Какая вода быстрее закипает холодная или теплая
Ускоряет ли соль кипение воды и другие мифы о пузырьках
Иногда такая простая вещь, как кастрюля с водой, может преподнести неожиданно много проблем. Особенно, если вы выльете её кому-то на голову зимой в Оймяконе. Шутки шутками, но не зря же говорят про плохого повара, что он даже воду вскипятить не может.
Вся правда об испарении
В обычном состоянии молекулы воды связаны друг с другом. Лишь самые быстрые из них, чья энергия выше остальных, умудряются улетать из кастрюли. Это называется испарение. Оно, кстати, происходит не только с поверхности, но и в объеме жидкости.
Вода всегда содержит в себе растворенный воздух. В результате увеличения температуры его растворимость уменьшается, и он стремится наверх. Когда его давление становится равно или выше атмосферного давления, происходит кипение. И мы видим, как десятки, а затем сотни маленьких пузырьков устремляются наверх.
Обычно вода кипит при температуре 100 °С. Но это «обычно» для каждого своё. В Гималаях, например, вода кипит при 70 °С. Пониженное атмосферное давление в горах означает, что молекулам воды нужно меньше энергии, т.е. тепла, чтобы испариться. Поэтому пытаться размягчить бобы или отварить пасту на высоте – медленное самоубийство.
Но если вы взяли с собой скороварку, то вы снова в игре. Ни одна приличная горная семья не обходится без этого устройства. Принцип его работы прост: герметичная крышка не позволяет образовавшемуся пару ускользнуть. Оставаясь внутри, он увеличивает давление на жидкость, поэтому молекулам нужно больше энергии, чтобы закипеть. Так средняя скороварка или автоклав, который работает по той же схеме, в среднем увеличивает температуру закипания воды на 20 °С. Независимо от того, готовите вы свое рагу в горах, на плато или в пещере.
Таким образом, температура кипения воды определяется давлением окружающей среды. Чем оно ниже, тем при более низкой температуре закипает жидкость, и наоборот. Кстати, профессиональные повара, путешествуя по миру со своими блюдами, всегда делают поправку на высоту над уровнем моря.
Вам крышка
Идею с созданием внутреннего давления можно использовать, даже когда хочешь просто вскипятить воды летом. Обычная крышка на кастрюле позволит вам помыться немного быстрее – с ней вода будет горячее в среднем на 12 °С.
Но не всё так просто. Вселенной есть, чем удивить вас, уважаемые повара. Допустим, вы решили сварганить рагу в духовом шкафу. Выставляем температуру на 140 °С, засовываем гусятницу внутрь, сидим и спокойно наслаждаемся воскресным утром на кухне. В конце концом, температура внутри блюда должна дойти до 100 °С, верно? Нет. Все дело в испарительном охлаждении. Молекулам при испарении требуется огромное количество энергии, которую они попросту забирают у самой жидкости, охлаждая её. Поэтому рагу в открытой посуде в духовке дойдет примерно до 85 °С. Но есть и хорошие новости: это оптимальная температура для приготовления такого блюда.
Мифы о кипячении
1. Холодная вода закипает быстрее горячей
Абсолютно неверно. Скорость нагревания зависит от разницы начальной температуры и окружающей (например, огня конфорки), поэтому холодной воде сначала нужно добрать градусов для разогрева, а значит она будет закипать дольше.
Но всё равно лучше использовать холодную воду, поскольку в ней содержится меньше растворенных солей из муниципальных труб и посторонних ароматов.
2. Соль повышает температуру кипения
В принципе, да, но на кухне этим значением в доли градуса можно пренебречь. Чтобы повысить температуру на один градус по Цельсию, необходимо будет растворить больше 100 граммов соли. А это означает очень соленые пельмени.
«Но, погодите, я же сам видел, как вода начинает активнее бурлить, если подкинуть немного соли перед её закипанием. Значит, всё-таки есть какой-то эффект?». Есть, но только не реальный эффект, а его видимость. Внутри любого сотейника всегда есть какие-то царапинки. Именно эти неровности становятся местом зарождения пузыриков. По-научному, местами нуклеации или начальными зародышами паровой фазы. Кристаллы соли, попадая в воду, формируют сотни таких участков, которые и позволяют пузырькам быстрее убегать, создавая иллюзию мгновенного закипания.
То же самое происходит и в бокале шампанского. Тоненький ручеек, который мы так часто видим, льющимся со дна бокала – это 100% какая-то микроскопическая песчинка или неоднородность. Хотя всегда остаётся шанс, что вы просто решили вскипятить свой аперитив.
3. Кстати, об алкоголе. Говорят, что он полностью улетучивается при приготовлении
Да, температура его кипения 78 °С, поэтому многие предполагают, что он испарится раньше, чем закипит вода. Но это неверно, ведь он разбавлен в вашем блюде, смеси не ведут себя также, как чистые вещества. Даже после трёх часов на огне при температуре свыше 80 °С, около 5% алкоголя всё же останется. А если блюдо готовить в узком и высоком сотейнике при низкой температуре с закрытой крышкой, то содержание алкоголя в финале может повыситься до 49%. Хотя, надеюсь, что это не ваш стиль готовки.
4. Кипятить одну и ту же воду в чайнике дважды нельзя, потому что образуется тяжёлая вода
Этот миф из советского ядерного прошлого. Что же такое тяжёлая вода? Это вода, в состав которой входит дейтерий — тяжёлый водород — из-за чего её так и назвали. Получается она при электролизе, т.е. при прохождении через неё тока.
Открыта была в 1932 году, кому-то принесла Нобелевскую премию, использовалась в ядерных реакторах. Возможно, эта связь именно отсюда.
Но чтобы получить 1 литр тяжёлой воды, в чайник нужно будет налить 2,1•10 в 30 степени тонн воды. Это в 300 миллионов раз превышает массу Земли.
Нелогичная наука
Когда уже кажется, что всё понятно, на сцену выходит эффект Лейденфроста. Несмотря на «холодную» фамилию, вклад Иоганна Готлоба связан с нагретыми поверхностями.
Благодаря его «Трактату о некоторых свойствах обыкновенной воды» на свет появился однофамильный эффект Лейденфроста. Оказывается, если капля воды попадет на очень горячую поверхность, то пар, который незамедлительно образуется, окутает её, буквально поднимет над поверхностью и будет катать по всей сковороде.
Самое интересное, что, несмотря на температуру, такая капля будет испаряться дольше своих более холодных собратьев, потому что пар будет выступать изолятором и ограждать этот кусочек воды от накаленной поверхности. Чудеса в сковороде!
Этот эффект может быть весьма полезен на кухне. «Уроните» капельку воды на сковородку. Если она останется на месте и быстро испарится, то температура около 180 °С, но если она начинает кататься по всей сковороде, то будьте уверены, что пришло время жарить!
Особенно круто этот эффект работает в паре с молоком. Налейте его слишком рано, и вам обеспечен слой пригоревших белков, но стоит разогреть сотейник посильнее, и эффект Лейденфроста поможет молоку не пригореть. И ваша гречневая каша будет радовать вас еще неделю.
Мифы о замерзании и кипении воды. что замерзает быстрее горячая или холодная вода ?
Мифы о замерзании и кипении воды. что замерзает быстрее горячая или холодная вода ?• Горячая вода замерзает быстрее холодной. Большинство экспертов утверждают, что холодная вода замерзнет быстрее, чем горячая. Но одно забавное явлений (так называемый эффект Мемба), по непонятным причинам, доказывает обратное: Горячая вода замерзает быстрее холодной. Одним из нескольких объяснений является процесс испарения: если очень горячую воду поместить в холодную среду, то вода начнет испаряться (оставшееся количество воды замерзнет быстрее). И согласно законам химии это совсем не миф, и вероятнее всего именно это преподаватель хотел от нас услышать.
• Кипяченая вода замерзает быстрее водопроводной воды. Несмотря на предыдущее объяснение, некоторые эксперты утверждают, что кипяченая вода, остывшая до комнатной температуры, должна замерзнуть быстрее, потому что в результате кипения сокращается количество кислорода.
• Холодная вода закипает быстрее горячей воды. Если горячая вода замерзает быстрее, то, возможно, холодная вода быстрее закипает! Это противоречит здравому смыслу и ученые утверждают, что этого просто не может быть. Горячая вода с крана на самом деле должна закипать быстрее, чем холодная. Но, используя горячую воду для кипячения, вы не экономите энергию. Возможно вы и потратите меньше газа или света, но водонагреватель будет использовать то же количество энергии, которое необходимо для нагревания холодной воды. (С солнечной энергией дело обстоит немного иначе). В результате нагревания воды водонагревателем, может появиться осадок, поэтому вода будет нагреваться дольше.
• Если в воду добавить соль, она закипит быстрее. Соль увеличивает температуру кипения (и соответственно понижает температуру замерзания – вот почему некоторые хозяйки добавляют в мороженное немного каменной соли). Но нас в данном случае интересует другой вопрос: как долго вода будет закипать и может ли температура кипения в этом случае подняться выше 100°C). Несмотря на то, что пишут в кулинарных книгах, ученые утверждают, что количество соли, которое мы добавляем в кипящую воду, недостаточно для того, чтобы повлиять на время или температуру кипения.
Почему горячая вода замерзает быстрее, чем холодная?
Это действительно так, хотя звучит невероятно, т.к в процессе замерзания предварительно нагретая вода должна пройти температуру холодной воды. Между тем, этот эффект широко используется. Например, катки и горки зимой заливают горячей, а не холодной водой. Специалисты советуют автомобилистам заливать зимой в бачок омывателя холодную, а не горячую воду. Парадокс известен в мире, как «Эффект Мпембы».
Этот феномен упоминали в своё время Аристотель, Френсис Бэкон и Рене Декарт, однако лишь в 1963 году на него обратили внимание профессора физики и попытались исследовать. Все началось с того, что танзанийский школьник Эрасто Мпемба заметил, что подслащенное молоко, которое он использовал для приготовления мороженного, застывает быстрее, если оно было предварительно нагрето и выдвинул предположение, что горячая вода замерзает быстрее, чем холодная. Он обратился за разъяснениями к учителю физики, но тот лишь посмеялся над учеником, сказав следующее: «Это не всемирная физика, а физика Мпембы».
К счастью, однажды в школе побывал Деннис Осборн, профессор физики из университета Дар-эс-Салама. И Мпемба обратился к нему с тем же вопросом. Профессор был настроен менее скептически, сказал, что он не может судить о том, чего никогда не видел, и по возвращении домой попросил сотрудников провести соответствующие эксперименты. Похоже, они подтвердили слова мальчика. Во всяком случае, в 1969 году Осборн рассказал о работе с Мпембой в журнале «англ. Physics Education». В том же году Джордж Келл из канадского Национального исследовательского совета опубликовал статью с описанием явления в «англ. American Journal of Physics».
Есть несколько вариантов объяснения этого парадокса:
- Горячая вода быстрее испаряется, уменьшая тем самым свой объем, а меньший объем воды с той же температурой замерзает быстрее. В герметичных контейнерах холодная вода должна замерзать быстрее.
- Наличие снеговой подкладки. Контейнер с горячей водой протаивает под собой снег, улучшая тем самым тепловой контакт с охлаждающей поверхностью. Холодная вода не протаивает под собой снег. При отсутствии снеговой подкладки контейнер с холодной водой должен замерзать быстрее.
- Холодная вода начинает замерзать сверху, ухудшая тем самым процессы теплоизлучения и конвекции, а значит и убыли тепла, тогда как горячая вода начинает замерзать снизу. При дополнительном механическом перемешивании воды в контейнерах холодная вода должна замерзать быстрее.
- Наличие центров кристаллизации в охлаждаемой воде — растворенных в ней веществ. При малом количестве таких центров в холодной воде превращение воды в лед затруднено и возможно даже ее переохлаждение, когда она остается в жидком состоянии, имея минусовую температуру.
Недавно было опубликовано еще одно объяснение. Д-р Джонатан Катц (Jonathan Katz) из Вашингтонского университета исследовал это явление и пришел к выводу, что важную роль в нем играют растворенные в воде вещества, которые при нагревании осаждаются.
Под растворенными веществами д-р Катц подразумевает бикарбонаты кальция и магния, которые содержатся в жесткой воде. Когда воду нагревают, эти вещества осаждаются, вода становится «мягкой». Вода, которая никогда не нагревалась, содержит эти примеси, она «жесткая». По мере ее замерзания и образования кристаллов льда концентрация примесей в воде увеличивается в 50 раз. Из-за этого понижается точка замерзания воды.
Мне это объяснение не кажется убедительным, т.к. не надо забывать, что эффект был обнаружен в опытах с мороженным, а не с жесткой водой. Скорее всего причины явления теплофизические, а не химические.
Пока однозначного объяснения парадокса Мпембы не получено. Надо сказать, что некоторые ученые не считают этот парадокс заслуживающим внимания. Однако это очень интересно, что простой школьник добился признания физического эффекта и получил популярность из-за своей любознательности и настойчивости.
Добавлено в феврале 2014 г.
Заметка была написана в 2011 г. С тех пор появились новые исследования эффекта Мпембы и новые попытки его объяснения. Так, в 2012 г. Королевское химическое общество Великобритании объявило международный конкурс на разгадку научной тайны “Эффект Мпембы” с призовым фондом 1000 фунтов. Дедлайн был установлен 30 июля 2012 года. Победителем стал Никола Бреговик из лаборатории университета Загреба. Он опубликовал свой труд, в котором анализировал предыдущие попытки объяснения этого явления и пришел к выводу, что они не убедительны. Предложенная им модель основана на фундаментальных свойствах воды. Желающие могут найти работу по ссылке http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp
Исследования на этом не завершились. В 2013 г. физики из Сингапура теоретически доказали причину эффекта Мепембы. Работу можно найти по ссылке http://arxiv.org/abs/1310.6514.
Похожие по тематике статьи на сайте:
451 градус по Фаренгейту, температура возгорания бумаги?
Медицинский инфракрасный термометр – мифы и реальность
Почему звездное небо черное? (фотометрический парадокс)
Загадка красного листа
Почему cверкает молния и гремит гром?
Почему небо голубое?
Физика для чайников. Что происходит у нас на кухне с точки зрения науки | ОБЩЕСТВО
С какими физическими и химическими явлениями мы сталкиваемся практически каждый день, в специальной подборке «АиФ-НН».
Нагревание чайника
Явление: конвекция и теплопередача.
В основе нагревания воды в чайнике лежит физическое явление - конвекция. Теплота передаётся чайнику снизу, а вода - плохой проводник тепла. Именно благодаря конвекции энергия переносится струями жидкости, и вода нагревается по всему объёму.
Закрываем чайник при кипении мы тоже не случайно. При открытой крышке часть молекул, имеющих большую кинетическую энергию, будет улетать, унося энергию, поэтому вода быстрее закипит, если крышку закрыть.
Присутствует в чайной церемонии и такое физическое явление, как теплопередача. Не зря ручки у самоваров всегда были деревянными - дерево не самый лучший проводник тепла. Как, впрочем, и пластмасса, из которой сегодня делают электрические чайники.
Хорошая хозяйка также знает, что, если положить в стакан металлическую ложку, та примет часть тепла, и температура воды станет ниже. Тепловое расширение внутренних стенок будет меньше, и деформация не окажется разрушительной для стакана. Хорошо охладит чай и металлический подстаканник, поскольку он сам быстро нагревается и забирает тепло.
Заваривание чая
Явление: диффузия.
А если бросить в кипяток крупинки чая или заварной пакетик, не размешивая, можно увидеть, как распространяется чайный настой в чистой воде. Происходит диффузия жидкостей. Конечно, все мы знаем, что чай надо заваривать кипятком. Оказывается, при высокой температуре диффузия в жидкостях происходит быстрее. Примером диффузии в твёрдом теле может быть консервация. Кристаллы соли в воде распадаются на ионы, которые, хаотически двигаясь, проникают между молекулами веществ в составе тех же овощей или грибов.
На кухне можно наблюдать и физическое явление диффузии газов. Благодаря ему, сидя в другой комнате, можно понять, что готовится. Диффузия в газах может быть крайне опасной, из-за этого явления можно отравиться угарным и другими ядовитыми газами.
Гашение соды уксусом
Явление: реакция нейтрализации.
Без этого явления не было бы у хозяек вкусной выпечки. Когда мы гасим соду в ложке уксуса, происходит химическая реакция нейтрализации. Её результат - углекислый газ. Он стремится покинуть тесто и изменяет его структуру, делая пористым и рыхлым.
Правда, любой химик вам скажет: гасить соду вовсе не обязательно. При температуре от 60 градусов (а лучше 200) происходит разложение соды на карбонат натрия, воду и всё тот же углекислый газ. Однако реакция будет проходить несколько хуже, чем при гашении соды, а значит, хуже может оказаться и вкус готовых изделий из теста.
Варка курицы и пельменей
Явление: гидростатика - закон Архимеда.
Приготовившись сварить курицу, мы наполняем кастрюлю водой примерно наполовину или на три четверти - в зависимости от размера курицы. Погружённая в кастрюлю курица заметно уменьшается в весе, а вода поднимается к краям кастрюли. Это явление объясняется выталкивающей силой, или законом Архимеда. В этом случае на тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости в объёме погружённой части тела. Тот же принцип действует и при варке пельменей. Они вытеснят часть воды наверх ровно в том объёме, который занимают сами.
Собственно, свой закон Архимед придумал, занимаясь будничным делом - принимая ванну. Легенда гласит, что нагой Архимед бежал по улице и кричал «Эврика!» («Нашёл!»).
Проверка агрегатного состояния яиц
Явление: сохранение момента импульса.
Если раскрутить покрытое скорлупой варёное и сырое яйцо, то первое начнёт вращаться, а второе останется неподвижным. Всё потому, что внутри сырого яйца есть жидкость. Постоянно смещающийся внутри центр тяжести быстро замедляет вращение. У варёного же яйца центр тяжести остаётся в одной точке.
Добавляя при варке яиц соль, можно запустить химический процесс. Оказывается, именно в солёной воде белок «свёртывается» быстрее. Такая мгновенная реакция предотвращает яйца от растрескивания в кипятке.
Опускать яйца вариться именно в холодную воду тоже надо из научных соображений. Вещества, содержащиеся в яйце, при охлаждении сжимаются по-разному: белок уменьшается в объёме гораздо существеннее, чём скорлупа. Тогда мембрана, окружающая белок, отрывается от внутренней поверхности скорлупы и легко отходит.
Работа микроволновой печи
Явление: электромагнитное излучение.
Обычная микроволновая или СВЧ-печь с точки зрения физики носит устрашающее название - магнетрон. Это основной элемент каждой микроволновки, по сути, вакуумная лампа, которая создаёт СВЧ-излучение частотой 2,45 ГГц. Такое излучение необычно воздействует на обычную воду, которая содержится в любой пище, а также на молекулы жиров и сахара.
При облучении электромагнитными волнами эти молекулы начинают колебаться. Из-за этого между ними возникает трение, за счёт него выделяется тепло. Оно-то и разогревает пищу изнутри.
Расширим картину мира
Научный сотрудник Института прикладной физики РАН, популяризатор науки Артём Коржиманов, кандидат физико-математических наук:
«Конечно, окружающие нас бытовые приборы инженеры делают так, чтобы мы не разбирались особо, как это всё действует. Мы приходим в магазин, покупаем вещь, в случае поломки несем её в мастерскую. Но знание, как всё это устроено, в некотором смысле расширяет наши потребительские возможности - например, по управлению автомобилем, выбору марки машины. Если вы понимаете, как это работает, вы сможете более обоснованно и аргументированно сделать покупку. Это экономит время и деньги.
Знание, как вселенная устроена с точки зрения физических и химических явлений, расширяет картину мира, делает её более полной. Такая информация позволяет нам быть более мобильными в восприятии всего нового. Потом, просто понимая, что гроза - это электричество, можно обезопасить себя от неё».
Интересный факт
В быту мы часто сталкиваемся со статическим электричеством. Именно из-за него во все стороны торчат волосы после соприкосновения с пластиковой расчёской, «трещат» и липнут к телу синтетические вещи.
Если рассматривать эффект с физической точки зрения, то это самопроизвольно образующийся электрический заряд, возникающий из-за трения поверхностей друг о друга. Причиной тому - соприкосновение двух различных веществ самого диэлектрика. Атомы одного вещества отрывают электроны другого. После их разъединения каждое из тел сохраняет свой разряд, но при этом разность потенциалов растёт.
Электростатический разряд происходит при очень высоком напряжении и чрезвычайно низких токах. Они не дают статическому заряду нанести человеку вред после мгновенного разряда.
Статическое электричество отлично снимает обычная вода. Вода - хороший проводник и при небольшом начальном напряжении «принимает» весь заряд на себя.
Какая вода быстрее превратится в лед. Почему горячая вода замерзает быстрее холодной? Эффект Мпембы. Как это объясняет современная физика
В 1963 году школьник из Танзании по имени Эрасто Мпемба задал своему учителю глупый вопрос - почему в его морозилке теплое мороженое замерзает быстрее, чем холодное?
Будучи учеником Магамбинской средней школы в Танзании Эрасто Мпемба делал практическую работу по поварскому делу. Ему нужно было изготовить самодельное мороженое – вскипятить молоко, растворить в нём сахар, охладить его до комнатной температуры, а затем поставить в холодильник для замерзания. По-видимому, Мпемба не был особо усердным учеником и промедлил с выполнением первой части задания. Опасаясь, что не успеет к концу урока, он поставил в холодильник ещё горячее молоко. К его удивлению, оно замерзло даже раньше, чем молоко его товарищей, приготовленное по заданной технологии.
Он обратился за разъяснениями к учителю физики, но тот лишь посмеялся над учеником, сказав следующее: «Это не всемирная физика, а физика Мпембы». После этого Мпемба экспериментировал не только с молоком, но и с обычной водой.
Во всяком случае, уже будучи учеником Мквавской средней школы он задал вопрос профессору Деннису Осборну из университетского колледжа в Дар-Эс-Саламе (приглашенному директором школы прочесть ученикам лекцию по физике) именно по поводу воды: «Если взять два одинаковых контейнера с равными объёмами воды так, что в одном из них вода имеет температуру 35°С, а в другом – 100°С, и поставить их в морозилку, то во втором вода замерзнет быстрее. Почему?» Осборн заинтересовался этим вопросом и вскоре в 1969 году они вместе с Мпембой опубликовали результаты своих экспериментов в журнале «Physics Education». С тех пор обнаруженный ими эффект называется эффектом Мпембы.
Вам интересно узнать почему так происходит? Буквально несколько лет назад ученым удалось объяснить данное явление …
Эффект Мпембы (Парадокс Мпембы) – парадокс, который гласит, что горячая вода при некоторых условиях замерзает быстрее, чем холодная, хотя при этом она должна пройти температуру холодной воды в процессе замерзания. Данный парадокс является экспериментальным фактом, противоречащим обычным представлениям, согласно которым при одних и тех же условиях более нагретому телу для охлаждения до некоторой температуры требуется больше времени, чем менее нагретому телу для охлаждения до той же температуры.
Этот феномен замечали в своё время Аристотель, Френсис Бэкон и Рене Декарт. До сих пор никто точно не знает, как объяснить этот странный эффект. У учёных нет единой версии, хотя существует много. Всё дело в разнице свойств горячей и холодной воды, но пока не понятно, какие именно свойства играют роль в этом случае: разница в переохлаждении, испарении, формировании льда, конвекции или воздействии разжиженных газов на воду при разных температурах. Парадоксальность эффекта Мпембы в том, что время, в течение которого тело остывает до температуры окружающей среды, должно быть пропорционально разности температур этого тела и окружающей среды. Этот закон был установлен ещё Ньютоном и с тех пор много раз подтверждался на практике. В данном же эффекте вода с температурой 100°С остывает до температуры 0°С быстрее, чем такое же количество воды с температурой 35°С.
С тех пор высказывались разные версии, одна из которых звучала следующим образом: часть горячей воды сначала просто испаряется, а потом, когда осталось меньшее её количество, вода застывает быстрее. Эта версия, в силу своей простоты, стала самой популярной, но учёных удовлетворяла не полностью.
Ныне команда исследователей из Технологического университета Наньян в Сингапуре (Nanyang Technological University) во главе с химиком Си Чжаном (Xi Zhang) заявила, что им удалось разрешить вековую загадку о том, почему тёплая вода застывает быстрее, чем холодная. Как выяснили китайские специалисты, секрет кроется в количестве энергии, запасённой в водородных связях между молекулами воды.
Как известно, молекулы воды состоят из одного атома кислорода и двух атомов водорода, удерживаемых вместе ковалентными связями, что на уровне частиц выглядит как обмен электронами. Другой известный факт заключается в том, что атомы водорода притягиваются к атомам кислорода из соседних молекул - при этом образуются водородные связи.
В это же время молекулы воды в целом отталкиваются друг от друга. Учёные из Сингапура заметили: чем теплее вода, тем большим оказывается расстояние между молекулами жидкости из-за увеличения отталкивающих сил. В результате водородные связи растягиваются, а следовательно, запасают большую энергию. Эта энергия высвобождается при охлаждении воды − молекулы сближаются друг с другом. А отдача энергии, как известно, и означает охлаждение.
Вот какие предположения выдвигаются учеными:
Испарение
Горячая вода быстрее испаряется из контейнера, уменьшая тем самым свой объём, а меньший объем воды с той же температурой замерзает быстрее. Нагретая до 100°С вода теряет 16% своей массы при охлаждении до 0°С. Эффект испарения – двойной эффект. Во-первых, уменьшается масса воды, которая необходима для охлаждения. И во-вторых, из-за испарения понижается её температура.
Разница температур
Из-за того, что разница температур между горячей водой и холодным воздухом больше – следовательно, теплообмен в этом случае идет интенсивнее и горячая вода быстрее охлаждается.
Переохлаждение
Когда вода охлаждается ниже 0°С она не всегда замерзает. При некоторых условиях она может претерпевать переохлаждение, продолжая оставаться жидкой при температурах ниже температуры точки замерзания. В некоторых случаях вода может оставаться жидкой даже при температуре –20°С. Причина этого эффекта в том, что для того, чтобы начали формироваться первые кристаллы льда, нужны центры кристаллообразования. Если их нет в жидкой воде, тогда переохлаждение будет продолжаться до тех пор, пока температура не понизится настолько, что кристаллы начнут формироваться спонтанно. Когда они начнут формироваться в переохлаждённой жидкости, они начнут расти быстрее, формируя лёдовую шугу, которая замерзая, будет образовывать лёд. Горячая вода больше всего подвержена переохлаждению поскольку её нагревание устраняет растворённые газы и пузырьки, которые в свою очередь, могут служить центрами образования кристаллов льда. Почему же переохлаждение заставляет горячую воду застывать быстрее? В случае с холодной водой, которая не переохлаждается, происходит следующее: на её поверхности образуется тонкий слой льда, который действует как изолятор между водой и холодным воздухом, и тем самым препятствует дальнейшему испарению. Скорость формирования кристаллов льда в этом случае будет меньше. В случае с горячей водой, подвергающейся переохлаждению, переохлаждённая вода не имеет защитного поверхностного слоя льда. Поэтому она теряет тепло намного быстрее через открытый верх. Когда процесс переохлаждения заканчивается и вода замерзает, теряется намного больше тепла и поэтому формируется больше льда. Многие исследователи этого эффекта считают переохлаждение главным фактором в случае с эффектом Мпемба.
Конвекция
Холодная вода начинает замерзать сверху, ухудшая тем самым процессы теплоизлучения и конвекции, а значит и убыли тепла, тогда как горячая вода начинает замерзать снизу. Объясняется этот эффект аномалией плотности воды. Вода имеет максимальную плотность при 4°С. Если охладить воду до 4°С и поместить её в среду с более низкой температурой, поверхностный слой воды замерзнет быстрее. Потому что эта вода менее плотная чем вода при температуре 4°С, она останется на поверхности, формируя тонкий холодный слой. При этих условиях тонкий слой льда будет формироваться на поверхности воды в течение короткого времени, но этот слой льда будет служить изолятором, защищающим нижние слои воды, которые будут оставаться при температуре 4°С. Поэтому дальнейший процесс охлаждения будет проходить медленнее. В случае с горячей водой ситуация совершенно иная. Поверхностный слой воды будет охлаждаться более быстро за счёт испарения и большей разницы температур. Кроме того, холодные слои воды более плотные, чем слои горячей воды, поэтому слой холодной воды будет опускаться вниз, поднимая слой тёплой воды на поверхность. Такая циркуляция воды обеспечивает быстрое падение температуры. Но почему этот процесс не достигает точки равновесия? Для объяснения эффекта Мпембы с точки зрения конвекции следовало бы принять, что холодные и горячие слои воды разделены и сам процесс конвекции продолжается после того, как средняя температура воды опустится ниже 4°С. Однако нет экспериментальных данных, которые подтверждали бы эту гипотезу, что холодные и горячие слои воды разделены в процессе конвекции.
Растворённые в воде газы
Вода всегда содержит растворённые в ней газы – кислород и углекислый газ. Эти газы имеют способность уменьшать точку замерзания воды. Когда вода нагрета, эти газы выделяются из воды, поскольку их растворимость в воде при высокой температуре ниже. Поэтому когда горячая вода охлаждается, в ней всегда меньше растворённых газов, чем в не нагретой холодной воде. Поэтому точка замерзания нагретой воды выше, и она замерзает быстрее. Этот фактор иногда рассматривается как главный при объяснении эффекта Мпембы, хотя никаких экспериментальных данных, подтверждающих этот факт нет.
Теплопроводность
Этот механизм может играть существенную роль, когда вода помещается в морозильник холодильной камеры в небольших контейнерах. В этих условиях замечено, что контейнер с горячей водой протаивает под собой лёд морозильной камеры, улучшая тем самым тепловой контакт со стенкой морозилки и теплопроводность. В результате чего, тепло отводится от контейнера с горячей водой быстрее, чем от холодного. В свою очередь контейнер с холодной водой не протаивает под собой снег. Все эти (а также другие) условия изучались во многих экспериментах, но однозначного ответа на вопрос – какие из них обеспечивают стопроцентное воспроизводство эффекта Мпембы – так и не было получено. Так, например, в 1995 году немецкий физик Давид Ауэрбах изучал влияние переохлаждения воды на этот эффект. Он обнаружил, что горячая вода, достигая переохлажденного состояния, замерзает при более высокой температуре, чем холодная, а значит быстрее последней. Зато холодная вода достигает переохлаждённого состояния быстрее горячей, компенсируя тем самым предыдущее отставание. Кроме того, результаты Ауэрбаха противоречили полученным ранее данным, что горячая вода способна достичь большего переохлаждения из-за меньшего количества центров кристаллизации. При нагревании воды из нее удаляются растворенные в ней газы, а при её кипячении выпадают в осадок некоторые растворенные в ней соли. Утверждать пока можно только одно – воспроизводство этого эффекта существенно зависит от условий, в которых проводится эксперимент. Именно потому, что воспроизводится он далеко не всегда.
А вот как говорят, наиболее вероятная причина.
Как пишут химики в своей статье, которую можно найти на сайте препринтов arXiv.org, в горячей воде водородные связи натягиваются сильнее, чем в холодной. Таким образом, оказывается, что в водородных связях горячей воды хранится больше энергии, а значит, её высвобождается больше при охлаждении до минусовых температур. По этой причине застывание происходит быстрее.
На сегодняшний день учёные разгадали эту загадку лишь теоретически. Когда они представят убедительные доказательства своей версии, то вопрос о том, почему горячая вода застывает быстрее холодной, можно будет считать закрытым.
Одним из моих самых любимых предметов в школе была химия. Как-то раз преподаватель химии дал нам очень странное и тяжелое задание. Он дал нам список вопросов, на которые мы должны были ответить с точки зрения химии. На это задание нам дали несколько дней и разрешили пользоваться библиотеками и другими доступными источниками информации. Один из этих вопросов касался температуры замерзания воды. Я точно не помню, как звучал вопрос, но речь шла о том, что если взять два деревянных ведра одинакового размера, одно с горячей водой, другое с холодной (с точно указанной температурой), и поместить их в среду с определенной температурой, какое из них замерзнет быстрее? Конечно сразу же напрашивался ответ – ведро с холодной водой, но нам показалось это слишком просто. Но этого было недостаточно, чтобы дать полный ответ, нам нужно было доказать это с химической точки зрения. Несмотря на все мои размышления и исследования, я не смог сделать логического вывода. В этот день я даже решил пропустить этот урок, поэтому я так и не узнал решение этой загадки.
Прошли годы, и я узнал много бытовых мифов про температуру кипения и замерзания воды, и один миф гласил: «горячая вода замерзает быстрее». Я просмотрел множество веб сайтов, но информация была слишком противоречивой. И это были всего лишь мнения, необоснованные с точки зрения науки. И я решился провести собственный опыт. Поскольку мне не удалось найти деревянные ведра, я использовал морозильную камеру, плиту, немного воды и цифровой термометр. О результатах моего опыта я расскажу немного позже. Вначале я поделюсь с вами некоторыми интересными доводами по поводу воды:
Горячая вода замерзает быстрее холодной. Большинство экспертов утверждают, что холодная вода замерзнет быстрее, чем горячая. Но одно забавное явлений (так называемый эффект Мемба), по непонятным причинам, доказывает обратное: Горячая вода замерзает быстрее холодной. Одним из нескольких объяснений является процесс испарения: если очень горячую воду поместить в холодную среду, то вода начнет испаряться (оставшееся количество воды замерзнет быстрее). И согласно законам химии это совсем не миф, и вероятнее всего именно это преподаватель хотел от нас услышать.
Кипяченая вода замерзает быстрее водопроводной воды. Несмотря на предыдущее объяснение, некоторые эксперты утверждают, что кипяченая вода, остывшая до комнатной температуры, должна замерзнуть быстрее, потому что в результате кипения сокращается количество кислорода.
Холодная вода закипает быстрее горячей воды. Если горячая вода замерзает быстрее, то, возможно, холодная вода быстрее закипает! Это противоречит здравому смыслу и ученые утверждают, что этого просто не может быть. Горячая вода с крана на самом деле должна закипать быстрее, чем холодная. Но, используя горячую воду для кипячения, вы не экономите энергию. Возможно вы и потратите меньше газа или света, но водонагреватель будет использовать то же количество энергии, которое необходимо для нагревания холодной воды. (С солнечной энергией дело обстоит немного иначе). В результате нагревания воды водонагревателем, может появиться осадок, поэтому вода будет нагреваться дольше.
Если в воду добавить соль, она закипит быстрее. Соль увеличивает температуру кипения (и соответственно понижает температуру замерзания – вот почему некоторые хозяйки добавляют в мороженное немного каменной соли). Но нас в данном случае интересует другой вопрос: как долго вода будет закипать и может ли температура кипения в этом случае подняться выше 100°C). Несмотря на то, что пишут в кулинарных книгах, ученые утверждают, что количество соли, которое мы добавляем в кипящую воду, недостаточно для того, чтобы повлиять на время или температуру кипения.
Но вот что получилось у меня:
Холодная вода: я использовал три стеклянных стакана по 100 мл очищенной воды: один стакан с комнатной температурой (72°F/22°C), один - с горячей водой (115°F/46°C), и один с кипяченой (212°F/100°C). Все три стакана я поместил в морозильную камеру при температуре –18°C. И поскольку я знал, что вода не сразу превратиться в лед, степень замораживания я определял по «деревянному поплавку». Когда палочка, помещенная в центр стакана, больше не касалась основания, я считал, что вода замерзла. Стаканы я проверял каждые пять минут. И каковы мои результаты? Вода в первом стакане замерзла через 50 минут. Горячая вода замерзла через 80 минут. Кипяченая – через 95 минут. Мои выводы: учитывая условия в морозильной камере и воду, которую я использовал, мне не удалось воспроизвести эффект Мемба.
Я также пробовал провести такой опыт с ранее кипяченой водой, остывшей до комнатной температуры. Она замерзла через 60 минут - все равно понадобилось больше времени, чем для замерзания холодной воды.
Кипяченная вода: я взял литр воды при комнатной температуре и поставил ее на огонь. Она закипела за 6 минут. Затем я снова ее охладил до комнатной температуры и добавил в ее в горячую. При таком же огне, горячая вода закипела за 4 часа и 30 минут. Вывод: как и ожидалось, горячая вода закипает значительно быстрее.
Кипяченная вода (с солью): я добавил 2 большие ложки столовой соли на 1 литр воды. Она закипела через 6 минут 33 секунды, и как показал термометр достигла температуры 102°C. Несомненно соль влияет на температуру кипения, но не сильно. Вывод: соль в воде не силбно влияет на температуру и время кипения. Я честно признаю, что мою кухну тяжело назвать лабораторией, и возможно мои выводы противоречат действительности. Моя морозильная камера может неравномерно замораживать продукты. Мои стеклянные стаканы могли быть неправильной формы, И т.д. Но что бы не получилось в лабораторных условиях, когда речь идет о замораживании или кипячении воды на кухни, самое главное – это здравый смысл.
ссылочка с занимательными фактами о водевсе о воде
как подсказали на форуме forum.ixbt.com этот эффект (эффект замерзания горячей воды быстрее чем холодной) называется "эффект Аристотеля-Мпембы"
Т.е. быстрее замерзает кипяченая вода (охлажденная) нежели "сырая"
Задумывались ли вы когда ни будь над вопросом, почему вода нагретая до 82 гр.С замерзает быстрее холодной? Скорее всего нет, я даже больше чем уверен, что вам и в голову не приходил вопрос — какая вода замерзает быстрее горячая или холодная?
Однако это удивительное открытие сделал обычный африканский школьник Эрасто Мпемба еще в 1963 году. Это был обычный опыт любопытного мальчишки, конечно он не смог верно истолковать смысл своего и более того ученые со всех стран мира до 1966 года не могли дать четкий и обоснованный ответ на вопрос — почему горячая вода замерзает быстрее холодной.
Почему горячая вода замерзает при 4 градусах Цельсия, а холодная при 0.
В холодной воде много растворенного кислорода , именно он поддерживает температуру замерзания воды на уровне 0 градусов. Если из воды удалить кислород, а именно это происходит при нагревании воды, пузырьки воздуха, растворенные в воде, как модно сейчас говорить схлопываются, вода превращается в лед не при нуле градусов как обычно, а уже при 4 °С . Именно растворенный в воде кислород разрывает связи между молекулами воды не давая воде перейти из жидкого состояния в твердое, попросту превратится в
Британское Королевское химическое общество предлагает награду в 1 тысячу фунтов стерлингов тому, кто сможет объяснить с научной точки зрения, почему в некоторых случаях горячая вода замерзает быстрее, чем холодная.
«Современная наука все еще не может ответить на этот простой на первый взгляд вопрос. Производители мороженого и бармены используют этот эффект в своей повседневной работе, но никто в действительности не знает, почему это работает. Эта проблема известна уже тысячелетия, такие философы, как Аристотель и Декарт размышляли о ней», - сказал президент Британского Королевского химического общества, профессор Дэвид Филипс, слова которого приводятся в пресс-релизе Общества.
Как поваренок из Африки победил британского профессора физики
Это не первоапрельская шутка, а суровая физическая реальность. Нынешняя наука, с легкостью оперирующая галактиками и черными дырами, строящая гигантские ускорители для поиска кварков и бозонов, не может пояснить, как «работает» элементарная вода. Школьный учебник однозначно утверждает, что для охлаждения более нагретого тела требуется больше времени, чем для охлаждения тела холодного. А вот для воды данный закон соблюдается не всегда. На этот парадокс обращал внимание еще Аристотель в 4 веке до н. э. Вот что писал древний грек в книге «Meteorologica I»: «Тот факт, что вода предварительно нагревается, способствует ее замерзанию. Поэтому многие люди, когда они хотят быстрей охладить горячую воду, сначала ставят ее на солнце...» В средние века данный феномен пытались объяснить Френсис Бэкон и Рене Декарт. Увы, это не удалось ни великим философам, ни многочисленным ученым, развивавшим классическую теплофизику, а посему о таком неудобном факте надолго «забыли».
И только в 1968 году «вспомнили» благодаря школьнику Эрасто Мпембе из далекой от всякой науки Танзании. Обучаясь в щколе поварского искусства, в 1963 году 13-летний Мпембе получил задание сделать мороженое. По технологии, надо было вскипятить молоко, растворить в нем сахар, охладить его до комнатной температуры, а затем поставить в холодильник для замерзания. По-видимому, Мпемба не был усердным учеником и замешкался. Опасаясь, что не успеет к концу урока, он поставил в холодильник еще горячее молоко. К его удивлению, оно замерзло даже раньше, чем молоко его товарищей, приготовленное по всем правилам.
Когда Мпемба поделился своим открытием с учителем физики, тот поднял его на смех перед всем классом. Мпемба запомнил обиду. Через пять лет, уже будучи студентом университета в Дар-эс-Саламе, он оказался на лекции известного физика Дениса Г. Осборна. После лекции он задал ученому вопрос: «Если вы возьмете два одинаковых контейнера с равным количеством воды, один с температурой 35 °C (95 °F) , а другой - 100 °C (212 °F) , и поместите их в морозильник, то вода в горячем контейнере замерзнет быстрей. Почему?» Можете себе представить реакцию британского профессора на вопрос юноши из забытой Богом Танзании. Он высмеял студента. Однако Мпемба был готов к такому ответу и вызвал ученого на пари. Их спор завершился экспериментальной проверкой, подтвердившей правоту Мпембы и поражение Осборна. Так ученик-поваренок вписал свое имя в историю науки, и отныне этот феномен носит название «эффекта Мпембы». Отбросить его, объявить как бы «несуществующим» не получается. Явление существует, и, как писал поэт, «ни в зуб ногой».
Виноваты пылинки и растворенные вещества?
За прошедшие годы многие пытались разгадать тайну замерзающей воды. Был предложен целый букет объяснений этого явления: испарение, конвекция, влияние растворенных веществ - но ни один из этих факторов нельзя признать окончательным. Ряд ученых посвятил эффекту Мпемба всю жизнь. Сотрудник кафедры радиационной безопасности Государственного университета Нью-Йорка – Джеймс Браунридж (James Brownridge) – в свободное время занимается изучением парадокса вот уже на протяжении десятилетия. Проведя сотни экспериментов, учёный утверждает, что имеет доказательства «вины» переохлаждения. Браунридж объясняет, что при 0°С вода лишь переохлаждается, а замерзать начинает, когда температура опускается ниже. Точка замерзания регулируется находящимися в воде примесями - именно они изменяют скорость формирования кристалликов льда. Примеси, а это пылинки, бактерии и растворённые соли, имеют характерную для них температуру нуклеации, когда вокруг центров кристаллизации формируются кристаллики льда. Когда в воде находятся сразу несколько элементов, температура замерзания определяется тем из них, который имеет самую высокую температуру нуклеации.
Для опыта Браунридж взял две пробы воды одинаковой температуры и поместил их в морозильную камеру. Он обнаружил, что один из экземпляров всегда замерзает раньше другого – предположительно, из-за разного сочетания примесей.
Браунридж утверждает, что горячая вода остывает быстрее из-за большей разницы между температурами воды и морозильной камеры – это помогает ей достичь своей точки замерзания прежде, чем холодная вода достигнет своей естественной точки замерзания, которая ниже, по крайней мере, на 5° С.
Впрочем, рассуждения Браунриджа вызывают много вопросов. Поэтому у тех, кто сумеет по-своему объяснить эффект Мпембы, есть шанс побороться за тысячу фунтов стерлингов от Британского королевского химического общества.
На то, какая вода быстрее замерзает, горячая или холодная, влияет множество факторов, но сам по себе вопрос кажется немного странным. Подразумевается, и это известно из физики, что горячей воде еще нужно время для того, чтобы остыть до температуры сравниваемой холодной воды, чтобы превратиться в лед. этот этап можно пропустить, а, соответственно, по времени она выигрывает.
Но ответ на вопрос о том, какая вода замерзает быстрее - холодная или горячая - на улице в мороз, знает любой житель северных широт. По сути, по-научному, выходит, что в любом случае холодная вода просто обязана замерзнуть быстрее.
Так же подумал и учитель физики, к которому обратился школьник Эрасто Мпемба в 1963 году с просьбой объяснить, почему холодная смесь будущего мороженого замерзает дольше, чем аналогичная, но горячая.
"Это не всемирная физика, а какая-то физика Мпембы"
В тот раз учитель только посмеялся над этим, но Денисс Осборн, профессор физики, который в свое время заехал в ту же школу, где учился Эрасто, экспериментально подтвердил наличие такого эффекта, хотя и объяснения тогда этому не нашлось. В 1969 году в популярном научном журнале вышла совместная статья этих двух людей, которые описали этот своеобразный эффект.
С тех пор, кстати, вопрос о том, какая вода быстрее замерзает - горячая или холодная, имеет собственное название - эффект, или же парадокс, Мпембы.
Вопрос возникал давно
Естественно, что и раньше такой феномен имел место быть, и он был упомянут в работах других ученых. Не только школьник интересовался этим вопросом, но и свое время об этом думал Рене Декарт и даже Аристотель.
Вот только подходы к решению данного парадокса приступили искать только в конце двадцатого века.
Условия для того, чтобы произошел парадокс
Как и в случае с мороженым, не просто обычная вода замерзает в процессе эксперимента. Должны присутствовать определённые условия для того, чтобы начать спорить, какая вода замерзает быстрее - холодная или горячая. Что влияет на протекание данного процесса?
Сейчас, в 21 веке, выдвинуто несколько вариантов, которые могут объяснить даный парадокс. То, какая вода замерзает быстрее, горячая или холодная, может зависеть от того, что у имеется большая, чем у холодой, скорость испарения. Таким образом, уменьшается ее объем, а при уменьшении объема и время замерзания становится меньше, нежели если взять аналогичный изначальный объем холодной воды.
Давно размораживали морозилку
На то, какая вода замерзает быстрее, и почему это происходит, может повлиять снеговая подкладка, которая может иметь место в морозилке холодильника, используемого для эксперимента. Если взять два контейнера, идентичных по объему, но в одном из них будет горячая вода, а в другом - холодная, контейнер с горячей водой расплавит под собой снег, тем самым улучшая контакт теплового уровня со стенкой холодильника. Контейнер с холодной водой такого сделать не может. Если же таковой подкладки со снегом в холодильной камере нет, холодная вода должна замерзнуть быстрее.
Верх - внизу
Также явление того, какая вода быстрее замерзает - горячая или холодная, объясняется следующим образом. Следуя определенным законам, холодная вода замерзать начинает с верхних слоев, когда горячая делает это наоборот - начинает замерзать снизу вверх. При этом выходит, что холодная вода, имея сверху холодную прослойку с уже местами образовавшимся льдом, ухудшает себе таким образом процессы конвекции и теплового излучения, тем самым объясняется, какая вода замерзает быстрее - холодная или горячая. Фото с любительских экспериментов прилагается, и здесь это четко видно.
Тепло выходит наружу, стремясь вверх, а там встречается с очень охлажденным слоем. Свободного пути для теплоизлучения не имеется, потому процесс охлаждения становится затруднительным. Таких преград на своем пути абсолютно не имеет горячая вода. Какая замерзает быстрее - холодная или горячая, от чего зависит вероятный исход, можно расширить ответ тем, что любая вода имеет определенные вещества, растворенные в ней.
Примеси в составе воды как фактор, влияющий на исход
Если не жульничать и использовать воду с одинаковым составом, где концентрации определенных веществ являются идентичными, то холодная вода должна замерзнуть быстрее. Но если же происходит ситуация, когда растворённые химические элементы в наличии только в горячей воде, а холодная вода при этом ими не обладает, тогда есть возможность у горячей воды замерзнуть раньше. Объясняется это тем, что растворенные вещества в воде создают центры кристаллизации, и при малом количестве этих центров превращение воды в твердое состоянии затруднено. Возможно даже переохлаждение воды, в том плане, что при минусовой температуре она будет находиться в жидком состоянии.
Но все эти версии, видно, не до конца устраивали ученых и они продолжали работать над этим вопросом. В 2013 году команда исследователей в Сингапуре заявила, что им удалось разгадать вековую загадку.
Группа из китайских ученых утверждает, что секрет данного эффекта состоит в количестве энергии, которая запасена между молекулами воды в ее связях, именуемых водородными.
Разгадка от китайских ученых
Далее последует информация, для понимания которой необходимо иметь некоторые знания в химии, чтобы разобраться в том, какая вода замерзает быстрее - горячая или холодная. Как известно, состоит из двух атомов Н (водорода) и одного атома О (кислорода), удерживаемых между собой ковалентными связями.
Но также атомы водорода одной молекулы притягиваются и к соседним молекулам, к их кислородной составляющей. Именно такие связи называются водородными.
При этом стоит помнить, что в то же время молекулы воды действуют друг на друга отталкивающее. Ученые отметили, что при нагревании воды между ее молекулами увеличивается расстояние, и этому способствуют как раз отталкивающие силы. Получается так, что занимая одно расстояние между молекулами в холодном состоянии, можно сказать, растягиваются, и у них появляется больший запас энергии. Именно этот запас энергии высвобождается, когда молекулы воды начинают сближаться друг с другом, то есть, происходит охлаждение. Выходит, что больший запас энергии в горячей воде, и ее большее высвобождение при охлаждении до минусовых температур, происходит быстрее, чем в холодной воде, у которой запас такой энергии меньше. Так какая вода замерзает быстрее - холодная или горячая? На улице и в лаборатории должен происходить парадокс Мпембы, и горячая вода должна превращаться в лед быстрее.
Но вопрос все еще открыт
Существует лишь теоретическое подтверждение данной разгадки - все это написано красивыми формулами и кажется правдоподобным. Но вот когда данные экспериментов, какая вода быстрее замерзает - горячая или холодная, будут поставлены в практическом смысле, и их результаты будут представлены, тогда и можно будет считать вопрос парадокса Мпембы закрытым.
Подписаться на еженедельную рассылку aurumrp.ru
Низин Давид Владимирович (7 лет)
Голосование завершено 777
«Чистая вода - каждому нужна»
Выполнил:
Низин Давид
ученик 1 класса МАОУ Петелинская СОШ
Руководитель:
Низина Анна Александровна
Учитель английского языка
с. Петелино
2017 год
Оглавление
Введение…………………………………………………………………...3
Глава 1. Значение воды в природе и жизни человека………………4
1.1. Круговорот воды в природе ……………………………………….4
1.2. Вода и значение её для человека ………………………………..5
1.3. Почему надо пить воду?...............................................................5
Глава 2. Качество воды……………………………………………….. 5
2.1. Влияние загрязнённой воды на здоровье человека…………... 5
2.2. Причины загрязнения водоёмов………………………………….6
2.3. Способы определения качества питьевой воды………………..6
Глава 3. Очистка воды …………………………………………………7
3.1. Способы очистки воды в домашних условиях………………….7
Глава 4. Как качество воды влияет на время её закипания………8
4.1. Проведение опытов по определению качества воды…………..8
4.2. Результаты опытов………………………………………………….8
Заключение………………………………………………………………..8
Список используемых источников и литературы…………………...9
Введение
Полезная, нежная, просто безбрежная,
Жизнь нам дарящая, гордая, властная,
Холодная, жгучая, в гневе могучая.
В мир ты приходишь рекой, океанами.
Дома встречаешь открытыми кранами
Каплей росы, что укрыла трава,
Слезным дождем, что нам шлют небеса
Жизнь без тебя на Земле невозможна
И будем действовать мы осторожно,
Чтоб сохранилась твоя чистота-
Незаменимая наша вода.
Долгосрочный проект.
Вид деятельности – поисковая, исследовательская, практическая.
Актуальность
2017 год посвящен экологии, поэтому тема моего проекта «Чистая вода, каждому нужна», я считаю, что пока существует человек на земле, он будет употреблять воду, исследовать и изучать ее.
Проблема
Знаю, что вода из-под крана бывает грязная, но не знаю, как ее очистить.
Цель проекта
Узнать способы очистки воды и научиться самому ее очищать.
Задачи
• Понять, почему водопроводную воду нельзя пить;
• Знать, какие существуют способы очистки воды;
• Уметь применять знания на практике;
· Уметь определять качество воды.
Ожидаемый результат
1. Понимаю, почему водопроводную воду нельзя пить.
2. Знаю способы очистки воды и умею сам ее очищать.
3. Умею определять качество воды.
Дома мама запрещает мне пить воду из-под крана, говорит, что в ней микробы. Но я в ней никого не видел. В школе учителя разрешают пить воду только из специальной бутылки. Говорят, что в воде из-под крана много вредных веществ, т.к. она бежит по трубам, а они со временем ржавеют. На улице бабулички жалуются друг другу, что вода из павильона, который находится на территории с. Петелино имеет неприятный запах, а когда мама купает маленькую сестренку, даже кипяченой водой, вода все равно остается желтой.
Вот я и решил выяснить какую воду можно пить, и какие существуют способы очистки грязной воды.
Получить знания о питьевой воде и её значении для здоровья человека мне помог учебник А.А.Плешакова «Окружающий мир» для 1 класса, Эн-циклопедии: «Познай природу», «Планета Земля», «Энциклопедия для де-тей», источники ИНТЕРНЕТ, а также наблюдения и опыты, которые можно выполнить в домашних условиях. Я выбрал эту тему потому, что забочусь о здоровье своих родных и близких и считаю, что чем качественнее питьевая вода, тем лучше будет состояние здоровья моей семьи и всего населения с. Петелино.
Давайте поговорим о значении воды в природе и жизни человека.
Глава 1. Значение воды в природе и жизни человека
1.1. Круговорот воды в природе
Солнечные лучи попадают на Землю, превращают воду в пар. Если бы вода не возвращалась на Землю, то за 1000 лет вся Земля стала абсолютно сухой! Но вода, которая испаряется, превращается в осадки и опять попадает в реки, море, океан. Потом опять испаряется - так происходит круговорот воды в природе (Приложение 1).
Модель круговорота воды в природе можно приготовить самим:
1. Нальём в прозрачную миску немного воды, в центр поставим пустую баночку, затянем пищевой плёнкой, на середину её положим груз и поставим на подоконник, освещённый солнцем.
2. Через некоторое время вода начинает испаряться и оседать на стенках миски и на поверхности плёнки.
3. Постепенно капли воды становятся крупнее и стекают в пустую баночку.
Вывод: данный опыт подтверждает, что вода в природе никуда не исчезает, а испаряясь, возвращается на землю в виде осадков (дождя и снега).
Какое значение имеет вода для человека?
1.2. Вода и значение её для человека
Вода – это среда обитания для рыб, водоплавающих птиц и других организмов.
Вода необходима животным для питья, она придаёт им силы, чтобы выжить.
Вода необходима растениям, чтобы давать хороший урожай. Домашние растения требуют полива.
Вода нужна человеку, в первую очередь, для питья и приготовления пищи.
Вода – добрый друг и помощник человека. Она – удобная дорога: по морям и океанам корабли перевозят грузы и людей. Вода необходима для работы заводов, фабрик, при помощи воды получают электричество.
Вода помогает содержать тело в чистоте: умывание, теплая ванна и плавание приносят ощущение бодрости, спокойствия и радости! Вода оказывает огромное влияние на здоровье человека. Без воды человек не сможет прожить более 5 дней. Если человек будет мало пить воды, он может заболеть.
1.3. Почему надо пить воду? (Приложение 2)
· При недостатке воды в организме – повышается температура тела.
· Вода также служит в качестве смазки для движения суставов.
· Вода играет важную роль, когда человек растёт.
· Питьевая вода помогает справиться с лишним весом.
· Недостаток воды в организме влияет на умственную способность.
· Головная боль – это тоже признак недостатка воды в организме.
· Вода необходима для пищеварения.
А сейчас, я расскажу, как грязная питьевая вода влияет на здоровье человека .
Глава 2. Качество воды
2.1. Влияние загрязнённой питьевой воды на здоровье человека
Очень часто болезни передаются человеку через грязную воду. Ежегодно 25 миллионов человек на Земле умирает от заражённой воды. Чаще всего заболевают дети, потому что они не всегда прислушиваются к советам взрослых и пьют воду прямо из-под крана. Первые признаки кишечных инфекций: тошнота, рвота, боль в животе и расстройство стула.
Почему же загрязняется вода в природе?
2.2. Причины загрязнения водоёмов
Люди сливают в воду отходы производства, нечистоты, сбрасывают мусор – она сильно загрязняется, становится мутной, с неприятным запахом, в ней содержится много вредных микробов.
Некоторые люди моют свои машины около водоемов. Это недопустимо, потому что в воду попадает бензин, который отравляет её.
Наиболее опасно для водоёмов – это попадание нефти при авариях, в результате чего образуется нефтяная плёнка, которая не пропускает в воду кислород, что вызывает гибель водных организмов.
Не всегда «на глаз» мы можем определить, что вода загрязнена. Например, микроорганизмы видны только под микроскопом. Я рассмотрел каплю воды, которая казалась абсолютно чистой, но под микроскопом я увидел, что в ней присутствуют какие-то частицы, наверное, это и есть микробы. Я зарисовал эти частицы, потому что сфотографировать их невозможно. В старших классах я буду продолжать изучать состав воды. (Приложение 3).
Сейчас Я расскажу, как можно определить качество питьевой воды.
2.3. Способы определения качества питьевой воды
Врачи считают, что если обеспечить население чистой питьевой водой, очень многих болезней и смертей можно было бы избежать.
Я провел опрос жителей с. Петелино, чтобы выяснить какую воду они пьют. По результатам опроса я сделал вывод, что 90 % жителей с. Петелино пользуются водой из-под крана. Это означает, что они более подвержены инфекционным заболеваниям.
Какую же питьевую воду можно назвать качественной?
Существует несколько способов определения качества воды.
Первый – самый простой и часто самый надёжный – просто попробовать воду. Если её приятно пить, если вам нравится её вкус, её запах, она прозрачна и в ней нет мутного осадка, то можно считать воду чистой. Я набрал в прозрачные стеклянные стаканы 4 образца воды: воду из-под крана, павильона, фильтрованную и бутилированную понюхал и попробовал их. Самой приятной на вкус и совершенно без запаха оказалась бутилированная вода, вода из аквафора была немного горьковата, из павильона действительно имела неприятный запах и мутный цвет, а вода из-под крана пахла ржавчиной, была рыжего цвета, в ней плавали какие-то частицы, что это я не сразу понял.
Второй способ – налить воду в прозрачную ёмкость и дать ей постоять день-два. Я несколько дней отстаивал воду из-под крана, павильона, фильтрованную и бутилированную. Рассмотрев образцы воды, пришел к выводу, что вода из павильона и крана имеет низкое качество, так как вода из павильона осталась мутной и стала пахнуть еще хуже. Вода из-под крана сохранила запах железа, поверхность воды подёрнулась пленкой, на дне стакана был осадок и тут я понял, что в воде из-под крана плавали крупицы ржавчины и песка. Качественной оказалась вода бутилированная и фильтрованная, потому как осталась прозрачной, без запаха и осадка.
Третий способ – капнуть небольшую капельку воды на отражающую гладкую поверхность (например: на зеркало). Когда капелька высохнет, можно определить, чистая вода, или нет (чистая вода не оставляет следов на гладкой поверхности). Данный способ тоже показал, что вода из–под крана и павильона не пригодна к употреблению без дополнительной очистки, потому что на зеркале остались частицы песка, ржавчины. Вода, пропущенная через фильтр, оставила белесое пятно – должно быть не все минеральные вещества удаляются из воды с помощью фильтра. Бутилированная вода никаких следов не оставила, это значит, что она самая чистая.
Чтобы избежать отравления грязной водой, её необходимо очищать.
Глава 3. Очистка воды
3.1. Способы очистки воды в домашних условиях (Приложение 4)
Существует несколько способов очистки воды в домашних условиях.
Первый способ – кипячение, в результате этого легко удаляется из воды хлор и гибнет большинство микробов. Но кипячёная вода становится невкусной и теряет полезные вещества. Поэтому пить кипяченую воду нужно только тогда, когда нет другого способа о чищения воды.
Второй способ – отстаивание воды, но отстаивать воду более 12 часов просто опасно, так как в ней могут размножаться микробы.
Третий способ - замораживание. Талая вода способствует выведению из организма вредных веществ и даёт ему энергию. Свойства талой воды сохраняются в течение 7–8 часов после размораживания льда, но лучше пить талую воду сразу же после размораживания.
Четвёртый способ очистки воды - я нашел его в сказке В. Одоевского «Мороз Иванович».
Главная героиня очищала воду так: свернула кулечек из бумаги, насыпала песок, положила угольки и налила воду. Я подумал и положил на дно кулька вату, чтобы крупицы песка не попадали в очищенную воду. Видите, вода стала прозрачной. Такой способ очистки воды называется – фильтрование. Угольные фильтры, применяемые дома, предназначены для удаления органических примесей, запаха, и хлора.
Вода бутилированная – не требует очистки, готова к употреблению. Достоинства бутилированной питьевой воды – это удобство использования. Недостаток заключаются в том, что есть нечестные производители, которые могут в бутылки разлить воду, вредную для здоровья.
Мне стало интересно, влияет ли качество воды на время ее закипания.
Глава 4. Как качество воды влияет на время её закипания
4.1. Проведение опытов по определению качества воды
Рассмотрим, как качество воды влияет на время её закипания.
Я взял те же образцы воды в равных объёмах:
Воду из-под крана, отстоявшуюся воду из павильона, пропущенную через фильтр и бутилированную воду. Каждый образец воды вскипятил отдельно, засекая время.
4.2. Результаты вы видите на таблице (Приложение 5).
| Образец воды | Время закипания |
| Бутилированная | 2 минуты 38 секунд |
| Фильтрованная | 2 минуты 54 секунды |
| Из павильона | 2 минуты 59 секунд |
| Из-под крана | 3 минуты 9 секунд |
По результатам опытов я сделал выводы:
· быстрее всего закипает бутилированная вода, как самая качественная из всех; затем вода, пропущенная через фильтр; потом отстоявшаяся вода, а дольше всего закипает вода из крана, т.е. является самой некачественной;
· чем качественнее вода, тем быстрее она закипает.
Заключение
Для того, чтобы сохранить на Земле пресную воду, человек должен бережно относиться к водоёмам, не загрязнять их, экономно расходовать питьевую воду.
Качество питьевой воды в с. Петелино оставляет желать лучшего.
Анализируя результаты своей работы, я пришел к выводу: здоровье каждого человека – в его руках, чтобы хорошо себя чувствовать и быть здоровым, нужно употреблять только качественную питьевую воду.
Выводы своей работы я отразил в рекомендациях (Приложение 6), которые, надеюсь, будут интересны участникам конференции.
И вообще, взрослых нужно слушать, а то будет как в сказке «Аленушка и братец Иванушка» и превратишься ты в какого-нибудь козленочка.
Список используемых источников и литературы
1. Алексин А.Г., «Что такое? Кто такой?», Педагогика-Пресс, 1992
2. Аксёнова М., Энциклопедия для детей, М., «Аванта+», 2000
3. Ершов М.Е. Самые распространенные способы очистки воды, 2006
4. Плешаков А.А., «Окружающий мир», М.: Просвещение, 2012
5. Ясаманов Н.Я., Энциклопедия «Планета Земля», М., РОССМЭН», 2000
6. Lucy Duke , «Познай природу» из серии «Твоя первая энциклопедия», Ниола-Пресс, 1998
7. http://ru,wikipedia.org/wiki/Вода.
8. http://www.fs.fed.us/water/.
9. http://www.vodoobmen.ru/.
10.https://download51.files.attachmail.ru/C6BA674EF7E...
Оборудование: стол, прозрачная миска, прозрачная баночка, стакан воды, пищевая пленка, грузик; стакан грязной воды, лист бумаги А4, песок, уголь, вата или бинт; две книги-сказки («Ленивица и рукодельница», «Сестрица Аленушка и братец Иванушка»), энциклопедии, презентаци+ видеоматериал (проведение опытов и исследований)
Проект «Чистая вода каждому нужна» актуален сегодня тем, что проблема качественной питьевой воды в наши дни стоит особенно остро, и тем более важен в свете того, что 2017 год объявлен мировой общественностью Годом Экологии. В ходе работы над проектом, решая основной вопрос о значении воды в природе и жизни человека, автор предлагает пути и способы очистки грязной воды с целью превращения её в экологически чистую, пригодную для питья, а также подчеркивает важность использования воды в народном хозяйстве. В проекте используются материалы из современных источников информации: -учебник для 1–го класса «Окружающий мир»; - энциклопедии: «Планета Земля», «Познай природу»; - Интернет Теоретические выкладки подтверждены рядом исследований, актов, аналитических выводов, результатами социального опроса, проведенных автором на практике.
Отправлен сертификат:Конкурс экологических проектов «Экология глазами детей»Знаете ли вы, что горячая вода замерзает быстрее, чем холодная? - Crazy Science
Горячая вода замерзает быстрее, чем холодная. Фото Грэм Пау / flickr
Каким бы невероятным это ни казалось, но горячая вода, поставленная в холодильник, замерзнет быстрее, чем вода комнатной температуры. Это странное явление обнаружил в школе Эрасто Мпемба из Танзании . Это было известно и раньше, но именно его упрямство и любознательность заставили науку разобраться с этой причудой.
Взят и... остался до поры до времени беспомощным.Существует как минимум 5 теорий, пытающихся объяснить эффект Мпембы. Одна из них гласит, что нагретая вода выделяет минеральные соли, понижающие ее температуру замерзания. Однако эффект проявляется и при использовании дистиллированной воды. Другой предполагает, что это результат более быстрого испарения. Хорошо - явление происходит и тогда, когда сосуд накрыт и нет испарения. Другие пытаются объяснить дело конвекцией, количеством растворенного газа или явлением переохлаждения. Последние говорят о том, что... возможно, эффект отсутствует.
И это то, что мы любим в науке (иногда с оттенком извращения) - столько всего интересного можно открыть и объяснить!
Что вы искали у нас?
Интересно? Поделитесь с другими
.Какую воду наливать в наши чайники? Теплый или холодный? Мы спросили у эксперта
Теоретически горячая вода должна закипать быстрее, но стоит ли ее кипятить?
Горячая вода служит для гигиенических и санитарных целей, а холодная – для пищевых целей, – говорит доктор Боэна Крогульска. Доктор Крогульска — заведующая отделом коммунальной гигиены Национального института общественного здравоохранения, с которой мы связались по этому поводу.
Доктор объясняет нам, что пить можно и холодную, и горячую воду.Однако рекомендуется кипятить холодную воду. В теплой воде больше бактерий, отложений и налетов. Это также влияет на вкус воды. Мы получаем более вкусный напиток, когда кипятим его с холодной водой.
Вопрос о том, насколько готовой водой может показаться баха. Однако, когда мы вводим в поисковике вопрос "как налить воду в чайник - холодную или теплую", то можно увидеть, что многие задают себе их.
Пользователь tmp7 с научного форума спрашивает:
Недавно услышал странную историю, а именно, что наливать в чайник теплую/горячую воду как-то нездорово/вредно.Так ли это и если "да", то почему
На этом сомнения не заканчиваются. Некоторые люди уже исключают в вопросе употребление теплой воды. Но интересно, почему лучше не использовать его. Это тон zachary17 с форума Pytamy.pl:
Почему нельзя наливать горячую воду в электрочайник?Мама всегда меня упрекает, но не может мне объяснить, почему именно так говорит.
На эти и подобные вопросы отвечает множество людей, интересующихся данной темой. Многие считают, что не имеет значения, какой кран мы открываем.
Большинство людей выступают за кипячение холодной воды. Мотивировать его, в т.ч. экономика:
Когда я включаю отопление, холод всегда летит первым
Некоторые люди используют холодную воду, потому что сначала фильтруют ее в специальных кувшинах. Кроме того, часто встречается фраза - холодная вода чище.
Однако есть и те, кто рекомендует добавлять в чайники теплую воду. В этом случае для них важнее всего экономия времени:
Я всегда наливаю в чайник горячую воду, время ожидания меньше и все.Наливайте холодную воду в чайники, потому что научились ей дома, часто как часовни17. Например, Амелия из Scientific.pl отвечает:Холодная вода пригодна для питья и отопления, горячая вода для мытья и содержит больше загрязняющих веществ!!! Я знаю это, потому что моя мама сказала мне сделать это такЭто то, что ближе всего к истине.
А теперь см. :
Почему сыновья засыпают себя песком? И как долго пьет?
.Как вскипятить воду комнатной температуры?
В этой небольшой статье мы ответим на вопрос "Как вскипятить воду комнатной температуры?" и объяснит два разных метода кипячения воды при комнатной температуре, давая подробные шаги, а также с первого взгляда понимая концепцию точки кипения. Кроме того, мы будем иметь дело с концепцией изменения давления водяного пара через табличное представление.
Хотя типичная температура кипения воды составляет 100 градусов по Цельсию (212 градусов по Фаренгейту), ее можно готовить при комнатной температуре.Вот несколько простых способов, которые иллюстрируют и объясняют, как они работают.
Вода кипятится при комнатной температуре с использованием двух различных методов, которые в настоящее время проходят испытания.
1. Наполните шприц небольшим количеством воды, погрузив его в шприц. Наполните шприц наполовину водой и доведите ее до кипения на плите.
2 - Закройте нижнюю часть шприца, чтобы предотвратить проникновение воздуха или воды. Используйте колпачок от шприца, закройте отверстие пальцем или плотно заклейте его скотчем, чтобы отверстие не открылось.
3. Вскипятить воду комнатной температуры. Просто снимите поршень со шприца.
Освоение техники требует времени и усилий. Если вы просто хотите вскипятить воду, превратите свой телефон в видеомагнитофон. Вы можете посмотреть позже.
Традиционно используется вакуумный насос. По мере того, как вы нагреваете больше воды, вы сможете поближе взглянуть на процесс. Вакуумный насос обязателен!
Стакан для теплой воды на 250 мл наполовину наполнен теплой водой
- Наполните стакан наполовину.
- Запустите аспирационный насос, нажав кнопку.
- Когда давление падает, вода начинает кипеть.
Горячая вода имеет более высокое давление пара, чем холодная вода, в противоположность этому. Вакуумный насос ускоряет кипение воды. Вода скапливается в шланге и насосе из-за длительного контакта с водяным паром.
Температура кипения жидкости – это температура, при которой она достигает этого состояния. Самый распространенный способ кипячения воды на кухне — использовать открытый чайник, наполненный водой.При нагревании жидкой воды внешнее давление, оказываемое на нее, соответствует давлению окружающего воздуха.
При нагревании жидкой воды температура воды увеличивается. Средняя молекула воды получает энергию и движется быстрее по мере повышения температуры жидкости. Из-за более высокой средней скорости больше молекул воды может выйти из притягивающих соединений жидкости.
Повышение температуры увеличивает вероятность выхода молекул воды в пар, который образуется над жидким состоянием.Давление паров жидкости увеличивается с повышением температуры. В процессе кипения давление паров нагретой воды подстраивается под внешнее давление окружающей среды. Вода начинает кипеть по мере повышения температуры воды.
Когда температура воды достигает 100 градусов Цельсия, говорят, что она закипает (212F). Давление водяного пара в нашей колбе при комнатной температуре Внешнее давление в колбе соответствует давлению, которое испытывает вода в этой ситуации. Вакуумный насос снижает внешнее давление до тех пор, пока оно не станет равным давлению водяного пара.В этот момент вода начинает кипеть при комнатной температуре!
При нормальной температуре температура влияет на давление кипения воды. Горячая вода закипает быстрее, чем холодная, из-за более высокого давления пара в горячей воде.
Помимо испытаний, существуют два метода определения давления кипения воды: прямое измерение и косвенное измерение. При определении давления водяного пара можно использовать либо диаграмму состояния воды, либо диаграмму. Вот несколько примеров часто используемых значений:
Погода была необычно теплой (градусы Цельсия)
Колебание давления водяного пара
Вода закипает при комнатной температуре при давлении от 0,02 до 0,03 атм.Следовательно, вода кипит при давлении, равном одной четверти нормального давления воздуха.
В этой небольшой статье мы ответили на вопрос "как вскипятить воду комнатной температуры?" и объяснил два разных метода кипячения воды при комнатной температуре с подробными инструкциями и кратким пониманием концепции температуры кипения. Кроме того, мы имели дело с концепцией изменения давления водяного пара через табличное представление.
http://people.bu.edu/straub/courses/demomaster/h3oroomboil.html
.Почему вода в горах закипает быстрее? При какой температуре закипает вода? Температура кипения и давление Температура кипения воды
Кипение воды сопровождается изменением характеристик ее фазового состояния и приобретением парообразной консистенции после достижения определенных температурных показателей.
Температура 100 градусов по Цельсию необходима для того, чтобы вскипятить воду и способствовать выделению пара. Сегодня мы попробуем разобраться с вопросом, как понять, что вода закипела.
Все мы с детства слышали советы родителей, что пить можно только кипяченую воду. Сегодня можно встретить как сторонников, так и противников таких рекомендаций.
С одной стороны, кипячение воды на самом деле нужная и полезная процедура, так как имеет следующие положительные стороны:
- Достижение температуры воды 100 градусов и выше сопровождается гибелью многих болезнетворных микроорганизмов, поэтому приготовление пищи можно назвать разновидностью очистки жидкости.Для эффективной борьбы с бактериями специалисты рекомендуют кипятить воду не менее 10 минут.
- При кипячении воды также устраняются различные загрязнения, которые могут представлять определенный риск для здоровья человека. Признаком избавления от грязи является образование накипи, которую часто можно увидеть на стенках чайников и кастрюль. Однако следует помнить, что при заваривании чая только кипяченой водой велика вероятность регулярного заполнения организма кристаллизовавшимися отложениями, что чревато в дальнейшем развитием мочекаменной болезни.
Несоблюдение рекомендуемого времени приготовления может привести к повреждению кипяченой воды.
Если вы подняли жидкость до 100 градусов и сразу же сняли ее с огня, можно не сомневаться, что подавляющее число микробов не пострадало. Чтобы этого избежать, кипятите воду в течение 10–15 минут.
Еще одна плохая сторона кипячения воды – потеря кислорода, необходимого для любого живого организма.
Благодаря крупным молекулам кислорода обеспечивается распределение полезных элементов по кровеносной системе. Конечно, нехватка кислорода не вредна для здоровья, но и пользы никакой.
Существует несколько способов доведения воды до кипения. Отличаются они в основном тем, какой пудинг вы используете для кипячения жидкости. Чайники чаще всего используются для приготовления чая или кофе, а горшки чаще всего используются для приготовления пищи.
Итак, сначала нужно наполнить чайник холодной водой из-под крана и поджечь емкость.По мере прогрева будут отчетливо слышны потрескивающие звуки, которые сменятся нарастающим шипением.
Следующим этапом является исчезновение шипения, которое сменяется слабым звуком, сопровождающимся выделением пара. Эти признаки будут свидетельствовать о том, что вода в чайнике кипит. Остается только подождать минут 10 и снять чайник с огня.
Гораздо проще определить температуру кипения воды в открытых емкостях. Налейте в кастрюлю необходимое количество холодной воды и поставьте емкость на огонь.Первым признаком того, что вода вот-вот закипит, будет появление мелких пузырьков, которые образуются на дне емкости и всплывают вверх.
Следующим шагом является увеличение размера и количества пузырьков с образованием пара над поверхностью контейнера. Если вода начинает кипеть, значит, жидкость достигла температуры, необходимой для кипения.
Вам понадобятся следующие факты:
- Если вы хотите как можно быстрее довести воду до кипения в кастрюле, накройте емкость крышкой, чтобы сохранить тепло.Также следует помнить, что в больших емкостях вода закипает дольше, а значит, тратится больше времени на нагрев такой кастрюли.
- Используйте только холодную водопроводную воду. Дело в том, что горячая вода может содержать примеси свинца, обнаруженные в вашей водопроводной системе. По мнению многих специалистов, такая вода непригодна для употребления и приготовления пищи даже после кипячения.
- Никогда не наполняйте контейнеры до краев, так как при кипячении вода вытечет из кастрюли.
- С увеличением высоты температура кипения падает. В этом случае может потребоваться большое время кипячения, чтобы убедиться, что все болезнетворные микроорганизмы погибли. Этот факт следует учитывать, отправляясь в поход в горы.
Также следует соблюдать все меры предосторожности при контакте не только с горячей водой контейнера, но и с образующимся паром, который может вызвать сильные ожоги.
НазадВнимание! Предварительный просмотр слайдов предназначен только для информационных целей и может не полностью отражать вашу презентацию.Если вы заинтересованы в этой работе, пожалуйста, скачайте полную версию.
В классе
1. Ступени кипячения воды.
Кипение – это переход жидкости в пар, происходящий вместе с образованием пузырьков пара или впадин в объеме жидкости. Пузырьки растут в результате испарения содержащейся в них жидкости, они поднимаются и удерживаются в пузырьках, насыщенный пар переходит в паровую фазу над жидкостью.
Кипение начинается, когда при нагревании жидкости давление насыщенного пара над ее поверхностью становится равным внешнему давлению.Температура кипения жидкости при постоянном давлении называется температурой кипения (Ткип). Для каждой жидкости температура кипения имеет свое значение и не меняется в процессе стационарного кипения.
Строго говоря, Ткип соответствует температуре насыщенного пара (температуре насыщения) над плоской поверхностью кипящей жидкости, так как сама жидкость всегда немного перегрета по сравнению с Ткип. При стационарном кипении температура кипящей жидкости не меняется. По мере увеличения давления Tкип
увеличивается.1.1 Классификация процессов кипения.
Варка классифицируется по следующим признакам:
пузырчатая и фольгированная.Фурункул, при котором пар образуется в виде периодически зарождающихся и растущих пузырьков, называется фолликулярным фурункулом. При медленном приготовлении зародышей в жидкости (точнее на стенках или дне сосуда) появляются пузырьки, наполненные паром.
При повышении теплового потока до некоторого критического значения отдельные пузырьки объединяются, образуя у стенки сосуда сплошной слой пара, периодически прорывающийся в объем жидкости.Этот режим называется режимом кино.
Если температура дна сосуда значительно превышает температуру кипения жидкости, то скорость образования пузырьков на дне становится настолько высокой, что они сливаются вместе, образуя сплошной слой пара между дном сосуда и сама жидкость. При таком пленочном режиме кипения поток тепла от нагревателя к жидкости резко падает (паровая пленка хуже проводит тепло, чем конвекция в жидкости), в результате чего снижается скорость кипения. Режим приготовления фильма можно увидеть на примере капли воды на горячей плите.
по типу конвекции на поверхности теплообмена? со свободной и принудительной конвекцией;При нагревании вода неподвижна и тепло передается от нижних слоев к верхним за счет теплопроводности. Однако по мере его нагрева характер теплообмена меняется, потому что начинается процесс, который в народе называют конвекцией. Когда вода нагревается на дне, она расширяется. Соответственно удельный вес нагретой придонной воды оказывается легче веса равного объема воды в поверхностных слоях.Это приводит к нестабильности всей водяной системы внутри поддона, что компенсируется тем, что горячая вода начинает подниматься на поверхность, а более холодная опускается на ее место. Это свободная конвекция. В случае вынужденной конвекции теплообмен формируется за счет перемешивания жидкости, а движение в воде формируется за искусственным смесителем теплоносителя, насосом, вентилятором и т.п.
от температуры насыщения? без переохлаждения и кипение с переохлаждением. Во время приготовления в режиме переохлаждения пузырьки воздуха поднимаются у дна сковороды, разбиваются и разрушаются.При отсутствии переохлаждения пузырьки отрываются, растут и всплывают на поверхность жидкости. по ориентации поверхности кипения в пространстве? на горизонтальных наклонных и вертикальных поверхностях;Некоторые слои жидкости, непосредственно примыкающие к более горячей поверхности теплообмена, нагреваются выше и поднимаются как более легкие пограничные слои вдоль вертикальной поверхности. Таким образом, вдоль горячей поверхности происходит непрерывное движение среды, скорость которого определяет интенсивность теплообмена между поверхностью и массой практически неподвижной среды.
кипящий характер? развитое и неразвитое, неустойчивое кипение;По мере увеличения плотности теплового потока скорость испарения увеличивается. Фурункул переходит в развернутый пузырь. Увеличение скорости отрыва заставляет пузырьки догонять и сливаться. С повышением температуры поверхности нагрева резко возрастает число центров испарения, и в жидкости поднимается все больше и больше оторвавшихся пузырьков, вызывающих ее интенсивное перемешивание. Такое приготовление носит развернутый характер.
1.2 Поэтапное разделение процесса уваривания.
Кипячение воды — сложный процесс, состоящий из четырех четко различимых стадий.
Первая стадия начинается с появления мелких пузырьков воздуха со дна чайника, а также появления групп пузырьков на поверхности воды у стенок чайника.
Вторая стадия характеризуется увеличением объема пузырьков. Затем количество пузырьков, образующихся в воде и устремляющихся на поверхность, постепенно увеличивается.На первой стадии кипения мы слышим тонкий, едва уловимый сольный звук.
Третья фаза кипения характеризуется массивным взрывом пузырьков, которые сначала вызывают легкое помутнение, а затем даже «отбеливают» воду, напоминая быстро текущую родниковую воду. Это известно как приготовление «белого ключа». Он крайне недолговечен. Звук становится похожим на жужжание небольшого роя пчел.
Четвертая - интенсивное кипение воды, появление на поверхности крупных лопающихся пузырей с последующим разбрызгиванием.Брызги будут означать, что вода слишком сильно закипела. Звуки сильно усилены, но нарушена их однородность, они имеют тенденцию к доминированию и нарастанию хаотично.
2. Из китайской чайной церемонии.
На Востоке особое отношение к чаепитию. В Китае и Японии чайная церемония была частью встреч философов и художников. За чаем традиционного восточного произносились мудрые речи, рассматривались произведения искусства.Для каждой встречи специально оформлялась чайная церемония, подбирались букеты цветов. Используются специальные чайные принадлежности. особой обработке подвергалась вода, которую брали для заваривания чая. Важно правильно кипятить воду, обращая внимание на «огненные циклы», которые воспринимаются и воспроизводятся в кипящей воде. Воду не следует доводить до быстрого кипения, так как при этом теряется энергия воды, которая в сочетании с энергией чайных листьев вызывает в нас желаемое чайное состояние.
Существует четыре стадии внешнего вида кипящей воды, которые соответственно называются "рыбий глаз ", "крабовый глаз" , "жемчужные нити" и "бурлящий родник" . Этим четырем стадиям соответствуют четыре характеристики звукового сопровождения кипящей воды: тихий шум, умеренный шум, шум и сильный шум, которым в разных источниках иногда дают разные поэтические названия.
Кроме того, контролируются этапы производства пара. Например, легкий туман, туман, густой туман.Туман и густой туман свидетельствуют о перезревшем кипятке, который уже не пригоден для заваривания чая. Считается, что энергия огня в ней уже достаточно сильна, чтобы подавить энергию воды, и в результате вода не сможет должным образом связаться с чайным листом и дать чаепитию нужное качество энергии. .
В результате правильного заваривания мы получаем вкуснейший чай, который можно заваривать несколько раз не нагретой до 100 градусов водой, наслаждаясь тонкими оттенками послевкусия от каждого нового настоя.
В России стали появляться чайные клубы, прививающие культуру чаепития на Востоке. В чайной церемонии, известной как Лу Юй, или кипячении воды на открытом огне, можно наблюдать все стадии кипячения воды. Такие опыты с процессом кипячения воды можно провести дома. Предлагаю эксперименты:
- изменения температуры на дне сосуда и на поверхности жидкости;
изменение температурной зависимости стадий закипания воды;
- изменение объема кипятка во времени;
- распределение зависимости температуры от расстояния до поверхности жидкости.3. Эксперименты по наблюдению за процессом кипения.
90 1023.1. Исследование температурной зависимости стадий кипения воды.
Измерялась температура на всех четырех стадиях кипения жидкости. Были достигнуты следующие результаты:
- Первый этап кипячения воды (FISHEYE) длился от 1 до 4 минут. Пузырьки на дне появились при 55 градусах (фото 1).
Фото1.
- секунд Стадия кипячения воды (КРАБИЙ ГЛАЗ) длилась от 5 до 7 минут при температуре около 77 градусов.Маленькие пузырьки на дне увеличились в объеме, напоминая глаза краба. (фото 2).
Фото 2.
- третий этап кипячения воды (ЖЕМЧУЖНАЯ НИТЬ) длился от 8 до 10 минут. Множество мелких пузырьков образовывали ЖЕМЧУЖНЫЕ НИТИ, которые поднимались к поверхности воды, не достигая ее. Процесс начался при 83 градусах (фото 3).
Фото 3.
- четвертый этап кипячения воды (Bubbling SOURCE) длился от 10 до 12 минут.Пузыри росли, поднимались на поверхность воды и лопались, образуя просачивающуюся воду. Процесс осуществлялся при температуре 98 градусов (фото 4). Фото 4.
Фото 4.
3.2. Изучение изменения объема кипящей воды во времени.
Объем кипящей воды меняется со временем. Первоначальный объем воды в миске был 1 литр. Через 32 минуты объем уменьшился вдвое. Это хорошо видно на фото 5, отмеченном красными точками.
Фото 5.
Фото 6.За следующие 13 минут кипячения воды ее объем уменьшился на треть, эта линия также отмечена красными точками (рис. 6).
По результатам измерений получена зависимость объема кипящей воды от времени.
Рис. 1. График изменения объема кипящей воды во времени
Вывод: изменение объема обратно пропорционально времени кипения жидкости (рис.1) до потери исходного объема1 / 25 шт. На последнем этапе падение объема замедлилось. Важную роль здесь играет режим кипения пленки. Если температура дна сосуда значительно превышает температуру кипения жидкости, то скорость образования пузырьков на дне становится настолько высокой, что они сливаются, образуя сплошную паровую прослойку между дном сосуда и самой жидкостью. В этом режиме скорость кипения жидкости снижается.
3.3. Исследование распределения зависимости температуры от расстояния до поверхности жидкости.
В кипящей жидкости устанавливается определенное распределение температуры (рис. 2), и вблизи поверхности нагрева жидкость явно перегрета. Величина перегрева зависит от ряда физико-химических свойств и самой жидкости, а также граничных поверхностей твердых тел. Тщательно очищенные жидкости, свободные от растворенных газов (воздух), при соблюдении особых мер предосторожности могут быть перегреты на несколько десятков градусов.
Рис. 2. График зависимости изменения температуры поверхностной воды от расстояния до поверхности нагрева.
По результатам измерений можно получить график зависимости изменения температуры воды от расстояния до поверхности нагрева.
Вывод: по мере увеличения глубины жидкости температура ниже, а на небольших расстояниях от поверхности, до 1 см, температура резко падает, а затем практически не меняется.
3.4 Изучение изменения температуры на дне сосуда и на поверхности жидкости.
Проведено 12 измерений. Вода нагревалась от 7 градусов до точки кипения.Измерения температуры проводились каждую минуту. По результатам измерений были получены две диаграммы изменения температуры на поверхности воды и на дне.
Рис. 3. Таблица и график по результатам наблюдения. (фото автора)
Вывод: изменение температуры воды на дне сосуда и на поверхности различно. На поверхности температура подчиняется строго линейному закону и достигает точки кипения на три минуты позже, чем на дне. Это связано с тем, что жидкость на поверхности соприкасается с воздухом и отдает часть своей энергии, поэтому нагревается иначе, чем на дне кастрюли.
Выводы по результатам работы.
Установлено, что вода при нагревании до точки кипения проходит три стадии, зависящие от теплообмена внутри жидкости с образованием и ростом пузырьков пара внутри жидкости. Наблюдая за поведением воды, были замечены отличительные особенности каждой стадии.
Изменение температуры воды на дне кастрюли и на поверхности разное. На поверхности температура изменяется строго по линейному принципу и достигает точки кипения на три минуты позже, чем на дне, из-за того, что на поверхности жидкость контактирует с воздухом и отдает часть своей энергии.
Также экспериментально установлено, что с увеличением глубины жидкости температура ниже, а на малых расстояниях от поверхности, до 1 см, температура резко падает, а затем практически не изменяется.
Процесс кипения происходит с поглощением тепла. При нагревании жидкости большая часть энергии уходит на разрыв связей между молекулами воды. При этом растворенный в воде газ выделяется на дне и стенке сосуда, создавая пузырьки воздуха.При достижении определенного размера пузырь поднимается на поверхность и с характерным звуком опускается. Если таких пузырьков много, вода «шипит». Воздушный пузырек поднимается к поверхности воды и лопается, если выталкивающая сила больше силы тяжести. Варка – непрерывный процесс, при кипячении температура воды составляет 100 градусов и не меняется в процессе кипячения воды.
Литература
- Вице-президент Исаченко В.А. Осипова, А.С. Сукомеля «Теплообмен» М.: Энергия 1969
- Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. Л., 1975
- Крокстон К. А. Физика жидкого состояния. М., 1987
- ДЕНЬ. Куреннова «Русская народная медицина».
- Буздин А. , Сорокина В. , Кипящие жидкости. Журнал Quantum, N6 , 1987 г. 90 102
Если жидкость нагреть, она закипит при определенной температуре. При варке в жидкости образуются пузырьки, которые поднимаются и лопаются.Пузырьки содержат воздух, содержащий водяной пар. Когда пузырьки лопаются, пар испаряется, поэтому жидкость испаряется быстро.
В жидком состоянии различные вещества кипят при характерной для них температуре. Причем эта температура зависит не только от природы вещества, но и от атмосферного давления. Так, вода при нормальном атмосферном давлении кипит при 100°С, а в горах, где давление ниже, вода кипит при более низкой температуре.
При кипении жидкости дальнейшее приложение к ней энергии (тепла) не повышает ее температуру, а просто поддерживает ее кипение.Это означает, что энергия используется для поддержания процесса кипения, а не для повышения температуры вещества. Поэтому в физике вводится такое понятие, как удельная теплоемкость , испарение (л). Оно равно количеству теплоты, необходимому для полного кипения 1 кг жидкости.
Очевидно, что разные вещества имеют свою удельную теплоту парообразования. Так для воды это 2,3·10 6 Дж/кг. Для эфира, кипящего при 35 °С, L = 0,4 · 10 6 Дж/кг. Ртуть, кипящая при 357 °С, имеет L = 0,3·10 6 Дж/кг.
Как выглядит процесс приготовления? Когда вода нагревается, но еще не достигла точки кипения, в ней начинают образовываться мелкие пузырьки. Обычно они образуются на дне аквариума, потому что внизу они обычно прогреваются, а температура там выше.
Пузыри легче окружающей воды и поэтому начинают подниматься к более высоким слоям. Однако температура здесь даже ниже, чем внизу. Следовательно, пар конденсируется, пузырьки становятся меньше и тяжелее, а затем снова падают.Это происходит до тех пор, пока вся вода не будет нагрета до температуры кипения. В этот момент вы можете услышать звук перед приготовлением.
При достижении точки кипения пузырьки не падают, а всплывают на поверхность и лопаются. Из них выходит пара. В этот момент уже не слышно шума, а булькает жидкость, свидетельствующая о том, что она закипела.
Таким образом, при кипении, а также при испарении жидкость переходит в пар. Однако в отличие от испарения, которое происходит только у поверхности жидкости, кипение сопровождается образованием во всем объеме пузырьков, содержащих водяной пар.Также, в отличие от испарения, которое происходит при любой заданной температуре, приготовление пищи возможно только при определенной температуре, характерной для рассматриваемой жидкости.
Почему чем выше атмосферное давление, тем выше температура кипения жидкости? Воздух давит на воду, поэтому внутри воды создается давление. При образовании пузырьков пар давит и на них, причем сильнее, чем внешнее давление. Чем больше давление на пузырьки извне, тем сильнее должно быть в них внутреннее давление.Поэтому они образуются при более высокой температуре. Это означает, что вода закипает при более высокой температуре.
Необходимо знать температуру кипения, так как при ее достижении вода переходит в пар, то есть из одного состояния в другое.
Мы привыкли, что в кипятке можно дезинфицировать посуду, готовить еду, но это не всегда так. При некоторых условиях температура жидкости будет слишком низкой для всего этого.
Суть процесса
Прежде всего, нам нужно определить понятие кипения.Что это? Это процесс превращения вещества в пар. Причем этот процесс происходит не только на поверхности, но и во всем объеме вещества.
При приготовлении пищи начинают образовываться пузыри, содержащие воздух и насыщенный пар. Звук кипящего чайника, кастрюли свидетельствует о том, что пузырьки воздуха начали подниматься, затем опускаться и лопаться. Когда емкость хорошо прогреется со всех сторон, шум прекратится, значит, жидкость полностью выкипела.
Процесс происходит при определенной температуре и давлении и с точки зрения физики является фазовым переходом первого рода.
Внимание! Испарение может происходить при любой температуре, а кипение – при строго определенной температуре.
В таблицах точка кипения воды или другой жидкости при нормальном атмосферном давлении указана как одна из основных физических характеристик. Температура кипения (Тк) фактически равна температуре пара, находящегося в состоянии насыщения на границе раздела вода-воздух.Сама вода, если быть точным, немного более нагрета.
На процесс приготовления также существенно влияют:
- наличие газообразных загрязнителей в воде;
- звуковых волн;
- ионизация.
Существуют и другие факторы, из-за которых пузырьки образуются быстрее или медленнее. Также следует отметить, что каждое вещество имеет свою Tk. Есть мнение, что если в воду добавить соли, то она быстрее закипит. Верно, но время немного изменится.Для ощутимого результата потребуется добавить много соли, что полностью испортит блюдо.
Разное
При нормальном атмосферном давлении (760 мм рт.ст. или 101 кПа, 1 атм.) вода закипает, нагревается до 100 ℃. Все это знают.
Важно! Если внешнее давление увеличить, то температура кипения тоже повысится, а если уменьшить, то понизит.
Уравнение зависимости температуры кипения воды от давления довольно сложное.Эта зависимость не является линейной. Иногда они используют барометрическую формулу для некоторых приближений и уравнение Клаузиуса-Клапейрона.
Удобнее пользоваться таблицами из учебников, в которых приведены данные, полученные экспериментальным путем. По ним можно построить график и вычислить требуемое значение после экстраполяции.
В горах вода закипит до того, как нагреется до 100 ℃. На самой высокой вершине мира Джомолунгме (Эверест, высота 8848 м) температура кипения воды составляет около 69 ℃.Но даже если мы опустимся немного ниже, вода не закипит на сто градусов, пока мы не достигнем давления в 101 кПа. На Эльбрусе, ниже Эвереста, чайник закипит при 82 ℃ — там давление 0,5 атм.
Поэтому в горных условиях приготовление пищи займет гораздо больше времени, а некоторые продукты вообще не разварятся в воде, их придется готовить по-другому. Иногда неопытные туристы недоумевают, почему яйца так долго варятся, а кипяток не пригорает.Дело в том, что этот кипяток недостаточно нагрет.
Наоборот, в автоклавах и скороварках давление увеличивается. Это заставляет воду кипеть при более высокой температуре. Пища становится горячее и готовится быстрее. Вот почему скороварки называют так называемыми Нагрев до высокой температуры полезен еще и тем, что обеззараживается жидкость, в ней погибают микробы.
Кипячение при повышенном давлении
Повышение давления приведет к увеличению Tc воды.При 15 атмосферах он закипит только при 200 градусах, при 80 атмосферах. - 300 градусов. В будущем повышение температуры будет очень медленным. Максимальное значение стремится к 374,15 ℃, что соответствует 218,4 атмосферы.
Приготовление в вакууме
Что произойдет, если воздух начнет просачиваться все больше и больше, стремясь к отрицательному давлению? Понятно, что температура кипения тоже начнет снижаться. А когда вода закипит?
При снижении давления до 10-15 мм рт.Кусок. (в 50–70 раз) температура кипения снижается до 10–15 ℃. Эта вода может охладить вас.
По мере дальнейшего падения давления Tc будет уменьшаться и может достигать точки замерзания. При этом в жидком состоянии вода просто не может существовать. Он сразу перейдет ото льда к газу. Это произойдет на отметке 4,6 мм рт. Кусок.
Абсолютного вакуума достичь невозможно, но можно получить очень разреженную атмосферу, откачивая воздух из сосуда с водой.В результате такого эксперимента вы сможете точно увидеть, когда жидкость закипит.
Давление падает не только при откачке воздуха. Он уменьшается вблизи быстро вращающегося гребного винта, такого как морской гребной винт. В этом случае приготовление пищи также начинается у ее поверхности. Этот процесс называется кавитацией. Во многих случаях это нежелательно, но иногда полезно. Так, кавитация используется в биомедицине, промышленности и при ультразвуковой очистке поверхностей.
Любой, кто изучал физику в школе, на вопрос, при какой температуре кипит вода, без раздумий ответит «100°С», даже если его оценки были ниже среднего. Но почему тогда альпинисты жалуются, что у них проблемы с приготовлением и завариванием чая на высоте? Поговорим об этом подробнее.
Кипение — это физический процесс превращения жидкости в пар. Температура кипения жидкости напрямую зависит от ее состава и атмосферного давления. Поэтому, чем выше мы поднимаемся в горы, тем ниже давление, а воде нужна более низкая температура, чтобы закипеть.
На 0 над уровнем моря Температура кипения воды на самом деле 100°С. Но с каждым подходом на 500 метров температура кипения воды падает на 2-3°С. На высоте 1000 м вода закипает при 96,7 °С. На высоте 2000 м для закипания нужна всего 93,3 °С.
На Эльбрусе, высочайшей вершине Европы (5642 м), где температура в конце лета достигает -7°С, вода кипит при температуре 80,8°С.
На Кавказской вершине Казбек (5033 м) для закипания воды требуется 83°С.
В Гималаях, где гор почти 9000.над уровнем моря для кипящей воды потребуется еще более низкая температура. У самой высокой горы Гималаев — Аннапурны — вода будет кипеть при температуре около 70,7 °С.
В горах Казахстана температура кипения воды другая:
- На самой высокой горе Казахстана Хан-Тенгри (7010 м) - 75,5°С.
- На вершине Талгара (4979) - 83,3°С.
- Актау (4690) - 84,3°С.
- На Белухе (4506) - 84,9°С.
По мере увеличения давления температура кипения воды также увеличивается.Именно поэтому в специальной посуде, обеспечивающей высокое давление при приготовлении, например, в скороварке, пища готовится гораздо быстрее.
Горцы неслучайно являются одними из самых крупных покупателей домашних скороварок. А для влюбленных в горные походы выпускают специальную посуду, обеспечивающую высокую температуру кипятка.
Как известно, при кипячении вода проходит несколько стадий:
- образование пузырьков воздуха при повышении температуры;
- рост пузырьков и их подъем на поверхность;
- помутнение поверхности из-за скопившихся на ней пузырьков;
- пузыри воды из-за лопающихся пузырей и образования пара.
Обратите внимание, что температура кипения соленой воды выше, чем у пресной воды, потому что ионы соли между молекулами воды придают им большую прочность. В результате для разрыва связи и образования пара необходимы более высокие температуры. Например, 40 г соли повысят температуру кипения литра воды почти на 1 °С.
Отвечая на вопрос, при какой температуре закипает вода, не забывайте, что многое зависит от атмосферного давления и состава воды.
.Эта горячая или холодная вода замерзнет быстрее. Эффект Мпембы, или почему горячая вода замерзает быстрее холодной
В этой статье мы рассмотрим, почему горячая вода замерзает быстрее, чем холодная.
Горячая вода замерзает намного быстрее, чем холодная! Это удивительное свойство воды, которому ученые не могут найти точного объяснения, известно с древних времен. Например, еще у Аристотеля есть описание зимней рыбалки: рыбаки втыкают свои удочки в проруби во льду и, чтобы их скорее заморозить, поливают лед теплой водой.Это явление получило название Эрасто Мпемба в 1960-х годах. Мнемба заметил странный эффект, когда готовил мороженое, и обратился за разъяснениями к своему учителю физики, доктору Денису Осборну. Мпемба и доктор Осборн экспериментировали с водой разной температуры и пришли к выводу, что почти кипящая вода начинает замерзать гораздо быстрее, чем вода комнатной температуры. Другие ученые проводили свои эксперименты и каждый раз получали схожие результаты.
Объяснение физического явления
Нет общепринятого объяснения, почему это так.Многие исследователи предполагают, что это гипотермия жидкости, возникающая при снижении ее температуры ниже точки замерзания. Другими словами, если вода замерзает при температуре ниже 0°С, переохлажденная вода может иметь температуру, например, -2°С, оставаясь при этом жидкой, не превращаясь в лед. Когда вы пытаетесь заморозить холодную воду, скорее всего, она сначала переохладится, а затем через некоторое время затвердеет. Другие процессы происходят в нагретой воде. Его более быстрое превращение в лед связано с конвекцией.
Конвекция - Это физическое явление, при котором теплые нижние слои жидкости поднимаются, а верхние, охлажденные, слои опускаются.
Одним из моих любимых предметов в школе была химия. Однажды учитель химии дал нам очень странное и сложное задание. Он дал нам список вопросов, на которые мы должны были ответить с точки зрения химии. На это задание нам дали несколько дней и разрешили пользоваться библиотеками и другими доступными источниками информации. Один из этих вопросов касался точки замерзания воды.Точно не помню, в чем был вопрос, но суть была в том, что если взять два деревянных ведра одинакового размера, одно с горячей водой, другое с холодной водой (точно нужной температуры), и поставить их в среда с определенной температурой, которая замораживает их быстрее? Ответ, конечно, пришел сразу - ведро холодной воды, но нам это показалось слишком легким. Но этого было недостаточно, чтобы дать полный ответ, нужно было доказать его с химической точки зрения.Несмотря на все мои размышления и поиски, я не смог сделать логический вывод. В тот день я даже решил пропустить этот туториал, поэтому так и не нашел решения этой головоломки.
Прошли годы, и я узнал много бытовых мифов о температуре кипения и замерзания воды, и один из них был: «Горячая вода замерзает быстрее». Я просмотрел много сайтов, но информация была слишком противоречивой. И это были всего лишь мнения, необоснованные с точки зрения науки. И я решил провести свой собственный эксперимент.Поскольку деревянных ведер я не нашел, я воспользовался морозильной камерой, плитой, водой и цифровым термометром. О результатах своего опыта я расскажу чуть позже. Во-первых, позвольте мне поделиться с вами некоторыми интересными аргументами о воде:
Горячая вода замерзает быстрее, чем холодная. Большинство экспертов говорят, что холодная вода замерзает быстрее, чем горячая. Но одно забавное явление (так называемый эффект Мемба) по неизвестным причинам доказывает обратное: горячая вода замерзает быстрее, чем холодная.Одним из объяснений этого является процесс испарения: если очень горячую воду поместить в холодную среду, она начнет испаряться (оставшаяся вода быстрее замерзнет). А по законам химии это вовсе не миф, и скорее всего именно это и хотел от нас услышать учитель.
Кипяченая вода замерзает быстрее, чем водопроводная. Несмотря на предварительное объяснение, некоторые эксперты говорят, что когда кипяченая вода охлаждается до комнатной температуры, она должна замерзать быстрее, потому что кипячение уменьшает количество кислорода.
Холодная вода закипает быстрее, чем горячая. Если горячая вода замерзает быстрее, холодная вода может закипеть быстрее! Это противоречит здравому смыслу, и ученые говорят, что этого просто не может быть. Теплая водопроводная вода должна кипеть быстрее, чем холодная. Но, используя горячую воду для приготовления пищи, вы не экономите энергию. Вы можете использовать меньше газа или света, но водонагреватель будет потреблять столько же энергии, сколько необходимо для нагрева холодной воды. (С солнечной энергией дело обстоит немного иначе.) Когда водонагреватель нагревается водонагревателем, может образоваться осадок, и для нагрева воды потребуется больше времени.
Если добавить в воду соль, она закипит быстрее. Соль повышает температуру кипения (и соответственно понижает температуру замерзания — поэтому некоторые хозяйки добавляют в мороженое немного каменной соли). Но в данном случае нас интересует другой вопрос: как долго будет кипеть вода и может ли температура кипения при этом подняться выше 100°С). Вопреки тому, что пишут в поваренных книгах, ученые утверждают, что количества соли, которую мы добавляем в кипящую воду, недостаточно, чтобы повлиять на время или температуру приготовления.
Но вот что у меня есть:
Холодная вода: я использовал три стеклянных стакана по 100 мл очищенной воды: один с комнатной температурой (22 °C), один с горячей водой (115 °F/46 °C) и один с кипяченой водой (212°F/100°C). Ставлю все три стакана в морозилку при -18°С. А так как я знал, что вода не сразу превратится в лед, то определял степень замерзания "деревянной поплавком". Когда палочка в центре стакана перестала касаться дна, я предположил, что вода замерзла.Я проверял свои очки каждые пять минут. Каковы мои результаты? Вода в первом стакане замерзла через 50 минут. Горячая вода замерзла через 80 минут. Приготовлено - через 95 минут. Мои открытия: учитывая условия в морозильной камере и используемую воду, я не смог воспроизвести эффект Мемб.
Я также проводил этот эксперимент с предварительно вскипяченной водой, охлажденной до комнатной температуры. Она замерзла через 60 минут - и замерзала дольше, чем холодная вода.
Кипяченая вода: Я взял литр воды комнатной температуры и поджег.Закипело за 6 минут. Затем снова охладила до комнатной температуры и добавила к горячему. На том же огне кипятили горячую воду 4 часа 30 минут. Вывод: горячая вода закипает гораздо быстрее, чем ожидалось.
Кипяченая вода (с солью): на 1 литр воды я добавила 2 большие ложки поваренной соли. Оно закипело через 6 минут 33 секунды и, как показал термометр, достигло температуры 102 °С. Несомненно, соль влияет на температуру кипения, но не сильно.Вывод: соль в воде не сильно влияет на температуру и время приготовления. Честно признаюсь, мою кухню сложно назвать лабораторией, и, возможно, мои выводы противоречат действительности. Мое морозильное отделение может замораживать продукты неравномерно. Мои очки могли быть неправильной формы и т. д. Но что бы ни происходило в лаборатории, когда дело доходит до замерзания или кипячения воды на кухне, здравый смысл превыше всего.
ссылка с интересными фактами о воде водевас
как предложено на форуме.ixbt.com этот эффект (эффект замерзания горячей воды быстрее, чем холодной) называется «эффектом Аристотеля-Мпембы»Те. кипяченая (охлажденная) вода замерзает быстрее, чем «сырая»
В 1963 году студент из Танзании Эрасто Мпемба задал своему учителю глупый вопрос – почему теплое мороженое замерзает в его морозилке быстрее, чем холодное?
Учась в старшей школе Магамба в Танзании, Эрасто Мпемба занимался практической кулинарией. Он должен был сделать домашнее мороженое — вскипятить молоко, растворить в нем сахар, охладить до комнатной температуры, а затем поставить в холодильник для застывания.Судя по всему, Мпемба был не очень прилежным учеником и затягивал первую часть задания. Опасаясь, что он может пропустить конец урока, он поставил еще горячее молоко в холодильник. К его удивлению, оно замерзло даже раньше, чем молоко его товарищей, приготовленное по заданной технологии.
Он обратился к учителю физики за разъяснениями, но только посмеялся над учеником, сказавшим: "Это не мировая физика, а физика Мпембы". После этого Мпемба экспериментировал не только с молоком, но и с простой водой.
Во всяком случае, будучи уже студентом Мквава Хай, он попросил воды у профессора Денниса Осборна из Университетского колледжа в Дар-эс-Саламе (приглашенного директором для чтения лекции по физике) о воде: «Если мы возьмем два одинаковых емкости с равными объемами воды, да так, чтобы в одной из них вода имела температуру 35°С, а в другой - 100°С и поставить их в морозильную камеру, тогда в другой вода замерзнет быстрее. Почему?» Осборн заинтересовался этим вопросом и вскоре в 1969 году он и Мпемба опубликовали результаты своих опытов в журнале Physics Education.С тех пор обнаруженный ими эффект получил название эффекта Мпембы.
Вам интересно, почему это происходит? Несколько лет назад ученым удалось объяснить это явление...
Эффект Мпембы (парадокс Мпембы) - парадокс, говорящий о том, что горячая вода при определенных условиях замерзает быстрее, чем холодная, хотя и должна проходить температуру холодной воды в течение процесс замораживания. Этот парадокс является экспериментальным фактом, идущим вразрез с общепринятыми представлениями о том, что при одних и тех же условиях более нагретое тело будет остывать до определенной температуры дольше, чем менее нагретое тело, чтобы охладиться до той же температуры.
Это явление заметили в свое время Аристотель, Фрэнсис Бэкон и Декарт. До сих пор никто точно не знает, как объяснить этот странный эффект. У ученых нет единой версии, хотя их много. Речь идет о различии свойств горячей и холодной воды, но пока неясно, какие именно свойства играют роль: различие в переохлаждении, испарении, льдообразовании, конвекции или воздействии сжиженных газов на воду при разных температурах. Парадокс эффекта Мпембы состоит в том, что время, необходимое телу для охлаждения до температуры окружающей среды, должно быть пропорционально разнице температур между этим телом и окружающей его средой.Этот закон был установлен Ньютоном и с тех пор неоднократно подтверждался на практике. В результате вода при 100°С остывает до 0°С быстрее, чем такое же количество воды при 35°С.
С тех пор появились различные версии, одна из которых заключалась в следующем: часть горячей воды сначала просто испаряется, а потом, когда ее меньше, вода быстрее замерзает. Эта версия из-за своей простоты стала самой популярной, но учёных она не полностью удовлетворила.
Теперь группа ученых из Технологического университета Наньян в Сингапуре под руководством химика Си Чжана заявила, что разгадала извечную загадку того, почему горячая вода замерзает быстрее, чем холодная. Как обнаружили китайские специалисты, секрет кроется в количестве энергии, запасенной в водородных связях между молекулами воды.
Как известно, молекулы воды состоят из одного атома кислорода и двух атомов водорода, связанных ковалентными связями, что выглядит как обмен электронами на уровне частиц.Еще одним общеизвестным фактом является то, что атомы водорода притягиваются к атомам кислорода из соседних молекул – в этом случае образуются водородные связи.
В то же время молекулы воды обычно отталкиваются друг от друга. Исследователи из Сингапура отметили, что чем теплее вода, тем больше расстояние между молекулами жидкости из-за увеличения сил отталкивания. В результате водородные связи растягиваются и поэтому накапливают больше энергии. Эта энергия высвобождается по мере остывания воды — молекулы сближаются.А высвобождение энергии, как известно, означает охлаждение.
Вот предположения ученых:
Испарение
Горячая вода быстрее испаряется из емкости, поэтому объем уменьшается, и меньший объем воды при той же температуре замерзает быстрее. Вода, нагретая до 100°С, после охлаждения до 0°С теряет 16% своей массы. Эффект испарения - двойной эффект. Во-первых, уменьшается количество воды, необходимой для охлаждения. Во-вторых, его температура падает из-за испарения.
Разность температур
В связи с тем, что разница температур между горячей водой и холодным воздухом больше - поэтому теплообмен в этом случае интенсивнее и горячая вода быстрее остывает.
Гипотермия
При охлаждении воды ниже 0°С она не всегда замерзает. При определенных условиях он может стать гипотермическим, оставаясь жидким при температурах ниже точки замерзания. В некоторых случаях вода может оставаться жидкой при температуре –20°С.Причина этого эффекта в том, что для образования первых кристаллов льда необходимы кристаллообразующие центры. Если их нет в жидкой воде, то переохлаждение будет продолжаться до тех пор, пока температура не упадет настолько, что начнут самопроизвольно образовываться кристаллы. Когда они начинают формироваться в переохлажденной жидкости, они начинают расти быстрее, образуя ледяную грязь, которая при замерзании образует лед. Горячая вода наиболее подвержена переохлаждению, поскольку при ее нагревании удаляются растворенные газы и пузырьки, которые, в свою очередь, могут действовать как центры льда.Почему при переохлаждении горячая вода замерзает быстрее? В случае холодной воды, которая не переохлаждена, на ее поверхности образуется тонкий слой льда, который действует как изолятор между водой и холодным воздухом, препятствуя, таким образом, дальнейшему испарению. В этом случае скорость образования кристаллов льда будет ниже. В переохлажденной горячей воде переохлажденная вода не имеет защитного поверхностного слоя льда. Соответственно, через открытый верх он гораздо быстрее теряет тепло.Когда процесс переохлаждения заканчивается и вода замерзает, теряется гораздо больше тепла и, следовательно, образуется больше льда. Многие исследователи этого эффекта считают гипотермию основным фактором эффекта Мпембы.
КонвекцияХолодная вода начинает замерзать сверху, ухудшая радиационно-тепловую конвекцию, а значит и потери тепла, а горячая вода начинает замерзать снизу. Этот эффект объясняется аномалией плотности воды. Вода имеет максимальную плотность при 4°С.Если охладить воду до 4°С и поместить ее в среду с более низкой температурой, то верхний слой воды замерзнет быстрее. Так как эта вода менее плотная, чем вода при 4°С, она останется на поверхности, образуя тонкий холодный слой. В этих условиях на поверхности воды на короткое время образуется тонкий слой льда, но этот слой льда будет действовать как изолятор для защиты нижних слоев воды, температура которых будет оставаться на уровне 4°С. Поэтому дальнейший процесс охлаждения будет более медленным. Совсем другая ситуация с горячей водой.Поверхностный слой воды остывает быстрее из-за испарения и большей разницы температур. Кроме того, слои холодной воды более плотные, чем слои горячей воды, поэтому слой холодной воды будет опускаться, поднимая слой теплой воды на поверхность. Эта циркуляция воды обеспечивает быстрое падение температуры. Но почему этот процесс не достигает точки равновесия? Для объяснения эффекта Мпембы с точки зрения конвекции следует предположить, что холодный и горячий слои воды разделены, и процесс конвекции продолжается после снижения средней температуры воды ниже 4 °С.Однако нет экспериментальных данных, подтверждающих эту гипотезу о разделении холодных и горячих слоев воды за счет конвекции.
Газы, растворенные в воде
Вода всегда содержит растворенные газы - кислород и углекислый газ. Эти газы обладают способностью понижать температуру замерзания воды. При нагревании воды эти газы выделяются из воды, так как их растворимость в воде ниже при высоких температурах. Поэтому при охлаждении горячей воды в ней всегда меньше растворенного газа, чем в ненагретой холодной воде.Поэтому температура замерзания нагретой воды выше и она быстрее замерзает. Этот фактор иногда считают основным в объяснении эффекта Мпембы, хотя экспериментальных данных, подтверждающих этот факт, нет.
Теплопроводность
Этот механизм может играть существенную роль, когда вода помещается в холодильную камеру в небольших емкостях. Было обнаружено, что в этих условиях контейнер с горячей водой растапливает лежащий под ним лед в морозильной камере, тем самым улучшая тепловой контакт со стенкой морозильной камеры и улучшая теплопроводность.В результате тепло от емкости с горячей водой отводится быстрее, чем от холодной. В свою очередь емкость с холодной водой не оттаивает снег под ней. Все эти (и другие) условия проверены во многих экспериментах, но однозначного ответа на вопрос - какие из них обеспечивают стопроцентное воспроизведение эффекта Мпембы - получено не было. Например, в 1995 году немецкий физик Давид Ауэрбах изучал влияние на этот эффект переохлаждения воды. Он обнаружил, что горячая вода, достигая переохлажденного состояния, замерзает при более высокой температуре, чем холодная вода, которая происходит быстрее последней.Но холодная вода достигает переохлажденного состояния быстрее, чем горячая вода, тем самым компенсируя предыдущую задержку. Кроме того, результаты Ауэрбаха противоречили ранее полученным данным о том, что горячая вода может достигать большего переохлаждения из-за меньшего количества центров кристаллизации. При нагревании воды из нее удаляются растворенные в ней газы, а растворенные в ней соли выпадают в осадок при варке. Пока можно сказать только одно — воспроизведение этого эффекта существенно зависит от условий, в которых проводится эксперимент.Именно потому, что не всегда воспроизводится.
Но, как говорится, наиболее вероятная причина.
Как пишут химики в своей статье, которую можно найти на сайте препринтов arXiv.org, водородные связи напряжены больше в горячей воде, чем в холодной. Вот и получается, что больше энергии запасается в водородных связях горячей воды, а значит, больше ее выделяется при охлаждении до минусовых температур. За счет этого свертывание происходит быстрее.
До сих пор ученые решали эту загадку только теоретически.Когда они представят убедительные доказательства своей версии, вопрос о том, почему горячая вода замерзает быстрее, чем холодная, можно считать закрытым.
Британское Королевское химическое общество предлагает вознаграждение в размере 1000 фунтов стерлингов любому, кто сможет научно объяснить, почему в некоторых случаях горячая вода замерзает быстрее, чем холодная.
"Современная наука до сих пор не может ответить на этот, казалось бы, простой вопрос. Производители мороженого и бармены используют этот эффект в своей повседневной работе, но никто толком не знает, почему он работает.Эта проблема известна на протяжении тысячелетий, ею задавались такие философы, как Аристотель и Декарт», — сказал президент Британского Королевского химического общества профессор Дэвид Филипс, цитируемый в пресс-релизе Общества.
Как повар из Африки победил британского профессора физики
Это не первоапрельская шутка, а суровая физическая реальность. Современная наука, которая легко оперирует галактиками и черными дырами, строя гигантские ускорители для поиска кварков и бозонов, не может объяснить, как «работает» элементарная вода.В школьном тексте четко сказано, что более теплому телу требуется больше времени для охлаждения, чем более прохладному. Но в случае с водой этот закон не всегда соблюдается. Аристотель обратил внимание на этот парадокс в четвертом веке до н. э. НС. Вот что писал древний грек в Meteorologica I: «Тот факт, что вода предварительно нагрета, заставляет ее замерзать. Вот почему многие люди, когда хотят быстро остудить горячую воду, сначала ставят ее на солнце...» В Средние века Фрэнсис Бэкон и Рене Декарт пытались объяснить это явление.К сожалению, ни великим философам, ни многим ученым, разработавшим классическую теплофизику, это не удалось, и поэтому этот неудобный факт был надолго «забыт».
И только в 1968 году о них «вспомнили» благодаря далекому от всякой науки студенту Эрасто Мпембе из Танзании. Во время учебы в кулинарной школе в 1963 году 13-летнему Мпембе поручили приготовить мороженое. По технологии нужно было вскипятить молоко, растворить в нем сахар, охладить до комнатной температуры, а затем поставить в холодильник для заморозки.Видимо, Мпемба не был прилежным учеником и колебался. Опасаясь, что он может не успеть к концу урока, он поставил горячее молоко в холодильник. К его удивлению, оно замерзло даже раньше, чем молоко его товарищей, приготовленное по всем правилам.
Когда Мпемба поделился своим открытием со своим учителем физики, он высмеял его перед всем классом. Мпемба помнил боль. Пять лет спустя, будучи студентом Дар-эс-Саламского университета, он посетил лекцию известного физика Дениса Г.Осборн. После лекции он спросил исследователя: «Если взять две одинаковые емкости с равным количеством воды, одну при 35°С (95°F), а другую при 100°С (212°F), и поставить их в морозильник, то вода в горячей емкости замерзнет быстрее. Почему?" Можно себе представить реакцию британского профессора на вопрос молодого человека из богом забытой Танзании. Он пошутил над студентом. Однако Мпемба был готов к такому ответу и вызвал ученого на завод. Их спор завершилась экспериментальной проверкой, подтвердившей правоту Мпембы и поражением Осборна'а.Так студент-повар вписал свое имя в историю науки, и впредь явление носит название «эффект Мпембы». Чтобы отвергнуть его, заявите, что «не существует» не работает. Явление существует и, как писал поэт, «не до зубов».
Должен ли я обвинять пыль и растворенные вещества?
На протяжении многих лет многие пытались разгадать тайну замерзания воды. Предложена целая куча объяснений этому: испарение, конвекция, воздействие растворенных веществ — но ни один из этих факторов нельзя считать окончательным.Многие ученые посвятили всю свою жизнь эффекту Мпембы. Джеймс Браунридж, сотрудник отдела радиологической безопасности Университета штата Нью-Йорк, более десяти лет занимается исследованием этого парадокса в свободное время. После сотен экспериментов ученый утверждает, что у него есть доказательства того, что «во всем виновата» гипотермия. Браунридж объясняет, что при 0°С вода только переохлаждается и начинает замерзать, когда температура падает ниже. Точка замерзания контролируется загрязняющими веществами в воде — они изменяют скорость образования кристаллов льда.Загрязняющие вещества, такие как пылинки, бактерии и растворенные соли, имеют характерную для них температуру зарождения, когда вокруг центров кристаллизации образуются кристаллы льда. При одновременном присутствии в воде нескольких элементов точка замерзания определяется тем, у которого наибольшая температура зародышеобразования.
Для эксперимента Браунридж взял две пробы воды одинаковой температуры и поместил их в морозильную камеру. Он обнаружил, что один образец всегда замерзает раньше другого — предположительно из-за разного сочетания загрязняющих веществ.
Браунридж говорит, что горячая вода остывает быстрее из-за большей разницы температур между водой и морозильной камерой — это помогает ей достичь точки замерзания до того, как холодная вода достигнет естественной точки замерзания, которая как минимум на 5°C ниже.
Однако рассуждения Браунриджа вызывают много вопросов. Поэтому у тех, кто сможет по-своему объяснить эффект Мпембы, есть шанс побороться за тысячу фунтов стерлингов от Британского Королевского химического общества.
Очевидно, что холодная вода замерзает быстрее, чем горячая, потому что при одинаковых условиях горячая вода дольше остывает, а затем замерзает.Однако тысячи лет наблюдений, а также современные эксперименты показали, что верно и обратное: при определенных условиях горячая вода замерзает быстрее, чем холодная. Научный канал Scienciu объясняет это явление:
Как показано в видеоролике выше, явление, когда горячая вода замерзает быстрее, чем холодная, известно как эффект Мпембы, названный в честь Эрасто Мпембы, танзанийского студента, который в 1963 году приготовил мороженое в рамках школьного проекта. Студенты должны были сварить смесь сливок и сахара, охладить ее, а затем положить в морозильную камеру.
Вместо этого Эрасто немедленно налил зелье, горячее, не дожидаясь, пока оно остынет. В итоге через 1,5 часа его зелье уже было заморожено, а зелья других учеников - нет. Заинтригованный этим явлением, Мпемба начал изучать материю с профессором физики Денисом Осборном, и в 1969 году они опубликовали статью, в которой пришел к выводу, что теплая вода замерзает быстрее, чем холодная. Это было первое рецензируемое исследование такого типа, но само явление упоминается в трудах Аристотеля, датированных 4 веком до нашей эры.CE НС. Фрэнсис Бэкон и Декарт также заметили это явление в своих исследованиях.
В ролике есть несколько вариантов объяснения происходящего:
- Иней является диэлектриком, поэтому морозная холодная вода лучше сохраняет тепло, чем теплое стекло, которое при соприкосновении с ним растапливает лед
- В холодной воде растворено больше газов, чем в теплой, и ученые предполагают, что это может влиять на скорость охлаждения, хотя пока неясно, каким образом
- Горячая вода теряет больше молекул воды при испарении, поэтому меньше остается для замерзания
- Горячую воду можно охлаждать быстрее, увеличивая конвекционные потоки.Эти токи возникают прежде всего потому, что вода в стакане остывает на поверхности и по бокам, в результате чего холодная вода опускается, а горячая поднимается. В теплом стекле более активны конвекционные потоки, что может повлиять на скорость охлаждения.
Однако в 2016 году тщательно контролируемое исследование показало обратное: горячая вода замерзала гораздо медленнее, чем холодная. При этом ученые заметили, что изменение положения термопары — прибора, определяющего перепады температуры — всего на один сантиметр приводит к эффекту Мпембы.Исследования других подобных исследований показали, что во всех случаях, когда наблюдался этот эффект, имело место смещение термопары в пределах сантиметра.
.Математика прекрасна - Математика теплая холодная
Мы начинаем Математический проект , о котором я упоминал ЗДЕСЬ... будет создаваться вместе с нами на протяжении всего один дизайн лэпбука со всеми материалами.
Сегодня я хочу показать вам, как мы играли с температурой. Наш Мы начали наше приключение с того, что научились «пользоваться» термометром. Для этой цели я приготовил термометр... с картон ;) напишу о том как делал в соседнем посте J
После того, как я объяснил Каролю, как работает термометр, как Вы читаете термометр температуры, в который мы играли, как я вам говорил температуры, и Кароль отметила ее на термометре.Изначально речь шла о минусовой температуре например: "5 градусов ниже нуля", но со временем сам Кароль сказал "5 градусов ниже нуля"... в конце "минус пять". Я хотел бы подчеркнуть здесь, что наше веселье с предметом продолжалось несколько дней… Чарльз изучил понятие градуса Цельсия и факт Андерса Цельсия. шкалу, которую мы используем, разработал шведский физик и астроном. (что очень понравилось Каролю)Как только Кароль освоила термометр, мы занялись рабочими листами. который я подготовил. Задачи: отметить правильный термометр температура по списанию, чтение какая температура в данном города, рассчитывая температуру в данный день и добавляя термометры (но как-то на практике мне понравилось в среднем, Кароль был счастлив, потому что было больше 20 ;))
Я сделал шкалу, на которой мы отмечали, сколько градусов имеет вода при кипении, а сколько когда он замерзнет.Сколько градусов тело здорового человека, и сколько, когда оно высокая температура. Сколько градусов имеет тело человека, когда температура угрожает его жизни, сколько градусов у суслика, когда он впадает в спячку.
Вы знали температуру кипения воды Эвереста это 68 o C - потому что кипение воды тесно связано с давлением. Нет Я знаю, насколько Кароль понимал это, но он быстро понял, что это было на 40 градусов меньше. чем у нас дома... и понял, что в Гималаях чай заварить будет быстрее, чем дома мы ;)
Наконец, мы провели несколько экспериментов… больше для удовольствия, чем наука ;) Синие пальчики у мальчиков - результат игры с кубиками льда, в которых были красители для яиц :)
Ледяной поиск
Тающие кубики льда
Я приготовил разную воду в четырех стаканах температура.Самую теплую я термометром не мерил (лаборатории у нас нет градусники, и только электронный бытовой) и мы предполагали, что это около 80 (через некоторое время после закипания). Затем мы бросили кубики льда (развлекали покрасить яйца - посмотреть как они тают) а мы смотрели с секундомером который сначала плавится. Записываем результат в таблицу.
Мы бросили кубики в воду с температурой 43 градуса по Цельсию. любой лед, оставшийся, и мы измерили температуру после того, как все они растаяли лодыжек и составлял 9 градусов.В конце ребята перемешивали теплую воду и холодная, брызгающая... так что с водой делали что хотели ;)
Следующей темой будет математика времени...
.90 000 кулинарных мифов. Эти претензии можно поставить между сказкой
- Проверьте свое здоровье. Просто ответьте на этих вопросов
Кулинарные мифы — спирт испаряется при термической обработке
Многие считают, что любой алкоголь, добавленный в пищу во время приготовления, полностью испарится. Однако, согласно исследованиям USDA, более 40% пищи может остаться в тарелке.алкоголь.
Многое зависит от сорта алкоголя и времени приготовления. Чем она короче, тем больше спирта останется в блюде. Правда, напиться таким способом сложно, потому что процент алкоголя в таком блюде все же сравнительно невелик.
- Сколько алкоголя можно пить? Вы можете проверить это?
Кулинарные мифы - ополаскиваем макароны холодной водой
Многие люди поливают приготовленные макароны холодной водой.Благодаря этому он хочет предотвратить его слипание и остановить процесс приготовления, чтобы сохранить соответствующую твердость. С другой стороны, однако, таким образом мы удаляем крахмал, что очень полезно. Улучшает вкус и текстуру соусов и супов.
- Что такое резистентный крахмал?
Промывать макароны под холодной водой имеет смысл только в том случае, если вы готовите из них салат. Тогда она должна быть максимально рыхлой и эластичной.Однако, если вы собираетесь добавить его в соус или суп, холодную воду заливать не нужно.
Кулинарные мифы – хорошо прожаренный стейк безопаснее
Большинство вредных бактерий находятся на внешней стороне мяса, и тепло очень быстро обезвреживает их. Кровавый стейк не представляет угрозы для нашего здоровья.
Согласно исследованию, проведенному в Ноттингемском университете, большая часть бактерий, обнаруженных на мясе, попала не в мясо, а из посуды.
Кулинарные мифы - нельзя есть куриную кожу
Обжаренная куриная кожа вкусна, но многие снимают ее и выбрасывают. Всегда есть мнение, что это нездорово. Это неправда. Он жирный, но в основном содержит необходимые вам ненасыщенные жиры. По данным Гарвардской школы общественного здравоохранения, ненасыщенные жиры в куриной коже могут помочь снизить уровень холестерина и кровяное давление.
- Что такое белые полосы на курином мясе и следует ли их избегать?
Кулинарные мифы - добавь в яичницу молока и она будет пышнее
Некоторые любят яичницу с молоком.Вкусы не обсуждаются, но что касается консистенции, то смело отказывайтесь от добавления молока в яичницу. Это не сделает его более пушистым. Напротив. Она будет разбавлена водой и с большей вероятностью обожжется.
- Что нужно знать о яйцах?
Кулинарные мифы – варить овощи почти ничего не стоит
Правда, при варке отмечаются некоторые потери витаминов.Однако неправда, что вареные овощи не имеют никакой ценности. Оказывается, замороженные овощи содержат больше витаминов, чем свежие.
Кулинария также делает каротиноиды более усвояемыми. Кроме того, такие овощи легче усваиваются и рекомендуются людям с чувствительным желудком.
Кулинарные мифы - посолите, чтобы вода быстрее закипела
Теоретически соленая вода закипает быстрее, но на практике разницы не заметишь.Если только не насыпать в кастрюлю фунт соли. Но дело не в этом. Утверждение о том, что, добавляя соль, вы ускоряете закипание воды, можно поставить между сказками.
Читайте также:
- Это большая ошибка при приготовлении макарон. становится калорийнее
- Никогда не ешьте пасту в таком виде. Это может быть опасно
- Ошибки, которые вы совершаете во сне.Вот как вы ослабляете свое сердце
.
- Что на обед? Пошаговый рецепт здорового и сбалансированного ужина
Ужин, последний прием пищи в течение дня, должен обеспечивать организм необходимыми питательными веществами и легко усваиваться.Все чаще и чаще...
Александра Смутек- Пять способов сделать живот плоским - диета, упражнения, камуфляжное белье, травы, миостимулятор
Стройная фигура – мечта многих женщин.Распространено мнение, что сложнее всего похудеть с живота и, к сожалению, в этом есть большая доля правды. Это не означает, однако, ...
Наталья Коперкевич-Грондек- Диета для плоского живота – правила, рекомендуемые и запрещенные продукты.Диета для плоского живота и тренировки
Плоский живот – цель и мечта многих людей. Это признак благополучия, здоровья и благополучия. Кстати, плоский живот позволяет чувствовать себя...
Редакция Медонета- Принципы здорового похудения.Что есть, чтобы похудеть?
Вы боретесь с лишними килограммами? Узнайте, как эффективно похудеть. В этом вам помогут проверенные методы.
Редакция Медонета- Как хранить яйца в холодильнике?
Вы храните яйца в холодильнике? И очень хорошие, благодаря чему они дольше будут пригодны к употреблению.Однако никогда не держите их на дверце холодильника, даже если она там...
Редакция Медонета- Нужно ли есть пять раз в день? Эксперт объясняет
Правило пятиразового питания через равные промежутки времени все более широко известно в общественном сознании.Согласно общим нормам здорового питания...
Марлена Костыньска- Диетический ужин – преимущества и практические советы
Последний прием пищи в день должен быть съеден не позднее, чем за два часа до отхода ко сну.Это помогает избавиться от лишних килограммов, не нагружает систему...
Вероника Дженк- Сравнение диетического питания.Выберите лучшую бокс-диету для себя
Быстрый темп жизни означает, что у нас остается все меньше и меньше времени на приготовление полезных блюд. По этой причине мы можем воспользоваться услугами диетического питания, ...
Татьяна Наклицкая- Кебаб - характеристики, калорийность, виды, советы поваров, фит вариант
Кебаб – один из самых популярных фаст-фудов в Польше.Это быстрая идея для перекуса или ужина в городе. К сожалению, хотя многие думают иначе, это...
Марта Павляк- Как сжечь жир на животе? [ОБЪЯСНЯЕМ]
Локальное сжигание жира — один из самых популярных фитнес-мифов.Если вы думали, что скручивания и упражнения на пресс превратят ваш живот в пресс, ...
Зузанна Опольска
