ठंड के मौसम में गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जमता है। कौन सा पानी तेजी से जमता है - गर्म या ठंडा?
1963 में, एरास्टो मपेम्बा नाम के एक तंजानियाई स्कूली छात्र ने अपने शिक्षक से एक बेवकूफी भरा सवाल पूछा - उसके फ्रीजर में गर्म आइसक्रीम ठंडी की तुलना में तेजी से क्यों जम गई?
मगम्बिंस्काया का छात्र होना हाई स्कूलतंजानिया में एरास्टो एमपेम्बा ने किया व्यावहारिक कार्यखाना पकाने में. उसे घर पर आइसक्रीम बनाने की ज़रूरत थी - दूध उबालें, उसमें चीनी घोलें, ठंडा होने तक कमरे का तापमानऔर फिर जमने के लिए फ्रिज में रख दें। जाहिरा तौर पर, एमपेम्बा विशेष रूप से मेहनती छात्र नहीं था और उसने कार्य के पहले भाग को पूरा करने में देरी की। इस डर से कि वह पाठ के अंत तक नहीं पहुँच पाएगा, उसने ठंडा दूध फ्रिज में रख दिया। उन्हें आश्चर्य हुआ कि यह दी गई तकनीक के अनुसार तैयार किए गए उनके साथियों के दूध से भी पहले जम गया।
उन्होंने स्पष्टीकरण के लिए भौतिकी शिक्षक की ओर रुख किया, लेकिन उन्होंने केवल छात्र पर हँसते हुए निम्नलिखित कहा: "यह सार्वभौमिक भौतिकी नहीं है, बल्कि एमपेम्बा भौतिकी है।" इसके बाद एमपेम्बा ने न सिर्फ दूध के साथ, बल्कि इसके साथ भी प्रयोग किया सादा पानी.
किसी भी मामले में, पहले से ही मकवावा सेकेंडरी स्कूल में एक छात्र के रूप में, उन्होंने दार एस सलाम में यूनिवर्सिटी कॉलेज के प्रोफेसर डेनिस ओसबोर्न (छात्रों को भौतिकी पर व्याख्यान देने के लिए स्कूल निदेशक द्वारा आमंत्रित) से विशेष रूप से पानी के बारे में पूछा: "यदि आप लेते हैं पानी की समान मात्रा वाले दो समान कंटेनर ताकि उनमें से एक में पानी का तापमान 35 डिग्री सेल्सियस हो, और दूसरे में - 100 डिग्री सेल्सियस, और उन्हें फ्रीजर में रखें, फिर दूसरे में पानी तेजी से जम जाएगा। क्यों?" ओसबोर्न को इस मुद्दे में रुचि हो गई और जल्द ही, 1969 में, उन्होंने और एम्पेम्बा ने अपने प्रयोगों के परिणामों को फिजिक्स एजुकेशन पत्रिका में प्रकाशित किया। तब से, उनके द्वारा खोजे गए प्रभाव को एमपेम्बा प्रभाव कहा जाता है।
क्या आप यह जानने में रुचि रखते हैं कि ऐसा क्यों होता है? अभी कुछ साल पहले, वैज्ञानिक इस घटना को समझाने में कामयाब रहे...
एमपेम्बा प्रभाव (एमपेम्बा पैराडॉक्स) एक विरोधाभास है जो यह बताता है गरम पानीकुछ परिस्थितियों में यह ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जम जाता है, हालांकि जमने की प्रक्रिया के दौरान इसे ठंडे पानी के तापमान को पार करना होगा। यह विरोधाभास एक प्रायोगिक तथ्य है जो सामान्य विचारों का खंडन करता है, जिसके अनुसार, समान परिस्थितियों में, अधिक गर्म शरीर को एक निश्चित तापमान तक ठंडा होने में अधिक समय लगता है, जबकि कम गर्म शरीर को उसी तापमान तक ठंडा होने में अधिक समय लगता है।
इस घटना को अरस्तू, फ्रांसिस बेकन और रेने डेसकार्टेस ने अपने समय में देखा था। अब तक, कोई नहीं जानता कि इस अजीब प्रभाव को कैसे समझाया जाए। वैज्ञानिकों के पास एक भी संस्करण नहीं है, हालाँकि कई हैं। यह सब गर्म और ठंडे पानी के गुणों में अंतर के बारे में है, लेकिन यह अभी तक स्पष्ट नहीं है कि इस मामले में कौन से गुण भूमिका निभाते हैं: सुपरकूलिंग, वाष्पीकरण, बर्फ गठन, संवहन, या पानी पर तरलीकृत गैसों के प्रभाव में अंतर अलग-अलग तापमान. एमपेम्बा प्रभाव का विरोधाभास वह समय है जिसके दौरान शरीर तापमान तक ठंडा हो जाता है पर्यावरण, इस शरीर और पर्यावरण के बीच तापमान के अंतर के समानुपाती होना चाहिए। यह नियम न्यूटन द्वारा स्थापित किया गया था और तब से व्यवहार में इसकी कई बार पुष्टि की गई है। इस प्रभाव में, 100°C तापमान वाला पानी 35°C तापमान वाले समान मात्रा के पानी की तुलना में 0°C तापमान तक तेजी से ठंडा होता है।
तब से वे खुलकर बोले हैं विभिन्न संस्करण, जिनमें से एक ध्वनि इस प्रकार थी: गर्म पानी का एक भाग पहले तो वाष्पित हो जाता है, और फिर, जब इसकी मात्रा कम रह जाती है, तो पानी तेजी से जम जाता है। यह संस्करण, अपनी सादगी के कारण, सबसे लोकप्रिय हो गया, लेकिन वैज्ञानिकों को पूरी तरह से संतुष्ट नहीं कर सका।
अब रसायनज्ञ शी झांग के नेतृत्व में सिंगापुर में नानयांग टेक्नोलॉजिकल यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं की एक टीम का कहना है कि उन्होंने सदियों पुराने रहस्य को सुलझा लिया है कि गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से क्यों जमता है। जैसा कि चीनी विशेषज्ञों ने पता लगाया है, रहस्य पानी के अणुओं के बीच हाइड्रोजन बांड में संग्रहीत ऊर्जा की मात्रा में निहित है।
जैसा कि आप जानते हैं, पानी के अणुओं में एक ऑक्सीजन परमाणु और दो हाइड्रोजन परमाणु एक साथ जुड़े होते हैं सहसंयोजी आबंध, जो कण स्तर पर इलेक्ट्रॉनों के आदान-प्रदान जैसा दिखता है। एक और ज्ञात तथ्यइस तथ्य में निहित है कि हाइड्रोजन परमाणु पड़ोसी अणुओं से ऑक्सीजन परमाणुओं की ओर आकर्षित होते हैं - और हाइड्रोजन बांड बनते हैं।
साथ ही, पानी के अणु आम तौर पर एक-दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं। सिंगापुर के वैज्ञानिकों ने देखा: से गर्म पानीप्रतिकारक बलों में वृद्धि के कारण द्रव के अणुओं के बीच की दूरी जितनी अधिक हो जाती है। परिणामस्वरूप, हाइड्रोजन बांड खिंचते हैं और इसलिए अधिक ऊर्जा संग्रहीत करते हैं। यह ऊर्जा तब निकलती है जब पानी ठंडा होता है - अणु एक दूसरे के करीब आते हैं। और ऊर्जा की रिहाई, जैसा कि ज्ञात है, का अर्थ है शीतलन।
यहां वैज्ञानिकों द्वारा सामने रखी गई धारणाएं हैं:
वाष्पीकरण
गर्म पानी कंटेनर से तेजी से वाष्पित हो जाता है, जिससे इसकी मात्रा कम हो जाती है, और समान तापमान पर पानी की छोटी मात्रा तेजी से जम जाती है। 100°C तक गर्म किया गया पानी 0°C तक ठंडा होने पर अपने द्रव्यमान का 16% खो देता है। वाष्पीकरण प्रभाव – दोहरा प्रभाव. सबसे पहले, ठंडा करने के लिए आवश्यक पानी का द्रव्यमान कम हो जाता है। और दूसरा, वाष्पीकरण के कारण इसका तापमान कम हो जाता है।
तापमान अंतराल
के बीच तापमान अंतर के कारण गरम पानीऔर अधिक ठंडी हवा - इसलिए, इस मामले में ताप विनिमय अधिक तीव्र होता है और गर्म पानी तेजी से ठंडा होता है।
हाइपोथर्मिया
जब पानी 0°C से नीचे ठंडा होता है तो वह हमेशा जमता नहीं है। कुछ परिस्थितियों में, यह सुपरकूलिंग से गुजर सकता है और शून्य से नीचे के तापमान पर भी तरल बना रह सकता है। कुछ मामलों में, पानी -20°C के तापमान पर भी तरल रह सकता है। इस प्रभाव का कारण यह है कि पहले बर्फ के क्रिस्टल बनने के लिए क्रिस्टल निर्माण केंद्रों की आवश्यकता होती है। यदि वे तरल पानी में मौजूद नहीं हैं, तो सुपरकूलिंग तब तक जारी रहेगी जब तक कि तापमान अपने आप क्रिस्टल बनने के लिए पर्याप्त न गिर जाए। जब वे सुपरकूल्ड तरल में बनना शुरू हो जाएंगे, तो वे तेजी से बढ़ने लगेंगे, जिससे स्लश बर्फ बनेगी, जो जम कर बर्फ बन जाएगी। गर्म पानी हाइपोथर्मिया के प्रति सबसे अधिक संवेदनशील होता है क्योंकि इसे गर्म करने से घुली हुई गैसें और बुलबुले निकल जाते हैं, जो बदले में बर्फ के क्रिस्टल के निर्माण के लिए केंद्र के रूप में काम कर सकते हैं। हाइपोथर्मिया के कारण गर्म पानी तेजी से क्यों जम जाता है? के मामले में ठंडा पानी, जो अतिशीतलित नहीं है, निम्नलिखित होता है: इसकी सतह पर a पतली परतबर्फ, जो पानी और ठंडी हवा के बीच एक इन्सुलेटर के रूप में कार्य करती है, जिससे आगे वाष्पीकरण को रोका जा सकता है। इस मामले में बर्फ के क्रिस्टल बनने की दर कम होगी। सुपरकूलिंग के अधीन गर्म पानी के मामले में, सुपरकूल्ड पानी में बर्फ की सुरक्षात्मक सतह परत नहीं होती है। इसलिए, खुले शीर्ष के माध्यम से यह बहुत तेजी से गर्मी खो देता है। जब सुपरकूलिंग प्रक्रिया समाप्त हो जाती है और पानी जम जाता है, तो बहुत कुछ नष्ट हो जाता है। अधिक गर्मीऔर इसलिए बनता है अधिक बर्फ. इस आशय के कई शोधकर्ता एमपेम्बा प्रभाव के मामले में हाइपोथर्मिया को मुख्य कारक मानते हैं।
कंवेक्शन
ठंडा पानी ऊपर से जमना शुरू हो जाता है, जिससे ऊष्मा विकिरण और संवहन की प्रक्रिया बिगड़ जाती है, और परिणामस्वरूप गर्मी का नुकसान होता है, जबकि गर्म पानी नीचे से जमना शुरू हो जाता है। इस प्रभाव को जल घनत्व में विसंगति द्वारा समझाया गया है। जल का अधिकतम घनत्व 4°C पर होता है। यदि आप पानी को 4°C तक ठंडा करते हैं और इसे कम तापमान वाले वातावरण में रखते हैं, तो पानी की सतह परत तेजी से जम जाएगी। चूँकि यह पानी 4°C पर पानी की तुलना में कम घना है, यह सतह पर बना रहेगा, जिससे एक पतली ठंडी परत बन जाएगी। इन परिस्थितियों में, कुछ ही समय में पानी की सतह पर बर्फ की एक पतली परत बन जाएगी, लेकिन बर्फ की यह परत एक इन्सुलेटर के रूप में कार्य करेगी, जो पानी की निचली परतों की रक्षा करेगी, जो 4 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर रहेगी। . इसलिए, आगे की शीतलन प्रक्रिया धीमी होगी। गर्म पानी के मामले में स्थिति बिल्कुल अलग है। वाष्पीकरण और अधिक तापमान अंतर के कारण पानी की सतह परत अधिक तेज़ी से ठंडी हो जाएगी। इसके अलावा, ठंडे पानी की परतें गर्म पानी की परतों की तुलना में सघन होती हैं, इसलिए ठंडे पानी की परत नीचे डूब जाएगी, जिससे परत ऊपर उठ जाएगी गर्म पानीज़मीनी स्तर पर। पानी का यह संचलन तापमान में तेजी से गिरावट सुनिश्चित करता है। लेकिन यह प्रक्रिया संतुलन बिंदु तक क्यों नहीं पहुंचती? संवहन के दृष्टिकोण से म्पेम्बा प्रभाव को समझाने के लिए, यह मानना आवश्यक होगा कि पानी की ठंडी और गर्म परतें अलग हो जाती हैं और औसत पानी का तापमान 4 डिग्री सेल्सियस से नीचे जाने के बाद भी संवहन प्रक्रिया जारी रहती है। हालाँकि, इस परिकल्पना का समर्थन करने के लिए कोई प्रायोगिक साक्ष्य नहीं है कि पानी की ठंडी और गर्म परतें संवहन की प्रक्रिया द्वारा अलग हो जाती हैं।
गैसें पानी में घुल गईं
पानी में हमेशा गैसें घुली रहती हैं - ऑक्सीजन और कार्बन डाईऑक्साइड. इन गैसों में पानी के हिमांक को कम करने की क्षमता होती है। जब पानी को गर्म किया जाता है तो ये गैसें पानी से बाहर निकल जाती हैं क्योंकि ये पानी में घुलनशील होती हैं उच्च तापमाननीचे। इसलिए, जब गर्म पानी को ठंडा किया जाता है, तो उसमें बिना गर्म किए पानी की तुलना में हमेशा कम घुली हुई गैसें होती हैं। ठंडा पानी. इसलिए, गर्म पानी का हिमांक अधिक होता है और वह तेजी से जम जाता है। इस कारक को कभी-कभी एमपीईएमबीए प्रभाव को समझाने में मुख्य माना जाता है, हालांकि इस तथ्य की पुष्टि करने वाला कोई प्रयोगात्मक डेटा नहीं है।
ऊष्मीय चालकता
जब पानी को फ्रीजर में रखा जाता है तो यह तंत्र महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है प्रशीतन कक्षछोटे कंटेनरों में. इन परिस्थितियों में, यह देखा गया कि गर्म पानी वाला एक कंटेनर अपने नीचे की बर्फ को पिघला देता है फ्रीजर, जिससे फ्रीजर की दीवार के साथ थर्मल संपर्क और थर्मल चालकता में सुधार होता है। परिणामस्वरूप, ठंडे पानी के कंटेनर की तुलना में गर्म पानी के कंटेनर से गर्मी तेजी से निकल जाती है। बदले में, ठंडे पानी वाला एक कंटेनर नीचे की बर्फ को नहीं पिघलाता है। इन सभी (साथ ही अन्य) स्थितियों का अध्ययन कई प्रयोगों में किया गया था, लेकिन सवाल का एक स्पष्ट उत्तर - उनमें से कौन सा एमपीईएमबीए प्रभाव का 100% पुनरुत्पादन सुनिश्चित करता है - कभी प्राप्त नहीं हुआ था। उदाहरण के लिए, 1995 में, जर्मन भौतिक विज्ञानी डेविड ऑरबैक ने इस प्रभाव पर सुपरकूलिंग पानी के प्रभाव का अध्ययन किया। उन्होंने पाया कि गर्म पानी, अतिशीतित अवस्था में पहुंचकर, ठंडे पानी की तुलना में अधिक तापमान पर जम जाता है, और इसलिए ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जमता है। लेकिन ठंडा पानी गर्म पानी की तुलना में तेजी से अतिशीतित अवस्था में पहुंचता है, जिससे पिछले अंतराल की भरपाई हो जाती है। इसके अलावा, ऑउरबैक के परिणामों ने पिछले डेटा का खंडन किया कि कम क्रिस्टलीकरण केंद्रों के कारण गर्म पानी अधिक सुपरकूलिंग प्राप्त करने में सक्षम था। जब पानी को गर्म किया जाता है तो उसमें घुली गैसें उसमें से निकल जाती हैं और जब उसे उबाला जाता है तो उसमें घुले कुछ लवण अवक्षेपित हो जाते हैं। अभी के लिए, केवल एक ही बात कही जा सकती है: इस प्रभाव का पुनरुत्पादन उन परिस्थितियों पर काफी हद तक निर्भर करता है जिनके तहत प्रयोग किया जाता है। सटीक रूप से क्योंकि इसे हमेशा पुन: प्रस्तुत नहीं किया जाता है।
लेकिन जैसा कि वे कहते हैं, सबसे संभावित कारण।
जैसा कि रसायनज्ञ अपने लेख में लिखते हैं, जो प्रीप्रिंट वेबसाइट arXiv.org पर पाया जा सकता है, हाइड्रोजन बांड ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी में अधिक मजबूत होते हैं। इस प्रकार, यह पता चलता है कि गर्म पानी के हाइड्रोजन बांड में अधिक ऊर्जा संग्रहीत होती है, जिसका अर्थ है कि ठंडा होने पर इसका अधिक हिस्सा निकलता है शून्य से नीचे तापमान. इस कारण से सख्तीकरण तेजी से होता है।
आज तक वैज्ञानिक इस रहस्य को सैद्धांतिक तौर पर ही सुलझा पाए हैं। जब वे अपने संस्करण के पुख्ता सबूत पेश करते हैं, तो यह सवाल कि गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से क्यों जमता है, बंद माना जा सकता है।
एमपेम्बा प्रभाव या गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से क्यों जम जाता है? एमपेम्बा प्रभाव (एमपेम्बा विरोधाभास) एक विरोधाभास है जो बताता है कि कुछ परिस्थितियों में गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जम जाता है, हालांकि जमने की प्रक्रिया के दौरान इसे ठंडे पानी के तापमान को पार करना होगा। यह विरोधाभास एक प्रायोगिक तथ्य है जो सामान्य विचारों का खंडन करता है, जिसके अनुसार, समान परिस्थितियों में, अधिक गर्म शरीर को एक निश्चित तापमान तक ठंडा होने में अधिक समय लगता है, जबकि कम गर्म शरीर को उसी तापमान तक ठंडा होने में अधिक समय लगता है। इस घटना को एक समय में अरस्तू, फ्रांसिस बेकन और रेने डेसकार्टेस ने देखा था, लेकिन 1963 में ही तंजानिया के स्कूली छात्र एरास्टो मपेम्बा ने पाया कि गर्म आइसक्रीम का मिश्रण ठंडे की तुलना में तेजी से जम जाता है। तंजानिया के मगंबी हाई स्कूल में एक छात्र के रूप में, एरास्टो मपेम्बा ने रसोइया के रूप में व्यावहारिक काम किया। उसे घर पर आइसक्रीम बनाने की ज़रूरत थी - दूध उबालें, उसमें चीनी घोलें, उसे कमरे के तापमान तक ठंडा करें, और फिर उसे जमने के लिए फ्रिज में रख दें। जाहिरा तौर पर, एमपेम्बा विशेष रूप से मेहनती छात्र नहीं था और उसने कार्य के पहले भाग को पूरा करने में देरी की। इस डर से कि वह पाठ के अंत तक नहीं पहुँच पाएगा, उसने ठंडा दूध फ्रिज में रख दिया। उन्हें आश्चर्य हुआ कि यह दी गई तकनीक के अनुसार तैयार किए गए उनके साथियों के दूध से भी पहले जम गया। इसके बाद एमपेम्बा ने न सिर्फ दूध के साथ, बल्कि साधारण पानी के साथ भी प्रयोग किया। किसी भी मामले में, पहले से ही मकवावा सेकेंडरी स्कूल में एक छात्र के रूप में, उन्होंने दार एस सलाम में यूनिवर्सिटी कॉलेज के प्रोफेसर डेनिस ओसबोर्न (छात्रों को भौतिकी पर व्याख्यान देने के लिए स्कूल निदेशक द्वारा आमंत्रित) से विशेष रूप से पानी के बारे में पूछा: "यदि आप लेते हैं पानी की समान मात्रा वाले दो समान कंटेनर ताकि उनमें से एक में पानी का तापमान 35 डिग्री सेल्सियस हो, और दूसरे में - 100 डिग्री सेल्सियस, और उन्हें फ्रीजर में रखें, फिर दूसरे में पानी तेजी से जम जाएगा। क्यों? ओसबोर्न को इस मुद्दे में रुचि हो गई और जल्द ही, 1969 में, उन्होंने और एम्पेम्बा ने अपने प्रयोगों के परिणामों को फिजिक्स एजुकेशन पत्रिका में प्रकाशित किया। तब से, उनके द्वारा खोजे गए प्रभाव को एमपेम्बा प्रभाव कहा जाता है। अब तक, कोई नहीं जानता कि इस अजीब प्रभाव को कैसे समझाया जाए। वैज्ञानिकों के पास एक भी संस्करण नहीं है, हालाँकि कई हैं। यह सब गर्म और ठंडे पानी के गुणों में अंतर के बारे में है, लेकिन यह अभी तक स्पष्ट नहीं है कि इस मामले में कौन से गुण भूमिका निभाते हैं: सुपरकूलिंग, वाष्पीकरण, बर्फ गठन, संवहन, या पानी पर तरलीकृत गैसों के प्रभाव में अंतर अलग-अलग तापमान. एमपेम्बा प्रभाव का विरोधाभास यह है कि जिस समय के दौरान कोई शरीर परिवेश के तापमान तक ठंडा हो जाता है वह इस शरीर और पर्यावरण के बीच तापमान के अंतर के समानुपाती होना चाहिए। यह नियम न्यूटन द्वारा स्थापित किया गया था और तब से व्यवहार में इसकी कई बार पुष्टि की गई है। इस प्रभाव में, 100°C तापमान वाला पानी 35°C तापमान वाले समान मात्रा के पानी की तुलना में 0°C तापमान तक तेजी से ठंडा होता है। हालाँकि, यह अभी तक कोई विरोधाभास नहीं दर्शाता है, क्योंकि एमपीईएमबीए प्रभाव को ढांचे के भीतर भी समझाया जा सकता है प्रसिद्ध भौतिकशास्त्री . यहां एमपेम्बा प्रभाव के लिए कुछ स्पष्टीकरण दिए गए हैं: वाष्पीकरण गर्म पानी एक कंटेनर से तेजी से वाष्पित हो जाता है, जिससे इसकी मात्रा कम हो जाती है, और उसी तापमान पर पानी की एक छोटी मात्रा तेजी से जम जाती है। 100 C तक गर्म किया गया पानी 0 C तक ठंडा होने पर अपने द्रव्यमान का 16% खो देता है। वाष्पीकरण का प्रभाव दोहरा प्रभाव होता है। सबसे पहले, ठंडा करने के लिए आवश्यक पानी का द्रव्यमान कम हो जाता है। और दूसरी बात, तापमान इस तथ्य के कारण कम हो जाता है कि जल चरण से भाप चरण में संक्रमण के वाष्पीकरण की गर्मी कम हो जाती है। तापमान में अंतर इस तथ्य के कारण कि गर्म पानी और ठंडी हवा के बीच तापमान का अंतर अधिक होता है, इसलिए इस मामले में गर्मी विनिमय अधिक तीव्र होता है और गर्म पानी तेजी से ठंडा होता है। हाइपोथर्मिया जब पानी 0 C से नीचे ठंडा हो जाता है, तो यह हमेशा जमता नहीं है। कुछ परिस्थितियों में, यह सुपरकूलिंग से गुजर सकता है और शून्य से नीचे के तापमान पर भी तरल बना रह सकता है। कुछ मामलों में, पानी -20 C के तापमान पर भी तरल रह सकता है। इस प्रभाव का कारण यह है कि पहले बर्फ के क्रिस्टल बनने के लिए, क्रिस्टल निर्माण केंद्रों की आवश्यकता होती है। यदि वे तरल पानी में मौजूद नहीं हैं, तो सुपरकूलिंग तब तक जारी रहेगी जब तक कि तापमान अपने आप क्रिस्टल बनने के लिए पर्याप्त न गिर जाए। जब वे सुपरकूल्ड तरल में बनना शुरू हो जाएंगे, तो वे तेजी से बढ़ने लगेंगे, जिससे स्लश बर्फ बनेगी, जो जम कर बर्फ बन जाएगी। गर्म पानी हाइपोथर्मिया के प्रति सबसे अधिक संवेदनशील होता है क्योंकि इसे गर्म करने से घुली हुई गैसें और बुलबुले निकल जाते हैं, जो बदले में बर्फ के क्रिस्टल के निर्माण के लिए केंद्र के रूप में काम कर सकते हैं। हाइपोथर्मिया के कारण गर्म पानी तेजी से क्यों जम जाता है? ठंडे पानी के मामले में जो सुपरकूल्ड नहीं है, निम्नलिखित होता है। ऐसे में बर्तन की सतह पर बर्फ की एक पतली परत बन जाएगी। बर्फ की यह परत पानी और ठंडी हवा के बीच एक इन्सुलेटर के रूप में कार्य करेगी और आगे वाष्पीकरण को रोकेगी। इस मामले में बर्फ के क्रिस्टल बनने की दर कम होगी। सुपरकूलिंग के अधीन गर्म पानी के मामले में, सुपरकूल्ड पानी में बर्फ की सुरक्षात्मक सतह परत नहीं होती है। इसलिए, खुले शीर्ष के माध्यम से यह बहुत तेजी से गर्मी खो देता है। जब सुपरकूलिंग प्रक्रिया समाप्त हो जाती है और पानी जम जाता है, तो बहुत अधिक गर्मी नष्ट हो जाती है और इसलिए अधिक बर्फ बनती है। इस आशय के कई शोधकर्ता एमपेम्बा प्रभाव के मामले में हाइपोथर्मिया को मुख्य कारक मानते हैं। संवहन ठंडा पानी ऊपर से जमना शुरू हो जाता है, जिससे ऊष्मा विकिरण और संवहन की प्रक्रिया बिगड़ जाती है, और इसलिए गर्मी का नुकसान होता है, जबकि गर्म पानी नीचे से जमना शुरू हो जाता है। इस प्रभाव को जल घनत्व में विसंगति द्वारा समझाया गया है। पानी का अधिकतम घनत्व 4 C पर होता है। यदि आप पानी को 4 C तक ठंडा करते हैं और इसे कम तापमान पर रखते हैं, तो पानी की सतह की परत तेजी से जम जाएगी। चूँकि यह पानी 4 C के तापमान वाले पानी की तुलना में कम घना है, यह सतह पर बना रहेगा, जिससे एक पतली ठंडी परत बन जाएगी। इन परिस्थितियों में, कुछ ही समय में पानी की सतह पर बर्फ की एक पतली परत बन जाएगी, लेकिन बर्फ की यह परत एक इन्सुलेटर के रूप में काम करेगी, जो पानी की निचली परतों की रक्षा करेगी, जो 4 C के तापमान पर रहेगी। इसलिए, आगे शीतलन प्रक्रिया धीमी होगी। गर्म पानी के मामले में स्थिति बिल्कुल अलग है। वाष्पीकरण और अधिक तापमान अंतर के कारण पानी की सतह परत अधिक तेज़ी से ठंडी हो जाएगी। इसके अलावा, ठंडे पानी की परतें गर्म पानी की परतों की तुलना में सघन होती हैं, इसलिए ठंडे पानी की परत नीचे डूब जाएगी, जिससे गर्म पानी की परत सतह पर आ जाएगी। पानी का यह संचलन तापमान में तेजी से गिरावट सुनिश्चित करता है। लेकिन यह प्रक्रिया संतुलन बिंदु तक क्यों नहीं पहुंचती? संवहन के इस दृष्टिकोण से एमपीईएमबीए प्रभाव को समझाने के लिए, यह मानना आवश्यक होगा कि पानी की ठंडी और गर्म परतें अलग हो जाती हैं और औसत पानी का तापमान 4 सी से नीचे जाने के बाद भी संवहन प्रक्रिया जारी रहती है। हालांकि, ऐसा नहीं है प्रायोगिक डेटा जो इस परिकल्पना की पुष्टि करेगा कि पानी की ठंडी और गर्म परतें संवहन की प्रक्रिया द्वारा अलग हो जाती हैं। पानी में घुली गैसें पानी में हमेशा गैसें घुली रहती हैं - ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड। इन गैसों में पानी के हिमांक को कम करने की क्षमता होती है। जब पानी को गर्म किया जाता है, तो ये गैसें पानी से बाहर निकल जाती हैं क्योंकि उच्च तापमान पर पानी में उनकी घुलनशीलता कम होती है। इसलिए, जब गर्म पानी ठंडा होता है, तो उसमें हमेशा बिना गर्म किए ठंडे पानी की तुलना में कम घुली हुई गैसें होती हैं। इसलिए, गर्म पानी का हिमांक अधिक होता है और वह तेजी से जम जाता है। इस कारक को कभी-कभी एमपीईएमबीए प्रभाव को समझाने में मुख्य माना जाता है, हालांकि इस तथ्य की पुष्टि करने वाला कोई प्रयोगात्मक डेटा नहीं है। तापीय चालकता यह तंत्र तब महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है जब पानी को छोटे कंटेनरों में रेफ्रिजरेटर डिब्बे के फ्रीजर में रखा जाता है। इन परिस्थितियों में, यह देखा गया है कि गर्म पानी का एक कंटेनर फ्रीजर के नीचे बर्फ को पिघला देता है, जिससे फ्रीजर की दीवार के साथ थर्मल संपर्क और तापीय चालकता में सुधार होता है। परिणामस्वरूप, ठंडे पानी के कंटेनर की तुलना में गर्म पानी के कंटेनर से गर्मी तेजी से निकल जाती है। बदले में, ठंडे पानी वाला एक कंटेनर नीचे की बर्फ को नहीं पिघलाता है। इन सभी (साथ ही अन्य) स्थितियों का अध्ययन कई प्रयोगों में किया गया था, लेकिन इस सवाल का स्पष्ट उत्तर - उनमें से कौन सा एमपीईएमबीए प्रभाव का एक सौ प्रतिशत पुनरुत्पादन प्रदान करता है - कभी प्राप्त नहीं हुआ। उदाहरण के लिए, 1995 में, जर्मन भौतिक विज्ञानी डेविड ऑरबैक ने इस प्रभाव पर सुपरकूलिंग पानी के प्रभाव का अध्ययन किया। उन्होंने पाया कि गर्म पानी, अतिशीतित अवस्था में पहुंचकर, ठंडे पानी की तुलना में अधिक तापमान पर जम जाता है, और इसलिए ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जमता है। लेकिन ठंडा पानी गर्म पानी की तुलना में तेजी से अतिशीतित अवस्था में पहुंचता है, जिससे पिछले अंतराल की भरपाई हो जाती है। इसके अलावा, ऑउरबैक के परिणामों ने पिछले डेटा का खंडन किया कि कम क्रिस्टलीकरण केंद्रों के कारण गर्म पानी अधिक सुपरकूलिंग प्राप्त करने में सक्षम था। जब पानी को गर्म किया जाता है तो उसमें घुली गैसें उसमें से निकल जाती हैं और जब उसे उबाला जाता है तो उसमें घुले कुछ लवण अवक्षेपित हो जाते हैं। अभी के लिए, केवल एक ही बात कही जा सकती है - इस प्रभाव का पुनरुत्पादन उन परिस्थितियों पर काफी हद तक निर्भर करता है जिनके तहत प्रयोग किया जाता है। सटीक रूप से क्योंकि इसे हमेशा पुन: प्रस्तुत नहीं किया जाता है। ओ. वी. मोसिन
इस लेख में हम इस सवाल पर गौर करेंगे कि ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी तेजी से क्यों जमता है।
गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में बहुत तेजी से जमता है! यह अद्भुत संपत्तिपानी, जिसकी सटीक व्याख्या वैज्ञानिक अभी भी नहीं ढूंढ पाए हैं, प्राचीन काल से ज्ञात है। उदाहरण के लिए, अरस्तू में भी शीतकालीन मछली पकड़ने का वर्णन है: मछुआरों ने बर्फ में छेद में मछली पकड़ने की छड़ें डालीं, और ताकि वे तेजी से जम जाएं, उन्होंने बर्फ पर पानी डाला गर्म पानी. इस घटना का नाम 20वीं सदी के 60 के दशक में एरास्टो मपेम्बा के नाम पर रखा गया था। आइसक्रीम बनाते समय मेनेम्बा ने एक अजीब प्रभाव देखा और स्पष्टीकरण के लिए अपने भौतिकी शिक्षक, डॉ. डेनिस ओसबोर्न के पास गए। एमपेम्बा और डॉ. ओसबोर्न ने पानी के साथ प्रयोग किया अलग-अलग तापमानऔर निष्कर्ष निकाला: लगभग उबलता पानी कमरे के तापमान पर पानी की तुलना में बहुत तेजी से जमना शुरू कर देता है। अन्य वैज्ञानिकों ने अपने-अपने प्रयोग किये और हर बार समान परिणाम प्राप्त किये।
एक भौतिक घटना की व्याख्या
ऐसा क्यों होता है, इसका कोई आम तौर पर स्वीकृत स्पष्टीकरण नहीं है। कई शोधकर्ताओं का सुझाव है कि पूरा बिंदु तरल के सुपरकूलिंग में है, जो तब होता है जब इसका तापमान हिमांक बिंदु से नीचे चला जाता है। दूसरे शब्दों में, यदि पानी 0°C से नीचे के तापमान पर जमता है, तो सुपरकूल्ड पानी का तापमान, उदाहरण के लिए, -2°C हो सकता है और फिर भी बर्फ में बदले बिना तरल बना रह सकता है। जब हम ठंडे पानी को जमने की कोशिश करते हैं, तो संभावना है कि यह पहले अतिशीतल हो जाएगा और कुछ समय बाद ही कठोर हो जाएगा। अन्य प्रक्रियाएँ गर्म पानी में होती हैं। इसका बर्फ में तेजी से परिवर्तन संवहन से जुड़ा है।
कंवेक्शन- यह एक भौतिक घटना है जिसमें तरल की गर्म निचली परतें ऊपर उठती हैं, और ऊपरी, ठंडी परतें गिरती हैं।
म्पेम्बा प्रभाव(एमपेम्बा का विरोधाभास) एक विरोधाभास है जो बताता है कि कुछ परिस्थितियों में गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जमता है, हालांकि जमने की प्रक्रिया के दौरान इसे ठंडे पानी के तापमान को पार करना होगा। यह विरोधाभास एक प्रायोगिक तथ्य है जो सामान्य विचारों का खंडन करता है, जिसके अनुसार, समान परिस्थितियों में, अधिक गर्म शरीर को एक निश्चित तापमान तक ठंडा होने में अधिक समय लगता है, जबकि कम गर्म शरीर को उसी तापमान तक ठंडा होने में अधिक समय लगता है।
इस घटना को एक समय में अरस्तू, फ्रांसिस बेकन और रेने डेसकार्टेस ने देखा था, लेकिन 1963 में ही तंजानिया के स्कूली छात्र एरास्टो मपेम्बा ने पाया कि गर्म आइसक्रीम का मिश्रण ठंडे की तुलना में तेजी से जम जाता है।
तंजानिया के मगंबी हाई स्कूल में एक छात्र के रूप में, एरास्टो मपेम्बा ने रसोइया के रूप में व्यावहारिक काम किया। उसे घर पर आइसक्रीम बनाने की ज़रूरत थी - दूध उबालें, उसमें चीनी घोलें, उसे कमरे के तापमान तक ठंडा करें, और फिर उसे जमने के लिए फ्रिज में रख दें। जाहिरा तौर पर, एमपेम्बा विशेष रूप से मेहनती छात्र नहीं था और उसने कार्य के पहले भाग को पूरा करने में देरी की। इस डर से कि वह पाठ के अंत तक नहीं पहुँच पाएगा, उसने ठंडा दूध फ्रिज में रख दिया। उन्हें आश्चर्य हुआ कि यह दी गई तकनीक के अनुसार तैयार किए गए उनके साथियों के दूध से भी पहले जम गया।
इसके बाद एमपेम्बा ने न सिर्फ दूध के साथ, बल्कि साधारण पानी के साथ भी प्रयोग किया। किसी भी मामले में, पहले से ही मकवावा सेकेंडरी स्कूल में एक छात्र के रूप में, उन्होंने दार एस सलाम में यूनिवर्सिटी कॉलेज के प्रोफेसर डेनिस ओसबोर्न (छात्रों को भौतिकी पर व्याख्यान देने के लिए स्कूल निदेशक द्वारा आमंत्रित) से विशेष रूप से पानी के बारे में पूछा: "यदि आप लेते हैं पानी की समान मात्रा वाले दो समान कंटेनर ताकि उनमें से एक में पानी का तापमान 35 डिग्री सेल्सियस हो, और दूसरे में - 100 डिग्री सेल्सियस, और उन्हें फ्रीजर में रखें, फिर दूसरे में पानी तेजी से जम जाएगा। क्यों? ओसबोर्न को इस मुद्दे में रुचि हो गई और जल्द ही, 1969 में, उन्होंने और एम्पेम्बा ने अपने प्रयोगों के परिणामों को फिजिक्स एजुकेशन पत्रिका में प्रकाशित किया। तब से, उनके द्वारा खोजे गए प्रभाव को कहा जाने लगा म्पेम्बा प्रभाव.
अब तक, कोई नहीं जानता कि इस अजीब प्रभाव को कैसे समझाया जाए। वैज्ञानिकों के पास एक भी संस्करण नहीं है, हालाँकि कई हैं। यह सब गर्म और ठंडे पानी के गुणों में अंतर के बारे में है, लेकिन यह अभी तक स्पष्ट नहीं है कि इस मामले में कौन से गुण भूमिका निभाते हैं: सुपरकूलिंग, वाष्पीकरण, बर्फ गठन, संवहन, या पानी पर तरलीकृत गैसों के प्रभाव में अंतर अलग-अलग तापमान.
एमपेम्बा प्रभाव का विरोधाभास यह है कि जिस समय के दौरान कोई शरीर परिवेश के तापमान तक ठंडा हो जाता है वह इस शरीर और पर्यावरण के बीच तापमान के अंतर के समानुपाती होना चाहिए। यह नियम न्यूटन द्वारा स्थापित किया गया था और तब से व्यवहार में इसकी कई बार पुष्टि की गई है। इस प्रभाव में, 100°C तापमान वाला पानी 35°C तापमान वाले समान मात्रा के पानी की तुलना में 0°C तापमान तक तेजी से ठंडा होता है।
हालाँकि, यह अभी तक कोई विरोधाभास नहीं दर्शाता है, क्योंकि एमपीईएमबीए प्रभाव को ज्ञात भौतिकी के ढांचे के भीतर समझाया जा सकता है। यहां एमपीईएमबीए प्रभाव के लिए कुछ स्पष्टीकरण दिए गए हैं:
वाष्पीकरण
गर्म पानी कंटेनर से तेजी से वाष्पित हो जाता है, जिससे इसकी मात्रा कम हो जाती है, और समान तापमान पर पानी की छोटी मात्रा तेजी से जम जाती है। 100 C तक गर्म किया गया पानी 0 C तक ठंडा होने पर अपने द्रव्यमान का 16% खो देता है।
वाष्पीकरण प्रभाव दोहरा प्रभाव है। सबसे पहले, ठंडा करने के लिए आवश्यक पानी का द्रव्यमान कम हो जाता है। और दूसरी बात, तापमान इस तथ्य के कारण कम हो जाता है कि जल चरण से भाप चरण में संक्रमण के वाष्पीकरण की गर्मी कम हो जाती है।
तापमान अंतराल
इस तथ्य के कारण कि गर्म पानी और ठंडी हवा के बीच तापमान का अंतर अधिक होता है, इसलिए इस मामले में गर्मी विनिमय अधिक तीव्र होता है और गर्म पानी तेजी से ठंडा होता है।
हाइपोथर्मिया
जब पानी 0 C से नीचे ठंडा होता है, तो वह हमेशा जमता नहीं है। कुछ परिस्थितियों में, यह सुपरकूलिंग से गुजर सकता है और शून्य से नीचे के तापमान पर भी तरल बना रह सकता है। कुछ मामलों में, पानी -20 C के तापमान पर भी तरल रह सकता है।
इस प्रभाव का कारण यह है कि पहले बर्फ के क्रिस्टल बनना शुरू करने के लिए, क्रिस्टल निर्माण केंद्रों की आवश्यकता होती है। यदि वे तरल पानी में मौजूद नहीं हैं, तो सुपरकूलिंग तब तक जारी रहेगी जब तक कि तापमान अपने आप क्रिस्टल बनने के लिए पर्याप्त न गिर जाए। जब वे सुपरकूल्ड तरल में बनना शुरू हो जाएंगे, तो वे तेजी से बढ़ने लगेंगे, जिससे स्लश बर्फ बनेगी, जो जम कर बर्फ बन जाएगी।
गर्म पानी हाइपोथर्मिया के प्रति सबसे अधिक संवेदनशील होता है क्योंकि इसे गर्म करने से घुली हुई गैसें और बुलबुले निकल जाते हैं, जो बदले में बर्फ के क्रिस्टल के निर्माण के लिए केंद्र के रूप में काम कर सकते हैं।
हाइपोथर्मिया के कारण गर्म पानी तेजी से क्यों जम जाता है? ठंडे पानी के मामले में जो सुपरकूल्ड नहीं है, निम्नलिखित होता है। ऐसे में बर्तन की सतह पर बर्फ की एक पतली परत बन जाएगी। बर्फ की यह परत पानी और ठंडी हवा के बीच एक इन्सुलेटर के रूप में कार्य करेगी और आगे वाष्पीकरण को रोकेगी। इस मामले में बर्फ के क्रिस्टल बनने की दर कम होगी। सुपरकूलिंग के अधीन गर्म पानी के मामले में, सुपरकूल्ड पानी में बर्फ की सुरक्षात्मक सतह परत नहीं होती है। इसलिए, खुले शीर्ष के माध्यम से यह बहुत तेजी से गर्मी खो देता है।
जब सुपरकूलिंग प्रक्रिया समाप्त हो जाती है और पानी जम जाता है, तो बहुत अधिक गर्मी नष्ट हो जाती है और इसलिए अधिक बर्फ बनती है।
इस आशय के कई शोधकर्ता एमपेम्बा प्रभाव के मामले में हाइपोथर्मिया को मुख्य कारक मानते हैं।
कंवेक्शन
ठंडा पानी ऊपर से जमना शुरू हो जाता है, जिससे ऊष्मा विकिरण और संवहन की प्रक्रिया बिगड़ जाती है, और परिणामस्वरूप गर्मी का नुकसान होता है, जबकि गर्म पानी नीचे से जमना शुरू हो जाता है।
इस प्रभाव को जल घनत्व में विसंगति द्वारा समझाया गया है। पानी का अधिकतम घनत्व 4 C पर होता है। यदि आप पानी को 4 C तक ठंडा करते हैं और इसे कम तापमान पर रखते हैं, तो पानी की सतह की परत तेजी से जम जाएगी। चूँकि यह पानी 4 C के तापमान वाले पानी की तुलना में कम घना है, यह सतह पर बना रहेगा, जिससे एक पतली ठंडी परत बन जाएगी। इन परिस्थितियों में, कुछ ही समय में पानी की सतह पर बर्फ की एक पतली परत बन जाएगी, लेकिन बर्फ की यह परत एक इन्सुलेटर के रूप में काम करेगी, जो पानी की निचली परतों की रक्षा करेगी, जो 4 C के तापमान पर रहेगी। इसलिए, आगे शीतलन प्रक्रिया धीमी होगी।
गर्म पानी के मामले में स्थिति बिल्कुल अलग है। वाष्पीकरण और अधिक तापमान अंतर के कारण पानी की सतह परत अधिक तेज़ी से ठंडी हो जाएगी। इसके अलावा, ठंडे पानी की परतें गर्म पानी की परतों की तुलना में सघन होती हैं, इसलिए ठंडे पानी की परत नीचे डूब जाएगी, जिससे गर्म पानी की परत सतह पर आ जाएगी। पानी का यह संचलन तापमान में तेजी से गिरावट सुनिश्चित करता है।
लेकिन यह प्रक्रिया संतुलन बिंदु तक क्यों नहीं पहुंचती? संवहन के इस दृष्टिकोण से म्पेम्बा प्रभाव को समझाने के लिए, यह मानना आवश्यक होगा कि पानी की ठंडी और गर्म परतें अलग हो जाती हैं और औसत पानी का तापमान 4 C से नीचे जाने के बाद भी संवहन प्रक्रिया जारी रहती है।
हालाँकि, इस परिकल्पना का समर्थन करने के लिए कोई प्रायोगिक साक्ष्य नहीं है कि पानी की ठंडी और गर्म परतें संवहन की प्रक्रिया द्वारा अलग हो जाती हैं।
गैसें पानी में घुल गईं
पानी में हमेशा गैसें घुली रहती हैं - ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड। इन गैसों में पानी के हिमांक को कम करने की क्षमता होती है। जब पानी को गर्म किया जाता है, तो ये गैसें पानी से बाहर निकल जाती हैं क्योंकि उच्च तापमान पर पानी में उनकी घुलनशीलता कम होती है। इसलिए, जब गर्म पानी ठंडा होता है, तो उसमें हमेशा बिना गर्म किए ठंडे पानी की तुलना में कम घुली हुई गैसें होती हैं। इसलिए, गर्म पानी का हिमांक अधिक होता है और वह तेजी से जम जाता है। इस कारक को कभी-कभी एमपीईएमबीए प्रभाव को समझाने में मुख्य माना जाता है, हालांकि इस तथ्य की पुष्टि करने वाला कोई प्रयोगात्मक डेटा नहीं है।
ऊष्मीय चालकता
जब पानी को छोटे कंटेनरों में रेफ्रिजरेटर डिब्बे के फ्रीजर में रखा जाता है तो यह तंत्र महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है। इन परिस्थितियों में, यह देखा गया है कि गर्म पानी का एक कंटेनर फ्रीजर के नीचे बर्फ को पिघला देता है, जिससे फ्रीजर की दीवार के साथ थर्मल संपर्क और तापीय चालकता में सुधार होता है। परिणामस्वरूप, ठंडे पानी के कंटेनर की तुलना में गर्म पानी के कंटेनर से गर्मी तेजी से निकल जाती है। बदले में, ठंडे पानी वाला एक कंटेनर नीचे की बर्फ को नहीं पिघलाता है।
इन सभी (साथ ही अन्य) स्थितियों का अध्ययन कई प्रयोगों में किया गया था, लेकिन इस सवाल का स्पष्ट उत्तर - उनमें से कौन सा एमपीईएमबीए प्रभाव का एक सौ प्रतिशत पुनरुत्पादन प्रदान करता है - कभी प्राप्त नहीं हुआ।
उदाहरण के लिए, 1995 में, जर्मन भौतिक विज्ञानी डेविड ऑरबैक ने इस प्रभाव पर सुपरकूलिंग पानी के प्रभाव का अध्ययन किया। उन्होंने पाया कि गर्म पानी, अतिशीतित अवस्था में पहुंचकर, ठंडे पानी की तुलना में अधिक तापमान पर जम जाता है, और इसलिए ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जमता है। लेकिन ठंडा पानी गर्म पानी की तुलना में तेजी से अतिशीतित अवस्था में पहुंचता है, जिससे पिछले अंतराल की भरपाई हो जाती है।
इसके अलावा, ऑउरबैक के परिणामों ने पिछले डेटा का खंडन किया कि कम क्रिस्टलीकरण केंद्रों के कारण गर्म पानी अधिक सुपरकूलिंग प्राप्त करने में सक्षम था। जब पानी को गर्म किया जाता है तो उसमें घुली गैसें उसमें से निकल जाती हैं और जब उसे उबाला जाता है तो उसमें घुले कुछ लवण अवक्षेपित हो जाते हैं।
अभी के लिए, केवल एक ही बात कही जा सकती है - इस प्रभाव का पुनरुत्पादन उन परिस्थितियों पर काफी हद तक निर्भर करता है जिनके तहत प्रयोग किया जाता है। सटीक रूप से क्योंकि इसे हमेशा पुन: प्रस्तुत नहीं किया जाता है।
क्या आपने कभी सोचा है कि 82 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया गया पानी ठंडे पानी की तुलना में जल्दी क्यों जम जाता है? संभवतः नहीं, मुझे पूरा यकीन है कि आपके मन में यह सवाल कभी नहीं आया होगा: कौन सा पानी तेजी से जमता है, गर्म या ठंडा?
हालाँकि, यह अद्भुत खोज 1963 में एक साधारण अफ्रीकी स्कूली छात्र एरास्टो मपेम्बा ने की थी। यह एक जिज्ञासु लड़के का सामान्य अनुभव था, बेशक वह अपने अर्थ की सही व्याख्या नहीं कर सका और इसके अलावा, 1966 तक दुनिया भर के वैज्ञानिक भी स्पष्ट और पुष्ट जानकारी नहीं दे सके। प्रश्न का उत्तर - गर्म पानी क्योंठंड की तुलना में तेजी से जम जाता है।
गर्म पानी 4 डिग्री सेल्सियस पर और ठंडा पानी 0 डिग्री पर क्यों जम जाता है?
ठंडे पानी में बहुत अधिक मात्रा में घुलनशील ऑक्सीजन होती है, यह वह है जो पानी के ठंडे तापमान को 0 डिग्री पर बनाए रखता है। यदि पानी से ऑक्सीजन हटा दी जाए, और पानी को गर्म करने पर ऐसा ही होता है, तो हवा के बुलबुले पानी में घुल जाते हैं, जैसा कि अब कहना फैशनेबल है, ढह जाते हैं, पानी हमेशा की तरह शून्य डिग्री पर नहीं बल्कि बर्फ में बदल जाता है, और पहले से ही 4 डिग्री सेल्सियस पर. यह पानी में घुली ऑक्सीजन है जो पानी के अणुओं के बीच के बंधन को तोड़ती है, जिससे पानी को तरल से ठोस अवस्था में जाने से रोका जा सकता है;