Cili ujë ngrin më shpejt, i nxehtë apo i ftohtë, ndikohet nga shumë faktorë, por vetë pyetja duket paksa e çuditshme. Nënkuptohet, dhe dihet nga fizika, se uji i nxehtë ka ende nevojë për kohë për t'u ftohur në temperaturën e ujit të ftohtë të krahasueshëm, në mënyrë që të kthehet në akull. Me ujë të ftohtë, kjo fazë mund të anashkalohet dhe, në përputhje me rrethanat, fiton me kohë.
Por përgjigjen në pyetjen se cili ujë ngrin më shpejt - i ftohtë apo i nxehtë - në rrugë në acar, çdo banor i gjerësive gjeografike veriore e di. Në fakt, shkencërisht, rezulton se në çdo rast, uji i ftohtë thjesht duhet të ngrijë më shpejt.
Po kështu edhe mësuesi i fizikës, i cili u afrua nga nxënësi Erasto Mpemba në vitin 1963 me një kërkesë për të shpjeguar pse përzierja e ftohtë e akullores së ardhshme ngrin më shumë se e njëjta, por e nxehtë.
Kjo nuk është fizikë botërore, por një lloj fizikë Mpemba
Në atë kohë, mësuesi vetëm qeshi me këtë, por Deniss Osborn, një profesor i fizikës, i cili në një kohë shkonte në të njëjtën shkollë ku studionte Erasto, konfirmoi eksperimentalisht ekzistencën e një efekti të tillë, megjithëse kishte atëherë asnjë shpjegim për këtë. Në vitin 1969 një revistë e njohur shkencore botoi një artikull të përbashkët nga dy burrat që përshkruan këtë efekt të veçantë.
Që atëherë, meqë ra fjala, pyetja se cili ujë ngrin më shpejt - i nxehtë apo i ftohtë, ka emrin e vet - efekti, apo paradoksi, Mpemba.
Pyetja u ngrit shumë kohë më parë
Natyrisht që një fenomen i tillë ka ndodhur edhe më parë dhe është përmendur në punimet e shkencëtarëve të tjerë. Jo vetëm një nxënës i shkollës ishte i interesuar për këtë pyetje, por Francis Bacon, Rene Descartes dhe madje edhe Aristoteli menduan për të në një kohë.
Këto janë vetëm qasjet për zgjidhjen e këtij paradoksi filluan të duken vetëm në fund të shekullit të njëzetë.
Kushtet për të ndodhur një paradoks
Ashtu si me akulloren, nuk është vetëm uji i zakonshëm që ngrin gjatë eksperimentit. Duhet të jenë të pranishme disa kushte në mënyrë që të filloni të debatoni se cili ujë ngrin më shpejt - i ftohtë apo i nxehtë. Çfarë ndikon në këtë proces?
Tani, në shekullin e 21-të, janë paraqitur disa opsione që mund të shpjegojnëky paradoks. Cili ujë ngrin më shpejt, i nxehtë apo i ftohtë, mund të varet nga fakti se uji i nxehtë ka një shkallë avullimi më të lartë se uji i ftohtë. Kështu, vëllimi i tij zvogëlohet dhe me një ulje të vëllimit, koha e ngrirjes bëhet më e shkurtër sesa nëse merrni një vëllim fillestar të ngjashëm të ujit të ftohtë.
Ngrirësi është shkrirë për një kohë të gjatë
Cili ujë ngrin më shpejt dhe pse ndodh, mund të ndikohet nga shtresa e borës që mund të jetë në ngrirësin e frigoriferit të përdorur për eksperimentin. Nëse merrni dy kontejnerë që janë identikë në vëllim, por njëra prej tyre do të ketë ujë të nxehtë dhe tjetra ujë të ftohtë, ena me ujë të nxehtë do të shkrijë borën poshtë saj, duke përmirësuar kështu kontaktin e nivelit termik me murin e frigoriferit. Një enë me ujë të ftohtë nuk mund ta bëjë këtë. Nëse nuk ka një shtresë të tillë me borë në ndarjen e frigoriferit, uji i ftohtë duhet të ngrijë më shpejt.
Lart - fund
Gjithashtu, fenomeni i të cilit uji ngrin më shpejt - i nxehtë apo i ftohtë, shpjegohet si më poshtë. Duke ndjekur disa ligje, uji i ftohtë fillon të ngrijë nga shtresat e sipërme, kur uji i nxehtë e bën anasjelltas - fillon të ngrijë nga poshtë lart. Rezulton se uji i ftohtë, duke pasur një shtresë të ftohtë sipër me akull të formuar tashmë në disa vende, dëmton kështu proceset e konvekcionit dhe rrezatimit termik, duke shpjeguar kështu se cili ujë ngrin më shpejt - i ftohtë apo i nxehtë. Foto nga amatorieksperimentet janë bashkangjitur dhe kjo është qartë e dukshme këtu.
Nxehtësia del jashtë, e prirur lart, dhe aty takon një shtresë shumë të ftohtë. Nuk ka rrugë të lirë për rrezatimin e nxehtësisë, kështu që procesi i ftohjes bëhet i vështirë. Uji i nxehtë nuk ka absolutisht asnjë pengesë të tillë në rrugën e tij. Cili ngrin më shpejt - i ftohtë apo i nxehtë, nga i cili varet rezultati i mundshëm, mund ta zgjeroni përgjigjen duke thënë se çdo ujë ka substanca të caktuara të tretura në të.
Papastërtitë në përbërjen e ujit si një faktor që ndikon në rezultatin
Nëse nuk mashtroni dhe përdorni ujë me të njëjtën përbërje, ku përqendrimet e substancave të caktuara janë identike, atëherë uji i ftohtë duhet të ngrijë më shpejt. Por nëse ndodh një situatë kur elementët kimikë të tretur janë të pranishëm vetëm në ujin e nxehtë, ndërsa uji i ftohtë nuk i posedon, atëherë uji i nxehtë ka mundësinë të ngrijë më herët. Kjo shpjegohet me faktin se substancat e tretura në ujë krijojnë qendra kristalizimi dhe me një numër të vogël të këtyre qendrave, shndërrimi i ujit në gjendje të ngurtë është i vështirë. Edhe superftohja e ujit është e mundur, në kuptimin që në temperatura nën zero ai do të jetë në gjendje të lëngshme.
Por të gjitha këto versione, me sa duket, nuk u përshtaten plotësisht shkencëtarëve dhe ata vazhduan të punojnë për këtë çështje. Në vitin 2013, një ekip studiuesish në Singapor thanë se kishin zgjidhur misterin e vjetër.
Një grup shkencëtarësh kinezë pohojnë se sekreti i këtij efekti qëndron në sasinë e energjisë së ruajtur midis molekulave të ujit në lidhjet e tij, të quajtura lidhje hidrogjeni.
Të dhëna nga shkencëtarët kinezë
Do të vijojë informacioni i mëposhtëm, për të kuptuar të cilat duhet të keni disa njohuri në kimi në mënyrë që të kuptoni se cili ujë ngrin më shpejt - i nxehtë apo i ftohtë. Siç e dini, një molekulë uji përbëhet nga dy atome H (hidrogjen) dhe një atom O (oksigjen) të mbajtur së bashku nga lidhje kovalente.
Por atomet e hidrogjenit të një molekule tërhiqen gjithashtu nga molekulat fqinje, nga përbërësi i tyre i oksigjenit. Janë këto lidhje që quhen lidhje hidrogjenore.
Vlen të kujtohet se në të njëjtën kohë, molekulat e ujit veprojnë në mënyrë të neveritshme ndaj njëra-tjetrës. Shkencëtarët vunë re se kur uji nxehet, distanca midis molekulave të tij rritet, dhe kjo lehtësohet nga forcat refuzuese. Rezulton se lidhjet e hidrogjenit, që zënë një distancë midis molekulave në një gjendje të ftohtë, mund të thuhet se janë të shtrira dhe ato kanë një furnizim më të madh energjie. Është kjo rezervë energjie që lirohet kur molekulat e ujit fillojnë t'i afrohen njëra-tjetrës, domethënë ndodh ftohja. Rezulton se një furnizim më i madh i energjisë në ujin e nxehtë dhe çlirimi më i madh i tij kur ftohet në temperatura nën zero, ndodh më shpejt sesa në ujin e ftohtë, i cili ka një furnizim të tillë.më pak energji. Pra, cili ujë ngrin më shpejt - i ftohtë apo i nxehtë? Paradoksi Mpemba duhet të ndodhë jashtë dhe në laborator, dhe uji i nxehtë duhet të kthehet në akull më shpejt.
Por ende e hapur
Ka vetëm konfirmim teorik për këtë të dhënë - e gjithë kjo është shkruar në formula të bukura dhe duket e besueshme. Por kur të dhënat eksperimentale, të cilat uji ngrin më shpejt - i nxehtë apo i ftohtë, do të vendosen në një kuptim praktik dhe do të prezantohen rezultatet e tyre, atëherë do të jetë e mundur që çështja e paradoksit Mpemba të konsiderohet e mbyllur.
