آب گرم زودتر یخ میزنه یا آب سرد ؟

[masi eng 47,044]

آب گرم زودتر یخ میزنه یا آب سرد ؟ در نقاط سردی مانند کانادا ، مردم به شما میگویند که اگر مقدار یکسانی از آب سرد و آب گرم داشته باشید ، آن حجم آب گرم زودتر از آب سرد یخ میبندد. آیا این حقیقت دارد؟ چرا ؟

 

 

نخست ، آب گرم گرمای خود را سریعتر از آب سرد از دست میدهد زیرا تفاوت بین دمای آب گرم و هوا بیشتر از آب سرد و هوا است

 

داریم:

 

Q = K.A.t.∆θ / L

 

هر دو مقدار آب باید به دمای صفر برسند (و پس از آن مانند دو ماده یکسان عمل میکنند با این فرق که مقدار آب گرم کمتر از مقدار آب سرد است. که در فرمول Q=mlf باعث گرفتن گرمای کمتر از آب و در نتیجه سرعت یخ بستن سریعتر خواهد شد. )

 

در فرمول بالا A,L , K برای دو ماده یکسان است.

پس داریم :

 

Q1 / Q2 = t1 ∆θ1 / t2 ∆θ2

 

اگر مقدار Q را برای دو ماده برابر بگیریم ( چون هر دو ماده در یک محیط قرار دارند پس مقدار گرمایی که محیط از ان ها میگیرد یکسان است )

 

t1 . ∆θ1= t2 . ∆θ2

 

در این صورت زمان به صفر رشیدن ماده با دمای بیشتر کمتر از زمان به صفر رسیدن ماده با دمای کمتر است.

 

البته اینم بگم که :

 

این مسئله دو حالت مختلف دارد: 1- در ظرفها بسته باشد. 2- در ظرفها باز باشد.

در حالت اول آب سرد زودتر یخ می زند و در حالت دوم آب گرم زودتر یخ می زند.

علت: زمانی که در ظرفها باز است، بیشتر گرمای دو ظرف از طریق جریان همرفتی خارج می شود . به این صورت که گرما از لایه های زیرین آب به لایه های بالاتر منتقل می شود و در نتیجه،آب گرم که گرمای بیشتری دارد از طریق جریان همرفتی سریع تر از آب سرد گرمایش را از دست داده و یخ می زند. در حقیقت نمودار انرژی گرمایی بر حسب زمان برای ظرف گرم در این حالت بسیار "نزولی" تر از همین نمودار برای ظرف سرد است. مانند تفاوت نمودار همدما و بی دررو در دستگاه مختصات P-V . اما زمانی که در ظرفها بسته است، تنها راه انتقال گرما رسانش از طریق دیواره های ظرف است و در نتیجه ظرف سرد که گرمای کمتری را برای یخ زدن باید به طور مستقیم از دست بدهد، زودتر از ظرف گرم یخ خواهد زد.

 

اما :

جواب این سوال بصورت آره یا نه نیست و باید یه مقداری جزئی تر این سوال رو پرسید:

در چه شرایطی این اتفاق می افتد؟

این اتفاق به اثر ممبا معروفه Mpemba Effect

 

یک کتاب هم در این مورد از یه نویسنده ایرانی هست

"کدام آب در فریزر زودتر یخ می زند: گرم یا سرد؟"

تالیف دکتر محمد چالش امیری

انتشارات ارکان

 

اما یک جواب کوتاه : بسیاری عوامل هست که دست به دست هم می ده و تعیین می کنه این اتفاق می افته یا نه

مثلا

از چه ظرفی استفاده می شه( ابعاد، جنس و... )

فشار هوا جایی که شما زندگی می کنید چقدره

میزان چگالی مایع مهمه

میزان گازهای حل شده توی مایع موثره

دمای مایع و اطرافش

و ...