sens pratique, et que leurs résultats seront présentés, alors il sera possible de considérer la question du paradoxe de Mpemba comme close.
