تبلیغات
شیمی سال اول متوسطه - اگر باور کنید, آب گرم سریع تر از آب سرد یخ می زند!!!!!

اثر Mpemba :      آب گرم سریعتر از آب سرد یخ می زند.

 

هرچند خلاف استدلال بنظر می رسد اما این یك واقعیت است كه در اغلب موارد در دماهای خاص مثلا 90 درجه سانتیگراد آب گرم سریعتر از آب سرد یخ  می زند . این اثر حتی در زمان ارسطو نیز شناخته شده بود اما نخستین بار با پشتكار Erasto Mpemba از دانش آموزان مدرسه ای در تانزانیا توجه جامعه علمی را به خود جلب كرد.دلایل وتوجیه های زیادی برای این پدیده ارائه شده اند كه بصورت زیر است:

 

1) تبخیر :

 

می دانیم كه آب داغ قسمتی از جرم خود را بر اثر تبخیر از دست می دهد بنابر اینبا این كاهش جرم  نسبت به آب سرد گرمای كمتری را از دست می دهد تا منجمد شود.( می دانیم كه گرما هم با جرم وهم با دمای جسم رابطه مستقیم دارد بنابر این هر چند دمای آب داغ بیشتر است ولی این عامل با كاهش جرم بر اثر تبخیر تا حدی جبران می شود) . محاسبات Kellدر سال 69 19 نشان داد كه اگر آب گرم با تبخیر سرد شود ودمای آن یكپارچه باشد سریعتر از آب سرد یخ می زند.

 

2) گازهای محلول :

 

انحلال پذیری گازها در آب با دما كاهش می یابد بنابر این در آب داغ گاز كمتری حل می شود

این باعث میشود كه خواص اب تا حدی تغییر كند .گفته شده است كه مقدار گاز محلول توانائی آب را برا انتقال گرما تغییر می دهد.

البته آزمایشهایی نیز انجام شده كه در آن ها ابتدا آب را جوشانده تا گازها خارج شوند سپس با ممانعت از ورود مجدد گازها آب را سرد وبعد سرعت انجماد آن را با آب داغ مقایسه نموده اند كه مشاهده شده هنوز هم آب داغ سریعتر منجمد می شود. یعنی آن كه نتیجه چنین آزمایشی اثر محتویات گاز محلول رادر اثر Mpemba چندان  تائید نمی كند.

 

3) جریان همرفتی:

 

در اكثر دماها چگالی آب داغ كمتر از آب سرد است این بدان معنا است كه در دماهای بالا تر سطح آب گرمتر از ته آن است وتوزیع دما در آن یكنواخت نیست.در این حالت جریان همرفتی شكل می گیرد. آب گرما را از سطح از دست می  دهد سپس به سمت پایین رفته جای خود را به آب گرمتر می دهد به این ترتیب می توان پذیرفت كه سرعت كاهش دما در آب داغ(مثلا70درجه) سریعتر از آب سرد(مثلا30درجه) است كه توزیع دما داخل آن یكنواخت تر(جریان همرفتی كمتر ) است.

 البته این واقعیت كه چگالی آب در 4درجه سانتیگراد بیشترین مقدار را دارد وبا كاهش بیشتر دما چگالی آب مجددا افزایش می یابد وجریان همرفتی بر عكس می شوداین توجیه را از دمای 4درجه به پایینتر با مشكل مواجه می سازد.

 

4) محیط:

 

آب داغ محیط اطراف خودش را تا حدی تغییر می دهدكه باعث می شود سریعتر منجمد شود این عامل توجیه این پدیده را نه در داخل آب كه در محیط اطراف ظرف جستجو می كند.چنانچه ظروف حاوی آب داغ وآب سرد درسطح یك لایه نازك یخ قرار گیرند ممكن است ظرف آب داغ ابتدا باعث ذوب شدن  قسمتی ازلایه نازك یخ شده وظرف قدری پایین تر رود به این ترتیب تماس برای انتقال گرما از ته ظرف بیشتر از آب سرد اولیه باشد. البته اثر این عامل را نیز می توان با قرار دادن ظروف در حمامهای سرد كننده بررسی كرد.

 

5) فوق انجماد (تاخیر در انجماد):

 

این پدیده زمانی رخ می دهد كه به دلایلی  

 آب درصفر درجه سانتیگراد یخ نبندد

 بلكه در دمای پایین تر شروع به یخ زدن

 می كند این بدان خاطر است كه مولكولهای

 آب در صفردرجه هنوز نظم لازم برای

 ایجاد شبكه بلوری خاص در یخ را پیدا

 نكرده اند.برخی آزمایشات نشان داده اند

 كه اثر تاخیر در انجماد برای آب داغ كمتر

 از آب سرد اتفاق می افتد (مثلا برای

 آب داغ در2- درجه وبرای آب سرد

 در 7- درجه)اگر این درست باشد

 آب سرد نیاز به كار وزمان بیشتری

 دارد تا منجمد شود.در واقع در آب از ابتدا داغ منجمد شده مقدار كمتری از

 یخ منجمد شده جامد بوده ومقدار قابل توجهی از آب بصورت مایع گیر افتاده در بلور جامدموجود است.در حالی كه در آب از ابتدا سرد منجمد شده یخ جامد تشكیل شده كامل تر ومحتوای آب گیر افتاده كمتر است. درجه حرارت كمتر سبب هسته ای شدن شدید ورشد سریعتر كریستالهای یخ می شود.


iratewoman437.exteen.com
سه شنبه 17 مرداد 1396 07:23 ق.ظ
Spot on with this write-up, I really think this web site needs a great deal
more attention. I'll probably be back again to see more, thanks for
the information!
heleneori.hatenablog.com
یکشنبه 15 مرداد 1396 07:52 ق.ظ
I am curious to find out what blog system you happen to be utilizing?
I'm experiencing some small security issues with
my latest blog and I would like to find something more safe.

Do you have any recommendations?
How do you treat Achilles tendonitis?
شنبه 14 مرداد 1396 05:04 ب.ظ
Hi there, this weekend is pleasant for me, for the reason that this point in time i am reading this enormous educational paragraph here at my
residence.
cojonathan.blog.fc2.com
یکشنبه 8 مرداد 1396 02:30 ق.ظ
Wonderful website. A lot of helpful information here. I'm sending it to a few buddies ans additionally sharing in delicious.

And naturally, thank you for your sweat!
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر