هذا صحيح، على الرغم من أنه يبدو لا يصدق، لأنه أثناء عملية التجميد، يجب أن يتجاوز الماء المسخن درجة حرارة الماء البارد. وفي الوقت نفسه، يُستخدم هذا التأثير على نطاق واسع، على سبيل المثال، تمتلئ حلبات التزلج والمزالق بالماء الساخن بدلاً من الماء البارد في الشتاء. ينصح الخبراء سائقي السيارات بصب الماء البارد وليس الساخن في خزان الغسالة في الشتاء. وتعرف المفارقة في العالم باسم "تأثير مبيمبا".

وقد ذكر هذه الظاهرة ذات مرة أرسطو وفرانسيس بيكون ورينيه ديكارت، ولكن فقط في عام 1963 انتبه إليها أساتذة الفيزياء وحاولوا دراستها. بدأ كل شيء عندما لاحظ التلميذ التنزاني إيراستو مبيمبا أن الحليب المحلى الذي يستخدمه لصنع الآيس كريم يتجمد بشكل أسرع إذا تم تسخينه مسبقًا، وافترض أن الماء الساخن يتجمد بشكل أسرع من الماء البارد. والتفت إلى مدرس الفيزياء للتوضيح، لكنه لم يكتف بالضحك على الطالب قائلاً: "هذه ليست فيزياء عالمية، بل فيزياء مبيمبا".

ولحسن الحظ، قام دينيس أوزبورن، أستاذ الفيزياء من جامعة دار السلام، بزيارة المدرسة ذات يوم. والتفت إليه مبيمبا بنفس السؤال. كان البروفيسور أقل تشككا، وقال إنه لا يستطيع الحكم على شيء لم يره من قبل، وعند عودته إلى المنزل طلب من موظفيه إجراء التجارب المناسبة. يبدو أنهم يؤكدون كلمات الصبي. على أية حال، في عام 1969، تحدث أوزبورن عن العمل مع مبيمبا في المجلة الإنجليزية. الفيزياءتعليم" وفي العام نفسه، نشر جورج كيل من مجلس البحوث الوطني الكندي مقالًا يصف الظاهرة باللغة الإنجليزية. أمريكيمجلةلالفيزياء».

هناك عدة تفسيرات محتملة لهذه المفارقة:

• يتبخر الماء الساخن بشكل أسرع، وبالتالي يقلل حجمه، ويتجمد حجم أصغر من الماء عند نفس درجة الحرارة بشكل أسرع. يجب أن يتجمد الماء البارد بشكل أسرع في حاويات محكمة الإغلاق.
• توافر بطانة الثلوج. يقوم وعاء به ماء ساخن بإذابة الثلج تحته، وبالتالي تحسين الاتصال الحراري مع سطح التبريد. الماء البارد لا يذيب الثلج الموجود تحته. إذا لم تكن هناك بطانة ثلجية، فيجب أن يتجمد وعاء الماء البارد بشكل أسرع.
• يبدأ الماء البارد بالتجمد من الأعلى، مما يؤدي إلى تفاقم عمليات الإشعاع الحراري والحمل الحراري، وبالتالي فقدان الحرارة، بينما يبدأ الماء الساخن بالتجمد من الأسفل. مع الخلط الميكانيكي الإضافي للمياه في الحاويات، يجب أن يتجمد الماء البارد بشكل أسرع.
• وجود مراكز التبلور في الماء المبرد – المواد الذائبة فيه. مع وجود عدد صغير من هذه المراكز في الماء البارد، يكون تحويل الماء إلى جليد أمرًا صعبًا، بل ومن الممكن أن يكون التبريد الفائق ممكنًا عندما يظل في حالة سائلة، مع درجة حرارة تحت الصفر.

وقد تم نشر تفسير آخر مؤخرا. وقام الدكتور جوناثان كاتز من جامعة واشنطن بدراسة هذه الظاهرة وخلص إلى أن المواد الذائبة في الماء والتي تترسب عند تسخينها تلعب دورا هاما فيها.
يقصد دكتور كاتز بالمذابات بيكربونات الكالسيوم والمغنيسيوم الموجودة في الماء العسر. وعندما يتم تسخين الماء، تترسب هذه المواد ويصبح الماء "لينًا". ويحتوي الماء الذي لم يتم تسخينه مطلقًا على هذه الشوائب وهو "عسر". ومع تجمده وتشكل بلورات الثلج، يزداد تركيز الشوائب في الماء 50 مرة. وبسبب هذا، تنخفض درجة تجمد الماء.

هذا التفسير لا يبدو مقنعا بالنسبة لي، لأنه... ويجب ألا ننسى أن التأثير تم اكتشافه من خلال التجارب التي أجريت على الآيس كريم، وليس على الماء العسر. وعلى الأرجح أن أسباب هذه الظاهرة هي فيزيائية حرارية وليست كيميائية.

حتى الآن، لم يتم الحصول على تفسير لا لبس فيه لمفارقة مبيمبا. ولا بد من القول أن بعض العلماء لا يعتبرون هذه المفارقة جديرة بالاهتمام. ومع ذلك، فمن المثير للاهتمام أن تلميذًا بسيطًا حقق الاعتراف بالتأثير الجسدي واكتسب شعبية بسبب فضوله ومثابرته.

تمت الإضافة في فبراير 2014

تمت كتابة المذكرة في عام 2011. ومنذ ذلك الحين، ظهرت دراسات جديدة حول تأثير مبيمبا ومحاولات جديدة لتفسيره. لذلك، في عام 2012، أعلنت الجمعية الملكية للكيمياء في بريطانيا العظمى عن مسابقة دولية لحل اللغز العلمي "تأثير مبيمبا" بقيمة جائزة قدرها 1000 جنيه إسترليني. تم تحديد الموعد النهائي في 30 يوليو 2012. وكان الفائز هو نيكولا بريجوفيتش من مختبر جامعة زغرب. ونشر عمله الذي حلل فيه المحاولات السابقة لتفسير هذه الظاهرة وتوصل إلى أنها لم تكن مقنعة. يعتمد النموذج الذي اقترحه على الخصائص الأساسية للمياه. يمكن للمهتمين العثور على وظيفة على http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

البحث لم ينته عند هذا الحد. في عام 2013، أثبت فيزيائيون من سنغافورة نظريًا سبب تأثير ميبيمبا. يمكن العثور على العمل على http://arxiv.org/abs/1310.6514.

مقالات ذات صلة على الموقع:

مقالات أخرى في هذا القسم

تعليقات:

أليكسي ميشنيف. , 06.10.2012 04:14

لماذا يتبخر الماء الساخن بشكل أسرع؟ لقد أثبت العلماء عمليا أن كوبًا من الماء الساخن يتجمد بشكل أسرع من الماء البارد. لا يستطيع العلماء تفسير هذه الظاهرة لأنهم لا يفهمون جوهر الظاهرتين: الحرارة والبرودة! الحرارة والبرودة إحساسان فيزيائيان يسببان تفاعل جزيئات المادة، على شكل ضغط مضاد للموجات المغناطيسية التي تنتقل من الفضاء ومن مركز الأرض. لذلك، كلما زاد فرق الجهد، هذا الجهد المغناطيسي، كلما حدث تبادل الطاقة بشكل أسرع عن طريق الاختراق المضاد لموجة إلى أخرى. أي بطريقة الانتشار! رداً على مقالي، كتب أحد المعارضين: 1) ".. الماء الساخن يتبخر بشكل أسرع، مما يؤدي إلى كمية أقل منه، فيتجمد بشكل أسرع" سؤال! ما هي الطاقة التي تجعل الماء يتبخر بشكل أسرع؟ 2) مقالتي تتحدث عن كأس وليس عن حوض خشبي يستشهد به الخصم كحجة مضادة. وهذا غير صحيح! أجب على السؤال: "لماذا يتبخر الماء في الطبيعة؟" الموجات المغناطيسية، التي تتحرك دائمًا من مركز الأرض إلى الفضاء، متغلبة على الضغط المضاد لموجات الانضغاط المغناطيسي (التي تتحرك دائمًا من الفضاء إلى مركز الأرض)، وفي الوقت نفسه، ترش جزيئات الماء، منذ انتقالها إلى الفضاء ، يزداد حجمها. أي أنهم يتوسعون! فإذا تم التغلب على موجات الضغط المغناطيسي، تنضغط (تتكاثف) أبخرة الماء هذه، وتحت تأثير قوى الضغط المغناطيسي هذه، يعود الماء إلى الأرض على شكل هطول! بإخلاص! أليكسي ميشنيف. 6 أكتوبر 2012.

أليكسي ميشنيف. , 06.10.2012 04:19

ما هي درجة الحرارة؟ درجة الحرارة هي درجة التوتر الكهرومغناطيسي للموجات المغناطيسية مع طاقة الضغط والتمدد. وفي حالة توازن هذه الطاقات تكون درجة حرارة الجسم أو المادة في حالة مستقرة. وعندما تختل حالة توازن هذه الطاقات، باتجاه طاقة التمدد، يزداد حجم الجسم أو المادة في حجم الفضاء. إذا زادت طاقة الموجات المغناطيسية في اتجاه الانضغاط، فإن الجسم أو المادة يقل حجمها في الفضاء. يتم تحديد درجة الجهد الكهرومغناطيسي من خلال درجة تمدد أو ضغط الجسم المرجعي. أليكسي ميشنيف.

مويسيفا ناتاليا, 23.10.2012 11:36 | فنيم

أليكسي، أنت تتحدث عن مقالة توضح أفكارك حول مفهوم درجة الحرارة. لكن لم يقرأه أحد. من فضلك أعطني الرابط. بشكل عام، وجهات نظرك حول الفيزياء فريدة جدًا. لم أسمع قط عن "التمدد الكهرومغناطيسي لجسم مرجعي".

يوري كوزنتسوف، 04.12.2012 12:32

تم اقتراح فرضية مفادها أن هذا يرجع إلى الرنين بين الجزيئات والتجاذب الدافع بين الجزيئات التي يولدها. في الماء البارد، تتحرك الجزيئات وتهتز بشكل عشوائي، بترددات مختلفة. عند تسخين الماء، مع زيادة وتيرة الاهتزازات، يضيق نطاقها (يقل الفرق في الترددات من الماء الساخن السائل إلى نقطة التبخر)، وتقترب ترددات اهتزاز الجزيئات من بعضها البعض، ونتيجة لذلك يحدث الرنين يحدث بين الجزيئات. أثناء التبريد، يتم الحفاظ على هذا الرنين جزئيا ولا يتلاشى على الفور. حاول الضغط على أحد أوتار الجيتار الموجودة في الرنين. اترك الآن - سيبدأ الوتر في الاهتزاز مرة أخرى، وسيستعيد الرنين اهتزازاته. وبالمثل، في الماء المتجمد، تحاول الجزيئات المبردة الخارجية أن تفقد سعة وتكرار الاهتزازات، لكن الجزيئات "الدافئة" الموجودة داخل الوعاء "تسحب" الاهتزازات إلى الخلف، وتعمل كهزازات، والجزيئات الخارجية كرنانات. ينشأ التجاذب الدافع العميق* بين الهزازات والرنانات. عندما تصبح القوة المحركة للعمق أكبر من القوة الناتجة عن الطاقة الحركية للجزيئات (التي لا تهتز فحسب، بل تتحرك أيضًا بشكل خطي)، يحدث التبلور المتسارع - "تأثير مبيمبا". الاتصال الدافع غير مستقر للغاية، ويعتمد تأثير Mpemba بشدة على جميع العوامل ذات الصلة: حجم الماء المراد تجميده، وطبيعة تسخينه، وظروف التجميد، ودرجة الحرارة، والحمل الحراري، وظروف التبادل الحراري، وتشبع الغاز، واهتزاز وحدة التبريد والتهوية والشوائب والتبخر وما إلى ذلك. وربما حتى من الإضاءة... لذلك فإن التأثير له تفسيرات كثيرة ويصعب أحيانًا إعادة إنتاجه. لنفس سبب "الرنين"، يغلي الماء المغلي بشكل أسرع من الماء غير المغلي - يحتفظ الرنين بشدة اهتزازات جزيئات الماء لبعض الوقت بعد الغليان (يرجع فقدان الطاقة أثناء التبريد بشكل أساسي إلى فقدان الطاقة الحركية للحركة الخطية من الجزيئات). أثناء التسخين الشديد، تتغير أدوار الجزيئات الهزازة مع الجزيئات الرنانة مقارنة بالتجميد - تردد الهزازات أقل من تردد الرنانات، مما يعني أنه لا يوجد تجاذب، بل يحدث تنافر بين الجزيئات، مما يسرع الانتقال إلى حالة أخرى التجميع (زوج).

فلاد 11/12/2012 الساعة 03:42

كسرت دماغي...

انطون، 02/04/2013 02:02

1. هل هذا الجذب الدافع كبير جدًا لدرجة أنه يؤثر على عملية نقل الحرارة؟ 2. هل هذا يعني أنه عندما يتم تسخين جميع الأجسام إلى درجة حرارة معينة، فإن جزيئاتها الهيكلية تدخل في حالة رنين؟ 3. لماذا يختفي هذا الرنين عند تبريده؟ 4. هل هذا تخمينك؟ إذا كان هناك مصدر يرجى الإشارة إليه. 5. وبحسب هذه النظرية فإن شكل الوعاء سيلعب دوراً مهماً، فإذا كان رقيقاً ومسطحاً فإن الفرق في زمن التجميد لن يكون كبيراً، أي. يمكنك التحقق من هذا.

جودرات, 11/03/2013 10:12 | ميتاك

في الماء البارد توجد بالفعل ذرات نيتروجين والمسافات بين جزيئات الماء أقرب منها في الماء الساخن. وهذا هو الاستنتاج: الماء الساخن يمتص ذرات النيتروجين بشكل أسرع وفي نفس الوقت يتجمد بسرعة من الماء البارد - وهذا يشبه تصلب الحديد، لأن الماء الساخن يتحول إلى جليد والحديد الساخن يتصلب بالتبريد السريع!

فلاديمير 13/03/2013 الساعة 06:50

أو ربما هذا: كثافة الماء الساخن والجليد أقل من كثافة الماء البارد، وبالتالي لا يحتاج الماء إلى تغيير كثافته، فيخسر بعض الوقت ويتجمد.

أليكسي ميشنيف، 21/03/2013 الساعة 11:50

قبل الحديث عن رنين الجسيمات وتجاذبها واهتزازاتها، علينا أن نفهم ونجيب على السؤال: ما هي القوى التي تسبب اهتزاز الجسيمات؟ لأنه بدون الطاقة الحركية لا يمكن أن يكون هناك ضغط. بدون ضغط، لا يمكن أن يكون هناك توسع. وبدون التوسع، لا يمكن أن تكون هناك طاقة حركية! عندما تبدأ بالحديث عن رنين الأوتار، عليك أولاً أن تبذل جهداً حتى يبدأ أحد هذه الأوتار بالاهتزاز! عند الحديث عن الجذب، يجب عليك أولاً الإشارة إلى القوة التي تجعل هذه الأجسام تنجذب! أدعي أن جميع الأجسام تنضغط بواسطة الطاقة الكهرومغناطيسية الموجودة في الغلاف الجوي والتي تضغط جميع الأجسام والمواد والجسيمات الأولية بقوة قدرها 1.33 كجم. ليس لكل سم2، ولكن لكل جسيم أولي. وبما أن الضغط الجوي لا يمكن أن يكون انتقائيا! فلا ينبغي الخلط بينه وبين مقدار القوة!

دوديك 31/05/2013 02:59

يبدو لي أنك نسيت حقيقة واحدة - "يبدأ العلم حيث تبدأ القياسات". ما هي درجة حرارة الماء "الساخن"؟ ما هي درجة حرارة الماء "البارد"؟ المقال لا يقول كلمة واحدة عن هذا. من هذا يمكننا أن نستنتج أن المقال كله هراء!

غريغوري 04/06/2013 الساعة 12:17

دوديك، قبل وصف المقال بالهراء، عليك أن تفكر في التعلم، على الأقل قليلاً. وليس القياس فقط.

ديمتري 24/12/2013 الساعة 10:57

تتحرك جزيئات الماء الساخن بشكل أسرع من الماء البارد، ولهذا السبب هناك اتصال أوثق مع البيئة، يبدو أنها تمتص كل البرد، وتتباطأ بسرعة.

إيفان، 10/01/2014 05:53

ومن المدهش أن تظهر مثل هذه المقالة المجهولة على هذا الموقع. المقال غير علمي بالمرة ويتنافس المؤلف والمفسرون مع بعضهم البعض في البحث عن تفسير للظاهرة، دون أن يكلفوا أنفسهم عناء معرفة ما إذا كانت الظاهرة قد لوحظت أصلا، وإذا لوحظت، تحت أي ظروف. علاوة على ذلك، لا يوجد حتى اتفاق بشأن ما نلاحظه بالفعل! وهكذا يصر المؤلف على ضرورة شرح تأثير التجميد السريع للآيس كريم الساخن، على الرغم من أنه من النص بأكمله (والكلمات "تم اكتشاف التأثير في تجارب الآيس كريم") يترتب على ذلك أنه هو نفسه لم يقم بمثل هذا التجارب. من خيارات "التفسير" للظاهرة المذكورة في المقالة، من الواضح أنه يتم وصف تجارب مختلفة تمامًا، يتم إجراؤها في ظل ظروف مختلفة مع محاليل مائية مختلفة. يشير كل من جوهر التفسيرات والمزاج الشرطي فيها إلى أنه لم يتم إجراء فحص أساسي للأفكار المعبر عنها. سمع شخص ما عن طريق الخطأ قصة مضحكة وعبّر عرضًا عن استنتاجه التخميني. آسف، لكن هذه ليست دراسة علمية فيزيائية، بل محادثة في غرفة التدخين.

إيفان، 10/01/2014 06:10

بخصوص التعليقات الواردة في المقال حول ملء البكرات بالماء الساخن وخزانات غسيل الزجاج الأمامي بالماء البارد. كل شيء بسيط هنا من وجهة نظر الفيزياء الابتدائية. تمتلئ حلبة التزلج بالماء الساخن على وجه التحديد لأنها تتجمد بشكل أبطأ. يجب أن تكون حلبة التزلج مستوية وسلسة. حاول أن تملأه بالماء البارد - سوف تصاب بمطبات و"انتفاخات"، لأن... سوف يتجمد الماء _بسرعة_ دون أن يتوفر له الوقت لينتشر في طبقة متساوية. وسيكون لدى الشخص الساخن الوقت الكافي للانتشار في طبقة متساوية، وسوف يذوب درنات الجليد والثلج الموجودة. الغسالة ليست صعبة أيضًا: لا فائدة من صب الماء النظيف في الطقس البارد - فهي تتجمد على الزجاج (حتى الساخن) ؛ والسائل الساخن غير المتجمد يمكن أن يؤدي إلى تشقق الزجاج البارد، بالإضافة إلى أن الزجاج سيكون له نقطة تجمد متزايدة بسبب التبخر المتسارع للكحول في الطريق إلى الزجاج (هل لا يزال الجميع على دراية بمبدأ تشغيل لغو - الكحول يتبخر ويبقى الماء).

إيفان، 10/01/2014 06:34

ولكن في جوهر هذه الظاهرة، من الغباء أن نتساءل لماذا تجري تجربتان مختلفتان في ظل ظروف مختلفة بشكل مختلف. إذا تم إجراء التجربة بحتة، فأنت بحاجة إلى تناول الماء الساخن والبارد من نفس التركيب الكيميائي - نأخذ الماء المغلي المبرد مسبقا من نفس الغلاية. تصب في أوعية متطابقة (على سبيل المثال، أكواب رقيقة الجدران). نحن لا نضعه على الثلج، ولكن على قاعدة جافة ومسطحة بنفس القدر، على سبيل المثال، طاولة خشبية. وليس في الفريزر الصغير، ولكن في ترموستات ضخم إلى حد ما - أجريت تجربة قبل بضع سنوات في داشا، عندما كان الطقس في الخارج مستقرًا ومتجمدًا، حوالي -25 درجة مئوية. يتبلور الماء عند درجة حرارة معينة بعد إطلاق حرارة التبلور. تتلخص الفرضية في القول بأن الماء الساخن يبرد بشكل أسرع (وهذا صحيح، وفقًا للفيزياء الكلاسيكية، فإن معدل نقل الحرارة يتناسب مع الفرق في درجة الحرارة)، ولكنه يحتفظ بمعدل تبريد متزايد حتى عندما تصبح درجة حرارته مساوية لـ درجة حرارة الماء البارد. والسؤال هو، كيف يختلف الماء الذي تم تبريده إلى درجة حرارة +20 درجة مئوية في الخارج عن نفس الماء الذي تم تبريده إلى درجة حرارة +20 درجة مئوية قبل ساعة، ولكن في الغرفة؟ الفيزياء الكلاسيكية (بالمناسبة، لا تعتمد على الثرثرة في غرفة التدخين، ولكن على مئات الآلاف والملايين من التجارب) تقول: لا شيء، ديناميكيات التبريد الإضافية ستكون هي نفسها (فقط الماء المغلي سيصل إلى نقطة +20) لاحقاً). وتظهر التجربة نفس الشيء: عندما كان كوب الماء البارد في البداية يحتوي بالفعل على قشرة قوية من الجليد، لم يفكر الماء الساخن حتى في التجمد. ملاحظة. لتعليقات يوري كوزنتسوف. يمكن اعتبار وجود تأثير معين ثابتًا عندما يتم وصف ظروف حدوثه وتكراره باستمرار. وعندما تكون لدينا تجارب مجهولة بظروف مجهولة، فمن السابق لأوانه بناء نظريات لتفسيرها وهذا لا يعطي شيئا من الناحية العلمية. P.S. حسنًا، من المستحيل قراءة تعليقات أليكسي ميشنيف دون دموع الحنان - فالشخص يعيش في عالم خيالي لا علاقة له بالفيزياء والتجارب الحقيقية.

غريغوري 13/01/2014 الساعة 10:58

إيفان، أفهم أنك تدحض تأثير مبيمبا؟ غير موجود كما تظهر تجاربك؟ ولماذا هو مشهور جدًا في الفيزياء، ولماذا يحاول الكثيرون تفسيره؟

إيفان، 14/02/2014 01:51

مساء الخير، غريغوري! تأثير التجربة غير النقية موجود. ولكن، كما تفهم، هذا ليس سببا للبحث عن قوانين جديدة في الفيزياء، ولكنه سبب لتحسين مهارة المجرب. وكما أشرت بالفعل في التعليقات، في جميع المحاولات المذكورة لشرح "تأثير مبيمبا"، لا يستطيع الباحثون حتى صياغة بوضوح ما الذي يقيسونه بالضبط وتحت أي ظروف. وتريد أن تقول أن هؤلاء هم الفيزيائيون التجريبيون؟ لا تجعلني أضحك. التأثير غير معروف في الفيزياء، ولكن في المناقشات العلمية الزائفة في مختلف المنتديات والمدونات، والتي يوجد بها الآن بحر. يُنظر إليه على أنه تأثير مادي حقيقي (بمعنى نتيجة لبعض القوانين الفيزيائية الجديدة، وليس نتيجة لتفسير غير صحيح أو مجرد أسطورة) من قبل أشخاص بعيدين عن الفيزياء. لذلك لا يوجد سبب للحديث عن نتائج التجارب المختلفة التي أجريت في ظل ظروف مختلفة تمامًا باعتبارها تأثيرًا فيزيائيًا واحدًا.

بافل 18/02/2014 الساعة 09:59

حسنًا يا رفاق... مقال عن "معلومات السرعة"... لا إهانة... ;) إيفان محق في كل شيء...

غريغوري 19/02/2014 الساعة 12:50

إيفان، أوافق على أن هناك الآن الكثير من المواقع العلمية الزائفة التي تنشر مواد مثيرة لم يتم التحقق منها. بعد كل شيء، لا يزال تأثير مبيمبا قيد الدراسة. علاوة على ذلك، يقوم العلماء من الجامعات بالبحث. على سبيل المثال، في عام 2013، تمت دراسة هذا التأثير من قبل مجموعة من جامعة التكنولوجيا في سنغافورة. انظر الرابط http://arxiv.org/abs/1310.6514. ويعتقدون أنهم وجدوا تفسيرا لهذا التأثير. لن أكتب بالتفصيل عن جوهر الاكتشاف، ولكن في رأيهم، يرتبط التأثير بالاختلاف في الطاقات المخزنة في روابط الهيدروجين.

مويسيفا ن.ب. , 19/02/2014 03:04

لكل المهتمين بالبحث في تأثير مبيمبا، لقد قمت بتكملة المواد الموجودة في المقالة بشكل طفيف وقدمت روابط حيث يمكنك التعرف على أحدث النتائج (انظر النص). شكرا لتعليقاتكم.

إلدار 24/02/2014 04:12 | ليس هناك فائدة من سرد كل شيء

إذا كان تأثير مبيمبا هذا يحدث بالفعل، فيجب البحث عن تفسير له، على ما أعتقد، في التركيب الجزيئي للماء. الماء (كما تعلمت من الأدبيات العلمية الشائعة) لا يوجد في صورة جزيئات H2O فردية، بل في شكل مجموعات من عدة جزيئات (حتى العشرات). مع زيادة درجة حرارة الماء، تزداد سرعة حركة الجزيئات، وتتفكك المجموعات ضد بعضها البعض ولا يتوفر لروابط التكافؤ للجزيئات الوقت لتجميع مجموعات كبيرة. يستغرق تكوين المجموعات وقتًا أطول قليلاً من انخفاض سرعة الحركة الجزيئية. وبما أن المجموعات أصغر، فإن تكوين الشبكة البلورية يحدث بشكل أسرع. في الماء البارد، على ما يبدو، تمنع المجموعات الكبيرة والمستقرة إلى حد ما تكوين شبكة شعرية، ويستغرق تدميرها بعض الوقت. لقد رأيت بنفسي على شاشة التلفزيون تأثيرًا غريبًا عندما يظل الماء البارد الموجود بهدوء في جرة سائلاً لعدة ساعات في البرد. ولكن بمجرد أن تم التقاط الجرة، أي تحركت قليلاً من مكانها، تبلور الماء الموجود في الجرة على الفور، وأصبح معتمًا، وانفجرت الجرة. حسنًا، لقد فسره الكاهن الذي أظهر هذا التأثير بأن الماء مبارك. بالمناسبة، اتضح أن الماء يغير لزوجته بشكل كبير اعتمادا على درجة الحرارة. هذا أمر غير محسوس بالنسبة لنا، كمخلوقات كبيرة، ولكن على مستوى القشريات الصغيرة (مم أو أصغر)، وحتى البكتيريا، فإن لزوجة الماء هي عامل مهم للغاية. وأعتقد أن هذه اللزوجة تتحدد أيضًا بحجم مجموعات المياه.

غراي، 15/03/2014 الساعة 05:30

كل ما نراه حولنا هو خصائص (خصائص) سطحية، لذلك لا نقبل كطاقة إلا ما يمكننا قياسه أو إثبات وجوده بأي شكل من الأشكال، وإلا فهو طريق مسدود. هذه الظاهرة، تأثير مبيمبا، لا يمكن تفسيرها إلا من خلال نظرية حجمية بسيطة من شأنها توحيد جميع النماذج الفيزيائية في بنية تفاعل واحدة. انها في الواقع بسيطة

نيكيتا، 06/06/2014 04:27 | سيارة

ولكن كيف يمكنك التأكد من بقاء الماء باردًا وليس دافئًا أثناء قيادة السيارة؟

أليكسي، 03.10.2014 01:09

وهنا "اكتشاف" آخر في الطريق. يتجمد الماء الموجود في زجاجة بلاستيكية بشكل أسرع عندما يكون الغطاء مفتوحًا. من أجل المتعة، أجريت التجربة عدة مرات في ظل الصقيع الشديد. التأثير واضح. مرحبا المنظرين!

يفجيني، 27/12/2014 الساعة 08:40

مبدأ المبرد التبخيري. نأخذ زجاجتين مغلقتين بإحكام بالماء البارد والساخن. نضعها في البرد. الماء البارد يتجمد بشكل أسرع. الآن نأخذ نفس زجاجات الماء البارد والساخن ونفتحها ونضعها في البرد. سوف يتجمد الماء الساخن بشكل أسرع من الماء البارد. إذا أخذنا حوضين بالماء البارد والساخن، فإن الماء الساخن سوف يتجمد بشكل أسرع بكثير. ويرجع ذلك إلى حقيقة أننا نزيد اتصالنا بالغلاف الجوي. كلما كان التبخر أكثر كثافة، كلما انخفضت درجة الحرارة بشكل أسرع. وهنا يجب أن نذكر عامل الرطوبة. كلما انخفضت الرطوبة، كلما كان التبخر أقوى والتبريد أقوى.

رمادي تومسك، 01/03/2015 الساعة 10:55

غراي، 15/03/2014 05:30 - تابع ما تعرفه عن درجة الحرارة ليس كل شيء. هناك شيء آخر هناك. إذا قمت ببناء نموذج فيزيائي لدرجة الحرارة بشكل صحيح، فسوف يصبح المفتاح لوصف عمليات الطاقة من الانتشار والذوبان والبلورة إلى مقاييس مثل زيادة درجة الحرارة مع زيادة الضغط، وزيادة الضغط مع زيادة درجة الحرارة. وحتى النموذج الفيزيائي لطاقة الشمس سيتضح مما سبق. أنا في الشتاء. . في أوائل ربيع عام 20013، أثناء النظر إلى نماذج درجة الحرارة، قمت بتجميع نموذج درجة الحرارة العامة. وبعد بضعة أشهر، تذكرت مفارقة درجة الحرارة ثم أدركت... أن نموذج درجة الحرارة الخاص بي يصف أيضًا مفارقة مبيمبا. كان ذلك في شهري مايو ويونيو 2013. لقد تأخرت لمدة عام، لكن هذا للأفضل. النموذج المادي الخاص بي عبارة عن إطار متجمد ويمكن إعادة لفه للأمام والخلف ويحتوي على نشاط حركي، وهو نفس النشاط الذي يتحرك فيه كل شيء. لدي 8 سنوات في المدرسة وسنتين في الكلية مع تكرار الموضوع. لقد مرت 20 سنة. لذلك لا أستطيع أن أعزو أي نوع من النماذج الفيزيائية إلى علماء مشهورين، ولا أستطيع أن أعزو الصيغ. اسف جدا.

أندريه، 08.11.2015 08:52

بشكل عام، لدي فكرة عن سبب تجمد الماء الساخن بشكل أسرع من الماء البارد. وفي شرحي، كل شيء بسيط للغاية، إذا كنت مهتمًا، فاكتب لي عبر البريد الإلكتروني: [البريد الإلكتروني محمي]

أندريه، 08.11.2015 08:58

أنا آسف، لقد أعطيت عنوان بريد إلكتروني خاطئًا، إليك البريد الإلكتروني الصحيح: [البريد الإلكتروني محمي]

فيكتور 23/12/2015 الساعة 10:37

يبدو لي أن كل شيء أبسط، فالثلج يتساقط هنا، وهو عبارة عن غاز متبخر، ومبرد، لذلك ربما في الطقس البارد يبرد الساخن بشكل أسرع لأنه يتبخر ويتبلور على الفور دون أن يرتفع بعيدًا، والماء في الحالة الغازية يبرد بشكل أسرع مما كانت عليه في الحالة السائلة)

بيكجان، 28/01/2016 09:18

ولو أن أحداً كشف قوانين العالم المرتبطة بهذه التأثيرات لما كتب هنا، ومن وجهة نظري لن يكون من المنطقي أن يكشف أسرارها لمستخدمي الإنترنت عندما يتمكن من نشرها في مجلة علمية مشهورة. ويثبت ذلك بنفسه أمام الناس، فما سيكتب هنا عن هذا التأثير أغلبه غير منطقي.)))

أليكس، 22/02/2016 الساعة 12:48

مرحبًا أيها المجربون، أنت على حق عندما تقول إن العلم يبدأ حيث... ليس القياسات، بل الحسابات. "التجربة" هي حجة أبدية ولا غنى عنها لمن حرموا من الخيال والتفكير الخطي، لقد أساءت للجميع، الآن في حالة E=mc2 - هل يتذكر الجميع؟ إن سرعة الجزيئات التي تطير من الماء البارد إلى الغلاف الجوي تحدد كمية الطاقة التي تحملها بعيدا عن الماء (التبريد هو فقدان الطاقة)، ​​وسرعة الجزيئات من الماء الساخن أعلى بكثير ويتم تربيع الطاقة المنقولة ( معدل تبريد الكتلة المتبقية من الماء) هذا كل شيء، إذا ابتعدت عن "التجربة" وتذكرت أساسيات العلوم

فلاديمير 25/04/2016 10:53 | الطقس

في تلك الأيام، عندما كان التجمد نادرا، تم تصريف المياه من نظام تبريد السيارات في مرآب غير مدفأ بعد يوم عمل، حتى لا تذوب كتلة الأسطوانة أو المبرد - في بعض الأحيان معا. في الصباح تم سكب الماء الساخن. في الصقيع الشديد، بدأت المحركات دون مشاكل. بطريقة ما، بسبب عدم وجود الماء الساخن، تم سكب الماء من الصنبور. تجمد الماء على الفور. كانت التجربة باهظة الثمن - تمامًا مثل تكلفة شراء واستبدال كتلة الأسطوانة والمبرد لسيارة ZIL-131. ومن لم يصدقه فليتحقق. وقام مبيمبا بتجربة الآيس كريم. يحدث التبلور في الآيس كريم بشكل مختلف عما يحدث في الماء. حاول قضم قطعة من الآيس كريم وقطعة من الثلج بأسنانك. على الأرجح أنها لم تتجمد، بل أصبحت سميكة نتيجة التبريد. والمياه العذبة، سواء كانت ساخنة أو باردة، تتجمد عند درجة صفر مئوية. الماء البارد سريع، لكن الماء الساخن يستغرق وقتًا حتى يبرد.

الهائم, 05/06/2016 12:54 | إلى أليكس

"ج" - سرعة الضوء في الفراغ E=mc^2 - صيغة تعبر عن تكافؤ الكتلة والطاقة

ألبرت، 27/07/2016 الساعة 08:22

أولاً، تشبيهًا بالمواد الصلبة (لا توجد عملية تبخر). لقد قمت مؤخرًا بلحام أنابيب المياه النحاسية. تتم العملية عن طريق تسخين موقد الغاز إلى درجة حرارة انصهار اللحام. يبلغ وقت التسخين لمفصل واحد مع أداة التوصيل دقيقة واحدة تقريبًا. لقد قمت بلحام مفصل واحد في أداة التوصيل وبعد بضع دقائق أدركت أنني قمت بلحامه بشكل غير صحيح. كان من الضروري تدوير الأنبوب قليلاً في أداة التوصيل. بدأت بتسخين المفصل مرة أخرى باستخدام الموقد، ولدهشتي، استغرق الأمر من 3 إلى 4 دقائق لتسخين المفصل إلى درجة حرارة الانصهار. كيف ذلك!؟ بعد كل شيء، لا يزال الأنبوب ساخنا ويبدو أن هناك حاجة إلى طاقة أقل بكثير لتسخينه إلى درجة حرارة الانصهار، لكن كل شيء تبين أنه عكس ذلك. الأمر كله يتعلق بالتوصيل الحراري، وهو أعلى بكثير في الأنابيب الساخنة بالفعل، وقد تمكنت الحدود بين الأنابيب الساخنة والباردة من التحرك بعيدًا عن المفصل في دقيقتين. الآن عن الماء. سنعمل بمفاهيم الوعاء الساخن وشبه الساخن. في وعاء ساخن، يتشكل حد حراري ضيق بين الجزيئات الساخنة شديدة الحركة والجزيئات الباردة بطيئة الحركة، والتي تتحرك بسرعة نسبية من المحيط إلى المركز، لأنه عند هذا الحد تتخلى الجزيئات السريعة عن طاقتها بسرعة (تبريدها). بواسطة الجسيمات الموجودة على الجانب الآخر من الحدود. نظرًا لأن حجم جزيئات البرد الخارجية أكبر، فإن الجزيئات السريعة، التي تتخلى عن طاقتها الحرارية، لا يمكنها تسخين جزيئات البرد الخارجية بشكل كبير. لذلك، تتم عملية تبريد الماء الساخن بسرعة نسبيا. يتمتع الماء شبه الساخن بموصلية حرارية أقل بكثير ويكون عرض الحدود بين الجسيمات شبه الساخنة والباردة أوسع بكثير. يحدث التحول إلى مركز هذه الحدود الواسعة بشكل أبطأ بكثير مما يحدث في حالة الوعاء الساخن. ونتيجة لذلك، يبرد الوعاء الساخن بشكل أسرع من الوعاء الدافئ. أعتقد أننا بحاجة إلى تتبع ديناميكيات عملية تبريد الماء بدرجات حرارة مختلفة عن طريق وضع عدة أجهزة استشعار لدرجة الحرارة من منتصف الوعاء إلى حافةه.

ماكس، 19/11/2016 05:07

تم التحقق من ذلك: في يامال، عندما يكون الجو باردًا، يتجمد أنبوب الماء الساخن ويجب تدفئته، لكن البارد لا يحدث ذلك!

أرتيم، 09.12.2016 01:25

إنه أمر صعب، لكني أعتقد أن الماء البارد أكثر كثافة من الماء الساخن، بل وأفضل من الماء المغلي، وهنا يحدث تسارع في التبريد، وما إلى ذلك. يصل الماء الساخن إلى درجة الحرارة الباردة ويتجاوزها، وإذا أخذت في الاعتبار أن الماء الساخن يتجمد من الأسفل وليس من الأعلى كما هو مكتوب أعلاه، فإن هذا يسرع العملية كثيراً!

الكسندر سيرجيف, 21.08.2017 10:52

لا يوجد مثل هذا التأثير. واحسرتاه. في عام 2016 تم نشر مقال مفصل عن الموضوع في مجلة Nature: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect ومنه يتضح أنه بالتجارب الدقيقة (إذا كانت عينات الماء الدافئ والبارد متماثلة في كل شيء) باستثناء درجة الحرارة) لم يلاحظ التأثير .

زافلاب، 22/08/2017 05:31

فيكتور، 27/10/2017 الساعة 03:52

"هو حقا." - إذا كنت في المدرسة لم تفهم ما هي السعة الحرارية وقانون الحفاظ على الطاقة. من السهل التحقق - لهذا تحتاج إلى: الرغبة والرأس واليدين والماء والثلاجة والمنبه. وحلبات التزلج، كما يكتب الخبراء، يتم تجميدها (مملوءة) بالماء البارد، ويتم تسوية الجليد المقطوع بالماء الدافئ. وفي الشتاء تحتاج إلى صب سائل مضاد للتجمد في خزان الغسالة وليس الماء. سوف يتجمد الماء في أي حال، وسوف يتجمد الماء البارد بشكل أسرع.

إيرينا 23/01/2018 الساعة 10:58

لقد ناضل العلماء في جميع أنحاء العالم مع هذه المفارقة منذ زمن أرسطو، وتبين أن فيكتور وزافلاب وسيرجيف هم الأذكى.

دينيس، 02/01/2018 08:51

كل شيء مكتوب بشكل صحيح في المقال. لكن السبب مختلف بعض الشيء. أثناء عملية الغليان، يتبخر الهواء المذاب فيه من الماء، وبالتالي، عندما يبرد الماء المغلي، ستكون كثافته في النهاية أقل من كثافة الماء الخام عند نفس درجة الحرارة. لا توجد أسباب أخرى لاختلاف التوصيل الحراري غير اختلاف الكثافات.

زافلاب, 01/03/2018 08:58 | رئيس المختبر

إيرينا :)) "العلماء في جميع أنحاء العالم" لا يناضلون مع هذه "المفارقة" ؛ بالنسبة للعلماء الحقيقيين ، هذه "المفارقة" غير موجودة ببساطة - يمكن التحقق منها بسهولة في ظل ظروف قابلة للتكرار بشكل جيد. ظهرت "المفارقة" بسبب التجارب غير القابلة للتكرار التي أجراها الصبي الأفريقي مبيمبا وتم تضخيمها من قبل "علماء" مشابهين :)

ميرولاند، 23/03/2019 07:20

صبي تنزاني يعيش في قلب أفريقيا، ومن المحتمل جدًا أنه لم ير الثلج من قبل... ؛-D هل أنا لا أخلط بين أي شيء؟؟؟)))

سيرجي، 14/04/2019 02:02

نحن نأخذ شريطين مطاطيين، ونقوم بتمديد كليهما، أحدهما أكثر من الآخر (قياسًا على الطاقة الداخلية للمياه الباردة والدافئة) ونطلق في نفس الوقت أحد طرفي الأربطة المرنة. أي شريط مطاطي سوف يتقلص بشكل أسرع؟

ارتانيس , 05/08/2019 03:34

لقد مررت بهذه التجربة بنفسي. لقد وضعت كوبين متطابقين تمامًا من الماء الساخن والبارد في الثلاجة. تجمد البرد بشكل أسرع. وكان الساخن لا يزال دافئا قليلا. ما هو الخطأ في تجربتي؟

زافلاب, 05/09/2019 06:21 |

Artanis، من خلال تجربتك، "كل شيء على هذا النحو" :) - "تأثير Mpemba" غير موجود في تجربة تم إجراؤها بشكل صحيح، والتي تضمن ظروف تبريد متطابقة لكميات متطابقة من الماء فقط مع درجات حرارة أولية مختلفة. مبروك لك، لقد عبرت إلى جانب النور والعقل وانتصار القوانين الفيزيائية الأساسية وبدأت في الابتعاد عن "طائفة مبيمبا" ومحبي فيديوهات اليوتيوب بأسلوب "ما كذبوا علينا فيه" دروس فيزياء"... :)

مويسيفا ن.ب. , 16/05/2019 04:30 | الفصل. محرر

أنت على حق، الكثير يعتمد على الظروف التجريبية. ولكن إذا لم يتم ملاحظة التأثير على الإطلاق، فلن يكون هناك أي بحث أو منشورات في المجلات الجادة. هل قرأت المذكرة حتى النهاية؟ لا يوجد حديث عن مقاطع فيديو YouTube هنا.

زافلاب, 08/06/2019 05:26 | SlavNeftGas-YuzhNorthZapEast-Sintezأيا كان

ناتاليا بتروفنا، نحن نعيش في عصر "أزمة التكرار" في العلوم، حيث يفضل "العلماء البائسون"، من أجل زيادة مؤشر الاقتباس تحت شعار "النشر أو الفناء"، التنافس في اختراع نظريات مجنونة لإثبات التجارب المشكوك فيها بشكل واضح البيانات بدلاً من قضاء القليل من الوقت والموارد للتحقق من هذه البيانات قبل الجلوس لمقالة نظرية بحتة. مثال على هؤلاء "العلماء البائسين" هو على وجه التحديد "الفيزيائيون من سنغافورة" الذين ذكرتهم في المقال - لا يحتوي منشورهم على بياناتهم التجريبية الخاصة، ولكن فقط المنطق النظري المجرد حول التأثير المحتمل للظاهرة الغامضة "O: H-O" "ارتخاء بوند الشاذ" حول عملية التجميد الشاذ للمياه، والتي لاحظها فرانسيس بيكون ورينيه ديكارت وحتى أرسطو منذ عام 350 قبل الميلاد. ... وشخصيًا، أنا سعيد جدًا لأن نيكولا بريجوفيتش من جامعة زغرب حصل على جائزته المالية البالغة 1000 جنيه إسترليني من الجمعية الملكية للكيمياء في بريطانيا العظمى بعد استخدام معدات جيدة في ظل ظروف قابلة للتكرار، حيث قام بنفسه بقياس نتائج يمكن تفسيرها جسديًا دون أي شذوذًا وتساءلوا عن مدى خرقاء القياسات التي كان عليها الصبي مبيمبا وأتباعه ومدى كفاية أولئك الذين حاولوا تقديم "أساس نظري" لهذه التجارب الخرقاء.

مسوق عبر الإنترنت، محرر موقع "بلغة يسهل الوصول إليها"
تاريخ النشر: 21 نوفمبر 2017

« أي الماء يتجمد أسرع، البارد أم الساخن؟"- حاول أن تطرح سؤالاً على أصدقائك، على الأرجح سيجيب معظمهم بأن الماء البارد يتجمد بشكل أسرع - وسوف يرتكبون خطأً.

في الواقع، إذا قمت بوضع وعاءين من نفس الشكل والحجم في الثلاجة في وقت واحد، يحتوي أحدهما على ماء بارد والآخر ساخن، فإن الماء الساخن هو الذي سيتجمد بشكل أسرع.

قد يبدو مثل هذا البيان سخيفًا وغير معقول. إذا اتبعت المنطق، فيجب أن يبرد الماء الساخن أولا إلى درجة حرارة الماء البارد، ويجب أن يتحول الماء البارد بالفعل إلى جليد في هذا الوقت.

فلماذا يتفوق الماء الساخن على الماء البارد في طريقه إلى التجمد؟ دعونا نحاول معرفة ذلك.

تاريخ الملاحظات والبحث

لقد لاحظ الناس هذا التأثير المتناقض منذ العصور القديمة، لكن لم يعلق عليه أحد أهمية كبيرة. وهكذا، أشار أرسطو، وكذلك رينيه ديكارت وفرانسيس بيكون، في ملاحظاتهم إلى التناقضات في معدل تجميد الماء البارد والساخن. غالبًا ما ظهرت ظاهرة غير عادية في الحياة اليومية.

لفترة طويلة لم تتم دراسة هذه الظاهرة بأي شكل من الأشكال ولم تثير اهتمامًا كبيرًا بين العلماء.

بدأت دراسة هذا التأثير غير العادي في عام 1963، عندما لاحظ تلميذ فضولي من تنزانيا، إيراستو مبيمبا، أن الحليب الساخن المخصص للآيس كريم يتجمد بشكل أسرع من الحليب البارد. وعلى أمل الحصول على تفسير لأسباب التأثير غير العادي، سأل الشاب مدرس الفيزياء في المدرسة. ومع ذلك، ضحك المعلم عليه فقط.

لاحقًا، كرر مبيمبا التجربة، لكن في تجربته لم يعد يستخدم الحليب، بل الماء، وتكرر التأثير المتناقض مرة أخرى.

وبعد 6 سنوات، في عام 1969، طرح مبيمبا هذا السؤال على أستاذ الفيزياء دينيس أوزبورن، الذي جاء إلى مدرسته. اهتم الأستاذ بملاحظة الشاب، ونتيجة لذلك أجريت تجربة أكدت وجود التأثير، لكن لم يتم تحديد أسباب هذه الظاهرة.

ومنذ ذلك الحين سميت هذه الظاهرة تأثير مبيمبا.

وطوال تاريخ الملاحظات العلمية، تم طرح العديد من الفرضيات حول أسباب هذه الظاهرة.

لذلك، في عام 2012، أعلنت الجمعية الملكية البريطانية للكيمياء عن مسابقة للفرضيات التي تشرح تأثير مبيمبا. وشارك في المسابقة علماء من جميع أنحاء العالم، حيث تم تسجيل ما مجموعه 22000 ورقة علمية. على الرغم من هذا العدد الهائل من المقالات، لم يوضح أي منها مفارقة مبيمبا.

كان الإصدار الأكثر شيوعًا هو أن الماء الساخن يتجمد بشكل أسرع، لأنه ببساطة يتبخر بشكل أسرع، ويصبح حجمه أصغر، ومع انخفاض الحجم، يزداد معدل التبريد. تم دحض النسخة الأكثر شيوعًا في النهاية لأنه تم إجراء تجربة تم فيها استبعاد التبخر، ولكن تم تأكيد التأثير مع ذلك.

ويعتقد علماء آخرون أن سبب تأثير مبيمبا هو تبخر الغازات الذائبة في الماء. في رأيهم، أثناء عملية التسخين، تتبخر الغازات المذابة في الماء، مما يجعلها تكتسب كثافة أعلى من الماء البارد. وكما هو معروف فإن زيادة الكثافة تؤدي إلى تغير في الخواص الفيزيائية للماء (زيادة في التوصيل الحراري)، وبالتالي زيادة في معدل التبريد.

بالإضافة إلى ذلك، تم طرح عدد من الفرضيات التي تصف معدل دوران المياه اعتمادًا على درجة الحرارة. وقد حاولت العديد من الدراسات إثبات العلاقة بين مادة الحاويات التي يوجد فيها السائل. بدت العديد من النظريات معقولة جدًا، لكن لم يكن من الممكن تأكيدها علميًا بسبب نقص البيانات الأولية، أو التناقضات في التجارب الأخرى، أو لأن العوامل المحددة لم تكن ببساطة قابلة للمقارنة مع معدل تبريد الماء. شكك بعض العلماء في أعمالهم في وجود التأثير.

في عام 2013، ادعى الباحثون في جامعة نانيانغ التكنولوجية في سنغافورة أنهم حلوا لغز تأثير مبيمبا. وبحسب أبحاثهم فإن سبب هذه الظاهرة يكمن في أن كمية الطاقة المخزنة في الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء البارد والساخن تختلف بشكل كبير.

أظهرت طرق النمذجة الحاسوبية النتائج التالية: كلما ارتفعت درجة حرارة الماء، زادت المسافة بين الجزيئات بسبب زيادة قوى التنافر. ونتيجة لذلك، تمتد الروابط الهيدروجينية للجزيئات، مما يؤدي إلى تخزين المزيد من الطاقة. عندما تبرد، تبدأ الجزيئات في الاقتراب من بعضها البعض، مما يؤدي إلى إطلاق الطاقة من الروابط الهيدروجينية. في هذه الحالة، يكون إطلاق الطاقة مصحوبًا بانخفاض في درجة الحرارة.

في أكتوبر 2017، وجد الفيزيائيون الإسبان، في سياق دراسة أخرى، أن الدور الرئيسي في تكوين التأثير يلعبه إزالة المادة من التوازن (التسخين القوي قبل التبريد القوي). لقد حددوا الظروف التي يكون فيها احتمال حدوث التأثير هو الحد الأقصى. بالإضافة إلى ذلك، أكد علماء من إسبانيا وجود تأثير مبيمبا العكسي. ووجدوا أنه عند تسخينها، يمكن للعينة الباردة أن تصل إلى درجة حرارة عالية بشكل أسرع من العينة الأكثر دفئا.

وعلى الرغم من المعلومات الشاملة والتجارب العديدة، يعتزم العلماء مواصلة دراسة التأثير.

تأثير Mpemba في الحياة الحقيقية

هل سبق لك أن تساءلت لماذا تمتلئ حلبة التزلج في الشتاء بالماء الساخن وليس البارد؟ كما تفهم بالفعل، فإنهم يفعلون ذلك لأن حلبة التزلج المملوءة بالماء الساخن سوف تتجمد بشكل أسرع مما لو كانت مملوءة بالماء البارد. لنفس السبب، يتم سكب الماء الساخن في الشرائح في مدن الجليد الشتوية.

وبالتالي فإن معرفة وجود الظاهرة تتيح للناس توفير الوقت عند إعداد المواقع لممارسة الرياضات الشتوية.

بالإضافة إلى ذلك، يُستخدم تأثير مبيمبا أحيانًا في الصناعة لتقليل وقت تجميد المنتجات والمواد والمواد التي تحتوي على الماء.

هل سبق لك أن تساءلت لماذا يتجمد الماء الذي يتم تسخينه إلى 82 درجة مئوية بشكل أسرع من الماء البارد؟ على الأرجح لا، أنا متأكد من أن السؤال لم يخطر ببالك مطلقًا: أي الماء يتجمد بشكل أسرع، ساخن أم بارد؟

ومع ذلك، تم هذا الاكتشاف المذهل من قبل تلميذ أفريقي عادي، إراستو مبيمبا، في عام 1963. كانت هذه هي التجربة المعتادة لصبي فضولي، بالطبع لم يتمكن من تفسير معنى كلامه بشكل صحيح، علاوة على ذلك، لم يتمكن العلماء من جميع أنحاء العالم حتى عام 1966 من تقديم تفسير واضح ومثبت الجواب على السؤال - لماذا الماء الساخنيتجمد بشكل أسرع من البرد.

لماذا يتجمد الماء الساخن عند 4 درجات مئوية، والماء البارد عند 0؟

يحتوي الماء البارد على الكثير من الأكسجين المذابفهو الذي يحافظ على درجة تجمد الماء عند 0 درجة. فإذا أزيل الأكسجين من الماء، وهذا ما يحدث عند تسخين الماء، تذوب فقاعات الهواء في الماء، كما يقال الآن، وتنهار، ويتحول الماء إلى جليد ليس عند درجة الصفر كما جرت العادة، وبالفعل عند 4 درجات مئوية. وهو الأكسجين المذاب في الماء الذي يكسر الروابط بين جزيئات الماء، ويمنع الماء من التحول من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة، وسيتحول ببساطة إلى

كانت الكيمياء إحدى المواد المفضلة لدي في المدرسة. ذات مرة كلفنا مدرس الكيمياء بمهمة غريبة وصعبة للغاية. لقد أعطانا قائمة بالأسئلة التي كان علينا الإجابة عليها فيما يتعلق بالكيمياء. لقد تم منحنا عدة أيام لهذه المهمة وتم السماح لنا باستخدام المكتبات ومصادر المعلومات الأخرى المتاحة. أحد هذه الأسئلة يتعلق بنقطة تجمد الماء. لا أتذكر بالضبط كيف بدا السؤال، لكنه كان يتعلق بحقيقة أنك إذا أخذت دلوين خشبيين من نفس الحجم، أحدهما به ماء ساخن والآخر به ماء بارد (مع درجة حرارة محددة بدقة)، ووضعتهما في بيئة ذات درجة حرارة معينة، أي منها سوف تتجمد بشكل أسرع؟ بالطبع، اقترحت الإجابة على الفور - دلو من الماء البارد، لكننا اعتقدنا أنه كان بسيطا للغاية. ولكن هذا لم يكن كافيا لإعطاء إجابة كاملة، وكان علينا إثبات ذلك من وجهة نظر كيميائية. وعلى الرغم من كل تفكيري وأبحاثي، لم أتمكن من التوصل إلى نتيجة منطقية. حتى أنني قررت تخطي هذا الدرس في ذلك اليوم، لذلك لم أتعلم حل هذا اللغز أبدًا.

ومرت السنوات، وتعلمت الكثير من الأساطير اليومية حول درجة غليان وتجمد الماء، وكانت إحدى الأساطير تقول: “الماء الساخن يتجمد بشكل أسرع”. لقد بحثت في العديد من المواقع، ولكن المعلومات كانت متضاربة للغاية. وكانت هذه مجرد آراء لا أساس لها من الناحية العلمية. وقررت إجراء تجربتي الخاصة. وبما أنني لم أتمكن من العثور على دلاء خشبية، فقد استخدمت الفريزر والموقد وبعض الماء ومقياس الحرارة الرقمي. سأخبركم عن نتائج تجربتي بعد قليل. أولاً، سأشارككم بعض الحجج المثيرة للاهتمام حول الماء:

يتجمد الماء الساخن بشكل أسرع من الماء البارد. يقول معظم الخبراء أن الماء البارد سوف يتجمد بشكل أسرع من الماء الساخن. لكن هناك ظاهرة مضحكة (ما يسمى بتأثير ميمبا)، لأسباب غير معروفة، تثبت العكس: الماء الساخن يتجمد بشكل أسرع من الماء البارد. أحد التفسيرات المتعددة هو عملية التبخر: إذا تم وضع ماء ساخن جدًا في بيئة باردة، سيبدأ الماء في التبخر (سوف تتجمد الكمية المتبقية من الماء بشكل أسرع). وبحسب قوانين الكيمياء فهذه ليست أسطورة على الإطلاق، وعلى الأغلب هذا ما أراد المعلم أن يسمعه منا.

يتجمد الماء المغلي بشكل أسرع من ماء الصنبور. وعلى الرغم من التفسير السابق، يرى بعض الخبراء أن الماء المغلي الذي تم تبريده إلى درجة حرارة الغرفة يجب أن يتجمد بشكل أسرع لأن الغليان يقلل من كمية الأكسجين.

الماء البارد يغلي أسرع من الماء الساخن. إذا كان الماء الساخن يتجمد بشكل أسرع، فربما يغلي الماء البارد بشكل أسرع! وهذا مخالف للحس السليم ويقول العلماء أن هذا ببساطة لا يمكن أن يكون. يجب أن يغلي ماء الصنبور الساخن بشكل أسرع من الماء البارد. لكن استخدام الماء الساخن للغليان لا يوفر الطاقة. يمكنك استخدام كمية أقل من الغاز أو الضوء، لكن سخان المياه سيستخدم نفس كمية الطاقة اللازمة لتسخين الماء البارد. (مع الطاقة الشمسية الوضع مختلف قليلا). نتيجة لتسخين الماء بواسطة سخان الماء، قد تظهر رواسب، وبالتالي سيستغرق الماء وقتا أطول ليسخن.

إذا أضفت الملح إلى الماء، فسوف يغلي بشكل أسرع. يزيد الملح من درجة الغليان (وبالتالي يخفض درجة التجمد - ولهذا السبب تضيف بعض ربات البيوت القليل من الملح الصخري إلى الآيس كريم الخاص بهن). لكن في هذه الحالة نحن مهتمون بسؤال آخر: إلى متى سيغلي الماء وما إذا كانت درجة الغليان في هذه الحالة يمكن أن ترتفع فوق 100 درجة مئوية). وعلى الرغم مما تقوله كتب الطبخ، يقول العلماء إن كمية الملح التي نضيفها إلى الماء المغلي لا تكفي للتأثير على وقت الغليان أو درجة الحرارة.

ولكن هنا ما حصلت عليه:

الماء البارد: استخدمت ثلاثة أكواب زجاجية سعة 100 مل من الماء النقي: كوب واحد بدرجة حرارة الغرفة (72 درجة فهرنهايت/22 درجة مئوية)، وواحد به ماء ساخن (115 درجة فهرنهايت/46 درجة مئوية)، وواحد به ماء مغلي (212 درجة مئوية). درجة فهرنهايت/100 درجة مئوية). لقد وضعت الكؤوس الثلاثة في الثلاجة عند -18 درجة مئوية. وبما أنني كنت أعرف أن الماء لن يتحول على الفور إلى الجليد، فقد حددت درجة التجميد باستخدام "عوامة خشبية". عندما لم تعد العصا الموضوعة في وسط الكوب تلامس القاعدة، اعتبرت أن الماء متجمد. لقد قمت بفحص النظارات كل خمس دقائق. وما هي نتائجي؟ تجمد الماء في الكوب الأول بعد 50 دقيقة. تجمد الماء الساخن بعد 80 دقيقة. مسلوق - بعد 95 دقيقة. النتائج التي توصلت إليها: نظرًا لظروف الفريزر والمياه التي استخدمتها، لم أتمكن من إعادة إنتاج تأثير ميمبا.

لقد قمت أيضًا بتجربة هذه التجربة باستخدام الماء المغلي مسبقًا والذي تم تبريده إلى درجة حرارة الغرفة. لقد تجمد في غضون 60 دقيقة - ولا يزال يستغرق وقتًا أطول من الماء البارد للتجميد.

الماء المغلي: أخذت لتراً من الماء بدرجة حرارة الغرفة ووضعته على النار. تم غليه في 6 دقائق. ثم قمت بتبريده مرة أخرى إلى درجة حرارة الغرفة وأضفته إليه وهو ساخن. بنفس النار، تم غلي الماء الساخن في 4 ساعات و30 دقيقة. الخلاصة: كما هو متوقع، الماء الساخن يغلي بشكل أسرع بكثير.

الماء المغلي (مع الملح): أضفت ملعقتين كبيرتين من ملح الطعام لكل 1 لتر من الماء. وقد غلي في 6 دقائق و33 ثانية، وكما أظهر مقياس الحرارة وصلت درجة الحرارة إلى 102 درجة مئوية. مما لا شك فيه أن الملح يؤثر على درجة الغليان، ولكن ليس كثيرا. الخلاصة: الملح في الماء لا يؤثر بشكل كبير على درجة الحرارة ووقت الغليان. أعترف بصدق أنه من الصعب وصف مطبخي بالمختبر، وربما تتعارض استنتاجاتي مع الواقع. قد لا يقوم المُجمد الخاص بي بتجميد الطعام بشكل متساوٍ. ربما كانت نظارتي الزجاجية ذات شكل غير منتظم، وما إلى ذلك. ولكن بغض النظر عما يحدث في المختبر، عندما يتعلق الأمر بتجميد أو غلي الماء في المطبخ، فإن الشيء الأكثر أهمية هو المنطق السليم.

ربط مع حقائق مثيرة للاهتمام حول المياهكل شيء عن الماء
كما هو مقترح في المنتدى forum.ixbt.com، هذا التأثير (تأثير تجمد الماء الساخن بشكل أسرع من الماء البارد) يسمى "تأثير أرسطو-مبيمبا"

أولئك. يتجمد الماء المغلي (المبرد) بشكل أسرع من الماء "الخام".

تقدم الجمعية الملكية البريطانية للكيمياء مكافأة قدرها 1000 جنيه إسترليني لأي شخص يستطيع أن يشرح علميًا سبب تجمد الماء الساخن بشكل أسرع من الماء البارد في بعض الحالات.

"لا يزال العلم الحديث غير قادر على الإجابة على هذا السؤال الذي يبدو بسيطًا. يستخدم صانعو الآيس كريم والسقاة هذا التأثير في عملهم اليومي، لكن لا أحد يعرف حقًا سبب نجاحه. وقال البروفيسور ديفيد فيليبس، رئيس الجمعية الملكية البريطانية للكيمياء، كما نقل عنه بيان صحفي للجمعية، إن هذه المشكلة معروفة منذ آلاف السنين، وقد فكر فيها فلاسفة مثل أرسطو وديكارت.

كيف هزم طباخ من أفريقيا أستاذ فيزياء بريطاني

هذه ليست مزحة كذبة إبريل، ولكنها حقيقة مادية قاسية. إن العلم الحديث، الذي يتعامل بسهولة مع المجرات والثقوب السوداء، ويبني مسرعات عملاقة للبحث عن الكواركات والبوزونات، لا يستطيع تفسير كيفية "عمل" الماء الأولي. ينص الكتاب المدرسي بوضوح على أن تبريد الجسم الأكثر سخونة يستغرق وقتًا أطول من تبريد الجسم البارد. ولكن بالنسبة للمياه، لا يتم مراعاة هذا القانون دائما. وقد لفت أرسطو الانتباه إلى هذه المفارقة في القرن الرابع قبل الميلاد. ه. إليكم ما كتبه اليوناني القديم في كتابه Meteorologica I: «إن تسخين الماء مسبقًا يؤدي إلى تجميده. لذلك، كثير من الناس، عندما يريدون تبريد الماء الساخن بشكل أسرع، يضعونه أولاً في الشمس..." في العصور الوسطى، حاول فرانسيس بيكون ورينيه ديكارت تفسير هذه الظاهرة. للأسف، لم يتمكن الفلاسفة العظماء ولا العديد من العلماء الذين طوروا الفيزياء الحرارية الكلاسيكية من تحقيق ذلك، وبالتالي تم "نسيان" هذه الحقيقة المزعجة لفترة طويلة.

وفقط في عام 1968 "تذكروا" بفضل التلميذ إراستو مبيمبي من تنزانيا، بعيدًا عن أي علم. أثناء دراسته في مدرسة فنون الطهي عام 1963، تم تكليف مبيمبي البالغ من العمر 13 عامًا بمهمة صنع الآيس كريم. وبحسب التقنية، كان من الضروري غلي الحليب، وتذويب السكر فيه، وتبريده إلى درجة حرارة الغرفة، ثم وضعه في الثلاجة لتجميده. على ما يبدو، لم يكن مبيمبا طالبًا مجتهدًا وكان مترددًا. خوفًا من عدم وصوله إلى نهاية الدرس، وضع الحليب الساخن في الثلاجة. ولدهشته، تجمد حتى قبل حليب رفاقه المعد وفقًا لجميع القواعد.

عندما شارك مبيمبا اكتشافه مع مدرس الفيزياء، ضحك عليه أمام الفصل بأكمله. تذكر مبيمبا الإهانة. وبعد خمس سنوات، كان بالفعل طالبًا في جامعة دار السلام، وحضر محاضرة ألقاها الفيزيائي الشهير دينيس جي أوزبورن. بعد المحاضرة، سأل العالم سؤالاً: "إذا أخذت حاويتين متطابقتين بكميتين متساويتين من الماء، إحداهما عند 35 درجة مئوية (95 درجة فهرنهايت) والأخرى عند 100 درجة مئوية (212 درجة فهرنهايت)، ووضعتهما في مكان واحد". في الفريزر، فإن الماء الموجود في وعاء ساخن سوف يتجمد بشكل أسرع. لماذا؟" ولكم أن تتخيلوا رد فعل أستاذ بريطاني على سؤال من شاب من تنزانيا المهجورة. لقد سخر من الطالب. ومع ذلك، كان مبيمبا جاهزًا لمثل هذه الإجابة وتحدى العالم للمراهنة. انتهى نزاعهم باختبار تجريبي أكد أن مبيمبا كان على حق وهزم أوزبورن. وهكذا كتب الطباخ المتدرب اسمه في تاريخ العلم، ومن الآن فصاعدا تسمى هذه الظاهرة "تأثير مبيمبا". من المستحيل التخلص منها والإعلان عنها على أنها "غير موجودة". الظاهرة موجودة، وكما كتب الشاعر «لا تضر».

هل جزيئات الغبار والمواد المذابة هي المسؤولة؟

على مر السنين، حاول الكثيرون حل لغز تجميد الماء. تم اقتراح مجموعة كاملة من التفسيرات لهذه الظاهرة: التبخر، والحمل الحراري، وتأثير المواد الذائبة - ولكن لا يمكن اعتبار أي من هذه العوامل نهائيًا. لقد كرس عدد من العلماء حياتهم كلها لتأثير مبيمبا. كان جيمس براونريدج، عضو قسم السلامة الإشعاعية بجامعة ولاية نيويورك، يدرس هذه المفارقة في أوقات فراغه لمدة عقد من الزمن. وبعد إجراء مئات التجارب، يزعم العالم أن لديه أدلة على "الذنب" الناجم عن انخفاض حرارة الجسم. يوضح براونريدج أنه عند درجة حرارة 0 درجة مئوية، يصبح الماء شديد البرودة، ويبدأ في التجمد عندما تنخفض درجة الحرارة إلى ما دون ذلك. يتم تنظيم نقطة التجمد عن طريق الشوائب الموجودة في الماء - فهي تغير معدل تكوين بلورات الجليد. تتمتع الشوائب، مثل جزيئات الغبار والبكتيريا والأملاح الذائبة، بدرجة حرارة نووية مميزة عندما تتشكل بلورات الجليد حول مراكز التبلور. عند وجود عدة عناصر في الماء في وقت واحد، يتم تحديد نقطة التجمد بواسطة العنصر الذي لديه أعلى درجة حرارة للتنوي.

لإجراء التجربة، أخذ براونريدج عينتين من الماء لهما نفس درجة الحرارة ووضعهما في الثلاجة. واكتشف أن إحدى العينات تتجمد دائمًا قبل الأخرى، ربما بسبب مجموعة مختلفة من الشوائب.

يقول براونريدج إن الماء الساخن يبرد بشكل أسرع لأن هناك فرقًا أكبر بين درجة حرارة الماء والفريزر - وهذا يساعده على الوصول إلى نقطة التجمد قبل أن يصل الماء البارد إلى نقطة التجمد الطبيعية، والتي تكون أقل بمقدار 5 درجات مئوية على الأقل.

ومع ذلك، فإن منطق براونريدج يثير العديد من الأسئلة. ولذلك، فإن أولئك الذين يستطيعون تفسير تأثير مبيمبا بطريقتهم الخاصة لديهم فرصة للتنافس على جائزة ألف جنيه إسترليني من الجمعية الملكية البريطانية للكيمياء.