تبادل
لینک هوشمند
اگردرون دو ظرف که شکل و جنس کاملا یکسانی دارند ، با مقدار آب کاملا مساوی ریخته شود و تفاوت دمای آن ها حدود 20 یا 30 درجه سلسیوس باشد و آن ها را با دقت بسیار زیاد و با یک روش سرد کنید ، مشاهده خواهید کرد که آب گرم زودتر از آب سرد یخ می بندد و ما امپمبا را مشاهده خواهیم کرد.
برای بررسی دلایل این پدیده توجه به موارد زیر ضروری است
اگر شما دوظرف آب با دمای داشته باشید ، گرچه دمای آن دوظرف یکسان است اما ممکن است خصوصیات بسیار متفاوتی داشته باشند . به عنوان نمونه یکی دمای جداره اش بسیار سرد و دمای مرکزش بسیار گرم است ، در حالیکه دیگری دمای تمام نقاطش یکسان است . در واقع دماسنج میانگین دما را تعیین می کند . یا این که آب گرمی که تا خنک شده باشد با آبی که از ابتدا بوده است ، بسیار متفاوت است . چرا ؟ ممکن است جرمش کم شود یا این که جریان های همرفتی سبب ایجاد یک توزیع ناهمگون در آب شوند . حتی ممکن است آب گرم تغییراتی در محیط اطراف خود یا ظرف به وجود آورد .
حال به بررسی دلایل می پردازیم:
1- فرض نمایید که اگردرون دو ظرف که شکل و جنس کاملا یکسانی دارند ، با مقدار آب کاملا مساوی ریخته شود و تفاوت دمای آن ها حدود 20 یا 30 درجه سلسیوس باشد و آن ها را با دقت بسیار زیاد و با یک روش می خواهیم سرد کنیم تا دمای آن ها به صفر برسد:
هنگام سرد شدن آب گرم ممکن است بخش قابل توجهی از آن بخار شود . این تبخیر دو تاثیر در جریان خنک شدن آب می گذارد .اول این که جرم آب کم می شود ، پس خنک شدن آن راحت تر و سریع تر می شود . دوم این که برای عمل تبخیر نیاز به گرما می باشد و این گرما را از محیط اطراف خود می گیرد در نتیجه آب باقیمانده سریع تر سرد می شود. تبخیر بدون تردید یک عامل مهم توضیح پدیده امپمبا است . اما تنها دلیل نیست زیرا پدیده تبخیر نمی تواند مواردی از امپمبا را که در ظرف های در بسته انجام می شود را توجیه کند .
2- می دانید که انحلال پذیری گاز ها با افزایش دما در آب کمتر می شود . آب داغ گاز کمتری را نسبت به آب سرد در خودبه صورت محلول دارد . این موضوع می تواند سبب آسانتر شدن همرفتی در آب گرم شود و آب گرم به طور یکنواخت تری خنک شود یا شاید بر اثر این پدیده گرمای لازم که باید ازواحد جرم آب گرفته شود تا آب گرم یخ ببندد ، نسبت به آب سرد کاهش یابد . گرچه بسیاری از آزمایشگران طرفدار این توجیه هستند ، اما تاکنون هیچ روش محاسبه ای برای آن ارائه نشده است .
3- احتمالا هنگامی که آب سرد می شود ، جریان های همرفتی گسترش می یابند و دیگر یک توزیع یکنواخت حرارت در حجم آب نخواهیم داشت .
می دانیم که چگالی با افزایش دما کاهش می یابد و به همین دلیل سطح آب از ته آن گرم تر است . آب گرم چگالی کمتری دارد ، پس سبکتر است و روی آب سرد که سنگینتر است قرار می گیرد . این پدیده ( اثر سطح داغ ) نامیده می شود . می دانیم که حرارت آب از سطحش به بیرون منتقل می شود .
پس آب با سطح داغ ، حرارتش را سریع تر از آنچه انتظار داریم از دست می دهد .وقتی آب گرم اولیه خنک می شود ، ممکن است به دلیل جریان های همرفتی یک سطح داغ در آن ایجاد شود . پس سرعت خنک شدن آن از سرعت خنک شدن آب سرد اولیه در دمای میانگین یکسان بیشتر می شود.
4 - بررسی محیط : تفاوت نهایی بین سرد کردن آب گرم و آب سرد به خود آب مربوط نمی شود ، بلکه به محیط اطراف بستگی دارد . آب گرم ممکن است در محیط اطراف خود تغییراتی ایجاد کند که در کل روند سرد کردن تاثیر بگذارد . برای نمونه اگر ظرف ها را روی لایه ای از یخ بگذاریم ، ظرفی که دارای آب گرم است می تواند یک لایه از یخ زیر خود را ذوب و در حقیقت در آب صفر درجه ی حاصل قرار گیرد و تماس بهتری با سطح خنک کننده برقرار کند و انتقال حرارت راحت تر صورت گیرد .
گرچه به ذکر دلایلی برای توجیه این پدیده اشاره گردید ، اما هنوز هیچ توضیح قابل قبول و ثابت شده ای برای این پدِیده وجود ندارد .
نظرات شما عزیزان:
ممنونم که این مطلب رو در وبلاگتون قرار دادید
پاسخ:خواهش میکنم. امیدوارم مطالب پاسخگوی سوالاتتون باشه.
