یکشنبه ۴ تیر 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

۱۳۹۶/۴/۳ - ۱۵:۵۷
چشمه‌ی آب معدنی"چانف" دوایی برای دفع سنگ کلیه/طبیعت نیکشهر نیازمند توجه بیشتر مردم و مسئولین
چشمه‌های آب گرم و معدنی دهستان "چانف" عارضه طبیعی کمتر شناخته شده در شهرستان گرمسیری نیکشهر در جنوب سیستان و بلوچستان است که افزون بر زیبایی سحرانگیزش، بیماران را شفا می‌دهد.
۱۳۹۶/۴/۳ - ۱۳:۵۰
لزوم حمایت خانواده ها از فرزندانشان/شهرستان سرباز سرشار از استعدادهای ورزشی است+تصاویر
فینال مسابقات فوتسال جام رمضان شهر راسک بین تیم های دانشگاه پیام نور و شهرداری راسک در محل سالن چند منظوره این شهر برگزار شد.
۱۳۹۶/۴/۲ - ۱۳:۴۹
وجود اسرائیل برای جهان یک خطر واقعی است/ حمله موشکی بهترین پاسخ به تروریست ها و متحدانشان بود
امام جمعه اهل سنت مینان سرباز گفت: حضور مسلمانان در روز جهانی قدس و حمایت تمام‌ قد جهان اسلام از مردم مظلوم فلسطین، کمر صهیونیسم بین‌الملل را شکسته و سیاستمدارانش را فلج کرده است.
۱۳۹۶/۴/۲ - ۱۱:۲۹
راهپیمایی روز قدس در دمای 47درجه ای راسک/طنین فریاد مرگ بر اسرائیل در آسمان سرباز
مردم روزه‌دار و شهید پرور شهرستان سرباز امروز در آخرین جمعه ماه رمضان، همزمان با روز جهانی قدس فریاد مرگ بر اسرائیل و مرگ بر آمریکا سردادند.
۱۳۹۶/۴/۲ - ۱۰:۴۴
شعار "مرگ بر اسرائیل " در شهرستان سرباز طنین انداز شد/ ابراز خشم روزه داران راسک علیه اسرائیل غاصب
مردم همیشه بیدار ایران اسلامی امروز و در راهپیمایی روز قدس همچون همیشه ضمن محکوم کردن جنایات رژیم صهیونیستی، همبستگی ابدی خود با مردم فلسطین را اعلام کردند.
۱۳۹۶/۴/۱ - ۱۳:۰۳
عکس نوشته/روز جهانى قدس در کلام امام و رهبری
مجموعه ای از بیانات امام خمینی(ره) و مقام معظم رهبری در قالب عکس نوشته منتشر شد.
۱۳۹۶/۳/۳۱ - ۱۵:۳۴
سیراب شدن کودکان لب تشنه با تلاش جهادگران سپاه پاسداران+تصاویر
جهادگران سپاه پاسداران شهرستان سرباز با استفاده از صددرصد امکانات خود به یاری مردم تشنه بخش پیشین شافتند.
۱۳۹۶/۳/۳۱ - ۱۵:۰۳
واردکنندگان غیرقانونی دام به کشور نقره داغ شدند/8راس گاو قاچاق در سرباز کشف شد
فرمانده انتظامی سرباز گفت: ماموران پلیس شهرستان از یک دستگاه خودروی نیسان 8راس گاو قاچاق به ارزش 160میلیون ریال کشف کردند.
۱۳۹۶/۳/۳۰ - ۱۲:۵۰
شهروندان 300روستای نیکشهر به اینترنت دسترسی ندارند/لزوم راه اندازی30دستگاه فرستنده جدید دیجیتال در شهرستان
فرماندار نیکشهر گفت: شهروندان بسیاری از مناطق روستایی و پرجمعیت این شهرستان نیازمند راه اندازی 30دستگاه فرستنده جدید برای شبکه های دیجیتال هستند تا بتوانند از شبکه های رادیویی و تلویزیونی ملی استفاده ...
۱۳۹۶/۳/۳۰ - ۱۱:۱۷
کمک یک میلیارد و 200 میلیونی خیرین سربازی در جشن گلریزان/رمضان به ماه آزادی زندانیان معروف شده است
فرماندار شهرستان سرباز گفت: برگزاری جشن های گلریزان در ماه مبارک رمضان و کمک های خوب مردم برای آزادی زندانیان جرائم مالی و غیر عمد باعث شده تا ماه میهمانی خدا به ماه آزادی زندانیان نیز معروف شود.
بیشتر

پربننده ترین ها

پر بحث ترینها

۱۳۹۶/۳/۳۰ - ۱۱:۱۷
کمک یک میلیارد و 200 میلیونی خیرین سربازی در جشن گلریزان/رمضان به ماه آزادی زندانیان معروف شده است
فرماندار شهرستان سرباز گفت: برگزاری جشن های گلریزان در ماه مبارک رمضان و کمک های خوب مردم برای آزادی زندانیان جرائم مالی و غیر عمد باعث شده تا ماه میهمانی خدا به ماه آزادی زندانیان نیز معروف شود.
۱۳۹۶/۳/۲۹ - ۰۹:۵۶
رئیس جمهوری به جای تفسیر احادیث به مشکلات کشور رسیدگی کند/ اظهارات روحانی خلاف قرآن و احادیث است
رئیس سازمان تبلیغات اسلامی شهرستان سرباز گفت: اظهارات آقای روحانی در تحریف کلام امیر‏المؤمنین(ع) خلاف قرآن و احادیث بوده و بتر این است که رئیس جمهوری به جای تفسیر احادیث به مشکلات کشور رسیدگی کند.
۱۳۹۶/۳/۳۰ - ۱۰:۴۳
اعلام زمان و مکان راهپیمایی روز قدس در راسک/حضور پرشور ملت، سیلی اسلامی بر صورت استکبار جهانی است
رئیس سازمان تبلیغات اسلامی شهرستان سرباز گفت: مردم ولایت مدار ایران اسلامی امسال هم همچون همیشه با حضور پرشور در راهپیمایی روز قدس سیلی محکمی بر صورت استکبار جهانی و حامیان آنان خواهند زد.
۱۳۹۶/۳/۲۹ - ۱۱:۵۱
رمضان، شاخ جرایم را می شکند/مجرمان هم در ماه میهمانی خدا متحول می شوند
رئیس سازمان تبلیغات اسلامی شهرستان سرباز گفت: خودکنترلی در میهمانی خدا و فضای سرشار از معنویت در ماه مبارک رمضان عامل کاهش آسیب های اجتماعی در جامعه است.
۱۳۹۶/۳/۳۰ - ۱۲:۵۰
شهروندان 300روستای نیکشهر به اینترنت دسترسی ندارند/لزوم راه اندازی30دستگاه فرستنده جدید دیجیتال در شهرستان
فرماندار نیکشهر گفت: شهروندان بسیاری از مناطق روستایی و پرجمعیت این شهرستان نیازمند راه اندازی 30دستگاه فرستنده جدید برای شبکه های دیجیتال هستند تا بتوانند از شبکه های رادیویی و تلویزیونی ملی استفاده ...
۱۳۹۶/۳/۳۰ - ۱۱:۰۸
جشن گلریزان در شهرستان سرباز برگزار شد+تصاویر
پانزدهمین جشن گلریزان مردم نوع دوست و خیر استان سیستان و بلوچستان در شهرستان سرباز برگزار شد.
۱۳۹۶/۴/۲ - ۱۱:۲۹
راهپیمایی روز قدس در دمای 47درجه ای راسک/طنین فریاد مرگ بر اسرائیل در آسمان سرباز
مردم روزه‌دار و شهید پرور شهرستان سرباز امروز در آخرین جمعه ماه رمضان، همزمان با روز جهانی قدس فریاد مرگ بر اسرائیل و مرگ بر آمریکا سردادند.
۱۳۹۶/۳/۳۰ - ۰۱:۲۶
خستگی و خواب آلودگی باز هم حادثه آفرید/تصادف با کامیون جان راننده تویوتا وانت را گرفت
رئيس پليس راه جنوب استان گفت: برخورد یک دستگاه وانت تویوتا با کامیون بنز در محور نیکشهر به ایرانشهر یک کشته برجا گذاشت تا بازهم خستگی و خواب آلودگی رانندگان در سیستان و بلوچستان حادثه آفرین شود.
۱۳۹۶/۴/۲ - ۱۰:۴۴
شعار "مرگ بر اسرائیل " در شهرستان سرباز طنین انداز شد/ ابراز خشم روزه داران راسک علیه اسرائیل غاصب
مردم همیشه بیدار ایران اسلامی امروز و در راهپیمایی روز قدس همچون همیشه ضمن محکوم کردن جنایات رژیم صهیونیستی، همبستگی ابدی خود با مردم فلسطین را اعلام کردند.
۱۳۹۶/۳/۳۰ - ۱۰:۱۷
روز قدس زمانی برای نمایش اقتدار و اتحاد مسلمین/حضور در راهپیمایی آخرین جمعه ماه رمضان واجب و لازم است
علمای اهل سنت شهرستان سرباز با دعوت از عموم مردم روزه دار و ولایت مدار ایران اسلامی برای شرکت پرشور در راهپیمایی روز قدس، این روز بزرگ را زمان اعلام نفرت و انزجار همه مسلمین جهان نسبت به صهیونیسم دا...