آب گرم زود تر از آب سرد یخ می بندد، آیا واقعیت دارد؟

می دانستند و افرادی مانندارسطو ، بیکن و دکارت مطالعاتی روی آن انجام داده بودند اما این پدیده تاسال 1969عملا در تحقیقات علم مدرن وارد نشده بود . در این سال دانش آموزان مدرسه ای در تانزانیا نسبت به این پدیده کنجکاو شده و آزمایش هایی روی آن انجام دادند و نام آن را (امپمبا) گذاشتند .

منظور از امپمبا چیست ؟

اگردرون دو ظرف که شکل و جنس کاملا یکسانی دارند ، با مقدار آب کاملا مساوی ریخته شود و تفاوت دمای آن ها حدود 20 یا 30 درجه سلسیوس باشد و آن ها را با دقت بسیار زیاد و با یک روش سرد کنید ، مشاهده خواهید کرد که آب گرم زودتر از آب سرد یخ می بندد و ما امپمبا را مشاهده خواهیم کرد.

برای بررسی دلایل این پدیده توجه به موارد زیر ضروری است

اگر شما دوظرف آب با دمای داشته باشید ، گرچه دمای آن دوظرف یکسان است اما ممکن است خصوصیات بسیار متفاوتی داشته باشند . به عنوان نمونه یکی دمای جداره اش بسیار سرد و دمای مرکزش بسیار گرم است ، در حالیکه دیگری دمای تمام نقاطش یکسان است . در واقع دماسنج میانگین دما را تعیین می کند . یا این که آب گرمی که تا خنک شده باشد با آبی که از ابتدا بوده است ، بسیار متفاوت است . چرا ؟ ممکن است جرمش کم شود یا این که جریان های همرفتی سبب ایجاد یک توزیع ناهمگون در آب شوند . حتی ممکن است آب گرم تغییراتی در محیط اطراف خود یا ظرف به وجود آورد .

حال به بررسی دلایل می پردازیم:

1- فرض نمایید که اگردرون دو ظرف که شکل و جنس کاملا یکسانی دارند ، با مقدار آب کاملا مساوی ریخته شود و تفاوت دمای آن ها حدود 20 یا 30 درجه سلسیوس باشد و آن ها را با دقت بسیار زیاد و با یک روش می خواهیم سرد کنیم تا دمای آن ها به صفر برسد:

هنگام سرد شدن آب گرم ممکن است بخش قابل توجهی از آن بخار شود . این تبخیر دو تاثیر در جریان خنک شدن آب می گذارد .اول این که جرم آب کم می شود ، پس خنک شدن آن راحت تر و سریع تر می شود . دوم این که برای عمل تبخیر نیاز به گرما می باشد و این گرما را از محیط اطراف خود می گیرد در نتیجه آب باقیمانده سریع تر سرد می شود. تبخیر بدون تردید یک عامل مهم توضیح پدیده امپمبا است . اما تنها دلیل نیست زیرا پدیده تبخیر نمی تواند مواردی از امپمبا را که در ظرف های در بسته انجام می شود را توجیه کند .

2- می دانید که انحلال پذیری گاز ها با افزایش دما در آب کمتر می شود . آب داغ گاز کمتری را نسبت به آب سرد در خودبه صورت محلول دارد . این موضوع می تواند سبب آسانتر شدن همرفتی در آب گرم شود و آب گرم به طور یکنواخت تری خنک شود یا شاید بر اثر این پدیده گرمای لازم که باید ازواحد جرم آب گرفته شود تا آب گرم یخ ببندد ، نسبت به آب سرد کاهش یابد . گرچه بسیاری از آزمایشگران طرفدار این توجیه هستند ، اما تاکنون هیچ روش محاسبه ای برای آن ارائه نشده است .

3- احتمالا هنگامی که آب سرد می شود ، جریان های همرفتی گسترش می یابند و دیگر یک توزیع یکنواخت حرارت در حجم آب نخواهیم داشت .

می دانیم که چگالی با افزایش دما کاهش می یابد و به همین دلیل سطح آب از ته آن گرم تر است . آب گرم چگالی کمتری دارد ، پس سبکتر است و روی آب سرد که سنگینتر است قرار می گیرد . این پدیده ( اثر سطح داغ ) نامیده می شود . می دانیم که حرارت آب از سطحش به بیرون منتقل می شود .

پس آب با سطح داغ ، حرارتش را سریع تر از آنچه انتظار داریم از دست می دهد .وقتی آب گرم اولیه خنک می شود ، ممکن است به دلیل جریان های همرفتی یک سطح داغ در آن ایجاد شود . پس سرعت خنک شدن آن از سرعت خنک شدن آب سرد اولیه در دمای میانگین یکسان بیشتر می شود.

4 - بررسی محیط : تفاوت نهایی بین سرد کردن آب گرم و آب سرد به خود آب مربوط نمی شود ، بلکه به محیط اطراف بستگی دارد . آب گرم ممکن است در محیط اطراف خود تغییراتی ایجاد کند که در کل روند سرد کردن تاثیر بگذارد . برای نمونه اگر ظرف ها را روی لایه ای از یخ بگذاریم ، ظرفی که دارای آب گرم است می تواند یک لایه از یخ زیر خود را ذوب و در حقیقت در آب صفر درجه ی حاصل قرار گیرد و تماس بهتری با سطح خنک کننده برقرار کند و انتقال حرارت راحت تر صورت گیرد .

گرچه به ذکر دلایلی برای توجیه این پدیده اشاره گردید ، اما هنوز هیچ توضیح قابل قبول و ثابت شده ای برای این پدِیده وجود ندارد .

/ 2 نظر / 24 بازدید
شاپکده

100 فیلم جدید سال 2008 و 2009 به همراه زیرنویس فارسی با کیفیتی بالا و بدون هیچ دخل و تصرفی !!! در سبک های : اکشن ، درام ، عاشقانه ، کمدی ، تخیلی و ..... برای کسب اطلاعات بیشتر به ادرس http://www.shopkadeh.com/?cat=62 مراجعه کنید. موفق باشید.

مینا

با سلام مطلب شما ظاهرا update نشده! من تقریبا یک سال پیش دلیل اصلی این پدیده رو تو یه مقاله خوندم که به خاطر تفاوت آرایش مولکول های آب بود. من از سایت شما خیلی خوشم اومد حیفه که اطلاعاتش به روز نشه!!!