पानी- रासायनिक दृष्टि से काफी सरल पदार्थ, हालाँकि, इसमें कई गुण होते हैं असामान्य गुणजो वैज्ञानिकों को आश्चर्यचकित करने से कभी नहीं चूकते। नीचे कुछ तथ्य दिए गए हैं जिनके बारे में बहुत कम लोग जानते हैं।

1. कौन सा पानी तेजी से जमता है - ठंडा या गर्म?

पानी के दो कंटेनर लें: एक में गर्म पानी और दूसरे में ठंडा पानी डालें और उन्हें फ्रीजर में रख दें। गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जम जाएगा, हालांकि तार्किक रूप से, ठंडे पानी को पहले बर्फ में बदलना चाहिए: आखिरकार, गर्म पानी को पहले ठंडे तापमान तक ठंडा होना चाहिए, और फिर बर्फ में बदलना चाहिए, जबकि ठंडे पानी को ठंडा करने की आवश्यकता नहीं है। ऐसा क्यों हो रहा है?

1963 में, एरास्टो बी. मपेम्बा नाम के एक तंजानियाई छात्र ने तैयार आइसक्रीम मिश्रण को फ्रीज करते समय देखा कि ठंडे मिश्रण की तुलना में गर्म मिश्रण फ्रीजर में तेजी से जम गया। जब उस युवक ने अपनी खोज को एक भौतिकी शिक्षक के साथ साझा किया, तो वह केवल उस पर हँसा। सौभाग्य से, छात्र लगातार दृढ़ रहा और उसने शिक्षक को एक प्रयोग करने के लिए मना लिया, जिससे उसकी खोज की पुष्टि हुई: कुछ शर्तों के तहत, गर्म पानी वास्तव में ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जम जाता है।

अब ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी के तेजी से जमने की इस घटना को "कहा जाता है" म्पेम्बा प्रभाव". सच है, इससे बहुत पहले अद्वितीय संपत्तिपानी का उल्लेख अरस्तू, फ्रांसिस बेकन और रेने डेसकार्टेस ने किया था।

वैज्ञानिक इस घटना की प्रकृति को पूरी तरह से नहीं समझते हैं, वे इसे या तो हाइपोथर्मिया, वाष्पीकरण, बर्फ निर्माण, संवहन, या गर्म और ठंडे पानी पर तरलीकृत गैसों के प्रभाव में अंतर से समझाते हैं।

2. वह तुरंत जमने में सक्षम है

हर कोई जानता है कि पानी 0°C तक ठंडा होने पर हमेशा बर्फ में बदल जाता है... कुछ मामलों को छोड़कर! ऐसा मामला है, उदाहरण के लिए, सुपरकूलिंग, जो बहुत शुद्ध पानी का गुण है कि शून्य से नीचे के तापमान तक ठंडा होने पर भी वह तरल बना रहता है। यह घटना इस तथ्य के कारण संभव हो जाती है कि पर्यावरण में क्रिस्टलीकरण केंद्र या नाभिक नहीं होते हैं जो बर्फ के क्रिस्टल के निर्माण को भड़का सकते हैं। और इसलिए पानी शून्य डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर ठंडा होने पर भी तरल रूप में रहता है।

क्रिस्टलीकरण प्रक्रियाउदाहरण के लिए, गैस के बुलबुले, अशुद्धियाँ (प्रदूषण), कंटेनर की असमान सतह द्वारा उकसाया जा सकता है। इनके बिना जल तरल अवस्था में ही रहेगा। जब क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया शुरू होती है, तो आप देख सकते हैं कि कैसे अति-ठंडा पानी तुरंत बर्फ में बदल जाता है।

ध्यान दें कि "अति गरम" पानी अपने क्वथनांक से ऊपर गर्म करने पर भी तरल बना रहता है।

3. जल की 19 अवस्थाएँ

बिना किसी हिचकिचाहट के बताएं कि पानी की कितनी अलग-अलग स्थितियाँ हैं? यदि आपने तीन उत्तर दिए: ठोस, तरल, गैसीय, तो आप गलत हैं। वैज्ञानिक तरल रूप में पानी की कम से कम 5 विभिन्न अवस्थाओं और जमे हुए रूप में 14 अवस्थाओं में अंतर करते हैं।

अति-ठंडे पानी के बारे में बातचीत याद है? तो, चाहे आप कुछ भी करें, -38 डिग्री सेल्सियस पर, सबसे शुद्ध अति-ठंडा पानी भी अचानक बर्फ में बदल जाएगा। तापमान और गिरने पर क्या होता है? -120 डिग्री सेल्सियस पर, पानी में कुछ अजीब होने लगता है: यह गुड़ की तरह अति-चिपचिपा या चिपचिपा हो जाता है, और -135 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर, यह "ग्लासी" या "काचाभ" पानी में बदल जाता है - एक ठोस जिसमें क्रिस्टलीय संरचना का अभाव होता है।

4. पानी भौतिकविदों को आश्चर्यचकित करता है

पर सूक्ष्म स्तरपानी तो और भी हैरान कर देता है. 1995 में, वैज्ञानिकों द्वारा किए गए न्यूट्रॉन प्रकीर्णन प्रयोग ने एक अप्रत्याशित परिणाम दिया: भौतिकविदों ने पाया कि पानी के अणुओं की ओर निर्देशित न्यूट्रॉन अपेक्षा से 25% कम हाइड्रोजन प्रोटॉन "देखते" हैं।

यह पता चला कि एक एटोसेकंड (10 -18 सेकंड) की गति से एक असामान्य क्वांटम प्रभाव होता है, और रासायनिक सूत्रइसके बजाय पानी H2O, H1.5O हो जाता है!

5. जल स्मृति

विकल्प आधिकारिक चिकित्सा होम्योपैथीबताता है कि एक पतला घोल औषधीय उत्पादप्रदान कर सकते हैं उपचार प्रभावजीव पर, भले ही तनुकरण कारक इतना अधिक हो कि घोल में पानी के अणुओं के अलावा कुछ भी न बचे। होम्योपैथी के समर्थक इस विरोधाभास को "" नामक अवधारणा से समझाते हैं। जल स्मृति”, जिसके अनुसार आणविक स्तर पर पानी में एक बार घुलने के बाद किसी पदार्थ की “स्मृति” होती है और इसमें एक भी घटक अणु नहीं रहने के बाद प्रारंभिक एकाग्रता के समाधान के गुणों को बरकरार रखता है।

होम्योपैथी के सिद्धांतों की आलोचना करने वाली क्वीन्स यूनिवर्सिटी ऑफ़ बेलफ़ास्ट के प्रोफेसर मेडेलीन एनिस के नेतृत्व में वैज्ञानिकों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने 2002 में इस अवधारणा को हमेशा के लिए अस्वीकार करने के लिए एक प्रयोग किया। परिणाम विपरीत हुआ. उसके बाद, वैज्ञानिकों ने कहा कि वे प्रभाव की वास्तविकता साबित करने में कामयाब रहे" जल स्मृति". हालाँकि, स्वतंत्र विशेषज्ञों की देखरेख में किए गए प्रयोगों से कोई नतीजा नहीं निकला। घटना के अस्तित्व के बारे में विवाद " जल स्मृति" जारी रखना।

पानी में कई अन्य असामान्य गुण हैं जिन्हें हमने इस लेख में शामिल नहीं किया है। उदाहरण के लिए, पानी का घनत्व तापमान के साथ बदलता रहता है (बर्फ का घनत्व पानी के घनत्व से कम होता है); पानी का सतह तनाव काफी बड़ा होता है; तरल अवस्था में, पानी जल समूहों का एक जटिल और गतिशील रूप से बदलता नेटवर्क है, और यह समूहों का व्यवहार है जो पानी की संरचना आदि को प्रभावित करता है।

इनके बारे में और कई अन्य अप्रत्याशित विशेषताओं के बारे में पानीलेख में पढ़ा जा सकता है जल के असामान्य गुण”, जिसके लेखक लंदन विश्वविद्यालय के प्रोफेसर मार्टिन चैपलिन हैं।

कई शोधकर्ताओं ने अपने-अपने संस्करण सामने रखे हैं और रख रहे हैं कि ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी तेजी से क्यों जमता है। यह एक विरोधाभास प्रतीत होगा - आख़िरकार, जमने के लिए, गर्म पानी को पहले ठंडा करने की आवश्यकता होती है। हालाँकि, तथ्य बरकरार है और वैज्ञानिक इसे अलग-अलग तरीकों से समझाते हैं।

प्रमुख संस्करण

पर इस पलऐसे कई संस्करण हैं जो इस तथ्य को समझाते हैं:

1. चूँकि गर्म पानी में वाष्पीकरण तेज़ होता है, इसलिए इसकी मात्रा कम हो जाती है। समान तापमान का पानी की थोड़ी मात्रा तेजी से जम जाती है।
2. रेफ्रिजरेटर के फ्रीजर डिब्बे में बर्फ की परत है। गर्म पानी वाला एक कंटेनर नीचे की बर्फ को पिघला देता है। इससे फ्रीजर के साथ थर्मल संपर्क में सुधार होता है।
3. गर्म पानी के विपरीत ठंडे पानी का जमना ऊपर से शुरू होता है। इस मामले में, संवहन और गर्मी विकिरण, और, परिणामस्वरूप, गर्मी की कमी खराब हो जाती है।
4. ठंडे पानी में क्रिस्टलीकरण के केंद्र होते हैं - इसमें घुले हुए पदार्थ। पानी में उनकी एक छोटी सामग्री के साथ, आइसिंग करना मुश्किल है, हालांकि एक ही समय में, इसका हाइपोथर्मिया संभव है - जब यह उप-शून्य तापमान पर तरल अवस्था में होता है।

हालाँकि निष्पक्षता में यह कहा जा सकता है कि यह प्रभाव हमेशा नहीं देखा जाता है। ठंडा पानी अक्सर गर्म पानी की तुलना में तेजी से जमता है।

पानी किस तापमान पर जमता है

आखिर पानी जम क्यों जाता है? इसमें एक निश्चित मात्रा में खनिज या कार्बनिक कण होते हैं। उदाहरण के लिए, यह बहुत हो सकता है छोटे कणरेत, धूल या मिट्टी. जैसे ही हवा का तापमान गिरता है, ये कण केंद्र बन जाते हैं जिसके चारों ओर बर्फ के क्रिस्टल बन जाते हैं।

क्रिस्टलीकरण नाभिक की भूमिका पानी वाले कंटेनर में हवा के बुलबुले और दरारों द्वारा भी निभाई जा सकती है। पानी को बर्फ में बदलने की प्रक्रिया की दर काफी हद तक ऐसे केंद्रों की संख्या से प्रभावित होती है - यदि उनमें से कई हैं, तो तरल तेजी से जम जाता है। पर सामान्य स्थितियाँ, सामान्य के साथ वायु - दाब, 0 डिग्री के तापमान पर पानी तरल से ठोस अवस्था में बदल जाता है।

म्पेम्बा प्रभाव का सार

एमपेम्बा प्रभाव को एक विरोधाभास के रूप में समझा जाता है, जिसका सार यह है कि, कुछ परिस्थितियों में, गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जम जाता है। इस घटना को अरस्तू और डेसकार्टेस ने देखा था। हालाँकि, 1963 तक ऐसा नहीं हुआ था कि तंजानिया के एक स्कूली छात्र एरास्टो मपेम्बा ने यह निर्धारित किया था कि गर्म आइसक्रीम अधिक मात्रा में जम जाती है छोटी अवधिठंड से भी ज्यादा. ऐसा निष्कर्ष उन्होंने खाना पकाने का कार्य करते समय निकाला।

उन्हें उबले हुए दूध में चीनी घोलनी थी और उसे ठंडा करके फ्रिज में जमने के लिए रखना था. जाहिर है, म्पेम्बा विशेष परिश्रम में भिन्न नहीं था और उसने कार्य के पहले भाग को देर से पूरा करना शुरू किया। इसलिए उन्होंने दूध के ठंडा होने का इंतजार नहीं किया और उसे गर्म करके ही फ्रिज में रख दिया। उन्हें बहुत आश्चर्य हुआ जब यह उनके सहपाठियों की तुलना में भी तेजी से जम गया, जिन्होंने दी गई तकनीक के अनुसार काम किया था।

इस तथ्य में युवक को बहुत दिलचस्पी हुई और उसने सादे पानी के साथ प्रयोग शुरू कर दिया। 1969 में, जर्नल फिजिक्स एजुकेशन ने म्पेम्बा और दार एस सलाम विश्वविद्यालय के प्रोफेसर डेनिस ओसबोर्न के शोध के परिणाम प्रकाशित किए। उनके द्वारा वर्णित प्रभाव को एमपेम्बा नाम दिया गया। हालाँकि, आज भी इस घटना की कोई स्पष्ट व्याख्या नहीं है। सभी वैज्ञानिक इस बात से सहमत हैं कि इसमें मुख्य भूमिका ठंडे और गर्म पानी के गुणों में अंतर की है, लेकिन वास्तव में क्या है यह अज्ञात है।

सिंगापुर संस्करण

सिंगापुर के एक विश्वविद्यालय के भौतिक विज्ञानी भी इस सवाल में रुचि रखते थे कि कौन सा पानी तेजी से जमता है - गर्म या ठंडा? शी झांग के नेतृत्व में शोधकर्ताओं की एक टीम ने पानी के गुणों द्वारा इस विरोधाभास को सटीक रूप से समझाया। हर कोई अभी भी स्कूल से पानी की संरचना जानता है - एक ऑक्सीजन परमाणु और दो हाइड्रोजन परमाणु। ऑक्सीजन कुछ हद तक हाइड्रोजन से इलेक्ट्रॉन खींचती है, इसलिए अणु एक निश्चित प्रकार का "चुंबक" है।

परिणामस्वरूप, पानी में कुछ अणु एक दूसरे के प्रति थोड़ा आकर्षित होते हैं और हाइड्रोजन बंधन द्वारा एकजुट होते हैं। इसकी ताकत सहसंयोजक बंधन से कई गुना कम होती है। सिंगापुर के शोधकर्ताओं का मानना ​​है कि एमपेम्बा विरोधाभास की व्याख्या सटीक रूप से हाइड्रोजन बांड में निहित है। यदि पानी के अणुओं को एक साथ बहुत करीब रखा जाता है, तो अणुओं के बीच इतनी मजबूत बातचीत अणु के बीच में सहसंयोजक बंधन को विकृत कर सकती है।

लेकिन जब पानी को गर्म किया जाता है, तो बंधे हुए अणु एक-दूसरे से थोड़ा दूर चले जाते हैं। परिणामस्वरूप, अतिरिक्त ऊर्जा की वापसी और निम्नतम ऊर्जा स्तर पर संक्रमण के साथ अणुओं के बीच में सहसंयोजक बंधनों की शिथिलता होती है। इससे यह तथ्य सामने आता है कि गर्म पानी तेजी से ठंडा होने लगता है। कम से कम, सिंगापुर के वैज्ञानिकों द्वारा की गई सैद्धांतिक गणना तो यही दर्शाती है।

तत्काल जल जमाव - 5 अविश्वसनीय तरकीबें: वीडियो

यह स्पष्ट प्रतीत होता है कि ठंडा पानी गर्म पानी की तुलना में तेजी से जमता है, क्योंकि समान परिस्थितियों में गर्म पानी को ठंडा होने और बाद में जमने में अधिक समय लगता है। हालाँकि, हजारों वर्षों के अवलोकन, साथ ही आधुनिक प्रयोगों से पता चला है कि विपरीत भी सच है: कुछ शर्तों के तहत, गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जम जाता है। विज्ञान चैनल साइन्सियम इस घटना की व्याख्या करता है:

जैसा कि ऊपर दिए गए वीडियो में बताया गया है, वह घटना जहां गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जम जाता है, उसे मपेम्बा प्रभाव के रूप में जाना जाता है, जिसका नाम तंजानिया के एक छात्र एरास्टो मपेम्बा के नाम पर रखा गया है, जिसने 1963 में एक स्कूल प्रोजेक्ट के हिस्से के रूप में आइसक्रीम बनाई थी। छात्रों को क्रीम और चीनी के मिश्रण को उबालना था, इसे ठंडा करना था और फिर फ्रीजर में रखना था।

इसके बजाय, एरास्टो ने अपने मिश्रण को ठंडा होने की प्रतीक्षा किए बिना, तुरंत गर्म कर दिया। परिणामस्वरूप, 1.5 घंटे के बाद, उसका मिश्रण पहले से ही जम गया था, लेकिन अन्य छात्रों का मिश्रण नहीं जमा हुआ था। इस घटना से उत्सुक होकर, एमपेम्बा ने भौतिकी के प्रोफेसर डेनिस ओसबोर्न के साथ इस मुद्दे का अध्ययन करना शुरू किया और 1969 में उन्होंने एक पेपर प्रकाशित किया जिसमें कहा गया कि गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जमता है। यह इस तरह का पहला सहकर्मी-समीक्षा अध्ययन था, लेकिन इस घटना का उल्लेख ईसा पूर्व चौथी शताब्दी के अरस्तू के पत्रों में किया गया है। इ। फ्रांसिस बेकन और डेसकार्टेस ने भी अपने अध्ययन में इस घटना को नोट किया।

क्या हो रहा है यह समझाने के लिए वीडियो कई विकल्पों को सूचीबद्ध करता है:

1. फ्रॉस्ट एक ढांकता हुआ है, और इसलिए ठंढा ठंडा पानी गर्म गिलास की तुलना में बेहतर गर्मी संग्रहीत करता है जो इसके संपर्क में बर्फ को पिघला देता है।
2. ठंडे पानी में गर्म पानी की तुलना में अधिक घुली हुई गैसें होती हैं, और शोधकर्ताओं का अनुमान है कि यह शीतलन की दर में भूमिका निभा सकता है, हालांकि यह अभी तक स्पष्ट नहीं है कि कैसे।
3. गर्म पानी वाष्पीकरण के माध्यम से अधिक पानी के अणुओं को खो देता है, जिससे जमने के लिए कम पानी बचता है
4. बढ़ी हुई संवहनीय धाराओं के कारण गर्म पानी तेजी से ठंडा हो सकता है। ये धाराएँ इसलिए उत्पन्न होती हैं क्योंकि गिलास में पानी पहले सतह और किनारों पर ठंडा होता है, जिससे ठंडा पानी डूब जाता है और गर्म पानी ऊपर आ जाता है। गर्म गिलास में, संवहन धाराएँ अधिक सक्रिय होती हैं, जो शीतलन की दर को प्रभावित कर सकती हैं।

हालाँकि, 2016 में, एक सावधानीपूर्वक नियंत्रित अध्ययन किया गया, जिसने विपरीत दिखाया: गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में बहुत धीरे-धीरे जमता है। उसी समय, वैज्ञानिकों ने देखा कि थर्मोकपल के स्थान में परिवर्तन - एक उपकरण जो तापमान के अंतर को निर्धारित करता है - केवल एक सेंटीमीटर से एमपीईएमबीए प्रभाव की उपस्थिति होती है। इसी तरह के अन्य कार्यों के एक अध्ययन से पता चला है कि सभी मामलों में जब यह प्रभाव देखा गया था, तो एक सेंटीमीटर के भीतर थर्मोकपल का विस्थापन हुआ था।

यह सच है, हालाँकि यह अविश्वसनीय लगता है, क्योंकि जमने की प्रक्रिया में, पहले से गरम पानी को ठंडे पानी के तापमान को पार करना होगा। इस बीच, इस प्रभाव का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, सर्दियों में बर्फ के रिंक और स्लाइड गर्म पानी से भर जाते हैं, नहीं ठंडा पानी. विशेषज्ञ मोटर चालकों को सर्दियों में वॉशर जलाशय में गर्म के बजाय ठंडा पानी डालने की सलाह देते हैं। इस विरोधाभास को दुनिया भर में "एमपेम्बा प्रभाव" के नाम से जाना जाता है।

इस घटना का उल्लेख एक समय में अरस्तू, फ्रांसिस बेकन और रेने डेसकार्टेस द्वारा किया गया था, लेकिन केवल 1963 में भौतिकी के प्रोफेसरों ने इस पर ध्यान दिया और इसकी जांच करने का प्रयास किया। यह सब तब शुरू हुआ जब तंजानिया के स्कूली छात्र एरास्टो म्पेम्बा ने देखा कि आइसक्रीम बनाने के लिए वह जिस मीठे दूध का उपयोग करता है, अगर उसे पहले से गरम किया जाए तो वह तेजी से जम जाता है और उसने सुझाव दिया कि ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी तेजी से जमता है। उन्होंने स्पष्टीकरण के लिए भौतिकी शिक्षक की ओर रुख किया, लेकिन उन्होंने केवल छात्र पर हँसते हुए निम्नलिखित कहा: "यह विश्व भौतिकी नहीं है, बल्कि एमपेम्बा की भौतिकी है।"

सौभाग्य से, दार एस सलाम विश्वविद्यालय के भौतिकी के प्रोफेसर डेनिस ओसबोर्न ने एक दिन स्कूल का दौरा किया। और म्पेम्बा ने उसी प्रश्न के साथ उनसे संपर्क किया। प्रोफेसर को कम संदेह था, उन्होंने कहा कि वह उस चीज़ का निर्णय नहीं कर सकते जो उन्होंने कभी नहीं देखी थी, और घर लौटने पर कर्मचारियों से उचित प्रयोग करने के लिए कहा। ऐसा लगता है कि उन्होंने लड़के की बात की पुष्टि कर दी. किसी भी मामले में, 1969 में, ओसबोर्न ने "इंग्लैंड" पत्रिका में एमपेम्बा के साथ काम करने के बारे में बात की थी। भौतिक विज्ञानशिक्षा". उसी वर्ष, कैनेडियन नेशनल रिसर्च काउंसिल के जॉर्ज केल ने अंग्रेजी में इस घटना का वर्णन करते हुए एक लेख प्रकाशित किया। अमेरिकनपत्रिकाकाभौतिक विज्ञान».

इस विरोधाभास के लिए कई संभावित स्पष्टीकरण हैं:

• गर्म पानी तेजी से वाष्पित हो जाता है, जिससे इसकी मात्रा कम हो जाती है, और समान तापमान पर पानी की छोटी मात्रा तेजी से जम जाती है। वायुरोधी कंटेनरों में ठंडा पानी तेजी से जमना चाहिए।
• बर्फ की परत की उपस्थिति. गर्म पानी का कंटेनर नीचे की बर्फ को पिघला देता है, जिससे ठंडी सतह के साथ थर्मल संपर्क में सुधार होता है। ठंडे पानी के नीचे बर्फ नहीं पिघलती। बर्फ की परत न होने से, ठंडे पानी का कंटेनर तेजी से जम जाना चाहिए।
• ठंडा पानी ऊपर से जमना शुरू हो जाता है, जिससे ऊष्मा विकिरण और संवहन की प्रक्रिया ख़राब हो जाती है, और इसलिए गर्मी का नुकसान होता है, जबकि गर्म पानी नीचे से जमना शुरू हो जाता है। कंटेनरों में पानी के अतिरिक्त यांत्रिक आंदोलन के साथ, ठंडा पानी तेजी से जम जाना चाहिए।
• ठंडे पानी में क्रिस्टलीकरण केंद्रों की उपस्थिति - इसमें घुले पदार्थ। ठंडे पानी में ऐसे केंद्रों की एक छोटी संख्या के साथ, पानी को बर्फ में बदलना मुश्किल है, और यहां तक ​​कि जब यह तरल अवस्था में रहता है, जिसका तापमान शून्य से नीचे होता है, तो इसका सुपरकूलिंग भी संभव है।

एक और स्पष्टीकरण हाल ही में प्रकाशित हुआ है। डॉ. जोनाथनवाशिंगटन विश्वविद्यालय के काट्ज़ (जोनाथन काट्ज़) ने इस घटना की जांच की और इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि महत्वपूर्ण भूमिकायह पानी में घुले पदार्थों द्वारा खेला जाता है, जो गर्म होने पर अवक्षेपित हो जाते हैं।
के तहत भंग पदार्थ डॉकाट्ज़ कठोर जल में पाए जाने वाले कैल्शियम और मैग्नीशियम बाइकार्बोनेट को संदर्भित करता है। जब पानी को गर्म किया जाता है, तो ये पदार्थ अवक्षेपित हो जाते हैं, पानी "नरम" हो जाता है। जिस पानी को कभी गर्म नहीं किया गया है उसमें ये अशुद्धियाँ होती हैं और वह "कठोर" होता है। जैसे-जैसे यह जमता है और बर्फ के क्रिस्टल बनते हैं, पानी में अशुद्धियों की सांद्रता 50 गुना बढ़ जाती है। इससे पानी का हिमांक कम हो जाता है।

यह स्पष्टीकरण मुझे विश्वसनीय नहीं लगता, क्योंकि. हमें यह नहीं भूलना चाहिए कि प्रभाव आइसक्रीम के प्रयोगों में पाया गया था, कठोर पानी के साथ नहीं। सबसे अधिक संभावना है, घटना के कारण थर्मोफिजिकल हैं, रासायनिक नहीं।

अब तक, एमपेम्बा विरोधाभास की कोई स्पष्ट व्याख्या प्राप्त नहीं हुई है। कहना होगा कि कुछ वैज्ञानिक इस विरोधाभास को ध्यान देने योग्य नहीं मानते। हालाँकि, यह बहुत दिलचस्प है कि एक साधारण स्कूली छात्र ने अपनी जिज्ञासा और दृढ़ता के कारण शारीरिक प्रभाव की पहचान हासिल की और लोकप्रियता हासिल की।

फरवरी 2014 को जोड़ा गया

नोट 2011 में लिखा गया था। तब से, एमपेम्बा प्रभाव के नए अध्ययन और इसे समझाने के नए प्रयास सामने आए हैं। इस प्रकार, 2012 में, ग्रेट ब्रिटेन की रॉयल सोसाइटी ऑफ केमिस्ट्री ने घोषणा की अंतर्राष्ट्रीय प्रतियोगिता 1000 पाउंड की पुरस्कार राशि के साथ "एमपेम्बा प्रभाव" के वैज्ञानिक रहस्य को सुलझाने के लिए। समय सीमा 30 जुलाई 2012 निर्धारित की गई थी। विजेता ज़ाग्रेब विश्वविद्यालय की प्रयोगशाला से निकोला ब्रेगोविक थे। उन्होंने अपना काम प्रकाशित किया, जिसमें उन्होंने इस घटना को समझाने के पिछले प्रयासों का विश्लेषण किया और इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि वे आश्वस्त करने वाले नहीं थे। उन्होंने जो मॉडल प्रस्तावित किया वह पानी के मूलभूत गुणों पर आधारित है। इच्छुक लोग http://www.rsc.org/mpeamba-competition/mpeamba-winner.asp पर नौकरी पा सकते हैं।

शोध यहीं ख़त्म नहीं हुआ. 2013 में, सिंगापुर के भौतिकविदों ने सैद्धांतिक रूप से मेपेम्बा प्रभाव का कारण साबित किया। कार्य http://arxiv.org/abs/1310.6514 पर पाया जा सकता है।

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टिप्पणियाँ:

एलेक्सी मिश्नेव। , 06.10.2012 04:14

गर्म पानी तेजी से वाष्पित क्यों हो जाता है? वैज्ञानिकों ने व्यावहारिक रूप से साबित कर दिया है कि एक गिलास गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जमता है। वैज्ञानिक इस घटना की व्याख्या इस कारण से नहीं कर सकते क्योंकि वे घटना के सार को नहीं समझते हैं: गर्मी और ठंड! गर्मी और ठंड भौतिक संवेदनाएँ हैं जो पदार्थ के कणों की परस्पर क्रिया के कारण होती हैं, जो अंतरिक्ष की ओर से और पृथ्वी के केंद्र से चलने वाली चुंबकीय तरंगों के प्रतिसंपीड़न के रूप में होती हैं। इसलिए, इस चुंबकीय वोल्टेज का संभावित अंतर जितना अधिक होगा, उतनी ही तेजी से ऊर्जा विनिमय एक तरंग के दूसरे में प्रवेश की विधि द्वारा किया जाएगा। अर्थात प्रसार द्वारा! मेरे लेख के जवाब में, एक प्रतिद्वंद्वी लिखता है: 1) "..गर्म पानी तेजी से वाष्पित हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप इसकी मात्रा कम हो जाती है, इसलिए यह तेजी से जम जाता है" प्रश्न! कौन सी ऊर्जा पानी को तेजी से वाष्पित कर देती है? 2) मेरे लेख में, हम एक गिलास के बारे में बात कर रहे हैं, न कि लकड़ी के गर्त के बारे में, जिसे प्रतिद्वंद्वी प्रतिवाद के रूप में उद्धृत करता है। क्या सही नहीं है! मैं इस प्रश्न का उत्तर देता हूं: "प्रकृति में जल का वाष्पीकरण किस कारण से होता है?" चुंबकीय तरंगें, जो हमेशा पृथ्वी के केंद्र से अंतरिक्ष की ओर चलती हैं, चुंबकीय संपीड़न तरंगों (जो हमेशा अंतरिक्ष से पृथ्वी के केंद्र की ओर चलती हैं) के प्रति दबाव पर काबू पाती हैं, साथ ही, पानी के कणों को छिड़कती हैं, अंतरिक्ष में जाने के बाद से, वे मात्रा में वृद्धि करते हैं। अर्थात् विस्तार करो! संपीड़न की चुंबकीय तरंगों पर काबू पाने की स्थिति में, ये जल वाष्प संपीड़ित (संघनित) हो जाते हैं और इन चुंबकीय संपीड़न बलों के प्रभाव में, पानी वर्षा के रूप में जमीन पर लौट आता है! ईमानदारी से! एलेक्सी मिश्नेव। 6 अक्टूबर 2012.

एलेक्सी मिश्नेव। , 06.10.2012 04:19

तापमान क्या है. तापमान संपीड़न और विस्तार की ऊर्जा के साथ चुंबकीय तरंगों के विद्युत चुम्बकीय तनाव की डिग्री है। इन ऊर्जाओं की संतुलन स्थिति की स्थिति में, शरीर या पदार्थ का तापमान स्थिर स्थिति में होता है। यदि इन ऊर्जाओं की संतुलन स्थिति में गड़बड़ी होती है, तो विस्तार की ऊर्जा की ओर, शरीर या पदार्थ का आयतन अंतरिक्ष में बढ़ जाता है। संपीड़न की दिशा में चुंबकीय तरंगों की ऊर्जा अधिक होने की स्थिति में पिंड या पदार्थ का आयतन कम हो जाता है। विद्युत चुम्बकीय तनाव की डिग्री संदर्भ निकाय के विस्तार या संकुचन की डिग्री से निर्धारित होती है। एलेक्सी मिश्नेव।

मोइसेवा नतालिया, 23.10.2012 11:36 | वीएनआईआईएम

एलेक्सी, आप किसी लेख के बारे में बात कर रहे हैं जो तापमान की अवधारणा पर आपके विचारों को रेखांकित करता है। लेकिन इसे किसी ने नहीं पढ़ा. कृपया मुझे एक लिंक दें. सामान्य तौर पर, भौतिकी पर आपके विचार बहुत अजीब हैं। मैंने "संदर्भ निकाय के विद्युत चुम्बकीय विस्तार" के बारे में कभी नहीं सुना है।

यूरी कुज़नेत्सोव, 04.12.2012 12:32

एक परिकल्पना प्रस्तावित है कि यह अंतर-आणविक अनुनाद और इसके द्वारा उत्पन्न अणुओं के बीच पोंडेरोमोटिव आकर्षण का कार्य है। ठंडे पानी में, अणु अलग-अलग आवृत्तियों के साथ, बेतरतीब ढंग से चलते और कंपन करते हैं। जब पानी को गर्म किया जाता है, तो दोलन आवृत्ति में वृद्धि के साथ, उनकी सीमा कम हो जाती है (तरल गर्म पानी से वाष्पीकरण के बिंदु तक आवृत्ति अंतर कम हो जाता है), अणुओं की दोलन आवृत्तियों एक-दूसरे के करीब आती हैं, जिसके परिणामस्वरूप अणुओं के बीच एक प्रतिध्वनि होती है। ठंडा होने पर यह प्रतिध्वनि आंशिक रूप से संरक्षित रहती है, यह तुरंत समाप्त नहीं होती है। दो गिटार तारों में से एक को दबाने का प्रयास करें जो अनुनादित हों। अब जाने दो - तार फिर से कंपन करना शुरू कर देगा, प्रतिध्वनि अपने कंपन को बहाल कर देगी। तो जमे हुए पानी में, बाहरी ठंडे अणु दोलनों के आयाम और आवृत्ति को खोने की कोशिश करते हैं, लेकिन बर्तन के अंदर "गर्म" अणु दोलनों को "वापस" खींचते हैं, वाइब्रेटर के रूप में कार्य करते हैं, और बाहरी अणु अनुनादक के रूप में कार्य करते हैं। यह वाइब्रेटर और रेज़ोनेटर के बीच है जो पोन्डरोमोटिव आकर्षण* उत्पन्न होता है। जब पोन्डेरोमोटिव बल बन जाता है और ज्यादा अधिकार, अणुओं की गतिज ऊर्जा के कारण (जो न केवल कंपन करती है, बल्कि रैखिक रूप से भी चलती है), त्वरित क्रिस्टलीकरण होता है - "एमपेम्बा प्रभाव"। पोंडेरोमोटिव कनेक्शन बहुत अस्थिर है, एमपीईएमबीए प्रभाव दृढ़ता से सभी संबंधित कारकों पर निर्भर करता है: जमे हुए पानी की मात्रा, इसके ताप की प्रकृति, ठंड की स्थिति, तापमान, संवहन, गर्मी विनिमय की स्थिति, गैस संतृप्ति, प्रशीतन इकाई का कंपन, वेंटिलेशन, अशुद्धियां, वाष्पीकरण, आदि। शायद प्रकाश व्यवस्था पर भी ... इसलिए, प्रभाव के कई स्पष्टीकरण हैं और कभी-कभी पुन: पेश करना मुश्किल होता है। उसी "प्रतिध्वनि" कारण से उबला हुआ पानीबिना उबाले की तुलना में तेजी से उबलता है - उबलने के बाद कुछ समय तक प्रतिध्वनि पानी के अणुओं के कंपन की तीव्रता को बरकरार रखती है (ठंडा करने के दौरान ऊर्जा की हानि मुख्य रूप से अणुओं की रैखिक गति की गतिज ऊर्जा के नुकसान के कारण होती है)। तीव्र ताप के साथ, वाइब्रेटर अणु ठंड की तुलना में रेज़ोनेटर अणुओं के साथ भूमिका बदलते हैं - वाइब्रेटर की आवृत्ति रेज़ोनेटर की आवृत्ति से कम होती है, जिसका अर्थ है कि अणुओं के बीच आकर्षण नहीं है, बल्कि प्रतिकर्षण है, जो एकत्रीकरण की दूसरी स्थिति (जोड़ी) में संक्रमण को तेज करता है।

व्लाद, 11.12.2012 03:42

मेरा दिमाग तोड़ दिया...

एंटोन, 04.02.2013 02:02

1. क्या यह पोंडेरोमोटिव आकर्षण वास्तव में इतना महान है कि यह गर्मी हस्तांतरण प्रक्रिया को प्रभावित करता है? 2. क्या इसका मतलब यह है कि जब सभी पिंडों को एक निश्चित तापमान तक गर्म किया जाता है, तो उनके संरचनात्मक कण अनुनाद में प्रवेश करते हैं? 3. ठंडा होने पर यह प्रतिध्वनि गायब क्यों हो जाती है? 4. क्या यह आपका अनुमान है? यदि कोई स्रोत है तो कृपया बताएं। 5. इस सिद्धांत के अनुसार, बर्तन का आकार एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगा, और यदि यह पतला और सपाट है, तो ठंड के समय में अंतर बड़ा नहीं होगा, अर्थात। तुम उसे देख सकते हो।

गुदरत, 11.03.2013 10:12 | मेटाक

ठंडे पानी में पहले से ही नाइट्रोजन परमाणु होते हैं और पानी के अणुओं के बीच की दूरी गर्म पानी की तुलना में अधिक करीब होती है। अर्थात्, निष्कर्ष: गर्म पानी नाइट्रोजन परमाणुओं को तेजी से अवशोषित करता है और साथ ही यह ठंडे पानी की तुलना में जल्दी जम जाता है - यह लोहे के सख्त होने के बराबर है, क्योंकि गर्म पानी बर्फ में बदल जाता है और गर्म लोहा तेजी से ठंडा होने पर कठोर हो जाता है!

व्लादिमीर, 03/13/2013 06:50

या शायद यह: गर्म पानी और बर्फ का घनत्व ठंडे पानी के घनत्व से कम होता है, और इसलिए पानी को अपना घनत्व बदलने की आवश्यकता नहीं होती है, इस पर कुछ समय बर्बाद होता है और यह जम जाता है।

एलेक्सी मिश्नेव, 03/21/2013 11:50 पूर्वाह्न

कणों की प्रतिध्वनि, आकर्षण और कंपन के बारे में बात करने से पहले, इस प्रश्न को समझना और उत्तर देना आवश्यक है: कौन सी ताकतें कणों को कंपन कराती हैं? चूंकि, बिना गतिज ऊर्जा, संपीड़ित नहीं किया जा सकता. संपीड़न के बिना कोई विस्तार नहीं हो सकता। विस्तार के बिना कोई गतिज ऊर्जा नहीं हो सकती! जब आप तारों की प्रतिध्वनि के बारे में बात करना शुरू करते हैं, तो आपने सबसे पहले इनमें से एक तार को कंपन शुरू करने का प्रयास किया! आकर्षण के बारे में बात करते समय, आपको सबसे पहले उस बल का संकेत देना चाहिए जो इन निकायों को आकर्षित करता है! मैं पुष्टि करता हूं कि सभी पिंड वायुमंडल की विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा से संपीड़ित होते हैं और जो सभी पिंडों, पदार्थों और प्राथमिक कणों को 1.33 किलोग्राम के बल से संपीड़ित करता है। प्रति सेमी2 नहीं, बल्कि प्रति प्राथमिक कण। चूँकि वायुमंडल का दबाव चयनात्मक नहीं हो सकता! इसे बल की मात्रा के साथ भ्रमित न करें!

डोडिक, 05/31/2013 02:59

मुझे ऐसा लगता है कि आप एक सच्चाई भूल गए हैं - "विज्ञान वहीं से शुरू होता है जहां माप शुरू होता है।" "गर्म" पानी का तापमान क्या है? "ठंडे" पानी का तापमान क्या है? लेख इसके बारे में एक शब्द भी नहीं कहता. इससे हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं - पूरा लेख बकवास है!

ग्रिगोरी, 06/04/2013 12:17

डोडिक, किसी लेख को बकवास कहने से पहले थोड़ा तो सीखने के बारे में सोचना ही चाहिए। और सिर्फ माप नहीं.

दिमित्री, 12/24/2013 10:57 पूर्वाह्न

गर्म पानी के अणु ठंडे पानी की तुलना में तेजी से चलते हैं, इस वजह से पर्यावरण के साथ उनका घनिष्ठ संपर्क होता है, वे सारी ठंड को अवशोषित कर लेते हैं और तेजी से धीमा हो जाते हैं।

इवान, 10.01.2014 05:53

यह आश्चर्य की बात है कि ऐसा गुमनाम लेख इस साइट पर आया। लेख पूर्णतः अवैज्ञानिक है. लेखक और टिप्पणीकार दोनों घटना की व्याख्या की तलाश में एक-दूसरे से होड़ कर रहे थे, उन्होंने यह पता लगाने की जहमत नहीं उठाई कि क्या घटना बिल्कुल देखी गई है, और यदि देखी गई है, तो किन परिस्थितियों में देखी गई है। इसके अलावा, हम वास्तव में क्या देखते हैं, इस पर भी कोई सहमति नहीं है! इसलिए लेखक गर्म आइसक्रीम के तेजी से जमने के प्रभाव को समझाने की आवश्यकता पर जोर देता है, हालांकि पूरे पाठ से (और शब्द "आइसक्रीम के साथ प्रयोगों में प्रभाव पाया गया") से यह पता चलता है कि उसने खुद ऐसे प्रयोग नहीं किए थे। लेख में सूचीबद्ध घटना के "स्पष्टीकरण" के वेरिएंट से, यह देखा जा सकता है कि पूरी तरह से अलग-अलग प्रयोगों का वर्णन किया गया है, जिन्हें सेट किया गया है अलग-अलग स्थितियाँअलग के साथ # अन्य के साथ जलीय समाधान. स्पष्टीकरणों का सार और उनमें उपवाक्य मनोदशा दोनों से पता चलता है कि व्यक्त किए गए विचारों का प्राथमिक सत्यापन भी नहीं किया गया था। किसी ने गलती से एक जिज्ञासु कहानी सुनी और लापरवाही से अपना अनुमानात्मक निष्कर्ष व्यक्त कर दिया। मुझे खेद है लेकिन यह शारीरिक नहीं है वैज्ञानिक अनुसंधान, और धूम्रपान कक्ष में बातचीत।

इवान, 01/10/2014 06:10

रोलर्स को गर्म पानी और ठंडे वॉशर जलाशयों से भरने के बारे में लेख में टिप्पणियों के संबंध में। प्रारंभिक भौतिकी की दृष्टि से सब कुछ सरल है। स्केटिंग रिंक गर्म पानी से सिर्फ इसलिए भरा जाता है क्योंकि यह अधिक धीरे-धीरे जमता है। रिंक समतल और चिकना होना चाहिए। इसे ठंडे पानी से भरने का प्रयास करें - आपको धक्कों और "प्रवाह" मिलेंगे, क्योंकि। पानी एक समान परत में फैलने का समय बचाए बिना _जल्दी_ जम जाएगा। और गर्म को एक समान परत में फैलने का समय मिलेगा, और यह मौजूदा बर्फ और बर्फ के धक्कों को पिघला देगा। वॉशर के साथ भी मुश्किल नहीं है: डालना साफ पानीठंढ में इसका कोई मतलब नहीं है - यह कांच पर जम जाता है (गर्म भी); और गर्म एंटीफ्ीज़र से ठंडे कांच में दरार पड़ सकती है, साथ ही कांच में दरार भी पड़ सकती है उच्च तापमानअल्कोहल के त्वरित वाष्पीकरण के कारण ठंड अभी भी ग्लास के रास्ते पर है (क्या हर कोई अभी भी चंद्रमा के संचालन के सिद्धांत को जानता है? - अल्कोहल वाष्पित हो जाता है, पानी रहता है)।

इवान, 01/10/2014 06:34

लेकिन वास्तव में, यह पूछना मूर्खतापूर्ण है कि अलग-अलग परिस्थितियों में दो अलग-अलग प्रयोग अलग-अलग तरीके से क्यों आगे बढ़ते हैं। यदि प्रयोग साफ-सुथरा स्थापित किया गया है, तो आपको गर्म और ठंडा पानी समान लेना होगा रासायनिक संरचना- उसी केतली से पहले से ठंडा किया हुआ उबलता पानी लें. समान बर्तनों में डालें (उदाहरण के लिए, पतली दीवार वाले गिलास)। हम बर्फ पर नहीं, बल्कि उसी सपाट, सूखे आधार पर रखते हैं, उदाहरण के लिए, एक लकड़ी की मेज। और माइक्रोफ़्रीज़र में नहीं, बल्कि पर्याप्त रूप से बड़े थर्मोस्टेट में - मैंने कुछ साल पहले देश में एक प्रयोग किया था, जब बाहर स्थिर ठंढा मौसम था, लगभग -25C। क्रिस्टलीकरण की ऊष्मा निकलने के बाद पानी एक निश्चित तापमान पर क्रिस्टलीकृत हो जाता है। परिकल्पना इस कथन पर आधारित है कि गर्म पानी तेजी से ठंडा होता है (यह सच है, शास्त्रीय भौतिकी के अनुसार, गर्मी हस्तांतरण दर तापमान अंतर के समानुपाती होती है), लेकिन बरकरार रहती है बढ़ी हुई गतितब भी ठंडा करना जब उसका तापमान ठंडे पानी के तापमान के बराबर हो। सवाल यह है कि जो पानी बाहर +20C के तापमान तक ठंडा हो गया है, वह ठीक उसी पानी से कैसे भिन्न है जो एक घंटे पहले, लेकिन एक कमरे में +20C के तापमान तक ठंडा हो गया है? शास्त्रीय भौतिकी (वैसे, धूम्रपान कक्ष में बकबक पर नहीं, बल्कि सैकड़ों हजारों और लाखों प्रयोगों पर आधारित) कहती है: हां, कुछ भी नहीं, आगे शीतलन की गतिशीलता समान होगी (केवल उबलता पानी बाद में +20 बिंदु तक पहुंच जाएगा)। और प्रयोग एक ही चीज़ दिखाता है: जब शुरू में ठंडे पानी के एक गिलास में पहले से ही बर्फ की एक ठोस परत होती है, तो गर्म पानी जमने के बारे में सोचता भी नहीं था। पी.एस. यूरी कुज़नेत्सोव की टिप्पणियों के लिए। एक निश्चित प्रभाव की उपस्थिति को तब स्थापित माना जा सकता है जब इसकी घटना की स्थितियों का वर्णन किया जाता है और इसे स्थिर रूप से पुन: प्रस्तुत किया जाता है। और जब हमारे पास अज्ञात स्थितियों के साथ समझ से बाहर के प्रयोग होते हैं, तो उनकी व्याख्या के लिए सिद्धांत बनाना जल्दबाजी होगी और इससे कुछ भी नहीं मिलता है वैज्ञानिक बिंदुदृष्टि। पी.पी.एस. खैर, भावनाओं के आंसुओं के बिना अलेक्सी मिश्नेव की टिप्पणियों को पढ़ना असंभव है - एक व्यक्ति किसी प्रकार की काल्पनिक दुनिया में रहता है जिसका भौतिकी और वास्तविक प्रयोगों से कोई लेना-देना नहीं है।

ग्रिगोरी, 01/13/2014 10:58 पूर्वाह्न

इवान, मैं समझता हूं कि आप एमपेम्बा प्रभाव का खंडन करते हैं? जैसा कि आपके प्रयोगों से पता चलता है, यह अस्तित्व में नहीं है? यह भौतिकी में इतना प्रसिद्ध क्यों है, और कई लोग इसे समझाने की कोशिश क्यों करते हैं?

इवान, 02/14/2014 01:51

शुभ दोपहर, ग्रेगरी! अशुद्ध मंचित प्रयोग का प्रभाव विद्यमान रहता है। लेकिन, जैसा कि आप समझते हैं, यह भौतिकी में नए पैटर्न की तलाश करने का कारण नहीं है, बल्कि प्रयोगकर्ता के कौशल में सुधार करने का एक कारण है। जैसा कि मैंने पहले ही टिप्पणियों में उल्लेख किया है, "एमपीईएमबीए प्रभाव" को समझाने के सभी उल्लिखित प्रयासों में, शोधकर्ता यह भी स्पष्ट रूप से स्पष्ट नहीं कर सकते हैं कि वे वास्तव में क्या और किन परिस्थितियों में माप रहे हैं। और आप कहना चाहते हैं कि ये प्रायोगिक भौतिक विज्ञानी हैं? मुझे हसाना नहीं। इसका प्रभाव भौतिकी में नहीं, बल्कि विभिन्न मंचों और ब्लॉगों पर छद्म वैज्ञानिक चर्चाओं में जाना जाता है, जिनमें से अब बहुत कुछ है। एक वास्तविक भौतिक प्रभाव के रूप में (कुछ नए भौतिक नियमों के परिणाम के रूप में, न कि किसी गलत व्याख्या या सिर्फ एक मिथक के परिणाम के रूप में), जो लोग भौतिकी से दूर हैं वे इसे समझते हैं। इसलिए पूरी तरह से अलग-अलग परिस्थितियों में स्थापित किए गए विभिन्न प्रयोगों के परिणामों के बारे में एक ही भौतिक प्रभाव के रूप में बोलने का कोई कारण नहीं है।

पावेल, 02/18/2014 09:59

हम्म, दोस्तों... "स्पीड इन्फो" के लिए लेख... कोई अपराध नहीं... ;) इवान हर चीज के बारे में सही है...

ग्रेगरी, 02/19/2014 12:50 अपराह्न

इवान, मैं सहमत हूं कि अब बहुत सारी छद्म वैज्ञानिक साइटें असत्यापित सनसनीखेज सामग्री प्रकाशित कर रही हैं। आख़िरकार, एमपेम्बा के प्रभाव का अभी भी अध्ययन किया जा रहा है। इसके अलावा, विश्वविद्यालयों के वैज्ञानिक शोध कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, 2013 में, इस प्रभाव का अध्ययन सिंगापुर में प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के एक समूह द्वारा किया गया था। लिंक http://arxiv.org/abs/1310.6514 देखें। उनका मानना ​​है कि उन्हें इस आशय का स्पष्टीकरण मिल गया है। मैं खोज के सार के बारे में विस्तार से नहीं लिखूंगा, लेकिन उनकी राय में, प्रभाव हाइड्रोजन बांड में संग्रहीत ऊर्जा में अंतर से जुड़ा है।

मोइसेवा एन.पी. , 02/19/2014 03:04

एमपीईएमबीए प्रभाव पर शोध में रुचि रखने वाले सभी लोगों के लिए, मैंने लेख की सामग्री को थोड़ा पूरक किया और लिंक प्रदान किए जहां आप पढ़ सकते हैं नवीनतम परिणाम(पाठ देखें). टिप्पणियों के लिए धन्यवाद.

इल्दर, 02/24/2014 04:12 | सब कुछ सूचीबद्ध करने का कोई मतलब नहीं है

यदि यह एमपेम्बा प्रभाव वास्तव में होता है, तो मुझे लगता है कि पानी की आणविक संरचना में स्पष्टीकरण मांगा जाना चाहिए। पानी (जैसा कि मैंने लोकप्रिय विज्ञान साहित्य से सीखा है) व्यक्तिगत H2O अणुओं के रूप में नहीं, बल्कि कई अणुओं (यहां तक ​​कि दर्जनों) के समूहों के रूप में मौजूद है। पानी के तापमान में वृद्धि के साथ, अणुओं की गति की गति बढ़ जाती है, क्लस्टर एक दूसरे के खिलाफ टूट जाते हैं और अणुओं के वैलेंस बांड के पास बड़े समूहों को इकट्ठा करने का समय नहीं होता है। अणुओं की गति को धीमा करने की तुलना में गुच्छों को बनाने में थोड़ा अधिक समय लगता है। और चूंकि क्लस्टर छोटे होते हैं, क्रिस्टल जाली का निर्माण तेजी से होता है। ठंडे पानी में, जाहिरा तौर पर, बड़े, काफी स्थिर समूह जाली के निर्माण को रोकते हैं; उनके नष्ट होने में कुछ समय लगता है। मैंने स्वयं टीवी पर एक विचित्र प्रभाव देखा, जब एक जार में चुपचाप खड़ा ठंडा पानी ठंड में कई घंटों तक तरल बना रहा। लेकिन जैसे ही जार को उठाया गया, यानी अपनी जगह से थोड़ा सा हिलाया गया, जार में मौजूद पानी तुरंत क्रिस्टलीकृत हो गया, अपारदर्शी हो गया और जार फट गया। खैर, जिस पुजारी ने यह प्रभाव दिखाया, उसने इसे इस तथ्य से समझाया कि पानी पवित्र था। वैसे, यह पता चला है कि पानी तापमान के आधार पर अपनी चिपचिपाहट में काफी बदलाव करता है। हम, बड़े प्राणियों के रूप में, इस पर ध्यान नहीं देते हैं, लेकिन छोटे (मिमी और उससे कम) क्रस्टेशियंस और उससे भी अधिक बैक्टीरिया के स्तर पर, पानी की चिपचिपाहट एक बहुत महत्वपूर्ण कारक है। मुझे लगता है कि यह चिपचिपाहट, जल समूहों के आकार द्वारा भी दी जाती है।

ग्रे, 03/15/2014 05:30

चारों ओर जो कुछ भी हम देखते हैं वह सतही विशेषताएं (गुण) हैं, इसलिए हम ऊर्जा के रूप में केवल वही लेते हैं जिसे हम माप सकते हैं या किसी भी तरह से अस्तित्व साबित कर सकते हैं, अन्यथा यह एक मृत अंत है। इस घटना, एमपेम्बा प्रभाव को केवल एक सरल वॉल्यूमेट्रिक सिद्धांत द्वारा समझाया जा सकता है जो सभी भौतिक मॉडलों को इंटरैक्शन की एक ही संरचना में एकजुट करेगा। वास्तव में यह सरल है

निकिता, 06/06/2014 04:27 | कार

लेकिन जब आप कार में जाएं तो पानी ठंडा कैसे रहे और गर्म न रहे!

एलेक्सी, 03.10.2014 01:09

और यहाँ चलते-फिरते एक और "खोज" है। पानी में प्लास्टिक की बोतलखुले कॉर्क से बहुत तेजी से जम जाता है। मनोरंजन के लिए मैंने कई बार प्रयोग किये भीषण ठंढ. प्रभाव स्पष्ट है. नमस्ते सिद्धांतकारों!

यूजीन, 12/27/2014 08:40

बाष्पीकरणीय कूलर का सिद्धांत. हम ठंडे और गर्म पानी की दो भली भांति बंद करके सील की गई बोतलें लेते हैं। हमने इसे ठंड में डाल दिया। ठंडा पानी तेजी से जमता है. अब हम ठंडे और गर्म पानी की एक ही बोतल लेते हैं, उसे खोलते हैं और ठंड में रख देते हैं। गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जम जाएगा। यदि हम ठंडे और गर्म पानी के दो बेसिन लें तो गर्म पानी बहुत तेजी से जम जाएगा। यह इस तथ्य के कारण है कि हम वायुमंडल के साथ संपर्क बढ़ाते हैं। वाष्पीकरण जितना तीव्र होगा, तापमान में उतनी ही तेजी से गिरावट होगी। यहां आर्द्रता के कारक का उल्लेख करना आवश्यक है। आर्द्रता जितनी कम होगी, वाष्पीकरण उतना ही तेज़ होगा और ठंडक उतनी ही तेज़ होगी।

ग्रे टॉम्स्क, 03/01/2015 10:55

ग्रे, 15.03.2014 05:30 - जारी तापमान के बारे में आप जो जानते हैं वह सब कुछ नहीं है। कुछ और भी है. यदि आप तापमान के भौतिक मॉडल को सही ढंग से बनाते हैं, तो यह दबाव में वृद्धि के साथ तापमान में वृद्धि, तापमान में वृद्धि के साथ दबाव में वृद्धि जैसे पैमाने पर प्रसार, पिघलने और क्रिस्टलीकरण से ऊर्जा प्रक्रियाओं का वर्णन करने की कुंजी बन जाएगा। उपरोक्त से सूर्य की ऊर्जा का भौतिक मॉडल भी स्पष्ट हो जायेगा। मैं सर्दियों में हूं. . 20013 के शुरुआती वसंत में, तापमान मॉडल को देखने के बाद, मैंने एक सामान्य तापमान मॉडल संकलित किया। कुछ महीनों के बाद, मुझे तापमान विरोधाभास याद आया, और तब मुझे एहसास हुआ... कि मेरा तापमान मॉडल भी एमपेम्बा विरोधाभास का वर्णन करता है। यह मई-जून 2013 की बात है. एक साल देर हो गई, लेकिन यह अच्छे के लिए है। मेरा भौतिक मॉडल एक फ़्रीज़ फ़्रेम है और इसे आगे और पीछे दोनों तरफ स्क्रॉल किया जा सकता है और इसमें गतिविधि के मोटर कौशल हैं, वही गतिविधि जिसमें सब कुछ चलता है। मेरे पास विषय की पुनरावृत्ति के साथ स्कूल की 8 कक्षाएँ और कॉलेज की 2 वर्ष की कक्षाएँ हैं। 20 साल बीत गए. इसलिए मैं प्रसिद्ध वैज्ञानिकों के किसी भी प्रकार के भौतिक मॉडल, साथ ही सूत्रों का वर्णन नहीं कर सकता। बहुत अफसोस।

एंड्री , 08.11.2015 08:52

सामान्य तौर पर, मुझे इस बात का अंदाजा है कि गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से क्यों जमता है। और मेरे स्पष्टीकरण में सब कुछ बहुत सरल है यदि आप रुचि रखते हैं तो मुझे एक ईमेल लिखें: [ईमेल सुरक्षित]

एंड्री, 08.11.2015 08:58

मुझे खेद है कि मैंने ग़लत दे दिया मेलबॉक्सयहाँ सही ईमेल है: [ईमेल सुरक्षित]

विक्टर, 12/23/2015 10:37 पूर्वाह्न

मुझे ऐसा लगता है कि सब कुछ सरल है, बर्फ हमारे साथ गिरती है, यह वाष्पीकृत गैस है, ठंडी होती है, इसलिए हो सकता है कि ठंढ में यह तेजी से गर्म हो जाए क्योंकि यह वाष्पित हो जाती है और तुरंत बढ़ने से दूर क्रिस्टलीकृत हो जाती है, और गैसीय अवस्था में पानी तरल की तुलना में तेजी से ठंडा होता है)

बेकज़ान, 01/28/2016 09:18

यहां तक ​​​​कि अगर किसी ने इस प्रभाव से जुड़े दुनिया के इन कानूनों का खुलासा किया, तो वह यहां नहीं लिखेगा। मेरे दृष्टिकोण से, इंटरनेट उपयोगकर्ताओं के लिए अपने रहस्यों को उजागर करना तर्कसंगत नहीं होगा, जब वह इसे प्रसिद्ध वैज्ञानिक पत्रिकाओं में प्रकाशित कर सकता है और खुद को लोगों के सामने व्यक्तिगत रूप से साबित कर सकता है। इसलिए, इस प्रभाव के बारे में यहां क्या लिखा जाएगा, यह सब तर्कसंगत नहीं है।)))

एलेक्स, 02/22/2016 12:48 अपराह्न

हेलो प्रयोगकर्ताओं, आप सही कह रहे हैं कि विज्ञान वहां से शुरू होता है...माप से नहीं, बल्कि गणना से। "प्रयोग" - कल्पना और रैखिक सोच से वंचित लोगों के लिए एक शाश्वत और अपरिहार्य तर्क, सभी को नाराज किया, अब E = mc2 के मामले में - क्या सभी को याद है? ठंडे पानी से वायुमंडल में उड़ने वाले अणुओं की गति पानी से दूर ले जाने वाली ऊर्जा की मात्रा निर्धारित करती है (ठंडा करना - ऊर्जा की हानि) गर्म पानी से अणुओं की गति बहुत अधिक होती है और दूर ले जाने वाली ऊर्जा का वर्ग होता है (पानी के शेष द्रव्यमान को ठंडा करने की दर) बस इतना ही, यदि आप "प्रयोग" से दूर हो जाएं और विज्ञान की मूल बातें याद रखें

व्लादिमीर, 04/25/2016 10:53 पूर्वाह्न | मौसम

उन दिनों जब एंटीफ्ीज़र दुर्लभ था, कार बेड़े के बिना गर्म किए गेराज में कारों की शीतलन प्रणाली से पानी एक कार्य दिवस के बाद निकाला जाता था ताकि सिलेंडर ब्लॉक या रेडिएटर को डिफ्रॉस्ट न किया जा सके - कभी-कभी दोनों एक साथ। सुबह गर्म पानी डाला गया. भीषण ठंढ में, इंजन बिना किसी समस्या के चालू हो गए। गर्म पानी न होने के कारण किसी तरह नल से पानी डाला गया। पानी तुरंत जम गया. प्रयोग महंगा था - बिल्कुल उतना ही जितना कि ZIL-131 कार के सिलेंडर ब्लॉक और रेडिएटर को खरीदने और बदलने में खर्च होता है। जिसे विश्वास न हो, वह जांच ले. और एमपेम्बा ने आइसक्रीम के साथ प्रयोग किया। आइसक्रीम में, क्रिस्टलीकरण पानी की तुलना में अलग तरह से होता है। अपने दांतों से आइसक्रीम का एक टुकड़ा और बर्फ का एक टुकड़ा काटने का प्रयास करें। सबसे अधिक संभावना है कि यह जम नहीं पाया, बल्कि ठंडा होने के परिणामस्वरूप गाढ़ा हो गया। और ताज़ा पानी, चाहे वह गर्म हो या ठंडा, 0*C पर जम जाता है। ठंडा पानी तेज़ होता है, लेकिन गर्म पानी को ठंडा होने में समय लगता है।

पथिक, 06.05.2016 12:54 | एलेक्स को

"सी" - निर्वात में प्रकाश की गति E=mc^2 - द्रव्यमान और ऊर्जा की तुल्यता व्यक्त करने वाला सूत्र

अल्बर्ट, 07/27/2016 08:22

सबसे पहले, ठोस पदार्थों के साथ एक सादृश्य (कोई वाष्पीकरण प्रक्रिया नहीं है)। हाल ही में सोल्डर किए गए तांबे के पानी के पाइप। यह प्रक्रिया गैस बर्नर को सोल्डर के पिघलने के तापमान तक गर्म करके होती है। कपलिंग के साथ एक जोड़ का गर्म होने का समय लगभग एक मिनट है। मैंने कपलिंग के साथ एक जोड़ जोड़ दिया और कुछ मिनटों के बाद मुझे एहसास हुआ कि मैंने इसे गलत तरीके से जोड़ दिया है। कपलिंग में पाइप को स्क्रॉल करने में थोड़ा समय लगा। मैंने बर्नर से जोड़ को फिर से गर्म करना शुरू किया और, आश्चर्यजनक रूप से, जोड़ को पिघलने बिंदु तक गर्म करने में 3-4 मिनट लग गए। ऐसा कैसे!? आख़िरकार, पाइप अभी भी गर्म है और ऐसा लगता है कि इसे पिघलने बिंदु तक गर्म करने के लिए बहुत कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है, लेकिन सब कुछ विपरीत निकला। यह सब तापीय चालकता के बारे में है, जो पहले से ही गर्म पाइप के लिए बहुत अधिक है और गर्म और ठंडे पाइपों के बीच की सीमा दो मिनट में जंक्शन से दूर जाने में कामयाब रही। अब पानी के बारे में. हम गर्म और अर्ध-गर्म बर्तन की अवधारणा के साथ काम करेंगे। एक गर्म बर्तन में, गर्म, अत्यधिक गतिशील कणों और धीमी गति से चलने वाले, ठंडे कणों के बीच एक संकीर्ण तापमान सीमा बनती है, जो परिधि से केंद्र की ओर अपेक्षाकृत तेजी से बढ़ती है, क्योंकि इस सीमा पर, तेज कण सीमा के दूसरी ओर के कणों द्वारा जल्दी से अपनी ऊर्जा (ठंडा) छोड़ देते हैं। चूँकि बाहरी ठंडे कणों का आयतन अधिक होता है, इसलिए तेज़ कण, अपना योगदान देते हैं थर्मल ऊर्जा, बाहरी ठंडे कणों को महत्वपूर्ण रूप से गर्म नहीं कर सकता। इसलिए, गर्म पानी को ठंडा करने की प्रक्रिया अपेक्षाकृत तेज़ी से होती है। दूसरी ओर, अर्ध-गर्म पानी में बहुत कम तापीय चालकता होती है, और अर्ध-गर्म और ठंडे कणों के बीच की सीमा की चौड़ाई बहुत अधिक होती है। इतनी विस्तृत सीमा के केंद्र में विस्थापन किसी गर्म बर्तन की तुलना में बहुत धीरे-धीरे होता है। परिणामस्वरूप, गर्म बर्तन की तुलना में गर्म बर्तन तेजी से ठंडा होता है। मुझे लगता है कि विभिन्न तरीकों से गतिशीलता में शीतलन प्रक्रिया का पता लगाना आवश्यक है। तापमान पानीबर्तन के मध्य से किनारे तक कई तापमान सेंसर लगाकर।

मैक्स, 11/19/2016 05:07

यह सत्यापित किया गया है: यमल में, ठंढ में, गर्म पानी वाला एक पाइप जम जाता है और इसे गर्म करना पड़ता है, लेकिन ठंडा नहीं!

आर्टेम, 09.12.2016 01:25

यह मुश्किल है, लेकिन मुझे लगता है कि ठंडा पानी गर्म पानी की तुलना में सघन होता है, उबले हुए पानी से भी बेहतर होता है, और फिर ठंडा करने में तेजी आती है, यानी। गर्म पानी ठंडे तापमान तक पहुँच जाता है और उससे आगे निकल जाता है, और यदि आप इस तथ्य को ध्यान में रखते हैं कि गर्म पानी ऊपर से नहीं, बल्कि नीचे से जमता है, जैसा कि ऊपर लिखा गया है, तो इससे प्रक्रिया बहुत तेज हो जाती है!

अलेक्जेंडर सर्गेव, 21.08.2017 10:52

ऐसा कोई प्रभाव नहीं है. अफ़सोस. 2016 में, इस विषय पर एक विस्तृत लेख नेचर में प्रकाशित हुआ था: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpeamba_effect इससे यह स्पष्ट है कि यदि प्रयोग सावधानी से किए जाते हैं (यदि तापमान को छोड़कर हर चीज में गर्म और ठंडे पानी के नमूने समान हैं), तो प्रभाव नहीं देखा जाता है।

हेडलैब, 08/22/2017 05:31

विक्टर, 10/27/2017 03:52 पूर्वाह्न

"वह वाकई में।" - यदि स्कूल को यह समझ में नहीं आया कि ऊष्मा क्षमता और ऊर्जा संरक्षण का नियम क्या है। इसे जांचना आसान है - इसके लिए आपको चाहिए: एक इच्छा, एक सिर, हाथ, पानी, एक रेफ्रिजरेटर और एक अलार्म घड़ी। और स्केटिंग रिंक, जैसा कि विशेषज्ञ लिखते हैं, ठंडे पानी से जमे हुए (भरे हुए) होते हैं, और गर्म पानी से वे कटी हुई बर्फ को समतल करते हैं। और सर्दियों में आपको वॉशर जलाशय में एंटी-फ़्रीज़ तरल पदार्थ डालने की ज़रूरत है, पानी की नहीं। पानी वैसे भी जम जाएगा, और ठंडा पानी तेजी से जम जाएगा।

इरीना, 01/23/2018 10:58

दुनिया भर के वैज्ञानिक अरस्तू के समय से ही इस विरोधाभास से जूझ रहे हैं और विक्टर, ज़ाव्लाब और सर्गेव सबसे चतुर निकले।

डेनिस, 02/01/2018 08:51

लेख में सब कुछ सही है. लेकिन वजह कुछ अलग है. उबलने की प्रक्रिया में, इसमें घुली हवा पानी से वाष्पित हो जाती है, इसलिए, जैसे-जैसे उबलता पानी ठंडा होता जाता है, परिणामस्वरूप, इसका घनत्व उसी तापमान के कच्चे पानी की तुलना में कम हो जाएगा। अलग-अलग घनत्व के अलावा अलग-अलग तापीय चालकता का कोई अन्य कारण नहीं है।

हेडलैब, 03/01/2018 08:58 | प्रमुख प्रयोगशाला

इरीना :), "पूरी दुनिया के वैज्ञानिक" इस "विरोधाभास" से नहीं लड़ते हैं, वास्तविक वैज्ञानिकों के लिए यह "विरोधाभास" मौजूद ही नहीं है - इसे आसानी से अच्छी तरह से प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य स्थितियों में सत्यापित किया जा सकता है। "विरोधाभास" अफ्रीकी लड़के म्पेम्बा के अपूरणीय प्रयोगों के कारण प्रकट हुआ और समान "वैज्ञानिकों" द्वारा फुलाया गया :)

1963 में, तंजानिया के एरास्टो मपेम्बा नाम के एक स्कूली छात्र ने अपने शिक्षक से एक बेवकूफी भरा सवाल पूछा - उसके फ्रीजर में ठंडी आइसक्रीम की तुलना में गर्म आइसक्रीम तेजी से क्यों जम जाती है?

मगम्बा के एक छात्र के रूप में उच्च विद्यालयतंजानिया में, एरास्टो मपेम्बा ने किया व्यावहारिक कार्यपाक कला में. उसे घर पर आइसक्रीम बनानी थी - दूध उबालें, उसमें चीनी घोलें, उसे कमरे के तापमान पर ठंडा करें और फिर उसे जमने के लिए फ्रिज में रख दें। जाहिरा तौर पर, एमपेम्बा विशेष रूप से मेहनती छात्र नहीं था और असाइनमेंट के पहले भाग में विलंब करता था। इस डर से कि वह पाठ के अंत तक समय पर नहीं पहुँच पाएगा, उसने अभी भी गर्म दूध रेफ्रिजरेटर में रख दिया। उन्हें आश्चर्य हुआ कि यह दी गई तकनीक के अनुसार तैयार किए गए उनके साथियों के दूध से भी पहले जम गया।

उन्होंने स्पष्टीकरण के लिए भौतिकी शिक्षक की ओर रुख किया, लेकिन उन्होंने केवल छात्र पर हँसते हुए निम्नलिखित कहा: "यह विश्व भौतिकी नहीं है, बल्कि एमपेम्बा की भौतिकी है।" उसके बाद, एमपेम्बा ने न केवल दूध के साथ, बल्कि साधारण पानी के साथ भी प्रयोग किया।

किसी भी मामले में, पहले से ही मकवावा हाई स्कूल में एक छात्र होने के नाते, उन्होंने दार एस सलाम में यूनिवर्सिटी कॉलेज के प्रोफेसर डेनिस ओसबोर्न (छात्रों को भौतिकी पर व्याख्यान देने के लिए स्कूल के निदेशक द्वारा आमंत्रित) से पानी के बारे में पूछा: "यदि आप समान मात्रा में पानी के साथ दो समान कंटेनर लेते हैं ताकि उनमें से एक में पानी का तापमान 35 डिग्री सेल्सियस और दूसरे में - 100 डिग्री सेल्सियस हो, और उन्हें फ्रीजर में रख दें, तो दूसरे में पानी तेजी से जम जाएगा। क्यों?" ओसबोर्न को इस मुद्दे में रुचि हो गई और जल्द ही 1969 में, एमपेम्बा के साथ मिलकर, उन्होंने अपने प्रयोगों के परिणामों को फिजिक्स एजुकेशन पत्रिका में प्रकाशित किया। तब से, उनके द्वारा खोजे गए प्रभाव को एमपेम्बा प्रभाव कहा जाता है।

क्या आप यह जानने को उत्सुक हैं कि ऐसा क्यों होता है? कुछ साल पहले ही वैज्ञानिक इस घटना को समझाने में कामयाब रहे थे...

एमपेम्बा प्रभाव (एमपेम्बा पैराडॉक्स) एक विरोधाभास है जो बताता है कि कुछ परिस्थितियों में गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जम जाता है, हालांकि इसे जमने की प्रक्रिया में ठंडे पानी के तापमान को पार करना होगा। यह विरोधाभास एक प्रायोगिक तथ्य है जो सामान्य विचारों का खंडन करता है, जिसके अनुसार, समान परिस्थितियों में, एक गर्म शरीर को एक निश्चित तापमान तक ठंडा होने के लिए ठंडे शरीर की तुलना में उसी तापमान तक ठंडा होने के लिए अधिक समय की आवश्यकता होती है।

इस घटना को उस समय अरस्तू, फ्रांसिस बेकन और रेने डेसकार्टेस ने देखा था। अब तक, कोई नहीं जानता कि इस अजीब प्रभाव को कैसे समझाया जाए। वैज्ञानिकों के पास एक भी संस्करण नहीं है, हालाँकि कई हैं। यह सब गर्म और ठंडे पानी के गुणों में अंतर के बारे में है, लेकिन यह अभी तक स्पष्ट नहीं है कि इस मामले में कौन से गुण भूमिका निभाते हैं: सुपरकूलिंग, वाष्पीकरण, बर्फ गठन, संवहन, या पानी पर तरलीकृत गैसों के प्रभाव में अंतर अलग-अलग तापमान. एमपेम्बा प्रभाव का विरोधाभास वह समय है जिसके दौरान शरीर तापमान तक ठंडा हो जाता है पर्यावरण, इस शरीर और पर्यावरण के बीच तापमान के अंतर के समानुपाती होना चाहिए। यह नियम न्यूटन द्वारा स्थापित किया गया था और तब से व्यवहार में इसकी कई बार पुष्टि की गई है। इसी प्रभाव में, 100°C पर पानी 35°C पर समान मात्रा के पानी की तुलना में 0°C तक तेजी से ठंडा हो जाता है।

तब से, अलग-अलग संस्करण व्यक्त किए गए हैं, जिनमें से एक इस प्रकार था: गर्म पानी का कुछ हिस्सा पहले तो वाष्पित हो जाता है, और फिर, जब थोड़ी मात्रा बच जाती है, तो पानी तेजी से जम जाता है। यह संस्करण अपनी सरलता के कारण सर्वाधिक लोकप्रिय हुआ, परन्तु वैज्ञानिक इससे पूर्णतः संतुष्ट नहीं थे।

अब रसायनज्ञ शी झांग के नेतृत्व में सिंगापुर में नानयांग टेक्नोलॉजिकल यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं की एक टीम का कहना है कि उन्होंने सदियों पुराने रहस्य को सुलझा लिया है कि गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से क्यों जमता है। जैसा कि चीनी विशेषज्ञों ने पता लगाया है, रहस्य पानी के अणुओं के बीच हाइड्रोजन बांड में संग्रहीत ऊर्जा की मात्रा में निहित है।

जैसा कि आप जानते हैं, पानी के अणुओं में एक ऑक्सीजन परमाणु और दो हाइड्रोजन परमाणु होते हैं जो सहसंयोजक बंधों द्वारा एक साथ बंधे होते हैं, जो कण स्तर पर इलेक्ट्रॉनों के आदान-प्रदान जैसा दिखता है। एक और ज्ञात तथ्यक्या यह है कि हाइड्रोजन परमाणु पड़ोसी अणुओं से ऑक्सीजन परमाणुओं की ओर आकर्षित होते हैं - इस मामले में, हाइड्रोजन बांड बनते हैं।

साथ ही, पानी के अणु समग्र रूप से एक-दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं। सिंगापुर के वैज्ञानिकों ने देखा कि पानी जितना गर्म होगा, प्रतिकारक शक्तियों में वृद्धि के कारण तरल के अणुओं के बीच की दूरी उतनी ही अधिक होगी। परिणामस्वरूप, हाइड्रोजन बांड खिंच जाते हैं, और इसलिए अधिक ऊर्जा संग्रहीत करते हैं। यह ऊर्जा तब निकलती है जब पानी ठंडा होता है - अणु एक दूसरे के पास आते हैं। और ऊर्जा की वापसी, जैसा कि आप जानते हैं, का अर्थ है शीतलन।

यहां वैज्ञानिकों द्वारा सामने रखी गई परिकल्पनाएं हैं:

वाष्पीकरण

गर्म पानी कंटेनर से तेजी से वाष्पित हो जाता है, जिससे इसकी मात्रा कम हो जाती है, और समान तापमान पर पानी की छोटी मात्रा तेजी से जम जाती है। 100°C तक गर्म किया गया पानी 0°C तक ठंडा होने पर अपने द्रव्यमान का 16% खो देता है। वाष्पीकरण प्रभाव दोहरा प्रभाव है। सबसे पहले, ठंडा करने के लिए आवश्यक पानी का द्रव्यमान कम हो जाता है। और दूसरा, वाष्पीकरण के कारण इसका तापमान कम हो जाता है।

तापमान अंतराल

इस तथ्य के कारण कि गर्म पानी और ठंडी हवा के बीच तापमान का अंतर अधिक होता है - इसलिए, इस मामले में गर्मी हस्तांतरण अधिक तीव्र होता है और गर्म पानी तेजी से ठंडा होता है।

अल्प तपावस्था
जब पानी को 0°C से नीचे ठंडा किया जाता है, तो यह हमेशा जमता नहीं है। कुछ शर्तों के तहत, यह हिमांक बिंदु से नीचे के तापमान पर तरल बने रहते हुए सुपरकूलिंग से गुजर सकता है। कुछ मामलों में, पानी -20°C पर भी तरल रह सकता है। इस प्रभाव का कारण यह है कि पहले बर्फ के क्रिस्टल बनना शुरू होने के लिए, क्रिस्टल निर्माण के केंद्रों की आवश्यकता होती है। यदि वे तरल पानी में नहीं हैं, तो सुपरकूलिंग तब तक जारी रहेगी जब तक कि तापमान इतना कम न हो जाए कि क्रिस्टल अनायास बनने न लगें। जब वे सुपरकूल्ड तरल में बनना शुरू करते हैं, तो वे तेजी से बढ़ने लगेंगे, जिससे एक बर्फ का टुकड़ा बनेगा जो जम कर बर्फ बन जाएगा। गर्म पानी हाइपोथर्मिया के प्रति सबसे अधिक संवेदनशील होता है क्योंकि इसे गर्म करने से घुली हुई गैसें और बुलबुले खत्म हो जाते हैं, जो बदले में बर्फ के क्रिस्टल के निर्माण के लिए केंद्र के रूप में काम कर सकते हैं। हाइपोथर्मिया के कारण गर्म पानी तेजी से क्यों जम जाता है? ठंडे पानी के मामले में जो सुपरकूल्ड नहीं है, होता यह है कि इसकी सतह पर बर्फ की एक पतली परत बन जाती है, जो पानी और ठंडी हवा के बीच एक इन्सुलेटर के रूप में कार्य करती है, और इस प्रकार आगे वाष्पीकरण को रोकती है। इस स्थिति में बर्फ के क्रिस्टल बनने की दर कम होगी। गर्म पानी के उपशीतलन के मामले में, उपशीतलित जल में बर्फ की सुरक्षात्मक सतह परत नहीं होती है। इसलिए, खुले शीर्ष के माध्यम से यह बहुत तेजी से गर्मी खो देता है। जब सुपरकूलिंग प्रक्रिया समाप्त हो जाती है और पानी जम जाता है, तो बहुत अधिक गर्मी नष्ट हो जाती है अधिक बर्फ. इस आशय के कई शोधकर्ता एमपेम्बा प्रभाव के मामले में हाइपोथर्मिया को मुख्य कारक मानते हैं।
कंवेक्शन

ठंडा पानी ऊपर से जमना शुरू हो जाता है, जिससे ऊष्मा विकिरण और संवहन की प्रक्रिया ख़राब हो जाती है, और इसलिए गर्मी का नुकसान होता है, जबकि गर्म पानी नीचे से जमना शुरू हो जाता है। इस प्रभाव को पानी के घनत्व में एक विसंगति द्वारा समझाया गया है। पानी का अधिकतम घनत्व 4°C पर होता है। यदि आप पानी को 4°C तक ठंडा करते हैं और इसे कम तापमान वाले वातावरण में रखते हैं, तो पानी की सतह परत तेजी से जम जाएगी। चूँकि यह पानी 4°C पर पानी की तुलना में कम घना है, यह सतह पर बना रहेगा, जिससे एक पतली ठंडी परत बन जाएगी। इन परिस्थितियों में, थोड़े समय के लिए पानी की सतह पर बर्फ की एक पतली परत बनेगी, लेकिन बर्फ की यह परत पानी की निचली परतों की रक्षा करने के लिए एक इन्सुलेटर के रूप में काम करेगी, जो 4°C पर रहेगी। इसलिए, आगे की शीतलन प्रक्रिया धीमी होगी। गर्म पानी के मामले में स्थिति बिल्कुल अलग है। वाष्पीकरण और अधिक तापमान अंतर के कारण पानी की सतह परत अधिक तेजी से ठंडी होगी। इसके अलावा, ठंडे पानी की परतें गर्म पानी की परतों की तुलना में सघन होती हैं, इसलिए ठंडे पानी की परत नीचे डूब जाएगी, जिससे परत ऊपर उठ जाएगी। गर्म पानीज़मीनी स्तर पर। पानी का यह संचलन तापमान में तेजी से गिरावट सुनिश्चित करता है। लेकिन यह प्रक्रिया संतुलन बिंदु तक क्यों नहीं पहुंच पाती? संवहन के दृष्टिकोण से म्पेम्बा प्रभाव को समझाने के लिए, यह मान लेना चाहिए कि पानी की ठंडी और गर्म परतें अलग हो जाती हैं और संवहन प्रक्रिया स्वयं जारी रहती है औसत तापमानपानी 4°C से नीचे चला जाता है। हालाँकि, इस परिकल्पना का समर्थन करने के लिए कोई प्रायोगिक साक्ष्य नहीं है कि ठंडे और गर्म पानी की परतें संवहन द्वारा अलग होती हैं।

गैसें पानी में घुल गईं

पानी में हमेशा गैसें घुली रहती हैं - ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड। इन गैसों में पानी के हिमांक को कम करने की क्षमता होती है। जब पानी को गर्म किया जाता है तो ये गैसें पानी से बाहर निकल जाती हैं क्योंकि पानी में इनकी घुलनशीलता कम होती है उच्च तापमाननीचे। इसलिए, जब गर्म पानी को ठंडा किया जाता है, तो उसमें बिना गर्म किए ठंडे पानी की तुलना में हमेशा कम घुली हुई गैसें होती हैं। इसलिए, गर्म पानी का हिमांक अधिक होता है और वह तेजी से जम जाता है। इस कारक को कभी-कभी एमपीईएमबीए प्रभाव को समझाने में मुख्य माना जाता है, हालांकि इस तथ्य की पुष्टि करने वाले कोई प्रयोगात्मक डेटा नहीं हैं।

ऊष्मीय चालकता

जब पानी को छोटे कंटेनरों में रेफ्रिजरेटर फ्रीजर में रखा जाता है तो यह तंत्र महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है। इन परिस्थितियों में, यह देखा गया है कि गर्म पानी वाला कंटेनर नीचे फ्रीजर की बर्फ को पिघला देता है, जिससे फ्रीजर की दीवार के साथ थर्मल संपर्क और तापीय चालकता में सुधार होता है। परिणामस्वरूप, ठंडे पानी के कंटेनर की तुलना में गर्म पानी के कंटेनर से गर्मी तेजी से निकल जाती है। बदले में, ठंडे पानी वाले कंटेनर के नीचे बर्फ नहीं पिघलती है। इन सभी (साथ ही अन्य) स्थितियों का अध्ययन कई प्रयोगों में किया गया है, लेकिन इस सवाल का एक स्पष्ट उत्तर नहीं मिला है - उनमें से कौन सा एमपीईएमबीए प्रभाव का 100% पुनरुत्पादन प्रदान करता है - प्राप्त नहीं किया गया है। इसलिए, उदाहरण के लिए, 1995 में, जर्मन भौतिक विज्ञानी डेविड ऑरबैक ने इस प्रभाव पर पानी के सुपरकूलिंग के प्रभाव का अध्ययन किया। उन्होंने पाया कि गर्म पानी, अतिशीतित अवस्था में पहुंचकर, ठंडे पानी की तुलना में अधिक तापमान पर जम जाता है, और इसलिए ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जमता है। लेकिन ठंडा पानी गर्म पानी की तुलना में तेजी से अतिशीतित अवस्था में पहुंचता है, जिससे पिछले अंतराल की भरपाई हो जाती है। इसके अलावा, ऑरबैक के नतीजे पहले के आंकड़ों का खंडन करते हैं कि गर्म पानी कम क्रिस्टलीकरण केंद्रों के कारण अधिक सुपरकूलिंग प्राप्त करने में सक्षम है। जब पानी को गर्म किया जाता है तो उसमें घुली गैसें उसमें से निकल जाती हैं और जब उसे उबाला जाता है तो उसमें घुले कुछ लवण अवक्षेपित हो जाते हैं। अब तक, केवल एक ही बात पर जोर दिया जा सकता है - इस प्रभाव का पुनरुत्पादन उन परिस्थितियों पर काफी हद तक निर्भर करता है जिनके तहत प्रयोग किया जाता है। सटीक रूप से क्योंकि इसे हमेशा पुन: प्रस्तुत नहीं किया जाता है।

और यहाँ सबसे संभावित कारण है.

जैसा कि रसायनज्ञ अपने लेख में लिखते हैं, जो arXiv.org प्रीप्रिंट साइट पर पाया जा सकता है, हाइड्रोजन बांड ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी में अधिक मजबूती से खिंचते हैं। इस प्रकार, यह पता चलता है कि गर्म पानी के हाइड्रोजन बांड में अधिक ऊर्जा संग्रहीत होती है, जिसका अर्थ है कि उप-शून्य तापमान तक ठंडा होने पर इसका अधिक हिस्सा निकलता है। इस कारण ठंड तेजी से पड़ती है।

आज तक वैज्ञानिक इस पहेली को केवल सैद्धांतिक रूप से ही सुलझा पाए हैं। जब वे अपने संस्करण के पुख्ता सबूत पेश करते हैं, तो यह सवाल कि गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से क्यों जमता है, बंद माना जा सकता है।