Причина возникновения эффекта Мпембы.

Причина возникновения эффекта Мпембы.

Представьте что, у нас имеется две бочки. В одной из них 10 литров воды, а в другой 100 литров воды. Если отрегулировать краны у этих бочек таким образом, чтобы за единицу времени из первой бочки (10 л) вытекало например одна капля, а из другой бочки (100л) больше десяти капелл то очевидно, что вода из второй бочки вытечет раньше, чем из первой. С эффектом Мпембо происходит примерно тоже самое. Большое количество тепла из тела горячей воды уходит раньше, чем значительно меньшее количество тепла, из тела холодной воды. Только в этом случае не понятно, какая причина дает такое преимущество горячей воде. И это вызывает удивление у людей.
Чтобы найти причину эффекта Мпембы я в ходе экспериментов пользовался каждый раз холодной водой из под крана (14градусов). Чтобы холодная вода находилось ближе к финишу. И чтобы горячей воде было затруднительно догнать и обогнать (в охлаждении и превращении до конца в лед) холодную воду. Горячую воду в ходе экспериментов каждый раз наливал из только что закипевшего чайника (100 градусов). Морозильный отсек разделил на две части с помощью замороженных продуктов и салафановых пакет, чтобы не было теплообмена между ними. На снежный покров положил куски кордон и на них ставил одноразовые стаканы (100г) с горячей и холодной водой. Если сосуды с водой стоят на плохо проводящей поверхности, то холодная вода с большим отрывом и охлаждается до нуля градуса первой и до конца превращается в лед тоже первой. Если при охлаждении поверхность сосуд открыто, отрыв холодной воды (замерзание) всего лишь несколько меньше.
Дальше место кордон я положил на снежный покров металлические листы из алюминии (20см на 20см и толщина 2 мм). В этом случае холодная вода опят сначала охлаждается до нуля градуса первой, а потом превращается до конца в лед тоже первой, но уже с небольшим отрывом. Хотя хорошая теплопроводность метала а так же открытая поверхность (испарение, уменьшение массы воды, 1 грамм воды испаряясь отнимает у воды и у окружающего воздуха 539к) вносят в охлаждении горячей воды существенный вклад, тем не мене этого становится не достаточно, что бы догнать в охлаждении и тем более обогнать холодную воду. Следует отметить, что и в первом способе и во втором способе охлаждения с начало эксперимента горячая вода имеет преимущество. Это преимущество постепенно уменьшается до нуля градуса. То есть за единицу времени через дно, стенки и поверхности из тела горячей воды уходит больше тепла, чем из тела холодной воды.
Что бы получить эффект Мпемба необходимо пользоваться следующим способом. Сосуды с горячей и холодной водой надо ставить прямо на снежный покров. Под сосудом с горячей водой снег (лед) плавится и получается тесный контакт по всей площади дна сосуда со льдом морозильной (с нижним испарителем) камеры. И это преимущество (ускоренная теплопроводность) остается до конца процесса охлаждения (эксперимента). Под сосудом с холодной водой снежная масса остается твердой и поэтому контакт между дном сосуда и снежной массой имеется только местами и этот недостаток (замедленная теплопроводность) так же остается до конца эксперимента. Таким образом горячая вода с большим отрывом сначала охлаждается первой до нуля градуса, а потом так же первой замерзает до конца. Например (одноразовый стакан 100г) горячая вода до конца превращается в лед, а холодная вода только наполовину. А если поверхности сосуд открыты, то когда горячая вода до конца превращается в лед, то немного меньше половины холодной воды превращается в лед. То есть при этом сказывается испарение, охлаждение и уменьшение массы горячей воды. При последнем способе охлаждении сосуд я их сверху закрывал капроновыми крышками и тем самым сводил на нет эффекты с поверхности горячей воды (испарение, уменьшение массы и охлаждение). Тем не менее, получилось эффект Мпембы. Поэтому с уверенностью могу сказать, что главной причиной возникновении эффекта Мпембы является плавление снежной массы под дном сосуда с горячей водой и создание хорошего контакта между дном сосуда и льда (с нижним испарителем) морозильной камеры.