Одним из главных принципов уникальной «системы Физтеха», заложенной в основу образования в МФТИ, является тщательный отбор одаренных и склонных к творческой работе представителей молодежи. Абитуриентами Физтеха становятся самые талантливые и высокообразованные выпускники школ всей России и десятков стран мира.

Студенческая жизнь в МФТИ насыщенна и разнообразна. Студенты активно совмещают учебную деятельность с занятиями спортом, участием в культурно-массовых мероприятиях, а также их организации. Администрация института всячески поддерживает инициативу и заботится о благополучии студентов. Так, ведется непрерывная работа по расширению студенческого городка и улучшению быта студентов.

Адрес e-mail:

Определены условия, при которых горячая вода может превращаться в лед быстрее холодной


Американский физик Джеймс Браунридж (James Brownridge) из Университета штата Нью-Йорк в Бингемтоне провел множество экспериментов с различными начальными условиями и установил, в каких именно случаях проявляется так называемый эффект Мпембы.

Суть эффекта Мпембы заключается в том, что в некоторых случаях нагретая вода может замерзать быстрее, чем холодная. Упоминания об этом можно встретить у Аристотеля, Бэкона и Декарта, но внимание современных ученых к проблеме привлек танзанийский школьник Эрасто Мпемба: в шестидесятых годах прошлого века он заметил, что горячая смесь для приготовления мороженого замерзает быстрее.

У этого явления может быть множество различных причин, и физики долгое время пытались выделить какую-то одну. Результаты опытов, в которых необходимо контролировать большое число параметров (форму и тип контейнера, положение образца в морозильном аппарате, положение устройства для измерения температуры и так далее), однако, часто противоречили друг другу. Кроме того, экспериментаторы по-разному определяли момент замерзания воды.

В своей работе г-н Браунридж рассматривал в качестве измеряемой характеристики момент выделения скрытой теплоты — теплоты, поглощаемой или выделяемой веществом при фазовом превращении без изменения температуры. Начав с экспериментов с различными емкостями, типами жидкостей и растворенными в них веществами, ученый постепенно перешел к опытам с водой в запечатанных пробирках из термостойкого стекла.

Известно, что температура, при которой вода начинает превращаться в лед, зависит от примесей, служащих центрами кристаллизации. В обычной воде находятся частицы пыли, бактерии, растворенные соли, и все они могут инициировать замерзание при некоторой температуре; та примесь, у которой эта температура максимальна, и будет определять момент превращения в твердое тело. «Вода редко начинает замерзать при 0 ˚C, — отмечает автор. — Обычно она переохлаждается, и процесс стартует при отрицательной температуре».

Ученый долго экспериментировал с шестью запечатанными пробирками, в трех из которых находилась водопроводная вода, а в оставшихся — деионизированная дистиллированная. Проведя 27 циклов замерзания и оттаивания, он определил ту среднюю температуру, при которой жидкость в каждой пробирке начинает превращаться в лед. Затем ученый на два часа поместил образцы в кипящую воду, провел следующие 22 цикла, продержал пробирки еще три часа в кипящей воде и снова оценил характеристики жидкости. Как выяснилось, нагревание может заметно изменять температуру замерзания воды; по мнению г-на Браунриджа, это связано с образованием и разрушением центров кристаллизации.

По результатам этих опытов исследователь отобрал две пробирки, средняя температура замерзания воды в которых отличалась примерно на 5,5 ˚C. Используя эти два образца, Джеймс Браунридж сумел воспроизвести эффект Мпембы 28 раз подряд. Та вода, у которой температура замерзания выше, нагревалась до 100 ˚C, а жидкость в другой пробирке находилась при температуре 25 ˚C или более низкой, но при охлаждении первая пробирка неизменно опережала вторую. Может показаться странным, что огромная начальная разница температур компенсируется смещением «линии финиша» всего на 5 градусов, но объяснить это несложно: основной этап охлаждения горячего образца завершается очень быстро, поскольку его температура намного отличается от температуры в морозильной камере.

Таким образом, для наблюдения эффекта Мпембы — при создании одинаковых условий для сравниваемых в эксперименте образцов — необходимы, по мнению ученого, переохлаждение воды и наличие большой разницы в «естественных» температурах замерзания.



"портал «Компьютерра–Онлайн»"
Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2016 Московский физико-технический институт
(государственный университет)

Техподдержка сайта

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li
Яндекс.Метрика