یکشنبه ۲۶ آذر ۱۳۹۶
سرویس : تازه های فناوری
زمان : ۱۳۹۵/۱۰/۲۱ - ۱۰:۳۶
شناسه خبر: ۴۲۷۰۷۴
 
چرا آب گرم زودتر از آب سرد منجمد می شود؟
مدت زمان زیادی است که فرضیه ای عجیب تحت عنوان پدیده امپمبا (یا اثر امپمبا) مطرح شده است که بیانگر این است که آب گرم در شرایط خاص زودتر از آب سرد منجمد می شود؛ اما تا کنون علت قانع کننده ای برای این پدیده عجیب ارائه نشده است.

به گزارش پاپایا؛ به نقل از کلیک، دانشمندان با انجام آزمایشاتی ثابت کرده اند که آب داغ در شرایط خاص زودتر از آب سرد منجمد می شود و این موضوع کاملا با قوانین فیزیک تناقض دارد و آن ها را به چالش کشیده است. کشف این پدیده به زمان ارسطو باز می گردد؛ اما پس از قرن ها آزمایش و اثبات چنین این پدیده، هیچ کس هنوز نتوانسته است دلیل آن را توضیح دهد.

در حال حاضر برخی از فیزیکدانان معتقدند که خصوصیات عجیب پیوندهای هیدروژنی (پیوند بین اتم های اکسیژن و هیدروژن آب) باعث ایجاد این پدیده شگفت انگیز شده است؛ اما برخی از افراد دیگر معتقدند که چنین پدیده ای که تحت عنوان اثر امپمبا شناخته می شود، اصلا وجود خارجی ندارد.

اگر بخواهیم توضیح مختصری در مورد پدیده امپمبا ارائه دهیم باید بگوییم که این پدیده از زمانی که ارسطو برای نخستین بار متوجه آن شد، یعنی ۲۰۰۰ سال پیش، ذهن فیزیکدانان را به خود مشغول کرده است. پس از اینکه نظریه های فرانسیس بیکن و رنه دکارت پذیرفته شد، این نظریه نیز در دهه ۱۹۶۰ توسط عده کثیری از فیزیکدانان پذیرفته شد؛ زیرا یک پسر بچه دبستانی در هنگام درست کردن بستنی متوجه این موضوع شد.

این پسر بچه که اراستو امپمبا نام داشت و همکلاسی هایش برای درست کردن بستنی شیر را می جوشاندند و شکر را به آن اضافه می کردنذ و پس از سرد شدن مایع آن را در فریزر قرار می دادند؛ اما یک روز  امپمبا به امید کسب نتیجه بهتر، شیوه متفاوتی را امتحان کرد و بدون اینکه صبر کند شیر داغ سرد شود، بلافاصله آن را در فریزر قرار داد.

این روش نتیجه شگفت انگیزی داشت و امپمبا متوجه شد که بستنی او زودتر از بستنی همکلاسی هایش آماده شده است. او در سال ۱۹۶۹ با همکاری یک فیزیکدان مشهور، مقاله ای در این مورد منتشر کرد.

اگر چه اکثر فیزیکدانان وجود چنین اتفاقی را پذیرفته بودند؛ اما به دلیل اینکه هیچ توضیحی در مورد این اتفاق عجیب وجود نداشت پایه و اساس آن مورد تردید قرار گرفت و فیزیکدانان این سوال را مطرح می کردند که چگونه ممکن است با اینکه دمای آب سرد به نقطه انجماد نزدیک تر است، آب گرم زودتر از آب سرد منجمد می شود؟

این بحث ها و تردیدها تاکنون ادامه دارد و با اینکه تلاش های بسیار زیادی برای اثبات بدون تردید این پدیده انجام گرفته است، همه آن ها با شکست مواجه شده اند؛ اما در طول قرن های متمادی، کم و بیش شواهدی جهت جلوگیری از رد کامل این پدیده، ارائه شده است.

در سال ۲۰۱۲ انجمن سلطنتی شیمی انگلستان رقابتی را در بین دانشمندان سراسر جهان برگزار کرد و از آن ها خواست علت قانع کننده ای برای این موضوع ارائه دهند. با وجود اینکه در طول این رقابت ۲۲۰۰۰ مقاله از سراسر جهان دریافت شد؛ اما در هیچ کدام از آن ها دلیل قانع کننده ای وجود نداشت که بتواند نظر دانشمندان را به خود جلب کنند و دانشمندان در مورد آن توافق نظر داشته باشند.

دانشمندی به نام سیگن دین با ارائه گزارشی، اکثر دلایل ارائه شده را به این صورت شرح داد: وی گفت که اکثر فرضیه های مطرح شده بیانگر این هستند که هنگامی که آب داغ است، زودتر بخار می شود و به دلیل اینکه بخار آب دارای جرم کمتری است، برای منجمد شدن باید حرارت کمتری از دست بدهد؛ اما با توجه به اینکه پدیده امپمبا در ظرفی در محیط بسته صورت گرفته است؛ دانشمندان نیز باید بر اساس همین شرایط فرضیه خود را بیان کنند و چنین فرضیه ای قابل پذیرش نیست.

فرضیه ای دیگر که در برخی از مقاله ها مطرح شده است این است که آب داغ دارای جریان همرفتی (جریانی برای انتقال گرما در یک سیال) است و همین جریان همرفتی باعث می شود زمانی آب که در حال سرد شدن، دمای آن با شدت بیشتری کاهش پیدا کند.

وی در ادامه افزود نظریه دیگری که در رابطه با این موضوع وجود دارد، این است که اختلاف دما در قسمت های مختلف یک لیوان آب داغ زیاد است و دمای سطح آب داغ زودتر کاهش پیدا می کند، در صورتی که در مورد یک لیوان آب سرد این چنین نیست و اختلاف دما در قسمت های مختلف آن کمتر است و جریان همرفتی کمتر، روند انجماد آن را نیز کندتر می کند.

اما مشکلی که وجود دارد این است که هیچ یک از فرضیه های مطرح شده کاملا قابل قبول نیستند و بر خلاف آزمایشات بسیار زیادی که در طول چند قرن صورت گرفته است؛ هنوز دانشمندان نتوانسته اند دلیل قانع کننده ای برای این پدیده ارائه دهند.

عده ای از محققان دانشگاه متودیست جنوبی آمریکا و دانشگاه نانجینگ چین تصور می کنند که خصوصیات شگفت انگیز پیوند بین اتم های هیدروژن و اکسیژن در آب، می تواند دلیل ایجاد پدیده امپمبا باشد.

این دانشمندان با شبیه سازی خوشه های مولکولی آب متوجه شدند که قدرت پیوند هیدروژنی در یک مولکول آب به آرایش و طرز قرار گرفتن مولکول های آب کنار آن مولکول بستگی دارد. هنگامی که آب گرم می شود، پیوند های ضعیف تر هیدروژنی مولکول های آن از یکدیگر جدا می شوند و بخش هایی را تشکیل می دهند که می توانند با قرار گرفتن در کنار یکدیگر، یخ هایی با ساختار کریستالی را تشکیل دهند که می توانند برای تسریع روند انجماد، به عنوان نقطه انجماد عمل کنند.

برای اینکه ساختار مولکول های آب سرد این چنین تغییر کند، باید پیوندهای ضعیف از یکدیگر گسسته شوند.

به عبارت دیگر پیوندهای هیدروژنی قوی در آب گرم بیشتر از آب سرد است؛ زیرا پیوندهای ضعیف تر با افزایش دما از یکدیگر جدا می شوند.

این تحلیل می تواند به دانشمندان کمک کند تا یک توضیح مولکولی برای پدیده امپمبا ارائه دهند. آن ها در توضیح خود به بیان این مطلب می پردازند که وقتی که دمای آب افزایش پیدا می کند، یک جریان الکترواستاتیک باعث می شود که پیوندهای ضعیف تر هیدروژن از یکدیگر جدا شوند و به این صورت خوشه های کوچک تر با پیوندهای هیدروژنی قوی تر باقی می مانند که می توانند روند تشکیل تکه های هشت ضلعی یخ را تسریع کنند؛ بنابراین می توان نتیجه گرفت که آب گرم از آب سرد که تبدیل خوشه های مولکولی آن با ساختار تصادفی به زمان و انرژی بیشتری نیاز دارد، سریعتر صورت می پذیرد.

اما قبل از اطمینان از صحت این نظریه، باید آن را همانند سایر نظریه های ارائه شده از ابعاد مختلفی مورد بررسی قرار داد و باید عوامل مختلفی را نیز در نظر گرفت.

با وجود اینکه عده ای از محققان با در کنار هم قرار دادن عواملی همچون جریان همرفتی، تبخیر و فرآیند فرا سرمایش (کاهش دمای یک ماده مایع به پایین تر از نقطه انجماد بدون اینکه آن مایع یخ بزند) تلاش کرده اند وجود این پدیده را ثابت کنند (این موضوع را هم باید در نظر بگیریم که انجماد یک فرآیند بسیار سریع نیست و به صورت تدریجی انجام می شود)؛ اما عده ای از دانشمندان فقط آن را در حد یک افسانه ریشه دار می دانند.

ارسال به شبکه های اجتماعی
نظرات
نام :
ایمیل:(اختیاری)
متن نظر:
لطفا مقدار عبارت
را در باکس روبرو وارد کنید:
ارسال
نظرات دریافتی

آخرین اخبار

۱۳۹۶/۹/۲۵ - ۱۲:۰۰
تجاوز به چپ باز هم حادثه ساز شد/تصادف خونین در نیکشهر جان ۴ نفر را گرفت
فرمانده پلیس راه جنوب سیستان و بلوچستان گفت، برخورد يك دستگاه وانت پيكان با سواري پژو 405 در محور ایرانشهر به نیکشهر 4 کشته برجای گذاشت.
۱۳۹۶/۹/۲۵ - ۱۱:۴۸
کشف بیش از 290هزار نخ سیگار قاچاق در نیکشهر/محموله 12میلیاردی دخانیات قبل از پخش در کشور توقیف شد
رئیس پلیس آگاهی سیستان و بلوچستان گفت: با تلاش مأموران پلیس، محموله بزرگ سیگار قاچاق به ارزش 12میلیارد ریال در شهرستان نیکشهر کشف شد.
۱۳۹۶/۹/۲۵ - ۱۱:۳۳
شعار «مرگ بر آمریکا» در راسک طنین انداز شد+تصاویر
دانشجویان و کارکنان دانشگاه پیام نور راسک با تجمع ضد استکباری و سردادن شعار «مرگ بر آمریکا» و «مرگ بر اسرائیل» انزجار خود را از اقدامات ضد اسلامی استکبار جهانی نشان دادند.
۱۳۹۶/۹/۲۵ - ۱۰:۴۷
عکس نوشته/تدوین کنندگان برنامه بودجه ۹۷ از سفره مردم خبر ندارند
سخنگوی فراکسیون مبارزه با مفاسد اقتصادی با بیان اینکه همه مردم تهران زندگی‌شان مانند افراد شمال تهران نیست گفت: دولت ظاهراً از حاشیه شهرها و روستاییان خبری ندارد چرا که اکثر روستائیان و حاشیه نشینان ب...
۱۳۹۶/۹/۲۴ - ۱۳:۵۲
عکس نوشته/برای متوقف کردن فعالیت‌های منطقه‌ای ایران هر کاری انجام خواهیم داد
نماینده آمریکا در سازمان ملل متحد علیه جمهوری اسلامی ایران ادعاهای بی اساسی را مطرح کرد.
۱۳۹۶/۹/۲۴ - ۱۳:۴۰
وحدت و برادری اکسیر نجات بخش مسلمین است/فرزندان شیطان به زودی نابود خواهند شد
امام جمعه اهل سنت مینان سرباز گفت: فرزندان شیطان و هم پیمانان آنان باید بدانند که خوبی همواره بر زشتی و بدی پیروز بوده و به زودی زود بساط ظلم آنان برچیده خواهد شد.
۱۳۹۶/۹/۲۳ - ۱۲:۳۷
عکس نوشته/بودجه 97 بر اساس شرایط رونق اقتصادی نوشته شده است، نه رکود
عضو کمیسیون برنامه و بودجه گفت: به نظر من در شرایطی که رکود بر بازار حاکم بود، اضافه کردن هزینه های جدید به دوش مردم کار نادرستی است.
۱۳۹۶/۹/۲۳ - ۱۱:۰۸
تشدید مبارزه با خریداران اموال مسروقه/ نظام مند کردن بازارهای خرید و فروش اموال و املاک/سامانه 197 پل ارتباطی مردم با فرمانده انتظامی است
فرمانده نیروی انتظامی سیستان و بلوچستان گفت: با هدف کاهش جرایمی چون سرقت و تشدید مبارزه با خریداران اموال مسروقه برنامه های ویژه ای در سطح استان اجرا شده و تا ریشه کنی این جرم ادامه خواهد داشت.
۱۳۹۶/۹/۲۳ - ۱۰:۵۳
پایان 14ماه فرار از قانون/متهم پرونده قتل مسلحانه در فنوج دستگیر شد
فرمانده انتظامی فنوج گفت: با عملیات ضربتی پلیس، متهم پرونده قتل مسلحانه دو جوان پس از 14ماه فرار دستگیر شد.
۱۳۹۶/۹/۲۲ - ۱۳:۵۷
گزارش تصویری/ مسئولان سرباز از طرح های زیربنایی شهرستان بازدید کردند
فرماندار سرباز به همراه معاونین و دیگر مسئولان شهرستانی از پروژه های زیربنایی بخش های پیشین و مرکزی بازدید کرد.
بیشتر

پربننده ترین ها

پر بحث ترینها

۱۳۹۶/۹/۲۱ - ۱۲:۰۲
دانش آموزان سربازی چشم انتظار خیرین مدرسه ساز/ساخت مدارس خیرساز موجب شکوفایی علمی منطقه می شود/تصاویر
مدیر آموزش و پرورش سرباز گفت: هر ساله بسیاری از دانش آموزان دختر این شهرستان به دلیل نبود فضای آموزشی ترک تحصیل می‌کنند که ساخت مدارس خیرساز در سرباز موجب شکوفایی علمی منطقه می شود.
۱۳۹۶/۹/۱۹ - ۱۲:۲۸
نابودی زحمات کشاورزان بر اثر سرمای زودهنگام/ کشاورز سیستان و بلوچستان در انتظار حمایت مسئولان
سرمای بی سابقه در جنوب استان سیستان و بلوچستان موجب آسیب شدید به محصولات خارج فصلی چون گوجه و حنا شده است.
۱۳۹۶/۹/۲۲ - ۱۳:۵۷
گزارش تصویری/ مسئولان سرباز از طرح های زیربنایی شهرستان بازدید کردند
فرماندار سرباز به همراه معاونین و دیگر مسئولان شهرستانی از پروژه های زیربنایی بخش های پیشین و مرکزی بازدید کرد.
۱۳۹۶/۹/۱۹ - ۱۱:۴۲
قاچاقچی سوخت نقره داغ شد/جریمه 272میلیونی برای راننده متخلف
رئیس اداره تعزیرات حکومتی شهرستان ایرانشهر گفت: با هوشیاری ماموران آگاهی سرباز کامیون حامل هزار و 500لیتر گاروئیل قاچاق در بخش کلات این شهرستان توقیف شد.
۱۳۹۶/۹/۲۳ - ۱۰:۵۳
پایان 14ماه فرار از قانون/متهم پرونده قتل مسلحانه در فنوج دستگیر شد
فرمانده انتظامی فنوج گفت: با عملیات ضربتی پلیس، متهم پرونده قتل مسلحانه دو جوان پس از 14ماه فرار دستگیر شد.
۱۳۹۶/۹/۲۲ - ۱۲:۰۴
بیش از30درصد مردم سرباز زیرپوشش نهادهای حمایتی هستند/با همکاری سپاه بیش از هزار خانه برای محرومان استان ساخته می شود
مدیر کل کمیته امداد سیستان و بلوچستان گفت: تا پایان سال جاری بیش از هزار واحد مسکونی با همکاری سپاه تحویل مددجویان این نهاد در روستاهای استان خواهد شد.
۱۳۹۶/۹/۲۴ - ۱۳:۴۰
وحدت و برادری اکسیر نجات بخش مسلمین است/فرزندان شیطان به زودی نابود خواهند شد
امام جمعه اهل سنت مینان سرباز گفت: فرزندان شیطان و هم پیمانان آنان باید بدانند که خوبی همواره بر زشتی و بدی پیروز بوده و به زودی زود بساط ظلم آنان برچیده خواهد شد.
۱۳۹۶/۹/۲۲ - ۱۳:۲۲
خصومت شخصی عامل آتش سوزی مسجد مدنی سرباز/با شایعه پراکنان و تنش آفرینان طبق قانون برخورد خواهد شد
دادستان عمومی و انقلاب شهرستان سرباز گفت: آتش سوزی مسجد مدنی شهرستان سرباز هیچ ربطی به مسائل سیاسی نداشته و تنها به دلیل خصومت شخصی بوده است.
۱۳۹۶/۹/۲۱ - ۱۱:۲۲
دلهره و ترس، تکلیف هر شب دانش‌آموزان مدارس کپری/گنبدهای چوبی سهم کودکان سیستان و بلوچستان از تحصیل
دانش آموزان مناطق مختلف جنوب شرق کشور تنها با لباسی کهنه و دمپایی پلاستیکی کیلومترها راه را می پیمایند تا با کوله باری از خستگی و محرومیت همیشگی، دانش آموخته و در آینده ای نزدیک نقشی در توسعه کشور و ا...
۱۳۹۶/۹/۲۳ - ۱۱:۰۸
تشدید مبارزه با خریداران اموال مسروقه/ نظام مند کردن بازارهای خرید و فروش اموال و املاک/سامانه 197 پل ارتباطی مردم با فرمانده انتظامی است
فرمانده نیروی انتظامی سیستان و بلوچستان گفت: با هدف کاهش جرایمی چون سرقت و تشدید مبارزه با خریداران اموال مسروقه برنامه های ویژه ای در سطح استان اجرا شده و تا ریشه کنی این جرم ادامه خواهد داشت.