تبلیغات
علمی - آب گرم زودتر یخ میزند یا آب سرد؟
علمی
علم را از هر جایی بجوی
نوشته شده در تاریخ یکشنبه 26 مهر 1388 توسط صابر عابدی | نظرات ()

مسلما انتطار داریم آب سرد زودتر از آب داغ دچار انجماد شود ولی تجربه وتحقیق

 نشان داده عکس این واقیت صحیح است و آب داغ زودتر از آب سرد منجمد میشود

 این پدیده ، اثر ممبا نام دارد 

به دلیل زیادی متن به ادامه مطالب مراجعه کنید

منبع:http://chemcity.ir

مسلما انتطار داریم آب سرد زودتر از آب داغ دچار انجماد شود ولی تجربه وتحقیق

 نشان داده عکس این واقیت صحیح است و آب داغ زودتر از آب سرد منجمد میشود

 این پدیده ، اثر ممبا نام دارد 

قابل توجیه به نظر نمی رسد که آب 70درجه سانتی گراد سریع تر از آب 20درجه 

دچار انجماد شود به طور مثال اگر آب 20 درجه به 30 دقیقه وقت نیاز داشته باشد

تا به دمای انجماد برسد ، آب 70 درجه مدت زمان بیشتری نیاز دارد چون در ابتدا

 باید زمانی را صرف کند تا از 70 درجه به 20درجه برسد و سپس همان 30 دقیقه

 را پشت سر بگذارد تا منجمد شود ولی واقعیت این است که وقتی آب از 70

 درجه به20 درجه میرسد دچار تغییراتی می شود که پیامد این تغییرات می تواند 

منجر به این شود که زمان انجماد  آن کوتاهتر شود


 به عبارت بهتر دلیل واحدی برای پدیده ممبا وجود ندارد و عوامل مختلفی در ایجاد

 این پدیده موثر هستند این دلایل عبارتند از :

 

تبخیر :

وقتی آب داغ بتدریج سرد می شود بخشی از آب به شکل بخار خارج می شود و

 جرم آب کاهش می یابد . کاهش جرم آب سبب می شود آب باقی مانده با از

 دست دادن گرمای کمتری منجمد شود و فرآیند انجماد تسریع شود

اگرچه فرآیند تبخیر و کاهش جرم آب یکی از عوامل مهم در ایجاد پدیده ممباست

 ولی تنها عامل نیست بطوریکه حتی با حذف تبخیر هم پدیده ممبا مشاهده 

میشود به عبارت بهتر اگر آب داغ را در یک طزف دربسته ریخته و مانع از تبخیر و

کاهش جرم شویم باز هم آب داغ سریع تراز  آب سرد منجمد میشود . پس علاوه

 بر تبخیر عوامل دیگری هم در این مورد تاثیر گذار هستند

 

خروج گازهای حل شده از آب :

می دانیم که انحلال پذیری گازها با افزایش دما کاهش می یابد و نیز میدانیم که

 وجود ذراتحل شونده در یک حلال موجب کاهش دمای انجماد میشود . بنابراین

 می توان پذیرفت آب سرد حاوی میزان بیشتری از گازهای محلول بوده پس دمای

 انجماد پائین تری دارد و فرایند انجماد آن کند تر اتفاق میافتد . ولی این هم باز به

 تنهائی برای توجیه پدیده ممبا کفایت نمی کند زیرا اگر یک مقدار آب را به دقت

 جوشانیم تا گازهای محلول درآن کاملا خارج شود بعدآن را تا دمای

20درجه سرد کنیم و یک گاز جوشیده بدون گاز را در شرایط دمائی 70درجه 

نگهداریم باز هم آب 70درجه سانتی گراد زودتر منجمد میشود  


تاثیر محیط :

آب داغ ممکن است محیط اطراف خود را دچار چنان تغییراتی کتد که پس از آن

 انجماد سریع تر اتفاق بیفتد مثلا وقتی ظرف حاوی آب داغ را برروی برفک یخچال

 قرار میدهیم برفک یخچال ذوب میشود در این صورت آب گرم تماس بهتری با

 دستگاه سردکننده خواهد داشت ولی اگر چه این عامل هم میتواند تاثیرگذار

باشد ولی به تنهائی نمی تواند پدیده ممبا را توجیه کند چون حتی وقتی هردو

 ظرف برروی یک سطح عایق قرار داده شوند بطوریکه ذوب برفک یخچال اتفاق

 نیفتدباز هم پدیده ممبا دیده میشود

 

ابر سرد شدن :

ابر سرد شدن نیز به عنوان یکی از دلایل ایجادپدیده ممبا مطرح شده است .

 منظور از ابر سرد سدن این است که آب در دمائی پایین تراز صفر درجه منجمد

شود.دردمای صفر درجه مولکولهای آ ب میخواهند به شکل بلور یخ ساختار

 منظمی بگیرند یعنی حرکات کاتوره ای خود را به عنوان یک مایع از دست 

می دهند ولی گاهی اوقات ذرات آبی که تاحد صفر درجه سرد شده اند هیچ 

بهم پیوستگی نمی بینند بنابراین آب تادمائی زیر صفر درجه بدون یخ زدن سرد

میشودآزمایشات نشان می دهد آبی که درآغاز گرمتر بوده تنها تا 2 درجه ابر سرد

 می شود در حالی که آبی که از آغاز سردتر بوده تا 8 درجه ابر سرد می گردد 

بنابراین آب سرد دیرتر منجمد می شود .البته درستی فرایند ابر سرد شدن هنوز

 کاملا تائید نشده است ولی حتی در صورت تائید نمی تواند توجیه خوبی برای

 پدیده ممبا باشد چون به جای آنکه معما ، معمای دیگری قرار میدهد چرا باید

 آبیکه درایتدا گرمتر بوده بیشتر از آبی که درآغاز سردتربوده ابر سرد شود ؟

البته یک پاسخ برای این سوال این است که چون آب سرد حل شوند گازی 

شکل بیشتری دارد دمای انجماد آن کمتر است . ولی چنانچه در بخش گازهای

 حل شده گفته شد حتی در صورت خروج کامل گازهای محلول باز هم پدیده

 ممبا اتفاق می افتد

 

 

همرفت :

توجیه دیگری برای پدیده ممبا توجه به این واقیت است که دمای آب غیر یکنواخت

 میشود و همچنانکه آب سرد میشود گرادیان های دما و جریان های همرفت 

افزایشمی یابند . با افزایش دما چگالی آب کاهش می یابد بنابراین پس از گذشت

زمان ، همچنانکه آب سرد می شود برروی سطح آب یک سطح داغ فوقانی ایجاد

می شود یعنی دمای آب در سطح بشتر از دمای متوسط آب درکف ظرف خواهد 

بود  . اگر آب دمای خود را اساسا از سطح از دست بدهد این به آن معنی است 

کهآب گرمارا سریع تر از حالتی از دست می دهد که با در نظر گرفتن دمای 

متوسطشازآن انتظار میرفت . به عبارت بهتر برای هر دمائی هرچه توزیع دمائی

 آب غیر یکنواخت تر باشد اتلاف گرما بیشتر است

در واقع آبی که داغ تر است به سرعت دچار کاهش دما می شود و موجب ایجاد

 جریانهای همرفتی می گردد .برقراری این جریانهای همرفتی سبب میشود که

 دمای آب از بالا تاپائین بشدت دچار تغییر شود ولی آبی که دمای کمی دارد

 آهسته تر سرد می شود پس سرعت ایجاد جریان های همرفتی هم در آن 

کمتر است ودیرتر دچار کاهش دما می شود

در یک مثال واقعی میتوان فرض کرد آب گرم تر ، از دمای 70 درجه وآب سردتر از 

دمای 30 درجه آغاز کند . وقتی دمای متوسط آب 30درجه است همه جای آن به 

طور یکنواخت 30درجه دارد درحالیکه وقتی آب گرم به دمای متوسط 30درجه 

می رسد سطح آن دمایی بسیار بیشتر از 30درجه دارد بنابراین گرما را سریعتر از 

آبی ازدست می دهد که در همان دمای متوسط قرار دارد

به نظر میرسد جریان های همرفتی میتواند به تنهائی پدیده ممبا را توجیه کند

 ولی این مشروط به آن است که بتوانیم یک مدل نظری برای جریانهای همرفتی

داشته باشیم ولی چنین مدلی هنوز بدست نیامده است


 

چرا به این پدیده یعنی زودتر منجمد شدن آب داغ پدیده ممبا مبگویند ؟

حدود 30 سال پیش در یکی از دبیرستانهای شهر تانزانیا ، دانش آموزی بنام ممبا

 درکلاس فیزیک از معلم خود پرسید : چرا شیر داغ زودتر از شیر سرد منجمد 

میشود ؟


معلم وی پاسخ داد ولی شیر سرد زودتر منجمد میشود

ممبا در جواب ادعاکرد خود آزمایش کرده و مطمئن است که شیر داغ زودتر

 منجمد میشود

معلم پاسخ داد در فیزیکی که در تمام دنیا تدریس می شود شیر سرد زودتر 

ازشیر داغ یخ می زند شاید در فیزیک جدیدی بنام ممبا آنگونه باشد که تو 

میگوئی

اگرچه این بحث باخنده کلاس به نفع معلم تمام شد ولی ممبا هرگز نتوانست

 حادثه ای را خود آن را تجربه کرده بود فراموش کند


مدتی گذشت روزی یکی از استادان فیزیک دانشگاه تانزانیا به نام دکتر اسبورن

 برای سخنرانی به دبیرستان ممبا آمد . او پس از سخنرانی به دانش آموزان 

اجازه داد که سوالهای خودرامطرح کنند ممبا هم فرصت را ازدست نداد وپرسید 

چرا آب داغ زوتر از آب سرد منجمد میشود ؟

استاداندکی تامل کرد و گفت من نمی دانم ولی تحقیق وآزمایش خواهم کرد وبه

 تواطلاع خواهم داد واز همانجا تحقیقات در این زمینه آغاز شد

5با سال بعد در یکی از مجلات معتبر علمی  مقاله ای غیر معمول توسط ممبا

و دکتر اسبورن به چاپ رسید این مقاله  شرح درد دل های ممبا آغاز میشد و

 سپس به تشریح آزمایشاتی می پرداخت که دکتر اسبورن برای اثبات

صحت این پدیده انجام  داده بود ...


و این چنین این پدیده در دنیای علم پدیده ممبا نامیده شد




درباره وبلاگ
این وبلاگ در تاریخ 28/1/1388 توسط اینجانب صابر عابدی كارشناس مهندسی شیمی راه اندازی شده است و امیدواریم بتوانیم با راه نمایی شما بیننده گرامی در هرچه بهتر شدن وبلاگ تلاش کنیم.
موضوعات
آخرین مطالب
نظر سنجی
نظر من درباره فعالیت های انجمن





نویسندگان
آرشیو مطالب
پیوند ها
پیوندهای روزانه
آمار سایت
بازدیدهای امروز : نفر
بازدیدهای دیروز : نفر
كل بازدیدها : نفر
بازدید این ماه : نفر
كل مطالب : عدد
آخرین بازدید :
آخرین بروز رسانی :

 

 

ابزار وبلاگ

قالب وبلاگ

دانلود آهنگ