اثر امپمبا

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

اثر امپمبا (به انگلیسی: Mpemba effect) به پدیده‌ای فیزیکی اطلاق می‌شود که موجب می‌شود آب گرم زودتر از آب سرد یخ بزند.[۱] این پدیده به نام اراستو امپمبا (به انگلیسی: Erasto Batholomeo Mpemba) ، متولد ۱۹۵۰، دانش آموز تانزانیایی در سال ۱۹۶۹ نام گذاری شده است.[۲] او مشاهده کرد که در شرایط یکسان آب گرمتر سریع تر از آب سرد، منجمد می‌شود. با این وجود چندی گزارش ها متضاد این پدیده نیز هستند. اما به طور کلی اختلاف نظر بر سر این است که این پدیده در چه شرایطی رخ می دهد، اما گزارش چنین پدیده ای از زمان گذشته وجود داشته است. هر چند که این گزارش ها دارای جزئیات کافی برای ادعا کردن نبوده اند. تعدادی هم توجیه برای این پدیده پیشنهاد شده است.

تعریف[ویرایش]

این پدیده ی‌ انجماد آب گرم سریع تر از آب سرد، توصیف کردنش سخت است و عبارتی بد تعریف است. جنگو یک جمله بندی دقیق برای این پدیده پیشنهاد کرده است که چنین است:

وجود یک مجموعه پارامترهای اولیه، و دماهای جفت شده، آب داخل جسم های داده شده در این پارامترها و تنها تفاوت در دمای یکنواخت اولیه باعث می شود که آب گرم تر از آب سرد، سریع تر منجمد بشود.

به هر حال حتی با این تعریف روشن نیست که آیا "انجماد" اشاره شده به صورت یک لایه ای از یخ است یا اینکه در نقطه مد نظر است که آب به صورت یک بلوک جامد یخی در آمده است. که در هر دو صورت آب می تواند در صفر درجه سانتی‌گراد باشد. مقدار آب می‌تواند در صفر سانتی گراد باشد ولی یخ نبسته باشد. که به این معنی است که مقدار گرما گرفته شده از آب در این دما آنقدر نبوده است که منجر به یخ بستن آب بشود، که آب در این حالت متشکل از جامد یخی و آب مایع در دمای صفر است.

با توجه به تعریف بالا می‌توان راههای ساده ای را برای بررسی این اثر مشاهده کرد: برای مثال اگر دمای گمتر یخ زدگی سطح سرد و ذوب کند بنابراین رسانندگی گرمایی بین سطح سرد و آب ظرف افزایش می‌یابد. در طرف دیگر، ممکن است تعداد زیادی از چنین پدیده ای باشد که هنوز مشاهده نشده است.

مشاهدات[ویرایش]

پیشینه‌ی تاریخی[ویرایش]

تاثیرات مختلف گرما بر یخ‌زدن آب به وسیله دانشمندانی همچون ارسطو توصیف شده بودند:" این واقعیت دارد که آب از پیش گرم شد، یخ‌زدنش سریع‌تر از آب سرد است. از این رو بسیاری از مردم، هنگامی که آب خنک می‌خواستند، آن را در مقابل تابش خورشید می‌گذاشتند. بنابراین ساکنان پنتوس هنگامی که قصد نگه‌داری ماهی را داشتند در بلوکی یخی سوراخی ایجاد می‌کردند و سپس ماهی را همراه با مقداری آب گرم داخل آن می‌‌گذاشتند تا سریع‌تر یخ ببندد، و آنها از نی های روییده در آب برای نگه داری این مخلوط یخ و ماهی استفاده می‌کردند." [۳]

دانشمندان عصر جدید همانند فرانسیس بیکن این نکته که " آب کمی ولرم‌تر سریع تر از آب سرد، یخ می‌بندد " را متذکر شده اند.[۴] رنه دکارت در کتاب گفتار در روش خویش نوشته است:" هر شخصی به تجربه می‌تواند ببیند، آبی که برای مدت طولانی در تماس با آتش نگه داری شده است(منظور این است که آب داغ باشد ) سریع تر از آب های دیگر ( با دمای پایین تر از آب مذکور) یخ می بندد. زیرا آن ذراتی از آب که می‌توانند خم های (امروزه پیوند نامیده می‌شوند) تبخیری نگه دارند به علت حرارت دیدن آب از بین رفته اند و دیگر نمی‌توانند متوقف کنند."[۵]

جوزف بلک یک مورد خاص از این پدیده که آب قبلاً جوشیده در مقایسه با آب ناجوشیده است را بررسی کرده است[۶] ؛ آب قبلا جوشیده منجمد می‌شود خیلی سریع‌تر از آب ناجوشیده. با تبخیر کنترل شده. او بر تاثير هم زدن آب در نتایج آزمایشگاهی بحث کرده است. در نظر داشته باشید که بهم زدن آب ناجوشید باعث می شود که دو مورد در یک زمان یکسان منجمد بشوند و همچنین بهم زدن آب خیلی سرد ناجوشیده منجر می‌شود که فوری منجمد بشود.

مشاهدات امپمبا[ویرایش]

این اثر بعدها به نام اراستو امپمبا تانزانیایی نامیده شد. او در سال ۱۹۶۳ در کلاس سوم متوسطه زمانی که ۱۳ سال داشت این موضوع را مطرح کرد.

منابع[ویرایش]

  1. Fisher, Dr Len. "DO YOU SNOW...... How to Keep Your Winter Cuppa Warm, Stop Your Bird Bath Freezing and Make the Perfect Snowball?." Daily Mail (London). 2003. HighBeam Research. (November 22, 2015). https://www.highbeam.com/doc/1G1-96331389.html  – via highbeam (subscription required)
  2. "Forget what you know about H2O.(FEATURES)(CURRENTS)." The Christian Science Monitor. 2006. HighBeam Research. (November 22, 2015). https://www.highbeam.com/doc/1G1-147018741.html  – via highbeam (subscription required)
  3. ارسطو. «هواشناسی». http://classics.mit.edu/Aristotle/meteorology.1.i.html. 
  4. بیکن. «فرانسیس بیکن». www.thelatinlibrary.com. 
  5. دکارت. «رنه دکارت». www.posner.library.cmu.edu. 
  6. «he Supposed Effect of Boiling upon Water, in Disposing It to Freeze More Readily, Ascertained by Experiments». Philosophical Transactions of the Royal Society of London (the Royal Society of London). 
  • ارجاع به ویکی‌پدیا انگلیسی:

مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا. «Mpemba effect». در دانشنامهٔ ویکی‌پدیای انگلیسی، بازبینی‌شده در ۴ نوامبر ۲۰۱۳.