Исследование эффекта Мпембы

1.

Исследование
эффекта Мпембы
Работу выполнили ученицы 7 А класса
ГБОУ «Школа № 1692»
Колобаева Ксения и Миронова Екатерина
Руководитель Масалкова Е. В.

2.

3.

1963 год Танзания
Эрасто Мпемба

4.

5.

Над парадоксальным явлением
размышляли ещё Аристотель
и Рене Декарт

6.

Цель работы – опытным путём
проверить выполнение эффекта
Мпембы и исследовать условия
его наблюдения.
Гипотеза исследования –
эффект Мпембы существует,
но горячая вода не всегда
кристаллизуется быстрее, чем
холодная.

7.

Три состояния вещества

8.

Испарение и кристаллизация

9.

Эффект Мпембы —
парадокс, который
гласит, что горячая вода
(при некоторых условиях)
может замёрзнуть
быстрее, чем холодная.

10.

Варианты объяснения парадокса
Испарение
Горячая вода быстрее
испаряется, уменьшая
свой объём, а меньший
объём воды с той же
температурой
замерзает быстрее.

11.

Варианты объяснения парадокса
Разница температур
Из-за того, что разница
температур между
горячей водой и холодным
воздухом больше, то и
теплообмен в этом
случае идет интенсивнее
и горячая вода быстрее
охлаждается.

12.

Варианты объяснения парадокса
Конвекция
Холодная вода начинает
замерзать сверху,
ухудшая тем самым
процессы теплоизлучения
и конвекции, а значит и
убыли тепла, тогда как
горячая вода начинает
остывать снизу.

13.

Варианты объяснения парадокса
Растворённые в воде газы
уменьшают температуру
замерзания воды. В горячей
воде меньше растворённых
газов, чем в холодной воде.
Поэтому точка
замерзания нагретой воды
выше и она замерзает
быстрее.

14.

Варианты объяснения парадокса
Теплопроводность
Контейнер с горячей
водой плавит под собой
снег, намёрзший в
холодильнике, улучшая
тем самым тепловой
контакт со стенкой
морозильника. Контейнер
с холодной водой не
плавит под собой снег.

15.

Варианты объяснения парадокса
Переохлаждение
Когда вода охлаждается ниже 00 С, она
не
всегда
замерзает.
При
малом
количестве
центров
кристаллизации
превращение воды в лед затруднено . В
холодной и горячей жидкости количество
центров кристаллизации разное, поэтому
они замерзают по-разному.

16.

Наблюдение отвердевания воды в
замкнутом объеме
( температура в морозильной
камере -18°С)
Начальная температура
воды
Время
затвердевания
Холодная вода 15°С
150 мл
Горячая вода 70°С
150 мл
1 час 45 минут
1 час 40 минут

17.

Вывод: в замкнутом объёме вода
разных температур затвердевает
за разное время. Быстрее
затвердевает горячая вода.

18.

Наблюдение отвердевания воды на
открытом пространстве
(температура на балконе -5°С)
Начальная температура
воды
Время
затвердевания
Холодная вода 15°С
150 мл
Горячая вода 70°С
150 мл
4 часа
3 час 45 минут

19.

Вывод: на открытом пространстве
вода разных температур
затвердевает за разное время.
Быстрее затвердевает горячая вода

20.

Заключение: эффект Мпембы в
опытах пронаблюдали не в полной
мере, только для сосудов с
большой площадью поверхности.
Но это не означает, что его нет.
Он проявляется только при
определенных условиях. Мы
надеемся продолжить свои
исследования в этой области.

21.

22.

Простой африканский школьник
добился признания физического эффекта и
получил популярность
из-за своей любознательности и
настойчивости. Мы желаем и вам успехов в
изучении физики.