لماذا يتجمد الماء الساخن أسرع من البارد؟

[شعاع الفيزيا]

اذا لدي كأسين بهما نفس الكميه من الماء لكن احد الكاسين به ماء بارد والاخر به ماء حار ووضعتهما في الثلاجه لماذا الماء الحار يبرد قبل البارد ولكم من جزيل الشكر والتقدير

[محمد عريف]

أخي شعاع الفيزياء تحية مني لك علي هذا السؤال الهام

وان كنت اعد الأن بحثاً حوله فيمكن القول أن الماء الساخن من الممكن أن يتجمد أسرع من الماء البارد وذلك تحت شروط معينة ومعقدة ، وحتي الأن تقريباً لا توجد نظرية واحدة تجاوب علي هذه التساؤلات بشكل واضح: لماذا يتجمد الماء الساخن أسرع من البارد

تعرف هذه الظاهرة بظاهرة مبيمبا Mpemba effect نسبة للباحث التنزاني الذي اعاد اكتشاف هذه الظاهرة عام 1969 ولمزيد من المعلومات اضغط علي الرابط التالي

http://math.ucr.edu/home/baez/physics/General/hot_water.html#Experiments

أو الرابط التالي

http://profmaster.blogspot.com/2008/02/can-hot-water-freeze-faster-than-cold.html

ولا تنسونا من صالح الدعاء

[محمد متولي]

هل درجة حرارة المقبص المعدن للباب تساوى درجة حرارة الخشب المصنوع منه الباب ؟ واذكان فم السبب بالرغم من انهما يخضعان لنفس الظروف؟

[حمزة الجنابي]

انا لااعتقد
لان لكل مادة خواص ثابتة للتاثر بدرجة الحرارة

[حنين السردي]

السعة الحرارية النوعية للمعدن أكبر منها للخشب.. لذلك تأثره بالحرارة المحيطة بطيء ويحتاج إلى حرارة أكبر لرفع درجة حرارته..

[محمد متولي]

جزاكم الله خيرا علي المساعده

[شعاع الفيزيا]

أخي شعاع الفيزياء تحية مني لك علي هذا السؤال الهام

وان كنت اعد الأن بحثاً حوله فيمكن القول أن الماء الساخن من الممكن أن يتجمد أسرع من الماء البارد وذلك تحت شروط معينة ومعقدة ، وحتي الأن تقريباً لا توجد نظرية واحدة تجاوب علي هذه التساؤلات بشكل واضح: لماذا يتجمد الماء الساخن أسرع من البارد

تعرف هذه الظاهرة بظاهرة مبيمبا mpemba effect نسبة للباحث التنزاني الذي اعاد اكتشاف هذه الظاهرة عام 1969 ولمزيد من المعلومات اضغط علي الرابط التالي

http://math.ucr.edu/home/baez/physics/general/hot_water.html#experiments

أو الرابط التالي

http://profmaster.blogspot.com/2008/02/can-hot-water-freeze-faster-than-cold.html

ولا تنسونا من صالح الدعاء
اشكرك استاذي وانا فتحت الروابط اللي بعتها ووجدتها بالانجليزي ولم افهم شي وانا عندي جواب لهذا السؤال بس من استنتاجي لا اعرف اذا كان صح اولا والجواب يبردالماء الساخن قبل البارد لانه قد يتبخر جزء من الماء الساخن ارجو الرد في اسرع وقت ممكن مع فائق احترامي وتقديري لجهودكم

[حسوني]

السلام عليكم ارجو تزويدي ببحث عن الحرارة

[علاء الدين بهجت]

لماذا يتجمد الماء الساخن أسرع من البارد؟
بعد تفكير فى هذا الموضوع وقرأه نتائج البحوث فى الموقع المشار إليه، لم أقتنع بغالبية هذه الفروض. ولشرح ظاهرة مبيمبا Mpemba effect إلى الاستعانة ببعض معلومات الديناميكا الحرارية (الحرارة الكامنة و الأنتروبيا) وكذلك بمعلومات عن عملية البلورة وعلم الزجاج والنظم العشوائية في الترتيب الذرى.
أولا: فى الماء الساخن تترتب جزيئات الماء H2O في نظام عشوائي يطلق عليه نظام قصير المدى SRO وكلما برد الماء تزيد كثافته حتى درجة حرارة 4 مئوية حيث تصل كثافته إلى 1.0 g/cm3، وهذا يعنى أن جزيئات الماء تتقارب إلى بعضها لتكوين سائل أكثر كثافة. ثم تقل قليلا حتى يتجلد الماء إلى ثلج عند درجة حرارة الصفر المئوي لتكون كثافته 0.915 g/cm3، ولهذا السبب يطفو الثلج على سطح الماء السائل عند درجة الصفر المئوي.
ثانيا: عندما يتحول الماء إلى ثلج بالطريقة المعتادة أي يترك لحاله ليبرد تدريجيا يتكون الثلج في شكل بلورى سداسى النظام فيما يطلق عليه عملية البلورة crystallization، وخلال عملية التبريد من ماء عشوائي النظام إلى ثلج مرتب النظام يطلق الجرام الواحد منه كمية من الطاقة ما يساوى حوالى 80 سعر حرارى لكل جرام (تفاعل طارد للحرارة exo-)، والعكس صحيح حيث يلزم نفس القدر من الطاقة لتحويل جرام من الثلج إلى جرام من الماء (تفاعل ماص للحرارةendo- ). ويطلق على هذه الكمية الحرارة الكامنةLatent heat of fusion or melting. وبسبب هذه الكمية من الطاقة المفقودة من الماء ليتحول إلى ثلج تبقى درجة الحرارة ثابتة بدون تغير حتى ينفذ كل الماء متحولا إلى ثلج ثم يأخذ الثلج في انخفاض حرارته حتى تصل إلى درجة حرارة الوسط المحيط.
ثالثا: المرجع الأساسي لأى من العمليات الحرارية هو علم الديناميكا الحرارية (وهو علم ليس هناك شك في فروضه وقوانينه فهي قوانين الحياة نفسها)، ويهمنا في هذا المقام القانون الثانى القائل "لا يمكن انتقال الحرارة من جسم بارد إلى جسم ساخن بدون عمل شغل" وفى تعريف أخر "في أى نظام وخلال أى عمليه سوف تزداد أنتروبيا الكون- أي عشوائية النظام". وبالتالي تكون أنتروبيا الماء أعلى منها للثلج. عند ثبوت درجة الحرارة يتناسب التغير في الأنتروبيا تناسبا طرديا مع الحرارة الكامنة.

L α T (Sa - Sb

حيث T درجة الحرارة و Sa,Sb الأنتروبيا للحالتين. وعلى وجه العموم تقل الأنتروبيا كلما انخفضت درجة الحرارة لتكون مساوية للصفر عند درجة حرارة الصفر المطلق بمقياس كلفن.
رابعا: التحولات الحرارية إما تحولات من الدرجة الأولى حيث يحتاج التحول من حالة إلى أخرى (التحول الطورى) إلى كمية الحرارة الكامنة (تحول الثلج إلى ماء أو وتحول الماء إلى بخار أو العكس). وإما تحولا من النوع الثانى حيث لا يحتاج التحول من حالة طوريه إلى أخرى إلى حرارة كامنة والأمثلة هنا غير مشهورة فمنها مثلا تحول المادة المغناطيسية إلى مادة غير مغناطيسية بالتسخين، تحول سائل مبرد عادى السلوك إلى حالة الميوعة الفائقة (أنظر الموضوع على صفحات المنتدى).
بعد هذه المقدمة الطويلة نوعا والتى كانت ضرورية لشرحنا الأتى لظاهرة مبيمبا Mpemba effect، أولا جزيئات الماء الساخن أكثر عشوائية من تلك فى الماء الأبرد حيث أن الأنتروبيا أكبر فى حالة الماء الساخن منها للماء الأبرد. الأنتروبيا للثلج أقل من تلك للماء عند نفس درجة الحرارة ولتكن الصفر المئوى وهذا هو مصدر الحرارة الكامنة كما أسلفنا. ألأن إذا وضعنا كوب من الماء الساخن داخل مبرد فسوف يعانى من عملية فيزيائية تسمى (تسقيه) التبريد السريع الفجائى Quenching وعليه تبقى الجزيئات المكونة للماء على حالتها من العشوائية وتستمر الأنتروبيا في الانخفاض طبيعيا وتكون الجزيئات المكونة للثلج في هذه الحالة عشوائية بدون أن تعانى من تحول طورى عند درجة حرارة الصفر فلا تستغرق زمن أثناء هذا التحول فهو تحول من النوع الثانى يمر التحول بسلاسة عبر درجة حرارة التجمد ولا نحتاج إلى حرارة كامنة. أما في حالة الماء البارد فإنه عندما يوضع داخل غرفة التبريد لا يعانى من عملية التسقيه فتأخذ درجة حرارته في الانخفاض تدريجيا وعند درجة حرارة الصفر يتحول الماء تدريجيا إلى ثلج مبلور وهذه العملية تستهلك زمن كبير تبعا لكمية الماء وهذا تحول من النوع الأول حيث تحتاج إلى حرارة كامنة مطرودة exo-. وطبعا يجب التنويه أن الحالتين قد يتواجدا في حالة تبريد الماء الساخن (وخاصة إن كان الكوب كبير) ولكن المحصلة سوف تكون لصالح الماء الساخن في سرعة (التجلد) تكون الثلج.
علاء الدين بهجت

[محمد عريف]

جزاك الله خيراً يا دكتور علي هذا التحليل الرائع

أفهم من هذا الكلام أن عملية التبريد أو التسقية تلك تتم مع احتفاظ الماء بعشوائيته، وأن الحرارة الكامنة ما هي إلا الطاقة اللازمة للتغلب علي عشوائية النظام، وبالتالي فإن الحرارة التي يفقدها الماء الساخن تتجه نحو التبريد ليس أكثر، ولأن عشوائية الماء الساخن أكبر من قدرة الحرارة الكامنة علي تنظيمها.

وهل تتعلق هذه الظاهرة بسرعة التبريد؟

وهل هذه الظاهرة تفسر عملية الصدمة التي يتعرض لها الانسان عند خروجه الفجائي من جو دافئ إلي جو شديد البرودة؟

مع وافر احترامي وتقديري

[ابراهيم الشريف]

جزاكم الله حير وشكرأ لكم ’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’

[علاء الدين بهجت]

الفاضل أ. محمد عريف المشاركة #10.
للإجابة عن هذا السؤال، إن التبريد الفجائى يطبق على المواد المراد كبح أى تغيرات فى البنية الداخلية للمواد قد تحدث أثناء عملية التبريد العادى (طبقا لقانون نيوتن للتبريد). وتستخدم هذه الطريقة فى صناعة الزجاج (تحويل الزجاج السائل الى زجاج صلب) وتستخدم أيضا فى مصانع الفلزات (الحديد والصلب مثلا) وتسمى تسقية الحديد وذلك لمنع أى نمو غير مرغوب فيه لحبيبات الحديد أثناء التبريد العادى.
كمية الحرارة الكامنة (يفضل كتابتها كذلك) وهى كمية حرارة (سعر/جرام) أى مقدار الطاقة المطلوبة لجرام واحد من المادة ليعمل تحول من النوع الأول (مثل الإنصهار أو التبخر عند نقطة الغليان ...مثلا). وليست فى الحقيقة درجة حرارة سيليسيوس أو كلفن (C or K). وهى كمية فيزيائية عامة تطبق على كافة المواد (إما فى حالتها البلورية أو العشواية)، ولها علاقة بقوة الروابط الكيميائية مثلا.

[شعاع الفيزيا]

السلام عليكم جزاكم الله خير اااااااااااااااااااااااااااااا يعني هل قد تكون اجابة السؤال هوبسبب تحول بعض من الماء ساخن الى بخار فتقل كميته عن الماء البارد فبالتالي يبرد الماء الساخن اولا وشكرا كثيرا يادكتور علاء الدين ويااستاذ محمدعريف على الاضافه

[علاء الدين بهجت]

الأخ شعاع الفيزيا المشاركة #13
لم يثبت أن سبب ظاهرة مابيمبا هو أن فقد كتلة من الماء الساخن بالبخر فقط هى المسببة لها، ولكن ثبت حتى إنه فى حالة كبح عملية البخر (مثل وضع الماء الساخن داخل قنينة محكمة الغلق) فإن الظاهرة تتحقق أيضا. ولهذا أقترحت السيناريو بالمشاركة #9 ، وهى إضافة لم يتناولها أحد من قبل لتفسير الظاهرة.

[aboalimtec]

نعلم ان زيادة الحرارة تعني زيادة اهتزاز الجزيئات ، أي زيادت الطاقة المسببة للحركة،ولكي يتجمد الماء
يكفي ان يترك لداته ، (كما هو الحال خارج الارض) ،لان الطاقة ستقل مع مرور الزمن،فكيف يتجمد الجسم
الاعلى طاقة في زمن اقل من الجسم الاقل طاقة؟
الامرفي اعتقادي راجع الى كمية حركة الجسيمات، تماما مثل العربة المتحركة بسرعة واخرى ببطء،اذا اردت
زيادة تحريك الاولى ستحتاج الى طاقة اقل من الثانية لكي تجعلهما في نفس السرعة،والامر نفسه بالنسبة لجزيئات الماء.
الجزيئات الاكثر سرعة تحتاج طاقة اقل وبالتالي زمن اقل،والعكس،والامر كله متعلق بالقصور الذاتي لهذه
الجزيئات،كلما كانت اسرع سهل التحكم بها تماما مثل السيارة المسرعة

[aboalimtec]

نعلم ان زيادة الحرارة تعني زيادة اهتزاز الجزيئات ، أي زيادت الطاقة المسببة للحركة،ولكي يتجمد الماء
يكفي ان يترك لداته ، (كما هو الحال خارج الارض) ،لان الطاقة ستقل مع مرور الزمن،فكيف يتجمد الجسم
الاعلى طاقة في زمن اقل من الجسم الاقل طاقة؟
الامرفي اعتقادي راجع الى كمية حركة الجسيمات، تماما مثل العربة المتحركة بسرعة واخرى ببطء،اذا اردت
زيادة تحريك الاولى ستحتاج الى طاقة اقل من الثانية لكي تجعلهما في نفس السرعة،والامر نفسه بالنسبة لجزيئات الماء.
الجزيئات الاكثر سرعة تحتاج طاقة اقل وبالتالي زمن اقل،والعكس،والامر كله متعلق بالقصور الذاتي لهذه
الجزيئات،كلما كانت اسرع سهل التحكم بها تماما مثل السيارة المسرعة