Mpembův jev

Text dotazu

Mám-li dva stejné hrnečky kávy jeden o teplotě 40 stupňů Celsia a druhý o teplotě 30 stupňů Celsia a vložíme jej do mrazáku, který zamrzne dřív? Jako odpověď tam byla, že zamrzne první šálek, který měl 40 stupňů celsia, protože jeho molekuly jsou teplejší tudíž jsou i rychlejší a rychleji se dostávají z kapaliny ven.

Odpověď

Tento jev se v odborné literatuře označuje jako Mpembův jev. Nemusí však nastat vždy a za všech okolností a dosud není uspokojivě vysvětleno, jak k němu dochází.
Základem Mpembova jevu je to, že za určitých okolností teplá voda změní skupenství v pevné (tedy led) dříve než studená voda umístěná ve stejném prostředí.
Existuje několik možných vysvětlení, proč k tomu dochází:
1.) Jak už jste se zmínila, vypařováním teplé vody se jednak zmenšuje její objem (zbývá jí tedy méně a proto rychlejí zamrzá) a jednak jím kapalina ztrácí teplo, a tedy zamzrzne dřív.
2.) Nádoba s teplou vodou se "protaví" do vrstvy ledu, námrazy nebo sněhu a dochází tak k rychlejší výměně tepla.
3.) V teplé vodě se molekuly pohybují jinak než ve studené a jejich pohyb zvyšuje pravděpodobnost a četnost vytváření tzv. krystalizačních jader, tedy počátečních bodů, kde se začínají vytvářet krystalky ledu. Podle diplomové práce Pavla Böhma je jednou z nezbytných podmínek Mpembova jevu to, že teplá voda se "přechladí" na vyšší teplotu než původně studená voda - ta je přechlazená více a tudíž potřebuje více času ke zmrznutí (přechlazená voda zůstává v kapalném skupenství i při teplotě nižší než 0°C - aby ztuhla potřebuje právě přítomnost krystalizačních jader).
4.) Na Mpembův jev může mít dále vliv chemické složení příměsí ve vodě, její obohacení vzduchem atd.
V praxi je již dokázáno, že k tomuto jevu za určitých podmínek dochází (zmínky o něm se objevují již ve 4 stol. př.n.l.), ale v žádném případě k němu nedochází vždy.

Zdroje:
Článek na Wikipedii: http://cs.wikipedia.org/wiki/Mpemb%C5%AFv_jev
Diplomová práce P. Böhma: http://mpemba.pavelbohm.cz/index_cz.php
Diplomová práce D. Janišové: http://is.muni.cz/th/84443/pedf_m/DJ.pdf
Článek o výzkumu na Binghamtonské univerzitě (anglicky): http://www2.binghamton.edu/physics/docs/Preprint%20and%20Supplemental%209%20Mar%2010.pdf

Obor

Fyzika a příbuzné vědy

Okres

--

Knihovna

Knihovna Matematicko-fyzikální fakulty UK

Datum zadání dotazu

29.02.2012 10:45

Přidat komentář

Pokud chcete přidat komentář, zadejte jej do formuláře níže. Nejsou povoleny žádné formátovací značky. Adresy na web nebo emailové adresy budou automaticky transformovány na aktivní odkazy. Komentáře jsou moderovány.

Kolik je 10 + 4?

Hledání v archivu