كيفية تحويل الماء بسرعة إلى مكعبات ثلج

2024 مؤلف: Malcolm Clapton | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 03:46

دعنا نفتح البطاقات على الفور: الماء الساخن أو الدافئ يتجمد أسرع من الماء البارد أو البارد. تسمى هذه المفارقة بتأثير مبيمبا. اقرأ عن سبب عملها على عكس المنطق ودرجة الحرارة التي يجب أن تكون عليها المياه حتى يتحول إلى جليد بشكل أسرع ، اقرأ مقالتنا.

تأثير مبيمبا

بدأت هذه القصة منذ أكثر من نصف قرن ، لكنها لم يتم حلها حتى يومنا هذا. وكل ذلك لأنه ، بغض النظر عن مدى صعوبة محاولة آلاف العقول الفضوليين من جميع أنحاء الكوكب ، لم يتمكنوا من إيجاد الحل الصحيح الوحيد لأحجية مبيمبا.

في عام 1963 ، لاحظ طالب أفريقي غامض يُدعى إيراستو مبيمبا شيئًا غريبًا: مزيج الآيس كريم الدافئ يتماسك بشكل أسرع من المزيج المثلج.

بدت هذه الملاحظة غير مرجحة لدرجة أن مدرس الفيزياء لم يضحك إلا على اكتشاف المجرب غير المحظوظ. ومع ذلك ، كان إيراستو واثقًا من أنه كان على حق ولم يكن خائفًا من أن يصبح أضحوكة مرة أخرى: بعد ذلك بقليل ، أثار قضية زلقة مع دينيس أوزبورن ، الأستاذ في جامعة دار السلام ، تنزانيا. لم يقفز العالم إلى الاستنتاجات المتسرعة وقرر دراسة المشكلة. ثم في عام 1969 نشرت مجلة Physics Education مادة تصف مفارقة مبيمبا.

في الأوساط العلمية ، تذكروا على الفور أن أعظم العقول في العصور القديمة قد قالت بالفعل شيئًا مشابهًا. على سبيل المثال ، حتى أرسطو ذكر سكان اليونان القديمة بونتوس ، الذين قاموا أثناء الصيد الشتوي بتسخين المياه ونقع القصب فيها حتى تصلب بشكل أسرع. بعد عدة قرون ، كتب فرانسيس بيكون: "الماء البارد قليلاً يتجمد بسهولة أكبر بكثير من الماء البارد تمامًا".

بشكل عام ، السؤال قديم قدم العالم ، لكن هذا فقط يغذي الاهتمام بالحل. على مدى العقود العديدة الماضية ، تم طرح العديد من النظريات لشرح تأثير مبيمبا. تم الإعلان عن أكثرها احتمالا في عام 2013 في حفل استضافته الجمعية الملكية للكيمياء في بريطانيا العظمى. درست الجمعية المهنية 22000 رأي (!) واختارت واحدة منها فقط ، تنتمي إلى نيكولا بريغوفيتش.

أشار كيميائي كرواتي إلى أهمية الحمل الحراري والتبريد الفائق للسائل عندما يتجمد.

هكذا يتم وصف هذه الظواهر على ويكيبيديا:

• يبدأ الماء البارد في التجمد من الأعلى ، مما يؤدي إلى إبطاء عمليات الإشعاع الحراري والحمل الحراري ، وبالتالي فقدان الحرارة ، بينما يبدأ الماء الساخن في التجمد من الأسفل.
• السائل فائق التبريد هو سائل تقل درجة حرارته عن درجة حرارة التبلور عند ضغط معين. يتم الحصول على سائل فائق التبريد بالطريقة المعتادة عن طريق التبريد في غياب مراكز التبلور.

كان الاعتراف العالمي والشيك بقيمة 1000 جنيه إسترليني مكافأة جيدة. بالمناسبة ، استقبل إيراستو مبيمبا ودينيس أوزبورن الفائز.

كم يجب أن تكون درجة حرارة الماء قبل التجميد

لا يوجد حتى الآن إجابة محددة لهذا السؤال. على الرغم من تحديد الجمعية الملكية للكيمياء ، إلا أنها لم توقف الجدل تمامًا. حتى الآن ، تم طرح فرضيات جديدة ودحضها.

على الرغم من وجود دليل صغير: أجرت مجلة العلوم الشهيرة New Scientist بحثًا وخلصت إلى أن أفضل الظروف لتكرار تأثير Mpemba هي عبوتين من الماء بدرجة حرارة 35 و 5 درجات مئوية.

وبالتالي ، إذا لم يتبق سوى القليل من الوقت قبل الحفلة ، املأ قوالب الثلج بالماء ، بحيث تكون درجة حرارتها مماثلة لدرجة حرارة الغرفة في الصيف الحار. من الأفضل عدم استخدام ماء الصنبور جيدًا أو باردًا.