برچسب: انجماد

آب داغ سریع‌تر از آب سرد یخ می‌زند: اثر امپمبا

شاید عجیب به نظر برسد ولی آب داغ سریع‌تر از آب سرد یخ می‌زند. به این فرآیند اثر امپمبا گفته می‌شود. این اثر به نام یک دانش‌آموز تانزانیایی نامگذاری شده است که در سال ۱۹۶۳ متوجه شد که مخلوط بستنی گرم سریع‌تر از یک مخلوط بستنی سرد یخ می‌زند. اراستو امپمبا زمانی که این پدیده را کشف کرد با تمسخر اطرافیانش مواجه شد ولی در سال ۱۹۶۹ مقاله‌ای را منتشر کرد که این اثر را توضیح می‌داد. نظریه‌های اثر امپمبا بر این اساس بود که:

  • آب داغ سریع‌تر تبخیر می‌شود و بنابراین حجمی که باقی می‌ماند کمتر است و سریع‌تر یخ می‌زند
  • تشکیل یک لایه‌ی برفک بر روی آب سرد آن را عایق می‌کند
  • آب داغ غلظت کمتری از حل شونده‌هایی مانند دی‌اکسید کربن دارد که در حین گرم کردن از آن خارج می‌شوند.

متأسفانه این اثر همیشه پدیدار نمی‌شود و آب سرد اغلب سریع‌تر از آب گرم یخ می‌زند همانطور که انتظار دارید. اثر امپمبا برخی به طور منظم مشاهده می‌شود ولی هنوز کسی نتوانسته است دلیل مشخصی را برای این پدیده بیابد.

یک تیم از فیزیکدانان دانشگاه فنی نان‌یانگ سنگاپور شواهدی را یافتند که بیان می‌کرد این به خاطر پیوندهای شیمیایی آب داغ است که این اثر ایجاد می‌شود. هر مولکول آب از یک مولکول اکسیژن تشکیل شده است که با دو مولکول هیدروژن پیوند کوالانسی برقرار می‌کند. این پیوند شامل اتم‌هایی است که با هم الکترون به اشتراک می‌گذارند و به خوبی شناخته شده است. اتم‌های مجزای آب هم با پیوندهای ضعیف‌تری که پیوند هیدروژنی گفته می‌شود به هم وصل شده‌اند. این پیوند زمانی ایجاد می‌شود که اتم هیدروژن از یک مولکول آب نزدیک به اتم اکسیژن از یک مولکول دیگر آب قرار می‌گیرد. این تیم پیشنهاد می‌کنند که این پیوندها هستند که اثر امپمبا را ایجاد می‌کنند. آن‌ها بیان می‌کنند زمانیکه اتم‌های آب در تماس نزدیکی با هم قرار می‌گیرند یک دافعه‌ی طبیعی بین مولکول‌ها باعث می‌شود که پیوندهای کوالانسی کشیده شده و انرژی ذخیره شود. زمانیکه مایع گرم می‌شود پیوندهای هیدروژنی کشیده شده و آب متراکم‌تر شده و مولکو‌ها بیشتر از هم دور می‌شوند. کشیده شدن پیوندهای هیدروژن به پیوندهای کوالانسی اجازه داده که آزاد شده و تا حدی انقباض یابند که باعث می‌شود انرژی آزاد کنند. فرآیندی که در آن پیوندهای کوالانسی انرژی‌شان را آزاد می‌کنند اساساً مانند خنک کردن است و بنابراین آب گرم از نظر تئوری باید سریع‌تر از آب سرد یخ بزند. محاسبات این تیم بیان می‌کنند که میزان آزادسازی پیوند کوالانسی مسئول تفاوت زمانی یخ زدن آب گرم و آب سرد است. (بیشتر…)

بیشتر

قورباغه درختی آلاسکا

قورباغه درختی آلاسکا (Alaskan wood frog) توانایی بسیار زیادی برای مقابله با سرمای کشنده‌ی آلاسکا دارد بطوریکه می‌تواند با منجمد شدن ۶۵% آب بدنش باز هم زنده بماند. واقعیت شگفت‌انگیز دیگری در مورد این قورباغه این است که در این شرایط چند هفته نفس نمی‌کشد، قلبش از ایستادن باز می‌ایستد و با سپری شدن شرایط سخت باز هم به زندگی ادامه می‌دهد.

قورباغه درختی آلاسکا

(بیشتر…)

بیشتر

نیتروژن مایع

نیتروژن مایع حالت مایع گاز نیتروژن است. دمای این مایع حدود ۱۹۶ درجه زیر صفر می‌باشد و تماس آن با هر بافت زنده‌ای موجب یخ زدن و سرمازدگی آن می‌شود. این مایع بی اثر بوده و برای خنک نگهداشتن قطعات حساس صنعتی از آن استفاده می‌شود. (بیشتر…)

بیشتر