Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 15 dotazů obsahujících »mrznutí«
11) Mrznutí vody - Mpebův jev
19. 12. 2005
Dotaz: Dobrý den, mám na Vás prozbu, řeším problém, který se týká času zmrznutí teplé
a studené vody, bohužel nevím jak se tento jev nazýva a chtěl bych se o něm něco
dovědět, pokud Vás moc neobtěžují byl bych Vám vděčen za jakékoli informace o
tomto jevu.Předem děkuji. Daniel Hála dan.hala@email.cz (Daniel Hála)
Odpověď: Skutečně se čas od času objevují zprávy, že horká voda zmrzne za jinak stejných podmínek dříve než voda studená - nazýváme to Mpebův jev (podle Erasto Mpemba z Tanzánie). Zatím jsem však o Mpebově jevu pouze slyšel a četl, nikdy jsem se s ním nesetkal osobně ani já a dokonce ani kolega, který se problematikou a proměřováním mrznutí vody zabývá.
Asi nejobsáhlejší pojednání o tomto jevu v češtině naleznete v číslech 11/2002 a 7/2003 časopisu Vesmír (www.vesmir.cz). Druhý z článků je též volně přístupný na internetu na adrese http://www.vesmir.cz/clanek.php3?CID=1839
Dotaz: Při práci v semináři chemie vznikla debata o teplotní anomálii vody. Může
mělký rybník zamrznout až na dno? Čím je určena tloušťka ledu na vodní
hladině? (Jiří Benda)
Odpověď: Milý pane kolego,
určitě může, ostatně v loužích se tak děje. Při mrznutí vody na led jde
o to, že vodě odebíráte teplo, tím ji ochlazujete k teplotě tuhnutí, pak
musíte odebírat skupenské teplo. Jakmile s mrazením postupujete od hladiny
dále, musíte odebírané teplo transportovat přes již vzniklou vrstvu ledu.
Určitě by to šlo v prvním přiblížení nasimulovat, například tak, že by se
zanedbalo proudění vody a uvažoval jen jednodimenzionální sloupeček vody,
kde teplo odebíráte z horní strany. Potřebné parametry vody i ledu jsou
kupodivu ve standardních středoškolských tabulkách, například mně přijde
docela zajímavé, že tepelná vodivost ledu je skoro čtyřikrát větší než
vody. Ona simulace se dá přehledně udělat například v excelu... Pokud
budete mít nějaké výsledky, rádi je v Odpovědně zveřejníme.
Dotaz: Zajímalo by mě, jak vypočítat potřebný kroutící moment pro protočení
zamrzlé elektromagnetické brzdy. Brzda se skládá z rotoru a dvou třecích
desek s mezikruhovým stykem. Desky jsou k sobě v klidu tlačeny pružinami.
Při normálním startu se pružiny odlehčí elektromagneticky, ale při zamrznutí
je elektromagnet slabý a proto pružiny dále tlačí na desky. Protože se
jedná o přimrznutý vodní film nevím si s takovým výpočtem rady. (Roman Dostál)
Odpověď: Je to podobné, jako když máte pružnost v tahu a pružnost ve smyku; pokud
jde o kroucení, pak musíte uvážit, že namáhání je přímo úměrné vzdálenosti
od osy. Vám jde nikoli o pružnost, ale o pevnost ledu - tedy kdy namáhání
překročí pevnost materiálu. Princip je ale úplně stejný. Záleží taky
samozřejmě na síle vrstvy - vzpomeňte si, že pořádné lepidlo lepí tím líp,
čím míň ho mezi lepenými plochami je, takže tady máte navíc nejen "vnitřní"
pevnost (houževnatého) materiálu, ale i přechodové vlastnosti mezi oběma
materiály na styčné ploše. Ale skoro bych řekl, že experimentálně se oboje
(pevnost v kroucení i pevnost ve smyku) bude určovat prakticky stejně
obtížně či snadno.
Dotaz:
1) Slyšel jsem, že jako ochrana proti poškození venkovního bazénu
zmrznutím vody v něm stačí umístit PET láhve na hladinu tak, aby byly
potopeny asi z jedné třetiny. Nezpůsobí eventuální zmrznutí vody u dna škodu?
2) Proč se po vyprání některých textilií tyto po oschnutí "srazí"?
3) Dalo by se nějak zdůvodnit, proč zrovna zvuk je vlnění podélné?
(Marek Vejsada)
Odpověď: Milý pane,
tohle je pokus o stručnou odpověď, 1) Nemám praktické zkušenosti se
sypáním PET lahví na hladinu bazénu, ale
odhadl bych, že zafungují jako koberec, který brzdí ochlazování vody a
tedy její zamrzání. Současně odhaduji, že pokud udeří takové mrazy a na
tak dlouho, že voda i pod láhvemi zamrzne do dostatečné hloubky, může
napáchat značné škody.
2) Protože ona změna délky je vlastností vláken resp. jejich materiálů.
Experti přes polymery by uměli lépe vysvětlit, co udělá s nějak
propletenými dlouhými molekulami to, že se namočí pak zase usuší.
3) Zvuková vlna může být v pevné látce i příčná, protože zde částice
mají i smykové vazby.
V kapalinách a plynech, kde smykové síly chybí se může energie
předávat mezi částicemi jen tlakovými silami, proto se přenese jen
rozruch probíhající ve směru šíření vlny.
Dotaz: Pokud do uzavřeného prostoru mrazáku dám sklenici studené vody a stejnou sklenici horké vody, kde zamrzne voda dříve?
Viděla jsem pořad Nikdo není dokonalý a tam se byla otázka:
Která voda zmrzne nejdřív - studená nebo teplá? První moje reakce byla:
No přeci studená! Avšak chyba prý teplá. Mohli by jste mi odpověď zdůvodnit?
(Jindřich Pulíček, Veronika)
Odpověď: Otázka mrznutí horké a studené vody není vůbec jednoduchá. Ve škole jste se asi
učili, že když dáte sklenici vody do mrazáku, studené prostředí začne vodě odebírat teplo.
Čím je voda ve sklenici teplejší, tím více tepla musí mrazák odebrat, aby voda
zmrzla a tím déle to trvá. Rychleji tedy zmrzne studená voda, protože teplá se nejdříve musí ochladit na teplotu té studené.
Jenže uspořádání pokusu může být
takové, že teplá voda vytvoří novou okolnost (např. převařená voda obsahuje
méně rozpuštěného vzduchu, může se i chemicky pozměnit změnou tvrdosti -
přechod z hydrogenuhličitanu vápenatého, rozpustného ve vodě, na jiné
látky), a tato okolnost dostatečně silně ovlivní další děj. Studená voda
např. taky smáčí hůř než teplá apod.
Podívejte se na článek na webu -
Jak probíhá ochlazování vody
a čím je ovlivněno . Nejlepší bude, když si sám zkusíte provést několik
pokusů s rychlostí zmrznutí studené a teplé vody.
