Ус нь халуун, хүйтэн аль нь илүү хурдан хөлддөг нь олон хүчин зүйлд нөлөөлдөг боловч асуулт нь өөрөө жаахан хачирхалтай санагдаж байна. Халуун ус мөс болж хувирахын тулд харьцуулж болохуйц хүйтэн усны температур хүртэл хөргөхөд цаг хугацаа шаардагддаг гэдгийг физикээс мэддэг. Хүйтэн усаар энэ үе шатыг алгасах боломжтой бөгөөд үүний дагуу цаг алдалгүй ялах болно.
Гэхдээ хүйтэн жавартай гудамжинд халуун эсвэл хүйтэн ус аль нь илүү хурдан хөлддөг вэ гэсэн асуултын хариултыг хойд өргөргийн аль ч оршин суугч мэддэг. Ер нь шинжлэх ухааны үүднээс авч үзвэл ямар ч тохиолдолд хүйтэн ус илүү хурдан хөлддөг.
Мөн 1963 онд сургуулийн сурагч Эрасто Мпемба ирээдүйн зайрмагны хүйтэн хольц яагаад өмнөхөөсөө удаан, гэхдээ халуун хөлддөгийг тайлбарлахыг хүссэн физикийн багшид ханджээ.
Энэ бол дэлхийн физик биш, харин нэг төрлийн Mpemba физик
Тухайн үед багш үүнийг хараад инээгээд л байсан ч Эрастогийн сурч байсан сургуульд нэгэн цагт сурч байсан физикийн профессор Денис Осборн ийм нөлөө байгааг туршилтаар баталж байсан. тэгвэл үүнд ямар ч тайлбар байхгүй. 1969 онд шинжлэх ухааны алдартай сэтгүүлд энэхүү өвөрмөц нөлөөг дүрсэлсэн хоёр хүний хамтарсан нийтлэл хэвлэгджээ.
Түүнээс хойш, дашрамд хэлэхэд, усны аль нь илүү хурдан хөлддөг вэ гэсэн асуулт халуун эсвэл хүйтэн гэсэн өөрийн гэсэн нэртэй байдаг - эффект буюу парадокс, Mpemba.
Асуулт нэлээд эрт гарч ирсэн
Угаасаа ийм үзэгдэл урьд өмнө тохиолдож байсан бөгөөд бусад эрдэмтдийн бүтээлд ч дурдсан байдаг. Энэ асуултыг зөвхөн сургуулийн сурагч сонирхоод зогсохгүй Фрэнсис Бэкон, Рене Декарт, Аристотель хүртэл энэ тухай нэг удаа бодож байсан.
Энэ парадоксыг шийдвэрлэх арга замууд зөвхөн 20-р зууны сүүлчээр л харагдаж эхэлсэн.
Парадокс үүсэх нөхцөл
Зайрмагны нэгэн адил туршилтын явцад жирийн ус хөлддөггүй. Хүйтэн эсвэл халуун усны аль нь хурдан хөлддөг талаар маргаж эхлэхийн тулд тодорхой нөхцөлүүд байх ёстой. Энэ үйл явцад юу нөлөөлдөг вэ?
Одоо, 21-р зуунд тайлбарлаж болох хэд хэдэн хувилбар дэвшүүлсэн.энэ парадокс. Халуун эсвэл хүйтэн усны аль нь илүү хурдан хөлддөг нь халуун ус нь хүйтэн устай харьцуулахад ууршилт ихтэй байдагтай холбоотой байж болно. Тиймээс түүний эзэлхүүн багасч, хэмжээ багасах тусам хөлдөх хугацаа нь ижил хэмжээний хүйтэн ус ууж байснаас богино болно.
Хөлдөөгч удаан хугацаанд гэсгээсэн байна
Аль ус илүү хурдан хөлддөг, яагаад хөлддөг вэ гэдэг нь туршилтанд ашигласан хөргөгчний хөлдөөгч доторх цасан бүрхүүл нөлөөлж болно. Хэрэв та ижил эзэлхүүнтэй хоёр савыг авбал тэдгээрийн нэг нь халуун устай, нөгөө нь хүйтэн устай бол халуун устай сав нь доорхи цасыг хайлуулж, улмаар дулааны түвшинг хөргөгчийн хананд хүрэхийг сайжруулна. Хүйтэн устай сав үүнийг хийж чадахгүй. Хэрэв хөргөгчийн тасалгаанд цастай ийм доторлогоо байхгүй бол хүйтэн ус илүү хурдан хөлдөх ёстой.
Дээд - доод
Мөн ус илүү хурдан хөлддөг - халуун эсвэл хүйтэн үзэгдлийг дараах байдлаар тайлбарлав. Тодорхой хуулиудын дагуу хүйтэн ус дээд давхрагаас хөлдөж эхэлдэг бол халуун ус эсрэгээрээ хөлддөг - доороос дээш хөлддөг. Хүйтэн ус нь зарим газарт аль хэдийн үүссэн мөс бүхий хүйтэн давхаргатай тул конвекц ба дулааны цацрагийн үйл явцыг алдагдуулж, улмаар аль ус илүү хурдан хөлддөгийг тайлбарладаг - хүйтэн эсвэл халуун. Сонирхогчдын авсан зургуудтуршилтуудыг хавсаргасан бөгөөд энэ нь энд тодорхой харагдаж байна.
Халуун гарч, дээшээ чиглэн, тэнд маш хөргөсөн давхаргатай тулгардаг. Дулааны цацрагийн чөлөөт зам байхгүй тул хөргөх үйл явц хэцүү болдог. Халуун ус түүний замд ийм саад бэрхшээл огт байдаггүй. Аль нь илүү хурдан хөлддөг - хүйтэн эсвэл халуун, үр дүн нь үүнээс хамаарна, та аливаа усанд тодорхой бодис ууссан гэж хариулж хариултыг өргөжүүлж болно.
Усны найрлага дахь хольц нь үр дүнд нөлөөлөх хүчин зүйл болох
Хэрэв та хуурч мэхлэхгүй, ижил найрлагатай, тодорхой бодисын агууламж ижил ус хэрэглэдэг бол хүйтэн ус илүү хурдан хөлддөг. Гэхдээ хэрэв ууссан химийн элементүүд нь зөвхөн халуун усанд агуулагддаг бол хүйтэн усанд агуулагдахгүй бол халуун ус эрт хөлдөх боломжтой байдаг. Энэ нь усанд ууссан бодисууд талсжих төвүүдийг үүсгэдэг, цөөн тооны төвүүдтэй бол усыг хатуу төлөвт хувиргахад хэцүү байдагтай холбон тайлбарладаг. Усыг хэт хөргөх ч боломжтой, өөрөөр хэлбэл тэгээс доош температурт шингэн төлөвт байх болно.
Гэхдээ эдгээр бүх хувилбарууд нь эрдэмтдэд бүрэн нийцээгүй бололтой, тэд энэ асуудал дээр үргэлжлүүлэн ажилласан. 2013 онд Сингапур дахь судлаачдын баг олон жилийн нууцыг тайлсан гэж мэдэгджээ.
Хятадын хэсэг эрдэмтэд энэ нөлөөний нууц нь устөрөгчийн холбоо гэж нэрлэгддэг усны молекулуудын хооронд хуримтлагдсан энергийн хэмжээнд оршдог гэж үздэг.
Хятадын эрдэмтдийн сэжүүр
Дараах мэдээлэл гарах бөгөөд үүнийг ойлгохын тулд та халуун эсвэл хүйтэн ус хурдан хөлддөгийг мэдэхийн тулд химийн талаар бага зэрэг мэдлэгтэй байх шаардлагатай. Таны мэдэж байгаагаар усны молекул нь ковалент холбоогоор холбогдсон хоёр H (устөрөгч) ба нэг O (хүчилтөрөгч) атомаас тогтдог.
Гэхдээ нэг молекулын устөрөгчийн атомууд мөн хөрш молекулууд, хүчилтөрөгчийн бүрэлдэхүүнд татагддаг. Эдгээр холбоог устөрөгчийн холбоо гэж нэрлэдэг.
Усны молекулууд нэгэн зэрэг бие биендээ зэвүүн үйлчилдэг гэдгийг санах нь зүйтэй. Эрдэмтэд ус халах үед түүний молекулуудын хоорондох зай нэмэгдэж, түүнийг түлхэх хүч нь хөнгөвчилдөг гэж тэмдэглэжээ. Хүйтэн төлөвт молекулуудын хооронд нэг зайг эзэлдэг устөрөгчийн холбоог сунгасан гэж хэлж болох бөгөөд тэдгээр нь илүү их энергийн нөөцтэй байдаг. Энэ нь усны молекулууд бие биедээ ойртож эхлэхэд ялгардаг энергийн нөөц юм, өөрөөр хэлбэл хөргөлт үүсдэг. Халуун усанд илүү их хэмжээний эрчим хүчний хангамж, тэгээс доош температурт хөргөхөд илүү их ялгарах нь ийм хангамжтай хүйтэн устай харьцуулахад илүү хурдан явагддаг.бага эрчим хүч. Тэгэхээр аль ус илүү хурдан хөлддөг вэ - хүйтэн эсвэл халуун уу? Mpemba парадокс гадаа болон лабораторид болж, халуун ус илүү хурдан мөс болж хувирах ёстой.
Гэхдээ нээлттэй байна
Энэ сэжүүрийг зөвхөн онолын хувьд баталж байна - энэ бүхэн сайхан томьёогоор бичигдсэн бөгөөд үнэмшилтэй санагдаж байна. Гэхдээ халуун, хүйтэн ус илүү хурдан хөлддөг туршилтын өгөгдлүүдийг бодит утгаар нь тавьж, үр дүнг нь танилцуулбал Mpemba парадоксыг хаасан гэж үзэх боломжтой болно.
