آب داغ زودتر از آب سرد يخ مي زند...!

واضح آرشیو وب فارسی:پی سی سیتی: آب داغ زودتر از آب سرد يخ مي زند...!

مطالعات جديد نشان مي دهد آب داغ زودتر از آب سرد يخ مي زند.

http://www.wired.com/images_blogs/wiredscience/2010/03/icy_hot.jpg

It’s True: Hot Water Really Can Freeze Faster Than Cold Water

Read More http://www.wired.com/wiredscience/2010/03/icy-hot/#ixzz0jClMqAQA (http://p30city.net/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fwww.wired.com%2Fwiredscience %2F2010%2F03%2Ficy-hot%2F%23ixzz0jClMqAQA)

Hot water really can freeze faster than cold water, a new study finds. Sometimes. Under extremely specific conditions. With carefully chosen samples of water.

http://www.wired.com/images_blogs/wiredscience/2009/09/sciencenews.gif (http://p30city.net/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fbit.ly%2F2TwTeS)

New experiments provide support for a special case of the counterintuitive Mpemba effect, which holds that water at a higher temperature turns to ice faster than cooler water.

The Mpemba effect is named for a Tanzanian schoolboy, Erasto B. Mpemba, who noticed while making ice cream with his classmates that warm milk froze sooner than chilled milk. Mpemba and physicist Denis Osborne published a report of the phenomenon in Physics Education in 1969. Mpemba joined a distinguished group of people who had also noticed the effect: Aristotle, Francis Bacon and René Descartes had all made the same claim.

On the surface, the notion seems to defy reason. A container of hot water should take longer to turn into ice than a container of cold water, because the cold water has a head start in the race to zero degrees Celsius.

But under scientific scrutiny, the issue becomes murky. The new study doesn’t explain the phenomenon, but it does identify special conditions under which the Mpemba effect can be seen, if it truly exists.

“All in all, the work is a nice beginning, but not systematic enough to do more than confirm it can happen,” comments water expert David Auerbach, whose own experiments also suggest that the effect does occur.

Papers published over the last decade, including several by Auerbach, who performed his research while at the Max Planck Institute for Flow Research in Göttingen, Germany, have documented instances of hot water freezing faster than cold, but not reproducibly, says study author James Brownridge of State University of New York at Binghamton. “No one has been able to get reproducible results on command.”

That’s what Brownridge has done. One of his experiments, presented online, repeatedly froze a sample of hot water faster than a similar sample of cool water.

Note the word similar. In order for the experiment to work, the cool water had to be distilled, and the hot water had to come from the tap.

In the experiment, about two teaspoons of each sample were held in a copper device that completely surrounded the water, preventing evaporation and setting reasonably even temperatures. Freezing was official when sensors picked up an electrical signal created by ice formation.

Brownridge heated the tap water to about 100° C, while the distilled water was cooled to 25° C or lower. When both samples were put into the freezer, the hot water froze before the cold water. Brownridge then thawed the samples and repeated the experiment 27 times. Each time, the hot tap water froze first.

The experiment worked because the two types of water have different freezing points, Brownridge says. Differences in the shape, location and composition of impurities can all cause water’s freezing temperature — which in many cases is below zero degrees C — to vary widely. With a higher freezing point, the tap water had an edge that outweighed the distilled water’s lower temperature.

Because the experiment didn’t compare two identical samples of water, the mystery of the Mpemba effect is not really solved. “I’m not arrogant enough to say I’ve solved this,” Brownridge says. But he has set some guidelines about when the effect can be seen.

Physical chemist Christoph Salzmann of the University of Durham in England says he’s not convinced the Mpemba effect really exists, because there are innumerable things that influence the timing of freezing, making it impossible to completely control.

Predicting how long it will take for a water sample to crystallize “is a bit like trying to predict when the next earthquake or crash of the stock market will happen,” he says. “I would not want to say that the Mpemba effect does not exist. But I have still not been convinced of its existence.”

كدام يك زودتر يخ مي زند
اثر شرايط خاص بر پديده هاي فيزيكي
http://www.magiran.com/npview.asp?ID=1689339
مترجم: عليرضا مجيدي

به نظر شما آب گرم زودتر يخ مي زند يا آب سرد؟ شايد خيلي از شما فكر كنيد اين سوال بسيار پيش پاافتاده و پاسخ آن بسيار راحت است، اما حقيقت اين است كه شما در پاسخ به اين سوال به احتمال زياد عجله كرده ايد و زود پاسخ قطعي داده ايد: چرا كه آب گرم «تحت شرايطي» زودتر از آب سرد يخ مي زند،
چنين پديده يي متناقض است. طي آزمايش هاي زيادي چنين چيزي مشاهده و ثبت شده است. در واقع قرن هاست كه دانشمندان متوجه اين پديده شده اند و دانشمنداني مثل ارسطو، بيكن و دكارت سال ها و قرن ها پيش آن را توصيف كرده اند.
ولي تا سال 1969 يعني زماني كه يك دانش آموز دبيرستاني تانزانيايي، به صورت تصادفي متوجه آن شد، اين پديده توسط دانش مدرن امروزي مان مورد بررسي قرار نگرفته بود. به پديده زودتر يخ زدن آب گرم نسبت به آب سرد، البته تحت شرايطي خاص «اثر امپمبا» گفته مي شود. نخستين بار ارسطو 300 سال قبل از ميلاد مسيح متوجه اين پديده شد. دانشمندان قرون وسطي زماني كه مي خواستند تئوري گرما را تبيين كنند، متوجه اين پديده شدند. در سال 1461 فيزيكداني به نام «جيوواني مارلياني» چهار اونس آب حرارت ديده و آب معمولي را براي يخ زدن در بيرون قرار داد و در كمال تعجب مشاهده كرد آب گرم تر زودتر يخ بسته است، اما نتوانست توجيهي براي اين مشاهده خود پيدا كند.
زماني كه تئوري مدرن گرما توسط دانشمندان مختلف تبيين شد، پديده «امپمبا» به كلي فراموش شد، اما 500 سال بعد از آزمايش «مارلياني» و بيشتر از دو هزار سال بعد از ارسطو اين پديده بار ديگر به صورت اتفاقي مشاهده شد. اين بار يك دانش آموز دبيرستاني تانزانيايي متوجه قضيه شد و داستان مشاهده او در مجله علمي نيوساينتيست به چاپ رسيد. در سال 1963 اين دانش آموز كه «امپمبا» نام داشت به همراه دانش آموزان ديگر براي مراسمي كه تدارك ديده بودند، مي خواستند بستني درست كنند. براي درست كردن بستني همان طور كه مي دانيد شير جوشيده شده يي كه به آن شكر اضافه شده، بايد يخ بزند. «امپمبا» هم منتظر بود كه ظرف شير و شكرش سرد شود تا بتواند آن را داخل يخچال بگذارد. اما او عجله داشت و از طرفي مي ديد اگر زود نجنبد، دانش آموزهاي ديگر زودتر از او ظرف هايشان را در يخچال مي گذارند و جايي براي ظرف او باقي نمي ماند، به همين علت ظرف سردنشده اش را در يخچال گذاشت. اما او در كمال تعجب مشاهده كرد زودتر از دانش آموزهاي ديگر كه ظرف شير و شكر سرد را در يخچال گذاشته بودند، موفق به تهيه بستني شده است.
«امپمبا» كه تعجب كرده بود، از معلمش در اين مورد پرسيد، اما دبير فيزيك به او گفت ممكن است اشتباهي كرده باشد. «امپمبا» در ابتدا كنجكاوي بيشتري نكرد و با همين توضيح قانع شد، اما مدتي بعد از يكي از دوستانش كه در شهر تانگا بستني فروش بود، شنيد كه او براي اينكه زودتر موفق به تهيه بستني شود، ظرف سردنشده را مستقيماً داخل يخچال مي گذارد. به علاوه «امپمبا» متوجه شد همه بستني فروش هاي تانگا همين كار دوستش را مي كنند. مدتي بعد در دبيرستان، «امپمبا» سوالش را مطرح كرد، اما معلمش حاضر به قبول آن نشد و به شوخي گفت چنين چيزي را فقط فيزيك «امپمبا» مي گويد و نمي توان نشاني از آن در دانش فيزيك جهاني پيدا كرد. اما «امپمبا» مجدداً در آزمايشگاه زيست شناسي اين پديده را با استفاده از ظرف آب گرم و سرد تكرار كرد و دوباره به همان نتيجه سابق رسيد.
مدتي بعد يك استاد فيزيك به نام دكتر «آزبورن» از دبيرستان «امپمبا» بازديد كرد. «امپمبا» از فرصت استفاده كرد و از دكتر «آزبورن» هم در مورد اين پديده پرسيد. «آزبورن» به سوالش توجهي نكرد، اما به او قول داد اين مورد را بررسي كند. «آزبورن» از يك تكنسين آزمايشگاه خواست اين پديده را امتحان كند. او هم به همان نتيجه «امپمبا» رسيد. سرانجام در سال 1969 مشاهدات «امپمبا» و دكتر «آزبورن» به چاپ رسيد و پديده زودتر يخ زدن آب گرم، به «اثر امپمبا» موسوم شد.
شرايطي كه تحت آن پديده «امپمبا» را مي توان مشاهده كرد، بسيار خاص هستند. شكل يخچال يا منبع سردكننده، شكل ظرف، ناخالصي و ميزان گاز موجود در آب، همه در رخ دادن «اثر امپمبا» موثر هستند. نمي توان «اثر امپمبا» را با مكانيسمي واحد توجيه كرد و در حقيقت مكانيسم هاي توجيه كننده فعلي بيشتر حدس هستند تا دليل قطعي:

1- تبخير: فرض كنيد دو ظرف آب 70 و 30 درجه داريم و آنها را سرد مي كنيم. هنگامي كه آب گرم تر سرد مي شود، مقداري از حجم آن تبخير مي شود، اين مقدار حجم تبخير شده آب از دو راه باعث تسهيل يخ زدن آب گرم تر مي شود:

الف- مقدار جرم آب گرم تر را كم مي كند.

ب- براي تبخير نياز به مقداري گرما است. آب تبخير شده اين گرما را از آب مايع مي گيرد. البته بديهي است كه تبخير به تنهايي نمي تواند «اثر امپمبا» را توجيه كند.

2- گازهاي حل شده در آب: هر چقدر آب گرم تر باشد ميزان گاز حل شده كمتري در خود دارد. بنابراين جريان هاي همرفتي در آن تسهيل مي شود و آب به صورت يكنواخت تري خنك مي شود. به علاوه آبي كه گاز كمتري دارد، نياز به از دست دادن مقدار كمتري گرما براي تبديل شدن به يخ دارد.

3- اثر سطح داغ: وقتي آب گرم تر سرد مي شود، جريان هاي همرفتي در آن به وجود مي آيد و توزيع گرما در آن به صورت يكنواخت نخواهد بود. چنين چيزي باعث مي شود يك لايه آب گرم در بالاي لايه آب سرد در آن ايجاد شود. به اين پديده اثر سطح داغ مي گويند. اين دو لايه يي شدن آب گرم تر باعث مي شود كه سرعت خنك شدن آن نسبت به آب در ابتدا سردتر، بيشتر شود.

4- اثر بر محيط اطراف: محيط اطراف ظرف هاي حاوي آب گرم و آب سردتر، هم بر يخ زدن آب ها اثر مي گذارد. مثلاً اگر آب گرم و سرد، هر دو روي لايه يي از يخ در يخچال قرار داده شوند، آب گرم تر ممكن است در ابتدا باعث ذوب شدن مقداري يخ شود و در يخ فرو رود و در نتيجه شرايط بهتري براي يخ زدن پيدا كند

/ مترجم: عليرضا مجيدي

البته جدیداً نفهمیدن. خیلی وقته. آقای محمودی که یادته(مرتضی)، می گفت جالبه که اینو یه آفریقایی کشف کرده!(یخ تو آفریقا!-البته شاید توی یه دانشگاه تو سیبری اینو کشف کرده باشه-). آخرین باری که در این مورد مطلب خواندم نوشته بود که هنوزم نفهمیدن چرا آب داغ زودتر یخ میزنه
(ببخشی پستتو نخوندم!)

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: پی سی سیتی]

[مشاهده در: www.p30city.net]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 258]