Mpembos efektas: kodėl verdantis vanduo užšąla greičiau už vėsų?

[kancaras]

visi jusu speliojimai parasyti vikipedijoj.. netinka

[MindaugasV85]

Na gal pabandom susumuoti tuos elementarius faktus (iš jūsų diskusijų + manasis):
a) Karšto vandens tankis yra mažesnis negu šalto, taigi litras 100 laipsnių C vandens svers mažiau už 34 laipsnių vandenį, t.y. molekulių bus mažiau. Aišku čia kalbama apie kelis procentus, o gal net procento dalį.
b) Garuodamas vanduo dar "pames" keletą molekulių iš savo talpos - taigi dar minus kažkokia procento dalis;
c) Geras pastebėjimas su šerkšnu. Kad ir temperatūrai pakritus ir po juo susidarius ledui, indo kontaktas su šaldikliu bus geresnis;
d) Aš dar pridurčiau tą faktą, dėl kurio mes apskritai užvirinėjame tą vandenį: pasišalina dalis kalkių (aišku jeigu jų yra);
e) Ir dar vienas pastebėjimas - užvirtame vandenyje žūsta daugelis mikroorganizmų (bakterijų ar kitų niekučių), kurie gali išskirti šilumą, o taip pat papildomai "judinti" vandenį, ko pasekoje "tekantis" vanduo sunkiau užšąla.

Beje būtų dar įdomu pamatuoti kaip keičiasi vandens elektrinė varža krentant temperatūrai (užvirto ir neužvirto). Gal čia dar kažką iškapstytume.

[algiuz]

Tai argi aš sakau, kad karšto skysčio bus penkiais litrais mažiau? Tas žymiai mažiau tai sakykim keli ar keliolika mililitrų, bet to užtenka, kad karštas vanduo pradėtų šalti greičiau. Pagrindinė šilumos mainų formulė Q=k*F*deltaT, karšto vandens F yra mažesnis(nedaug, aišku, ne 8m2, kaip čia visi piešia) nei šalto ir to užtenka, kad jis pradėtų šalti greičiau. Netingėčiau paskaičiuočiau, bet kad tingiu, atostogos visgi.

Edit: Dar savim abejodamas grupiokams parašiau, visi ta pati sako. Tūris mažėja, plotas mažėja, užšala greičiau.

[MindaugasV85]

[Aurum]

Klausimas, kodel sitas efektas neveikia acetonui, kuris garuoja daug intensyviau? Be to aprasytas eksperimentas veikia ir dedant indus su karstu ir saltu vandeniu i saldikli ant kartono dezutes, kuri veikia kaip silumos izoliatorius. Ir sitas efektas veikia su ivestais dazais i tirpala ir atrodo labai graziai besiformuojantis ledas.
Be to manau youtubei galima rasti nemazai filmuku, kur su verdanciu vandeniu iseina i -30 C lauka ir ispyla, iskart formuojasi sniegas/ledukai. Sitas neveikia, jeigu piltum paprasta, salta vandeni.
informacijos nuoroda
_________________
Gero gyvenimo kalvis

[Dixis]

Tai viskas cia aisku: vanduo turi atminti!!!! tegyvuoja homeopatiniai vaistai

[Stebėtojas]

Sakyčiau, procesas panašus į tą, kai ant veido formuojasi šerkšnas nuo iškvepiamo oro. Garų molekulės yra retos ir greitai atšąla, ir taip iškrenta sniegas. Sniegas tirpsta kartu staigiai mažindamas vandens temperatūrą paviršiuje ir suformuodamas ledą, o toliau prisijungia likę dėsniai, kaip skysčio konvekcija ir ledo šiluminio laidumo koeficientas.

[radiopowder]

Gal čia kažkas dėl vandens klasterių (vandens klasteriai - į didesnes struktūras, vandeniliniais ryšiais susijungusios vandens molekulės). Nes paprastas 34 laipsnių vanduo turi šešiakampius klasterius, o šimto laipsnių temperatūros vandenyje, molekulės turi daugiau energijos ir tarpusavyje beveik nebesudaro vandenilinių ryšių, ir gal vėliau, jam šąlant, susidaro jau nebe šešiakampiai, o keturkampiai klasteriai (žinau, kad visokių jų gali būti, pvz. nesvarumo būklėje kubo formos)(ir keturkampis klasteris yra paprastesnė sistema nei šešiakampis, o gamtoje dažniausiai sistemos yra linkusios įgauti kuo paprastesnę būseną). Vykstant vandens šiluminiam judėjimui iš tikrųjų juda ne atskiros h2o molekulės, o jų klasteriai (tai paaiškintų, kodėl Mpembos efektas nevyksta su daugeliu kitų skysčių, nes kiti skysčiai arba tarpusavyje nesudaro vandenilinių ryšių arba gal dėl didesnės molekulinės masės turi tik vieno tipo klasterius, čia dar reiks pasidomėt). Kadangi keturkampiai klasteriai yra lengvesni nei šešiakampiai todėl mažiau inertiškesni ir greičiau sustoja t.y. greičiau užšąla.
Gal čia ir nesąmonių šiek tiek parašiau (pataisykit jeigu taip), bet tik tokį radau skirtumą tarp šalto ir atšalusio vandens.

[Dixis]

Visu pirma reikia atmesti visokias medziagas vandenyje ir t.t.. Kalbam apie gryna vandeni ir tik vandeni. Tai ir reiktu galvot, kuo vanduo ypatingas.
1) Vandens molekule tokia vienintelė (geometrine prasme)
2) Ji susijungus vandeniliniais ryšiais
3) kaip ir paminėta aukščiau, reiktų patirinėt koks ledas susidaro šaldant karšta vandenį ir šaldant šalta vandenį. Šiaip turėtų struktūra skirtis.

Tarp šių trijų dalykų ir slypi ats

[delgados666]

Manau, kad kaip ir žmogus, gyvenantis vėsesnei klimato juostoj papuoles į arktį sunkiau sušals negu tas, kuris gyvena pvz Afrikoj.

Taip ir vanduo, kuris yra labiau vėsesnis sunkiau sušals negu tas, kuris yra karštas.
Viskas dėl adaptacijos ir kontrasto.

[spindulys]

[Xdmin]

[O3]

Mano manymu čia panašiai kaip su tornado susiformavimu. Esant didesniems temperatūrų skirtumams susidaro mažas sūkurys, kuris atgabenęs didesnį kiekį šalto oro greičiau atvėsina viršutinį vandens sluoksnį. Atvėsus vandens paviršiui analoginiai procesai prasideda ir vandenyje tik gerokai greičiau nei su vandens talpykla arčiau 0c. Taigi šiltas vanduo sušąla greičiau, nes sūkurio dėka atgabentas šaltis gerokai greičiau atvėsino vandens paviršių, atvėsęs vanduo gerokai greičiau maišosi su šaltu vandeniu. O vandens sušalimo skirtumas laike atsiranda todėl, kad ankščiau minėtas sūkurys atnešęs didesnį kiekį šalčio gerokai greičiau atšaldo paviršių. Tuo tarpu vanduo esantis arčiau 0c neturėjo tiek energijos pernešti didesnio kiekio šalto oro, kuris galėtų gerokai greičiau atšaldyti vandens paviršiaus ir paspartinti šilto ir šalto vandens mainus,taigi procesai vyko gerokai lėčiau. Šiuo atveju suvienodėti procesas su šaltu vandeniu negali, nes šaltas vanduo neturėjo sūkurio (energijos) galinčios iš aplinkos atnešti daugiau šalto oro, negana to prieš tai buvęs sūkurys atneša tiek šalčio, kad jis įšaldo vandens talpyklos paviršių labiau nei esanti arčiau 0c, o šilumos ir šalčio apsikeitimo procesai vandenyje užtrunka, kas sąlygoja labiau įšaldyta paviršių ir galiausiai greitesni vandens atšalimą. Aišku šito reikalo be laboratorijos ištirti neišeis.

[so]

O negali karštas vanduo šaldamas pirma kristalizuotis, o nuo to tik dar labiau šalti? Apskritai, kaip vyksta pats sustingimo procesas, virtimas į ledą?

[Arooncix]

Bent jau man i galva šovė viena skysčių savybė:

Kuo intensyviau garuoja skystis, tuo jis greičiau vėsta. Karštas vanduo garuoja žymiai greičiau nei šaltas, todėl ir šąla greičiau. Kituose skysčiuose pvz. acetone ledas nesusidaro, nes jis sustingsta prie daug žemesnės temperatūros, nei vanduo.
Žinoma, čia tik viena savybė iš kelių, kurios pašireiškia mpembos efekte.

[Hmz]

[vvv2]

[vyckas]

[radiopowder]

[radiopowder]

[vvv2]