पानी- रासायनिक दृष्टिकोण से एक काफी सरल पदार्थ, हालाँकि, इसमें कई संख्याएँ हैं असामान्य गुणजो वैज्ञानिकों को विस्मित करना बंद नहीं करता। 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 बर्तन लें: एक में गर्म पानी और दूसरे में ठंडा पानी डालें और उन्हें फ्रीजर में रख दें। ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी तेजी से जम जाएगा, हालांकि तार्किक रूप से ठंडे पानी को पहले बर्फ में बदलना चाहिए था: आखिरकार, गर्म पानी को पहले ठंडे तापमान में ठंडा होना चाहिए, और फिर बर्फ में बदलना चाहिए, जबकि ठंडे पानी को ठंडा करने की आवश्यकता नहीं होती है। ऐसा क्यों हो रहा है?

1963 में, एरास्टो बी. मपेम्बा नाम के एक तंजानिया के छात्र ने आइसक्रीम के तैयार मिश्रण को फ्रीज करते हुए देखा कि गर्म मिश्रण ठंडे वाले की तुलना में फ्रीजर में तेजी से जमता है। जब युवक ने अपनी खोज को भौतिकी के शिक्षक के साथ साझा किया, तो वह केवल उस पर हंसा। सौभाग्य से, छात्र लगातार था और शिक्षक को एक प्रयोग करने के लिए राजी कर लिया, जिसने उसकी खोज की पुष्टि की: कुछ शर्तों के तहत, गर्म पानी वास्तव में ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जमता है।

अब ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी तेजी से जमने की इस घटना को कहा जाता है " एम्पेम्बा प्रभाव"। सच है, बहुत पहले अद्वितीय संपत्तिपानी अरस्तू, फ्रांसिस बेकन और रेने डेसकार्टेस द्वारा नोट किया गया था।

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

2. वह तुरंत जमने में सक्षम है

हर कोई जानता है कि पानी 0 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा होने पर हमेशा बर्फ में बदल जाता है ... कुछ मामलों को छोड़कर! ऐसा मामला, उदाहरण के लिए, सुपरकूलिंग है, जो बहुत शुद्ध पानी की संपत्ति है, भले ही ठंड से नीचे के तापमान पर ठंडा हो। 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 गठन को भड़का सकते हैं। और इसलिए शून्य डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर ठंडा होने पर भी पानी तरल रूप में रहता है।

क्रिस्टलीकरण प्रक्रियाउकसाया जा सकता है, उदाहरण के लिए, गैस के बुलबुले, अशुद्धियों (प्रदूषण), कंटेनर की असमान सतह से। इनके बिना पानी तरल अवस्था में रहेगा। जब क्रिस्टलीकरण की प्रक्रिया शुरू होती है, तो आप देख सकते हैं कि सुपर-कूल्ड पानी तुरंत बर्फ में कैसे बदल जाता है।

ध्यान दें कि "सुपरहीट" पानी भी अपने क्वथनांक से ऊपर गर्म होने पर भी तरल रहता है।

3. पानी की 19 अवस्थाएं

बिना किसी हिचकिचाहट के नाम बताइए कि पानी के कितने अलग-अलग राज्य हैं? यदि आपने तीन का उत्तर दिया है: ठोस, तरल, गैसीय, तो आप गलत हैं। वैज्ञानिक तरल रूप में पानी की कम से कम 5 अलग-अलग अवस्थाओं और जमे हुए रूप में 14 अवस्थाओं में अंतर करते हैं।

सुपर-चिल्ड वॉटर के बारे में बातचीत याद है? तो, चाहे आप कुछ भी करें, -38 डिग्री सेल्सियस पर, सबसे शुद्ध सुपर-कूल्ड पानी भी अचानक बर्फ में बदल जाएगा। क्या होता है जब तापमान और गिरता है? -120 डिग्री सेल्सियस पर, पानी के साथ कुछ अजीब होने लगता है: यह अति-चिपचिपा या चिपचिपा हो जाता है, गुड़ की तरह, और -135 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर, यह "ग्लासी" या "ग्लासी" पानी में बदल जाता है - एक ठोस जिसमें कमी होती है क्रिस्टलीय संरचना।

4. जल भौतिकीविदों को चकित करता है

पर सूक्ष्म स्तरपानी और भी हैरान करता है। 1995 में, वैज्ञानिकों द्वारा किए गए एक न्यूट्रॉन प्रकीर्णन प्रयोग ने एक अप्रत्याशित परिणाम दिया: भौतिकविदों ने पाया कि पानी के अणुओं पर 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 दवा होम्योपैथीबताता है कि एक पतला समाधान औषधीय उत्पादप्रदान कर सकते हैं उपचार प्रभावजीव पर, भले ही कमजोर पड़ने वाला कारक इतना महान हो कि घोल में पानी के अणुओं के अलावा कुछ नहीं बचा हो। होम्योपैथी के समर्थक इस विरोधाभास को "कहा जाने वाली अवधारणा के साथ समझाते हैं" जल स्मृति”, जिसके अनुसार आणविक स्तर पर पानी में एक बार घुलने वाले पदार्थ की “मेमोरी” 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 वाले क्वीन्स यूनिवर्सिटी ऑफ बेलफास्ट के प्रोफेसर मेडेलीन एनिस के नेतृत्व में वैज्ञानिकों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने 2002 में एक बार और सभी के लिए अवधारणा को खारिज करने के लिए एक प्रयोग किया। नतीजा उल्टा हुआ। उसके बाद, वैज्ञानिकों ने कहा कि वे प्रभाव की वास्तविकता को साबित करने में कामयाब रहे " जल स्मृति"। हालांकि, स्वतंत्र विशेषज्ञों की देखरेख में किए गए प्रयोग परिणाम नहीं लाए। घटना के अस्तित्व के बारे में विवाद " जल स्मृति" जारी रखना।

पानी में और भी कई असामान्य गुण होते 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 में काफी बड़ा सतही तनाव होता है; तरल अवस्था में, पानी जल समूहों का एक जटिल और गतिशील रूप से बदलते नेटवर्क है, और यह समूहों का व्यवहार है जो पानी की संरचना आदि को प्रभावित करता है।

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

कई शोधकर्ताओं ने सामने रखा है और अपने स्वयं के संस्करणों को सामने रख रहे हैं कि ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी तेजी से क्यों जमता है। यह एक विरोधाभास प्रतीत होता है - आखिरकार, जमने के लिए, पहले गर्म पानी को ठंडा करने की आवश्यकता होती है। हालाँकि, यह तथ्य बना हुआ है, और वैज्ञानिक इसे अलग-अलग तरीकों से समझाते हैं।

प्रमुख संस्करण

पर इस पलइस तथ्य की व्याख्या करने वाले कई संस्करण हैं:

1. चूंकि गर्म पानी में वाष्पीकरण तेज होता है, इसलिए इसकी मात्रा कम हो जाती है। उसी तापमान का पानी कम मात्रा में तेजी से जमता है।
2. रेफ्रिजरेटर के फ्रीजर डिब्बे में बर्फ की परत होती है। गर्म पानी से भरा बर्तन नीचे की बर्फ को पिघला देता है। यह फ्रीजर के साथ थर्मल संपर्क में सुधार करता है।
3. ठंडे पानी का जमना, गर्म के विपरीत, ऊपर से शुरू होता है। इस मामले में, संवहन और गर्मी विकिरण, और इसके परिणामस्वरूप, गर्मी का नुकसान बिगड़ जाता है।
4. ठंडे पानी में क्रिस्टलीकरण के केंद्र होते हैं - इसमें घुलने वाले पदार्थ। पानी में उनकी एक छोटी सामग्री के साथ, आइसिंग मुश्किल है, हालांकि एक ही समय में हाइपोथर्मिया संभव है - जब यह उप-शून्य तापमान पर तरल अवस्था में होता है।

हालांकि 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 कितने तापमान पर जमता है

पानी बिल्कुल क्यों जमता है? इसमें एक निश्चित मात्रा में खनिज या कार्बनिक कण होते हैं। यह, उदाहरण के लिए, 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 हवा के बुलबुले और पानी वाले कंटेनर में दरारों द्वारा भी की जा सकती है। पानी को बर्फ में बदलने की प्रक्रिया की दर ऐसे केंद्रों की संख्या से काफी हद तक प्रभावित होती है - यदि उनमें से कई हैं, तो तरल तेजी से जम जाता है। पर सामान्य स्थिति, सामान्य के साथ वायु - दाबपानी 0 डिग्री के तापमान पर तरल से ठोस अवस्था में बदल जाता है।

Mpemba प्रभाव का सार

Mpemba 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। हालांकि, 1963 तक तंजानिया के एक स्कूली छात्र एरास्टो मपेम्बा ने यह निर्धारित नहीं किया था कि गर्म आइसक्रीम अधिक मात्रा में जमती है। छोटी अवधिठंड से। खाना बनाने का काम करते हुए उन्होंने ऐसा निष्कर्ष निकाला।

उसे उबले हुए दूध में चीनी घोलनी थी और उसे ठंडा करके फ्रिज में जमने के लिए रख देना था। जाहिर है, Mpemba विशेष परिश्रम में भिन्न नहीं था और कार्य के पहले भाग को देर से पूरा करना शुरू किया। इसलिए, उन्होंने दूध के ठंडा होने का इंतजार नहीं किया और इसे गर्म करने के लिए 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।

इस तथ्य ने युवक को बहुत प्रभावित किया और उसने सादे पानी के साथ प्रयोग करना शुरू किया। 1969 में, फिजिक्स एजुकेशन पत्रिका ने डार एस सलाम विश्वविद्यालय के एमपीम्बा और प्रोफेसर डेनिस ओसबोर्न के शोध के परिणामों को प्रकाशित किया। उनके द्वारा बताए गए प्रभाव को Mpemba नाम दिया गया। हालाँकि, आज भी इस घटना के लिए 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 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 इस विरोधाभास को पानी के गुणों से 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 इलेक्ट्रॉनों को खींचती है, इसलिए अणु एक निश्चित प्रकार का "चुंबक" है।

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

लेकिन जब पानी गर्म होता है तो बंधे हुए अणु एक दूसरे से थोड़ा दूर चले जाते हैं। नतीजतन, अतिरिक्त ऊर्जा की वापसी और सबसे कम ऊर्जा स्तर पर संक्रमण के साथ अणुओं के बीच में सहसंयोजक बंधनों की छूट 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।

इंस्टेंट वॉटर फ्रीज - 5 अविश्वसनीय ट्रिक्स: 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। हालांकि, हजारों वर्षों के अवलोकन, साथ ही साथ आधुनिक प्रयोगों ने दिखाया है कि विपरीत भी सच है: कुछ शर्तों के तहत गर्म पानी ठंडे पानी से तेज़ी से जम जाता है। विज्ञान चैनल साइन्सियम इस घटना की व्याख्या करता है:

जैसा कि ऊपर दिए गए वीडियो में समझाया गया है, गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जमता है, इसे Mpemba प्रभाव के रूप में जाना जाता है, जिसका नाम तंजानिया के एक छात्र Erasto Mpemba 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 होने दें और फिर इसे फ्रीजर में रख दें।

इसके बजाय, एरास्टो ने अपने मिश्रण को एक बार में गर्म कर दिया, बिना इसके ठंडा होने का इंतजार किए। नतीजतन, 1.5 घंटे के बाद, उसका मिश्रण पहले से ही जम गया था, लेकिन अन्य छात्रों का मिश्रण नहीं था। इस घटना से प्रभावित होकर, Mpemba 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 था कि ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी तेजी से जमता है। यह इस तरह का पहला सहकर्मी-समीक्षा वाला 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 इस घटना को अपने अध्ययन में नोट किया।

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

1. पाला एक ढांकता हुआ है, और इसलिए ठंढा ठंडा पानी एक गर्म गिलास की तुलना में गर्मी को बेहतर रखता है जो इसके संपर्क में आने पर बर्फ को पिघला देता है।
2. ठंडे पानी में गर्म पानी की तुलना में अधिक घुलित गैसें होती हैं, और शोधकर्ता अनुमान लगाते हैं कि यह शीतलन की दर में एक 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 कम जमने लगता है
4. संवहन धाराओं में वृद्धि के कारण गर्म पानी तेजी से ठंडा हो सकता है। ये धाराएँ इसलिए होती हैं क्योंकि गिलास में पानी पहले सतह और किनारों पर ठंडा होता है, जिससे ठंडा पानी डूब जाता है और गर्म पानी ऊपर उठ जाता है। एक गर्म गिलास में संवहनी धाराएं अधिक सक्रिय होती हैं, जो शीतलन की दर को प्रभावित कर सकती हैं।

हालांकि, 2016 में, एक सावधानीपूर्वक नियंत्रित अध्ययन किया गया, जिसने विपरीत दिखाया: ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी 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 Mpemba 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, हालांकि यह अविश्वसनीय लगता है, क्योंकि ठंड की प्रक्रिया में, पहले से गरम पानी को ठंडे पानी के तापमान से गुजरना चाहिए। इस बीच, इस प्रभाव का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।उदाहरण के लिए, बर्फ रिंक और स्लाइड सर्दियों में गर्म पानी से भरे जाते हैं, नहीं ठंडा पानी. विशेषज्ञ मोटर चालकों को सलाह देते हैं कि सर्दियों में वॉशर जलाशय में गर्म पानी के बजाय ठंडा पानी डालें। विरोधाभास दुनिया भर में "एमपेम्बा प्रभाव" के रूप में 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 इस्तेमाल करता है, अगर उसे पहले से गरम किया जाए तो वह तेजी से जमता है और सुझाव दिया कि गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जमता है। उन्होंने स्पष्टीकरण के लिए भौतिकी के शिक्षक की ओर रुख किया, लेकिन उन्होंने केवल यह कहते हुए छात्र को हँसाया: "यह विश्व भौतिकी नहीं है, बल्कि Mpemba की भौतिकी है।"

सौभाग्य से, डार एस सलाम विश्वविद्यालय के भौतिकी के प्रोफेसर डेनिस ओसबोर्न ने एक दिन स्कूल का दौरा किया। और Mpemba ने उसी प्रश्न के साथ उसकी ओर रुख किया। प्रोफेसर कम संदेहवादी थे, उन्होंने कहा कि उन्होंने जो कभी नहीं देखा था, उसका न्याय नहीं कर सकते थे, और घर लौटने पर कर्मचारियों को उचित प्रयोग करने के लिए कहा। ऐसा लगता है कि उन्होंने लड़के की बातों की पुष्टि की। किसी भी स्थिति में, 1969 में, ओसबोर्न ने "Eng" पत्रिका में Mpemba के साथ काम करने की बात कही। भौतिक विज्ञानशिक्षा"। उसी वर्ष, कैनेडियन नेशनल रिसर्च काउंसिल के जॉर्ज केल ने अंग्रेजी में घटना का वर्णन करते हुए एक लेख प्रकाशित किया। अमेरिकनपत्रिकाकाभौतिक विज्ञान».

इस विरोधाभास के कई संभावित स्पष्टीकरण हैं:

• गर्म पानी तेजी से वाष्पित हो जाता है, जिससे इसकी मात्रा कम हो जाती है, और उसी तापमान पर पानी की थोड़ी मात्रा तेजी से जम जाती है। एयरटाइट कंटेनर में ठंडे पानी को तेजी से जमना चाहिए।
• हिम अस्तर की उपस्थिति। गर्म पानी का कंटेनर नीचे की बर्फ को पिघला देता है, जिससे ठंडी सतह के साथ थर्मल संपर्क में सुधार होता है। ठंडा पानी उसके नीचे की बर्फ को नहीं पिघलाता। बर्फ की परत नहीं होने से, ठंडे पानी के कंटेनर को तेजी से जमना चाहिए।
• ठंडा पानी ऊपर से जमना शुरू हो जाता है, जिससे ऊष्मा विकिरण और संवहन की प्रक्रिया बिगड़ जाती है और इसलिए गर्मी का नुकसान होता है, जबकि गर्म पानी नीचे से जमने लगता है। कंटेनरों में पानी के अतिरिक्त यांत्रिक आंदोलन के साथ, ठंडे पानी को तेजी से जमना चाहिए।
• ठंडे पानी में क्रिस्टलीकरण केंद्रों की उपस्थिति - इसमें घुलने वाले पदार्थ। ठंडे पानी में ऐसे केंद्रों की एक छोटी संख्या के साथ, पानी का बर्फ में परिवर्तन मुश्किल है, और यहां तक ​​​​कि इसका सुपरकूलिंग तब भी संभव है जब यह एक तरल अवस्था में रहता है, जिसका तापमान शून्य से नीचे होता है।

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

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

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

फरवरी 2014 को जोड़ा गया

नोट 2011 में लिखा गया था। तब से, Mpemba 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 नहीं थे। उन्होंने जो मॉडल प्रस्तावित किया वह पानी के मौलिक गुणों पर आधारित है। रुचि रखने वाले http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp पर नौकरी पा सकते हैं।

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

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टिप्पणियाँ:

एलेक्सी मिशनेव। , 06.10.2012 04:14

गर्म पानी तेजी से क्यों वाष्पित हो जाता है? वैज्ञानिकों ने व्यावहारिक रूप से सिद्ध किया है कि एक गिलास गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जमता है। वैज्ञानिक इस घटना की व्याख्या नहीं कर सकते क्योंकि वे घटना के सार को नहीं समझते हैं: गर्मी और ठंड! गर्मी और ठंड पदार्थ के कणों की परस्पर क्रिया के कारण होने वाली शारीरिक संवेदनाएं हैं, चुंबकीय तरंगों के एक काउंटर संपीड़न के रूप में जो अंतरिक्ष के किनारे से और पृथ्वी के केंद्र से चलती हैं। इसलिए, इस चुंबकीय वोल्टेज का संभावित अंतर जितना अधिक होता है, उतनी ही तेजी से एक तरंग के दूसरे में प्रवेश की विधि द्वारा ऊर्जा विनिमय किया जाता है। यानी प्रसार द्वारा! मेरे लेख के जवाब में, एक विरोधी लिखता है: 1) ".. गर्म पानी तेजी से वाष्पित हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप यह कम होता है, इसलिए यह तेजी से जमता है" प्रश्न! कौन सी ऊर्जा पानी को तेजी से वाष्पित करती है? 2) मेरे लेख में, हम एक गिलास के बारे में बात कर रहे हैं, न कि एक लकड़ी के कुंड 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 पानी का वाष्पीकरण किस कारण से होता है?" चुंबकीय तरंगें, जो हमेशा पृथ्वी के केंद्र से अंतरिक्ष में चलती हैं, चुंबकीय संपीड़न तरंगों (जो हमेशा अंतरिक्ष से पृथ्वी के केंद्र की ओर चलती हैं) के विपरीत दबाव पर काबू पाती हैं, साथ ही अंतरिक्ष में जाने के बाद से पानी के कणों का छिड़काव करती हैं। , वे मात्रा में वृद्धि करते हैं। यानी विस्तार! संपीड़न की चुंबकीय तरंगों पर काबू पाने की स्थिति में, ये जल वाष्प संकुचित (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 मिशनेव। अक्टूबर 6, 2012।

एलेक्सी मिशनेव। , 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 अवस्था की स्थिति में, शरीर या पदार्थ का तापमान स्थिर अवस्था में होता है। यदि इन ऊर्जाओं की संतुलन स्थिति में गड़बड़ी होती है, तो विस्तार की ऊर्जा की ओर, अंतरिक्ष की मात्रा में शरीर या पदार्थ बढ़ जाता है। संपीड़न की दिशा में चुंबकीय तरंगों की ऊर्जा से अधिक होने की स्थिति में, शरीर या पदार्थ अंतरिक्ष की मात्रा में घट जाती है। विद्युत चुम्बकीय तनाव की डिग्री संदर्भ निकाय के विस्तार या संकुचन की डिग्री से निर्धारित होती है। एलेक्सी मिशनेव।

मोइसेवा नतालिया, 23.10.2012 11:36 | वीएनआईआईएम

एलेक्सी, आप किसी ऐसे लेख के बारे में बात कर रहे हैं जो तापमान की अवधारणा पर आपके विचारों को रेखांकित करता है। लेकिन इसे किसी ने पढ़ा नहीं। कृपया मुझे एक लिंक दें। सामान्य तौर पर, भौतिकी पर आपके विचार बहुत ही 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 इंटरमॉलिक्युलर अनुनाद और इसके द्वारा उत्पन्न अणुओं के बीच पॉन्डरोमोटिव आकर्षण का काम है। ठंडे पानी में, अणु अलग-अलग आवृत्तियों के साथ बेतरतीब ढंग से चलते और कंपन करते हैं। जब पानी गर्म होता है, तो दोलन आवृत्ति में वृद्धि के साथ, उनकी सीमा संकरी हो जाती है (तरल गर्म पानी से वाष्पीकरण के बिंदु तक आवृत्ति अंतर कम हो जाता है), अणुओं की दोलन आवृत्ति एक दूसरे के पास आती है, जिसके परिणामस्वरूप एक प्रतिध्वनि होती है अणुओं के बीच। ठंडा होने पर, यह प्रतिध्वनि आंशिक रूप से संरक्षित होती है, यह तुरंत समाप्त नहीं होती है। अनुनाद में दो गिटार तारों में से एक को दबाने का प्रयास करें। अब जाने दें - तार फिर से कंपन करना शुरू कर देगा, प्रतिध्वनि अपने कंपन को बहाल कर देगी। तो जमे हुए पानी में, बाहरी ठंडा अणु दोलनों के आयाम और आवृत्ति को खोने की कोशिश करते हैं, लेकिन बर्तन के अंदर "गर्म" अणु दोलनों को "खींच" लेते हैं, वाइब्रेटर के रूप में कार्य करते हैं, और बाहरी अनुनादक के रूप में कार्य करते हैं। यह वाइब्रेटर और गुंजयमान यंत्र के बीच है कि पॉन्डेरोमोटिव आकर्षण * उत्पन्न होता है। जब पॉन्डोमोटिव बल बन जाता है और ज्यादा अधिकार, अणुओं की गतिज ऊर्जा के कारण (जो न केवल कंपन करता है, बल्कि रैखिक रूप से भी चलता है), त्वरित क्रिस्टलीकरण होता है - "एमपेम्बा प्रभाव"। पॉन्डेरोमोटिव कनेक्शन बहुत अस्थिर है, Mpemba प्रभाव दृढ़ता से सभी 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, अशुद्धता, वाष्पीकरण, आदि। शायद प्रकाश से भी... इसलिए, प्रभाव के बहुत सारे स्पष्टीकरण हैं और कभी-कभी पुन: पेश करना मुश्किल होता है। उसी "गुंजयमान" कारण के लिए उबला हुआ पानीउबलने की तुलना में तेजी से उबलता है - उबलने के बाद कुछ समय के लिए 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 भूमिकाएँ बदलते हैं - वाइब्रेटर की आवृत्ति रेज़ोनेटर की आवृत्ति से कम होती है, जिसका अर्थ है कि अणुओं के बीच आकर्षण नहीं होता है, लेकिन प्रतिकर्षण होता है, जो दूसरे में संक्रमण को गति देता है एकत्रीकरण की स्थिति (जोड़ी)।

व्लाद, 11.12.2012 03:42

मेरा दिमाग तोड़ दिया...

एंटोन , 04.02.2013 02:02

1. क्या यह पॉन्डेरोमोटिव 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 प्रतिध्वनित हो जाते हैं? 3. ठंडा करने पर यह अनुनाद गायब क्यों हो जाता है? 4. क्या यह आपका अनुमान है? कोई स्रोत हो तो 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 गर्म पानी की तुलना में पानी के अणुओं के बीच की दूरी 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 सख्त 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 मिशनेव , 03/21/2013 11:50 पूर्वाह्न

कणों के प्रतिध्वनि, आकर्षण और कंपन के बारे में बात करने से पहले, इस प्रश्न को समझना और उसका उत्तर देना आवश्यक है: कौन से बल कणों को कंपन करते हैं? चूंकि, बिना गतिज ऊर्जा, संकुचित नहीं किया जा सकता। संपीड़न के बिना, कोई विस्तार नहीं हो सकता। विस्तार के बिना गतिज ऊर्जा नहीं हो सकती! जब आप तारों की प्रतिध्वनि के बारे में बात करना शुरू करते हैं, तो आपने सबसे पहले इनमें से किसी एक तार को कंपन 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 संकुचित होते हैं और जो सभी पिंडों, पदार्थों और प्राथमिक कणों को 1.33 किग्रा के बल से संकुचित करते हैं। प्रति सेमी 2 नहीं, बल्कि प्रति प्राथमिक कण। चूँकि वायुमंडल का दबाव चयनात्मक नहीं हो सकता है! इसे बल की मात्रा के साथ भ्रमित न करें!

डोडिक , 05/31/2013 02:59

मुझे ऐसा लगता है कि आप एक सत्य को भूल गए हैं - "विज्ञान वहाँ से शुरू होता है जहाँ मापन शुरू होता है।" "गर्म" पानी का तापमान क्या है? "ठंडे" पानी का तापमान क्या है? लेख इसके बारे में एक शब्द नहीं कहता है। इससे हम निष्कर्ष निकाल सकते हैं - पूरा लेख बकवास है!

ग्रिगोरी, 06/04/2013 12:17

डोडिक, किसी लेख को बकवास कहने से पहले, कम से कम थोड़ा सीखने के लिए सोचना चाहिए। और माप ही नहीं।

दिमित्री , 12/24/2013 10:57 पूर्वाह्न

ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी के अणु तेजी से आगे बढ़ते हैं, इस वजह से पर्यावरण के साथ घनिष्ठ संपर्क होता है, ऐसा लगता है कि वे सभी ठंड को अवशोषित करते हैं, जल्दी से धीमा हो जाते हैं।

इवान, 10.01.2014 05:53

यह आश्चर्य की बात है कि इस साइट पर इस तरह का एक गुमनाम लेख सामने आया। लेख पूर्णतः अवैज्ञानिक है। लेखक और टिप्पणीकार दोनों ने घटना के स्पष्टीकरण की तलाश में एक-दूसरे के साथ होड़ की, यह पता लगाने की जहमत नहीं उठाई कि क्या यह घटना बिल्कुल देखी गई है, और यदि यह देखी गई है, तो किन परिस्थितियों में। इसके अलावा, हम वास्तव में जो देखते हैं, उस पर एक सहमति भी नहीं है! इसलिए लेखक गर्म आइसक्रीम के तेजी से जमने के प्रभाव की व्याख्या करने की आवश्यकता पर जोर देता है, हालांकि पूरे पाठ से (और शब्द "आइसक्रीम के साथ प्रयोगों में प्रभाव पाया गया") यह इस प्रकार है कि उसने खुद ऐसा स्थापित नहीं किया प्रयोग। 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, सेट किया गया है अलग शर्तेंअलग के साथ # अन्य के साथ जलीय समाधान. व्याख्याओं का सार और उनमें निहित मनोदशा दोनों ही सुझाव देते हैं कि व्यक्त किए गए विचारों का प्रारंभिक सत्यापन भी नहीं किया गया था। किसी ने गलती से एक जिज्ञासु कहानी सुनी और लापरवाही से अपने सट्टा निष्कर्ष को व्यक्त किया। मुझे खेद है लेकिन यह भौतिक 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 बारे में। प्राथमिक भौतिकी के दृष्टिकोण से सब कुछ सरल है। स्केटिंग रिंक गर्म पानी से सिर्फ इसलिए भरा जाता है क्योंकि यह धीरे-धीरे जमता है। रिंक समतल और चिकना होना चाहिए। इसे ठंडे पानी से भरने की कोशिश करें - आपको धक्कों और "इनफ्लक्स" मिलेंगे, क्योंकि। एक समान परत में फैलने का समय दिए बिना पानी _जल्दी_ जम जाएगा। और गर्म के पास एक समान परत में फैलने का समय होगा, 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 एंटीफ्ऱीज़र ठंडे कांच को क्रैक कर सकता है, साथ ही ग्लास में भी होगा उच्च तापमानग्लास के रास्ते में अभी भी शराब के त्वरित वाष्पीकरण के कारण ठंड (क्या हर कोई अभी भी चन्द्रमा के संचालन के सिद्धांत को जानता है? - शराब वाष्पित हो जाती है, पानी रहता है)।

इवान , 01/10/2014 06:34

लेकिन वास्तव में घटना, यह पूछना मूर्खतापूर्ण है कि अलग-अलग परिस्थितियों में दो अलग-अलग प्रयोग अलग-अलग तरीके से क्यों आगे बढ़ते हैं। यदि प्रयोग साफ-सुथरे तरीके से सेट किया गया है, तो उसी का गर्म और ठंडा पानी लेना है 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 डालते हैं, लेकिन उसी पर, शुष्क आधार, उदाहरण के लिए, एक लकड़ी की मेज। और एक माइक्रोफ्रीज़र में नहीं, बल्कि पर्याप्त मात्रा में थर्मोस्टैट में - मैंने देश में कुछ साल पहले एक प्रयोग किया था, जब बाहर स्थिर ठंढा मौसम था, लगभग -25C। क्रिस्टलीकरण की ऊष्मा निकलने के बाद पानी एक निश्चित तापमान पर क्रिस्टलीकृत होता है। परिकल्पना इस कथन पर निर्भर करती 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 गतिठंडा तब भी जब उसका तापमान ठंडे पानी के तापमान के बराबर हो। सवाल यह है कि बाहर +20C के तापमान पर ठंडा किया गया पानी ठीक उसी पानी से कैसे भिन्न होता है जो एक घंटे पहले +20C के तापमान तक ठंडा हो गया है, लेकिन एक कमरे में? शास्त्रीय भौतिकी (वैसे, एक धूम्रपान कक्ष में बकबक पर नहीं, बल्कि सैकड़ों हजारों और लाखों प्रयोगों पर आधारित) कहती है: हाँ, कुछ भी नहीं, आगे शीतलन गतिकी समान होगी (केवल उबलता पानी बाद में +20 बिंदु तक पहुंच जाएगा) ). और प्रयोग एक ही बात दिखाता है: जब शुरू में ठंडे पानी के एक गिलास में पहले से ही बर्फ की एक ठोस पपड़ी 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 स्थिति का वर्णन किया जाता है और इसे पुन: पेश किया जाता है। और जब हमारे पास अज्ञात स्थितियों के साथ अतुलनीय प्रयोग होते हैं, तो उनकी व्याख्या के सिद्धांतों का निर्माण करना समय से पहले होता है और इससे कुछ भी नहीं मिलता है वैज्ञानिक बिंदुदृष्टि। पी.पी.एस. ठीक है, भावना के आँसू के बिना अलेक्सी मिशनेव 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 हूँ कि आप Mpemba प्रभाव का खंडन करते हैं? यह मौजूद नहीं है, जैसा कि आपके प्रयोग दिखाते हैं? 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! एक अशुद्ध रूप से मंचित प्रयोग का प्रभाव मौजूद है। लेकिन, जैसा कि आप समझते हैं, यह भौतिकी में नए पैटर्न देखने 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, "एमपेम्बा प्रभाव" की व्याख्या करने 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। प्रभाव भौतिकी में नहीं, बल्कि विभिन्न मंचों और ब्लॉगों पर छद्म वैज्ञानिक चर्चाओं में जाना जाता है, जिनमें से अब समुद्र है। एक वास्तविक भौतिक प्रभाव के रूप में (कुछ नए भौतिक कानूनों के परिणामस्वरूप, और गलत व्याख्या या सिर्फ एक मिथक के परिणामस्वरूप नहीं), जो लोग भौतिकी से दूर हैं, वे इसे देखते हैं। इसलिए पूरी तरह से अलग परिस्थितियों में स्थापित विभिन्न प्रयोगों के परिणामों के बारे में एकल भौतिक प्रभाव के रूप में बोलने का कोई कारण नहीं है।

पावेल, 02/18/2014 09:59

हम्म, दोस्तों... "गति की जानकारी" के लिए लेख... कोई अपराध नहीं... ;) इवान सब कुछ के बारे में सही है...

ग्रेगरी, 02/19/2014 12:50 अपराह्न

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

मोइसेवा एन.पी. , 02/19/2014 03:04

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

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

यदि यह Mpemba 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) अलग-अलग 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 बॉन्ड में बड़े समूहों को इकट्ठा करने का समय नहीं होता है। अणुओं की गति को धीमा करने की अपेक्षा गुच्छों के बनने में थोड़ा अधिक समय लगता है। और चूंकि क्लस्टर छोटे होते हैं, इसलिए क्रिस्टल जाली का निर्माण तेजी से होता है। ठंडे पानी में, जाहिरा तौर पर, बड़े, काफी स्थिर गुच्छे जाली के गठन को रोकते हैं, उनके विनाश में कुछ समय लगता है। मैंने खुद टीवी पर एक जिज्ञासु प्रभाव देखा, जब 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 हिल गया, जार में पानी तुरंत क्रिस्टलीकृत हो गया, अपारदर्शी हो गया और जार फट गया। ठीक है, इस प्रभाव को दिखाने वाले पुजारी ने इसे इस तथ्य से समझाया कि जल पवित्र था। वैसे, यह पता चला है कि पानी तापमान के आधार पर अपनी चिपचिपाहट को बहुत बदल देता है। हम, बड़े जीवों के रूप में, इस पर ध्यान नहीं देते हैं, लेकिन छोटे (मिमी और कम) क्रस्टेशियंस के स्तर पर, और इससे भी अधिक बैक्टीरिया, पानी की चिपचिपाहट एक बहुत महत्वपूर्ण कारक है। यह चिपचिपापन, मुझे लगता है, पानी के समूहों के आकार से भी दिया जाता है।

ग्रे , 03/15/2014 05:30

हमारे आस-पास जो कुछ भी हम देखते हैं वह सतह की विशेषताएं (गुण) हैं, इसलिए हम ऊर्जा के लिए केवल वही लेते हैं जिसे हम माप सकते हैं या किसी भी तरह से अस्तित्व को साबित कर सकते हैं, अन्यथा यह एक मृत अंत है। यह घटना, Mpemba प्रभाव, केवल एक साधारण वॉल्यूमेट्रिक सिद्धांत द्वारा समझाया जा सकता है जो सभी भौतिक मॉडलों को एक ही संरचना की बातचीत में एकजुट करेगा। वास्तव में यह सरल है

निकिता, 06/06/2014 04:27 | कार

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

एलेक्सी, 03.10.2014 01:09

और यहाँ एक और "खोज" है, चलते-चलते। पानी में प्लास्टिक की बोतलएक खुले कॉर्क के साथ बहुत तेजी से जमता है। मजे के लिए, मैंने कई बार प्रयोग किया गंभीर ठंढ. प्रभाव स्पष्ट है। नमस्कार सिद्धांतकारों!

यूजीन , 12/27/2014 08:40

बाष्पीकरणीय कूलर का सिद्धांत। हम ठंडे और गर्म पानी के साथ दो भली भांति बंद बोतलें लेते हैं। हम इसे ठंड में डालते हैं। ठंडा पानी तेजी से जमता है। अब हम वही बोतलें ठंडे और गर्म पानी के साथ लेते हैं, उसे खोलकर ठंडे पानी में डाल देते हैं। ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी तेजी से जमेगा। यदि हम ठंडे और गर्म पानी वाले दो बेसिन लें तो गर्म पानी बहुत तेजी से जमेगा। यह इस तथ्य के कारण है कि हम वातावरण के साथ संपर्क बढ़ाते हैं। वाष्पीकरण जितना तीव्र होगा, तापमान उतनी ही तेजी से गिरेगा। यहाँ आर्द्रता के कारक का उल्लेख करना आवश्यक है। नमी जितनी कम होगी, वाष्पीकरण उतना ही तेज होगा और ठंडक उतनी ही तेज 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 है। यदि आप तापमान के एक भौतिक मॉडल की सही रचना करते हैं, तो यह दबाव में वृद्धि के साथ तापमान में वृद्धि, तापमान में वृद्धि के साथ दबाव में वृद्धि जैसे प्रसार, पिघलने और क्रिस्टलीकरण से ऊर्जा प्रक्रियाओं का वर्णन करने की कुंजी बन जाएगा। ऊपर से सूर्य की ऊर्जा का भौतिक मॉडल भी स्पष्ट हो जाएगा। मैं सर्दियों में हूँ। . 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 Mpemba विरोधाभास का वर्णन करता है। यह मई-जून 2013 में था। एक साल देर हो चुकी है, लेकिन यह सबसे अच्छा है। मेरा भौतिक मॉडल एक फ्रीज फ्रेम है और इसे आगे और पीछे दोनों तरफ स्क्रॉल किया जा सकता है और इसमें गतिविधि का मोटर कौशल है, वही गतिविधि जिसमें सब कुछ चलता है। मेरे पास विषय की पुनरावृत्ति के साथ स्कूल की 8 कक्षाएं और कॉलेज के 2 वर्ष हैं। 20 साल हो गए हैं। इसलिए मैं प्रसिद्ध वैज्ञानिकों के किसी भी प्रकार के भौतिक मॉडल के साथ-साथ सूत्रों का भी वर्णन नहीं कर सकता। बहुत अफसोस।

एंड्री , 08.11.2015 08:52

सामान्य तौर पर, मुझे इस बात का अंदाजा है कि ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी 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 संरक्षित]

एंड्री , 08.11.2015 08:58

मुझे खेद है कि मैंने गलत दिया मेलबॉक्सयहाँ सही ईमेल है: [ईमेल संरक्षित]

विक्टर , 12/23/2015 10:37 पूर्वाह्न

मुझे ऐसा लगता है कि सब कुछ सरल है, बर्फ हमारे साथ गिरती है, यह वाष्पित गैस है, ठंडा है, इसलिए शायद ठंढ में यह तेजी से ठंडा हो जाता है क्योंकि यह वाष्पित हो जाता है और तुरंत उठने से दूर क्रिस्टलीकृत हो जाता 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 लिखेंगे। मेरे दृष्टिकोण से, इंटरनेट उपयोगकर्ताओं के लिए अपने रहस्यों को उजागर करना तर्कसंगत नहीं होगा, जब वह इसे प्रसिद्ध वैज्ञानिक पत्रिकाओं में प्रकाशित कर सकते हैं और इसे खुद लोगों के सामने साबित करें। तो, इस प्रभाव के बारे में यहाँ क्या लिखा जाएगा, यह सब बहुमत तार्किक नहीं है।))

एलेक्स, 02/22/2016 12:48 अपराह्न

हेलो एक्सपेरिमेंटर्स आप सही कह रहे हैं कि विज्ञान वहां से शुरू होता है जहां... मापन नहीं, बल्कि गणनाएं होती हैं। "प्रयोग" - कल्पना और रैखिक सोच से वंचित लोगों के लिए एक शाश्वत और अपरिहार्य तर्क ने सभी को नाराज कर दिया, अब ई \u003d एमसी 2 के मामले में - क्या सभी को याद है? ठंडे पानी से वायुमंडल में उड़ने वाले अणुओं की गति ऊर्जा की मात्रा निर्धारित करती है जो वे पानी से ले जाते हैं (शीतलन - ऊर्जा की हानि) गर्म पानी से अणुओं की गति बहुत अधिक होती है और दूर की गई ऊर्जा चुकता होती है (की दर) पानी के शेष द्रव्यमान को ठंडा करना) बस इतना ही, यदि आप "प्रयोग" छोड़ दें और विज्ञान की मूल बातें याद रखें

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

उन दिनों में जब एंटीफ्ऱीज़र एक दुर्लभ वस्तु थी, एक कार बेड़े के बिना गरम गैरेज में कारों की शीतलन प्रणाली से पानी को 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। गंभीर ठंढ में, इंजन बिना किसी समस्या के शुरू हो गए। किसी तरह गर्म पानी के अभाव में नल से पानी डाला गया। पानी तुरंत जम गया। प्रयोग महंगा था - ठीक उतना ही जितना ZIL-131 कार के सिलेंडर ब्लॉक और रेडिएटर को खरीदने और बदलने में खर्च होता है। जो विश्वास नहीं करता, वह जांच करे। और Mpemba 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 की कोशिश करें। सबसे अधिक संभावना है कि यह जम नहीं पाया, लेकिन ठंडा होने के कारण गाढ़ा हो गया। और ताजा पानी, चाहे वह गर्म हो या ठंडा, 0*C पर जम जाता है। ठंडा पानी तेज होता है, लेकिन गर्म पानी को ठंडा होने में समय लगता है।

वांडरर , 06.05.2016 12:54 | एलेक्स को

"c" - निर्वात में प्रकाश की गति E=mc^2 - द्रव्यमान और ऊर्जा की समानता को व्यक्त करने वाला सूत्र

अल्बर्ट , 07/27/2016 08:22

सबसे पहले, ठोस पदार्थों के साथ समानता (वाष्पीकरण की कोई प्रक्रिया नहीं है)। हाल ही में सोल्डर किए गए तांबे के पानी के पाइप। मिलाप के पिघलने के तापमान पर गैस बर्नर को गर्म करके प्रक्रिया होती है। युग्मन के साथ एक जोड़ का ताप समय लगभग एक मिनट है। मैंने एक जोड़ को कपलिंग के साथ मिलाया और कुछ मिनटों के बाद मुझे महसूस हुआ कि मैंने इसे गलत तरीके से मिलाया है। कपलिंग में पाइप को स्क्रॉल करने में थोड़ा समय लगा। मैंने एक बर्नर के साथ जोड़ को फिर से गर्म करना शुरू किया और आश्चर्यजनक रूप से, जोड़ को गलनांक तक गर्म करने में 3-4 मिनट का समय लगा। ऐसा कैसे!? आखिरकार, पाइप अभी भी गर्म है और ऐसा लगता है कि इसे गलनांक तक गर्म करने के लिए बहुत कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है, लेकिन सब कुछ विपरीत निकला। यह सभी 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 पोत की अवधारणाओं के साथ काम करेंगे। एक गर्म बर्तन में, गर्म, अत्यधिक मोबाइल कणों और धीमी गति से चलने वाले, ठंडे कणों के बीच एक संकीर्ण तापमान सीमा बनती है, जो परिधि से केंद्र की ओर अपेक्षाकृत तेज़ी से चलती है, क्योंकि इस सीमा पर तेज़ कण जल्दी से अपनी ऊर्जा (ठंडा) छोड़ देते हैं ) सीमा के दूसरी ओर कणों द्वारा। चूँकि बाहरी ठंडे कणों की मात्रा अधिक होती है, तेज़ कण, अपना देते हैं थर्मल ऊर्जा, बाहरी ठंडे कणों को महत्वपूर्ण रूप से गर्म नहीं कर सकता। इसलिए, गर्म पानी को ठंडा करने की प्रक्रिया अपेक्षाकृत जल्दी होती है। दूसरी ओर, अर्ध-गर्म पानी में तापीय चालकता बहुत कम होती है, और अर्ध-गर्म और ठंडे कणों के बीच की सीमा की चौड़ाई बहुत अधिक होती है। इस तरह की एक विस्तृत सीमा के केंद्र में विस्थापन एक गर्म पोत के मामले में बहुत धीमी गति से होता है। नतीजतन, गर्म बर्तन गर्म की तुलना में तेजी से ठंडा होता है। मुझे लगता है कि अलग-अलग तरीकों से गतिकी में शीतलन प्रक्रिया का पता लगाना आवश्यक है। तापमान का पानीबर्तन के बीच से लेकर 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 पहुँचता है और उससे आगे निकल जाता है, और यदि आप इस तथ्य को ध्यान में रखते हैं कि गर्म पानी नीचे से जमता है और ऊपर से नहीं, जैसा कि ऊपर लिखा गया है, यह प्रक्रिया को बहुत तेज करता है!

अलेक्जेंडर सर्गेव, 21.08.2017 10:52

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

हेडलैब, 08/22/2017 05:31

विक्टर , 10/27/2017 03:52 पूर्वाह्न

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

इरीना , 01/23/2018 10:58

दुनिया भर के वैज्ञानिक अरस्तू के समय से इस विरोधाभास से जूझ रहे हैं और विक्टर, ज़ावलाब 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 हुई हवा पानी से वाष्पित हो जाती है, इसलिए, उबलते पानी के ठंडा होने के परिणामस्वरूप, इसका घनत्व उसी तापमान के कच्चे पानी से कम होगा। अलग-अलग घनत्व के अलावा अलग-अलग तापीय चालकता के लिए कोई अन्य कारण नहीं हैं।

हेडलैब, 03/01/2018 08:58 | हेड लैब

इरीना :), "पूरी दुनिया के वैज्ञानिक" इस "विरोधाभास" से नहीं लड़ते हैं, वास्तविक वैज्ञानिकों के लिए यह "विरोधाभास" बस मौजूद नहीं है - यह अच्छी तरह से प्रजनन योग्य परिस्थितियों में आसानी से सत्यापित है। "विरोधाभास" अफ्रीकी लड़के Mpemba 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 जमती है?

मगंबा के छात्र के रूप में उच्च विद्यालयतंजानिया में, एरास्टो मपेम्बा ने किया व्यावहारिक कार्यपाक कला में। उसे घर का बना आइसक्रीम बनाना था - दूध उबालना, उसमें चीनी घोलना, कमरे के तापमान पर ठंडा करना और फिर उसे जमने के लिए फ्रिज में रख देना। जाहिर है, Mpemba एक विशेष रूप से मेहनती छात्र नहीं था और असाइनमेंट के पहले भाग में विलंबित था। इस डर से कि वह पाठ के अंत तक समय पर नहीं पहुंचेगा, उसने अभी भी गर्म दूध को रेफ्रिजरेटर में रख दिया। उनके आश्चर्य के लिए, यह किसी दिए गए तकनीक के अनुसार तैयार किए गए अपने साथियों के दूध से भी पहले जम गया।

उन्होंने स्पष्टीकरण के लिए भौतिकी के शिक्षक की ओर रुख किया, लेकिन उन्होंने केवल यह कहते हुए छात्र को हँसाया: "यह विश्व भौतिकी नहीं है, बल्कि Mpemba की भौतिकी है।" उसके बाद, Mpemba ने न केवल दूध के साथ, बल्कि सादे पानी के साथ भी प्रयोग किया।

किसी भी मामले में, पहले से ही मक्वावा हाई स्कूल में एक छात्र होने के नाते, उन्होंने डार एस सलाम में यूनिवर्सिटी कॉलेज के प्रोफेसर डेनिस ओसबोर्न से पूछा (स्कूल के निदेशक द्वारा छात्रों को भौतिकी पर व्याख्यान देने के लिए आमंत्रित किया गया) पानी के बारे में: "अगर आप दो समान कंटेनरों को समान मात्रा में पानी के साथ लेते हैं ताकि उनमें से एक में पानी का तापमान 35 ° C हो, और दूसरे में - 100 ° C, और उन्हें फ्रीजर में रख दें, फिर दूसरे में पानी जम जाएगा और तेज। क्यों?" ओसबोर्न को इस मुद्दे में दिलचस्पी हो गई और जल्द ही 1969 में, Mpemba के साथ, उन्होंने भौतिकी शिक्षा पत्रिका में अपने प्रयोगों के परिणाम प्रकाशित किए। तब से, उनके द्वारा खोजे गए प्रभाव को Mpemba प्रभाव कहा जाता है।

क्या आप यह जानने के लिए उत्सुक हैं कि ऐसा क्यों होता है? कुछ साल पहले ही वैज्ञानिक इस घटना की व्याख्या करने में कामयाब रहे ...

Mpemba प्रभाव (Mpemba Paradox) एक विरोधाभास है जो बताता है कि कुछ शर्तों के तहत गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जम जाता है, हालांकि इसे ठंड की प्रक्रिया में ठंडे पानी के तापमान से गुजरना पड़ता है। 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 एक ठंडे शरीर की तुलना में एक ही 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 की व्याख्या कैसे की जाए। वैज्ञानिकों के पास एक भी संस्करण नहीं है, हालाँकि कई हैं। यह 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: सुपरकोलिंग, वाष्पीकरण, बर्फ गठन, संवहन, या पानी पर तरलीकृत गैसों के प्रभाव के दौरान अंतर अलग तापमान. Mpemba 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 अनुपात में होना चाहिए। यह कानून न्यूटन द्वारा स्थापित किया गया था और तब से व्यवहार में इसकी कई बार पुष्टि की जा चुकी है। इसी तरह, 100 डिग्री सेल्सियस पर पानी 35 डिग्री सेल्सियस पर पानी की समान मात्रा की तुलना में 0 डिग्री सेल्सियस तेजी से ठंडा होता है।

तब से, अलग-अलग संस्करण व्यक्त किए गए हैं, जिनमें से एक इस प्रकार था: गर्म पानी का हिस्सा पहले तो वाष्पित हो जाता है, और फिर, जब थोड़ी मात्रा रह जाती है, तो पानी तेजी से जम जाता है। यह संस्करण, अपनी सादगी के कारण सबसे लोकप्रिय हुआ, लेकिन वैज्ञानिक पूरी तरह से संतुष्ट नहीं थे।

अब केमिस्ट 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 ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी तेजी से क्यों जमता है। जैसा कि चीनी विशेषज्ञों ने पता लगाया, रहस्य पानी के अणुओं के बीच हाइड्रोजन बंधनों में संग्रहीत ऊर्जा की मात्रा में निहित है।

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

इसी समय, पानी के अणु समग्र रूप से एक दूसरे को पीछे हटाते हैं। सिंगापुर के वैज्ञानिकों ने देखा कि पानी जितना गर्म होता है, प्रतिकारक शक्तियों में वृद्धि के कारण तरल के अणुओं के बीच की दूरी उतनी ही अधिक होती है। नतीजतन, हाइड्रोजन बांड खिंचते हैं, और इसलिए अधिक ऊर्जा जमा करते हैं। पानी के ठंडा होने पर यह ऊर्जा निकलती है - अणु एक दूसरे के पास आते हैं। और ऊर्जा की वापसी, जैसा कि आप जानते हैं, का अर्थ है ठंडा करना।

यहाँ वैज्ञानिकों द्वारा प्रस्तुत परिकल्पनाएँ हैं:

वाष्पीकरण

कंटेनर से गर्म पानी तेजी से वाष्पित हो जाता है, जिससे इसकी मात्रा कम हो जाती है, और उसी तापमान पर पानी की थोड़ी मात्रा तेजी से जम जाती है। 100°C तक गर्म किए गए पानी को 0°C तक ठंडा करने पर उसका 16% द्रव्यमान कम हो जाता 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 नहीं जमता है। कुछ शर्तों के तहत, हिमांक बिंदु से नीचे के तापमान पर तरल बने रहने के दौरान यह सुपरकूलिंग से गुजर सकता है। कुछ मामलों में पानी -20 डिग्री सेल्सियस पर भी तरल रह सकता है। इस आशय का कारण यह है कि पहले बर्फ के क्रिस्टल बनने के लिए, क्रिस्टल गठन के केंद्रों की आवश्यकता होती है। यदि वे तरल पानी में नहीं हैं, तो सुपरकूलिंग तब तक जारी रहेगी जब तक कि तापमान इतना गिर न जाए कि क्रिस्टल अनायास बनने लगें। जब वे सुपरकूल्ड तरल में बनना शुरू करते हैं, तो वे तेजी से बढ़ने लगेंगे, जिससे एक बर्फ का टुकड़ा बन जाएगा जो बर्फ बनाने के लिए जम जाएगा। गर्म पानी हाइपोथर्मिया के लिए सबसे अधिक अतिसंवेदनशील होता है क्योंकि इसे गर्म करने से घुली हुई गैसें और बुलबुले समाप्त 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 जमता है? ठंडे पानी के मामले में जो अतिशीतित नहीं होता है, क्या होता 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 मामले में बर्फ के क्रिस्टल बनने की दर कम होगी। उपशीतलन से गुजरने वाले गर्म पानी के मामले में, उपशीतित पानी 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 खो जाती है और इसलिए अधिक बर्फ. इस आशय के कई शोधकर्ता हाइपोथर्मिया को Mpemba प्रभाव के मामले में मुख्य कारक मानते हैं।
कंवेक्शन

ठंडा पानी ऊपर से जमना शुरू हो जाता है, जिससे ऊष्मा विकिरण और संवहन की प्रक्रिया बिगड़ जाती है और इसलिए गर्मी का नुकसान होता है, जबकि गर्म पानी नीचे से जमने लगता है। इस प्रभाव को पानी के घनत्व में विसंगति द्वारा समझाया गया है। जल का अधिकतम घनत्व 4°C पर होता है। यदि आप पानी को 4 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा करते हैं और इसे कम तापमान वाले वातावरण में रखते हैं, तो पानी की सतह की परत तेजी से जम जाएगी। क्योंकि यह पानी 4 डिग्री सेल्सियस पर पानी से कम घना है, यह एक पतली ठंडी परत बनाकर सतह पर रहेगा। इन परिस्थितियों में, पानी की सतह पर थोड़े समय के लिए बर्फ की एक पतली परत बन जाएगी, लेकिन बर्फ की यह परत पानी की निचली परतों की रक्षा करने वाले एक इन्सुलेटर के रूप में काम करेगी, जो 4 डिग्री सेल्सियस पर रहेगी। इसलिए, आगे की शीतलन प्रक्रिया धीमी होगी। गर्म पानी के मामले में स्थिति बिल्कुल अलग है। वाष्पीकरण और अधिक तापमान के अंतर के कारण पानी की सतह परत अधिक तेजी से ठंडी होगी। साथ ही, ठंडे पानी की परतें गर्म पानी की परतों की तुलना में सघन होती हैं, इसलिए ठंडे पानी की परत परत को ऊपर उठाते हुए नीचे धंस 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 पहुँचती? संवहन के दृष्टिकोण से Mpemba प्रभाव की व्याख्या करने के लिए, किसी को यह मान लेना चाहिए कि पानी की ठंडी और गर्म परतें अलग हो जाती हैं और बाद में संवहन प्रक्रिया स्वयं जारी रहती है औसत तापमानपानी 4 डिग्री सेल्सियस 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 हो जाती हैं।

पानी में घुली गैसें

पानी में हमेशा घुली हुई गैसें होती 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 निकल जाती हैं क्योंकि पानी में इनकी विलेयता 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 घुलने वाली गैसें होती हैं। इसलिए, गर्म पानी का हिमांक अधिक होता है और यह तेजी से जमता है। इस कारक को कभी-कभी Mpemba प्रभाव की व्याख्या करने में मुख्य माना जाता है, हालांकि इस तथ्य की पुष्टि करने वाले कोई प्रायोगिक डेटा नहीं हैं।

ऊष्मीय चालकता

यह तंत्र एक महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है जब छोटे कंटेनरों में रेफ्रिजरेटर फ्रीजर में पानी रखा जाता 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। नतीजतन, ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी के कंटेनर से गर्मी तेजी से दूर हो जाती है। बदले में, ठंडे पानी का कंटेनर उसके नीचे बर्फ नहीं पिघलाता है। इन सभी (साथ ही अन्य) स्थितियों का कई प्रयोगों में अध्ययन किया गया है, लेकिन इस प्रश्न का एक स्पष्ट उत्तर - उनमें से कौन सा Mpemba प्रभाव का 100% प्रजनन प्रदान करता है - प्राप्त नहीं हुआ है। इसलिए, उदाहरण के लिए, 1995 में, जर्मन भौतिक विज्ञानी डेविड ऑउरबैक ने इस प्रभाव पर पानी के सुपरकूलिंग के प्रभाव का अध्ययन किया। उन्होंने पाया कि गर्म पानी, एक अतिशीत अवस्था में पहुँचकर, ठंडे पानी की तुलना में अधिक तापमान पर जम जाता है, और इसलिए बाद की तुलना में तेज़ होता है। लेकिन ठंडा पानी गर्म पानी की तुलना में तेजी से सुपरकूल अवस्था में पहुंच जाता है, जिससे पिछले अंतराल की भरपाई हो जाती है। इसके अलावा, Auerbach के परिणामों ने पहले के आंकड़ों का खंडन किया कि कम क्रिस्टलीकरण केंद्रों के कारण गर्म पानी अधिक सुपरकूलिंग प्राप्त करने में सक्षम है। पानी को गर्म करने पर उसमें घुली गैसें उसमें से निकल जाती हैं और उबालने पर उसमें घुले कुछ लवण अवक्षेपित हो जाते हैं। अब तक, केवल एक ही बात पर जोर दिया जा सकता है - इस प्रभाव का पुनरुत्पादन काफी हद तक उन परिस्थितियों पर निर्भर करता है जिनके तहत प्रयोग किया जाता है। ठीक है क्योंकि यह हमेशा पुन: उत्पन्न नहीं होता है।

और यहाँ सबसे संभावित कारण है।

जैसा कि रसायनज्ञ अपने लेख में लिखते हैं, जो कि arXiv.org प्रीप्रिंट साइट पर पाया जा सकता है, ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी में हाइड्रोजन बॉन्ड अधिक मजबूती से खिंचते हैं। इस प्रकार, यह पता चला है कि गर्म पानी के हाइड्रोजन बंधों में अधिक ऊर्जा जमा होती है, जिसका अर्थ है कि उप-शून्य तापमान तक ठंडा होने पर इसका अधिक भाग निकलता है। इस वजह से ठंड तेज होती है।

आज तक, वैज्ञानिकों ने इस पहेली को केवल सैद्धांतिक रूप से हल किया है। जब वे अपने संस्करण के पुख्ता सबूत पेश करते हैं, तो ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी तेजी से क्यों जमता है, इस सवाल को बंद माना जा सकता है।