Wikipedija

Mpemba efekt: razlika između inačica

Pregledaj povijest
← Starija izmjenaNovija izmjena →
Izbrisani sadržaj Dodani sadržaj
VizualnoWikitekst
poveznice
Redak 1:
'''MpemaMpemba efekt''' je prirodni efekt kada se ista količina početno toplije [[voda|vode]], brže smrzne od iste količine početno hladnije [[Voda|vode]]; skraćeno: topla voda se prije smrzne nego hladna.▼
{{wikipedizirati}}
{{wikipoveznice}}
▲'''Mpema efekt''' je prirodni efekt kada se ista količina početno toplije vode, brže smrzne od iste količine početno hladnije [[Voda|vode]]; skraćeno: topla voda se prije smrzne nego hladna.
 
== Povijesni uvod ==
 
Mpemba efekt je prirodna pojava koja je odavno poznata u Zapadnom svijetu. Među prvim ju je uočio [[Aristotel|Aristotel]] (350 godina prije Krista). On je zapisao
 
''„činjenica da je voda prethodno ugrijana pridonosi bržem smrzavanju; tako se hladi brže. Stoga, mnogi ljudi, kada žele smrznuti toplu vodu što prije, prvo je stave naosunce..“ ''
U [[13. stoljeće|13. stoljeću]] [[Roger Bacon]] piše u svome Opus Majus o istom fenomenu i poziva se na Aristotelovu Meterologicu; on spominje da se fenomen događa tek pod nekim posebnim okolnostima.
U povijesti su još poznati slučajevi, kao Giovanni Marliani koji je [[1461.|1461]]. godine izveo eksperiment i dokazao da ovaj fenomen uistinu postoji. Kasnije u 17. stoljeću [[Francis Bacon]] i [[Rene Descartes|Rene Decartes]] sudjeluju u sličnim raspravama; u svojim Novum Organum, Bacon zapisuje:
''„..water a little warmed is more easily frozen that that which is quite cold.“ ''
Sam Decartes je 1600. godine bezuspješno pokušavao objasniti zašto se toplija voda brže smrzne od hladnije. U pismu Decartesa kojeg je uputio Mersenneu , piše kako on ne proučava da li se toplija voda brže smrzne od hladnije, nego piše kako je prvo prokuhao vodu i pustio bi je da se ohladi na jednaku temperaturu kao i kod druge posude s neprokuhanom vodom. On kaže da bi se čak i tada prokuhana voda prije smrznula od neprokuhane, tj. da je voda nakon ključanja nekako promijenila svoja svojstva.
 
Trebalo je da dođe [[1963.|1963]]. godina si bi [[Tanzanija|tanzanijski]] školarac pod imenom Erasto B. Mpemba uočio istu pojavu i vratio je u modernu znanost. Naime, u njegovoj školi bio je običaj da učenici praverade [[sladoled]]. No, u hladnjaku nije uvijek bilo dovoljno mjesta za sve posude sa vrućom smjesom mlijeka koje bi se kasnije hladile i pretvorile u sladoled, pa je Mpemba, u strahu da ne ostane bez sladoleda, stavio vruću smjesu mlijeka odmah u hladnjak (a to je bilo zabranjeno jer se smatralo da bi moglo oštetiti dragocijeni hladnjak), a da je prije toga nije pustio da se lagano ohladi na zraku. Uočio je da se posuda mlijeka neobično brzo smrznula i pitao je svoga profesora zašto se toplije mlijeko brže smrzne od hladnijeg. Profesor se samo izrugao s njim. No, Mpemba je bio ustrajan i ponavljao je pokus i pokazivao ga svojim prijateljima. U svakom pokusu toplije mlijeko bi se brže smrznulo od hladnijeg. Mpemba je još saznao da sladoledari u Tanga City-u već odavno znaju za taj fenomen i praktično ga koriste.
 
Mpemba je krenuo u srednju školu i na njegovu sreću, u posjet im je došao Dr. Osborne, profesor fizike. Mpemba se odvažio i postavio isto pitanje. Profesor je bio jako skeptičan glede tog problema, ali je ipak obećao Mpembi da će provjeriti. Javio je svome asistentu da provjeri, a ovaj mu je nakon nekoliko eksperimenata dojavio da se toplija voda uistinu brže smrzne od hladnije i dodao je „ali ćemo ponavljati eksperminet dok ne dobijemo prave rezultate“. Ali eksperimenti su davali iste rezultate, pa su dr. Osborne i Mpemba napisali zajednični članak 1969. godine.
Line 24 ⟶ 23:
Očito je da ovo proturiječi zdravom razumu; uzmimo primjer:
''Imamo dvije posude vode. U posudi A je voda temperature 80⁰C, a u B vodu temperature 20⁰C. Izložimo ih jednakom hlađenju. Ako vodi u posudi B treba t(x) vremena da se smrzne (0⁰C) , logično je da će vodi u posudi A trebati neki t(y) vremena da se ohladi od 80⁰C do 20⁰C i plus vrijeme t(x) da se ohladi sa 20⁰C na 0⁰C; tj za hlađenje vode u posudi A uvijek će trebati više vremena za t(y) od vode u posudi B.''
Isto tako, ovo proturiječi, na prvi pogled, i zakonima termodinamike i [[Isaac Newton|Newtonovom]] zakonu hlađenja :
 
<math>\frac{dT}{dt}=-k(T-T_{\alpha})</math>
Line 37 ⟶ 36:
== Moguća objašnjenja ==
 
Danas svijet [[fizika|fizike]] istražuje pet mogućih krivaca za Mpembin efekt. Napomenimo da niti jedno od ovih objašnjenja nije u potpunosti prihvaćeno zbog dosta kontradikcija ili nedostatka [[matematika|matematičkog]] aparata.
Ukratko ćemo ih objasniti:
 
Line 51 ⟶ 50:
*'''Otopljeni plin'''
 
Istina je da hladnija voda ima više otopljenog plina u sebi nego toplija voda. Posljedica toga je što se pri ključanju vode otopljeni plin oslobađa. Moguće je da taj plin na neki način utječe na točku smrzavanja vode ili količinu topline potrebne da se određena količina vode ohladi. Poznat je pokus Freemana sa vodom zasićenoj sa CO2CO<sub>2</sub> (koji nije opisivao ionska svojstva, koja su jako bitna). On je proučavao Mpemba efekt sa vodom u kojoj je otopljen ugljikov dioksid.
Ovo bi se moglo nadovezati na, već spomenuti, Descartesov pokus; isto tako Mpemba i Osborne su u svome eksperimentu radili sa prokuhanom vodom i time je očito da to otopljeni plin i ne mora uzročnik Mpemba efekta (jer ga, kada voda proključa, praktički i nema).
 
Line 64 ⟶ 63:
 
Najkompleksniji parametar od svih. Kako se voda hladi, razvijaju se konvenkcijske struje i temperatura više nije homogena.
Zbog ove pojave, analiza se zakomplicira, jer više ne radimo sa jednim parametrom, već sa skalarnom funkcijom i dinamika fluida postaje teška za opisati. Ipak, za temperature poviše 4⁰C, toplija voda ima manju gustoću od hladnije, i početi će se gibati (dizati) prema vrha, kao što predviđa Arhimedov[[Arhimed]]ov zakon; tj. javljati će se ascedentno i descedetno strujanje. Očito je, zbog temperaturne nehomogenosti, da voda pri srednjoj temperaturi od, npr. 35⁰C, neće biti u svim djelovima na toj temperaturi, već će na vrhu (posude) biti mnogo toplija a na dnu (posude) mnogo hladnije; što povlači i veće isparavanje od predviđenog. Ako želimo preko konvekcije objasniti Mpembin efekt, moramo promatrati i isparavanje. Valja napomenuti da je konvekcija osjetljiva na oblik i dimenzije posude.
 
==Literatura==
Line 80 ⟶ 79:
 
[[Kategorija:Termodinamika]]
 
<!-- interwiki -->
 
[[cs:Mpembův jev]]
Dobavljeno iz "https://hr.wikipedia.org/wiki/Mpemba_efekt"