پنج شنبه, ۳۰ خرداد , ۱۳۹۸
مطالب آموزش
آزمایشگاه
سوالات امتحانی
Print Friendly, PDF & Email

هرچند خلاف استدلال بنظر می رسد اما این یک واقعیت است که در اغلب موارد در دماهای خاص مثلا ۹۰ 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 پشتکار Erasto Mpemba از دانش آموزان مدرسه ای در تانزانیا توجه جامعه علمی را به خود جلب کرد.دلایل وتوجیه های زیادی برای این پدیده ارائه شده اند که بصورت زیر است:

۱) تبخیر :

می دانیم که آب داغ قسمتی از جرم خود را بر اثر تبخیر از دست می دهد بنابر اینبا این کاهش جرم نسبت به آب سرد گرمای کمتری را از دست می دهد تا منجمد شود.( می دانیم که گرما هم با جرم وهم با دمای جسم رابطه مستقیم دارد بنابر این هر چند دمای آب داغ بیشتر است ولی این عامل با کاهش جرم بر اثر تبخیر تا حدی جبران می شود) . محاسبات Kellدر سال ۶۹ ۱۹ نشان داد که اگر آب گرم با تبخیر سرد شود ودمای آن یکپارچه باشد سریعتر از آب سرد یخ می زند.

۲) گازهای محلول :

انحلال پذیری گازها در آب با دما کاهش می یابد بنابر این در آب داغ گاز کمتری حل می شود

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

البته آزمایشهایی نیز انجام شده که 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 که مشاهده شده هنوز هم آب داغ سریعتر منجمد می شود. یعنی آن که نتیجه چنین آزمایشی اثر محتویات گاز محلول رادر اثر Mpemba چندان تائید نمی کند.

۳) جریان همرفتی:

در اکثر دماها چگالی آب داغ کمتر از آب سرد است این بدان معنا است که در دماهای بالا تر سطح آب گرمتر از ته آن است وتوزیع دما در آن یکنواخت نیست.در این حالت جریان همرفتی شکل 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 که سرعت کاهش دما در آب داغ(مثلا۷۰درجه) سریعتر از آب سرد(مثلا۳۰درجه) است که توزیع دما داخل آن یکنواخت تر(جریان همرفتی کمتر ) است.

البته این واقعیت که چگالی آب در ۴درجه سانتیگراد بیشترین مقدار را دارد وبا کاهش بیشتر دما چگالی آب مجددا افزایش می یابد وجریان همرفتی بر عکس می شوداین توجیه را از دمای ۴درجه به پایینتر با مشکل مواجه می سازد.

۴) محیط:

آب داغ محیط اطراف خودش را تا حدی تغییر می دهدکه باعث می شود سریعتر منجمد شود این عامل توجیه این پدیده را نه در داخل آب که در محیط اطراف ظرف جستجو می کند.چنانچه ظروف حاوی آب داغ وآب سرد درسطح یک لایه نازک یخ قرار گیرند ممکن است ظرف آب داغ ابتدا باعث ذوب شدن قسمتی ازلایه نازک 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 کننده بررسی کرد.

۵) فوق انجماد (تاخیر در انجماد): این پدیده زمانی رخ می دهد که به دلایلی

آب درصفر درجه سانتیگراد یخ نبندد بلکه در دمای پایین تر شروع به یخ زدن

می کند این بدان خاطر است که مولکولهای آب در صفردرجه هنوز نظم لازم برای

ایجاد شبکه بلوری خاص در یخ را پیدا نکرده اند.برخی آزمایشات نشان داده اند

که اثر تاخیر در انجماد برای آب داغ کمتر از آب سرد اتفاق می افتد (مثلا برای

آب داغ در۲- درجه وبرای آب سرد در ۷- درجه)اگر این درست باشد آب سرد نیاز به کار وزمان بیشتری

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

یخ منجمد شده جامد بوده ومقدار قابل توجهی از آب بصورت مایع گیر افتاده در بلور جامدموجود است.در حالی که در آب از ابتدا سرد منجمد شده یخ جامد تشکیل شده کامل تر ومحتوای آب گیر افتاده کمتر است. درجه حرارت کمتر سبب هسته ای شدن شدید ورشد سریعتر کریستالهای یخ می شود.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

لطفا مجددا بارگزاری نمایید.

اعتماد به خدا بهای هر چیز گرانبها است و نردبانی به سوی هر بلندایی است.
آموزش ویژه علوم






دانلود کتاب های علوم


















طرح درس سالانه






دانلود راهنمای معلم



عضویت خبرنامه