Japāņu pētnieki no Kioto universitātes ir piedāvājuši universālu kritēriju Mpembas efekta novērtēšanai, kura būtība ir tāda, ka karstā sistēma sasalst ātrāk nekā vēsākā vienādos apstākļos.
Pirmo reizi šāds efekts, tiek uzskatīts, ka to atzīmējis vēl Aristotelis vairāk nekā 2000 gadus atpakaļ. To no jauna atklāja Tanzānijas students Erasts Mpemba 1963. gadā. Tas notika, kad viņš nodarbojās ar saldējuma gatavošanu vienā no pavārmākslas stundām. Viņš vērsās pie vietējā fizikas skolotāja ar lūgumu izskaidrot, kāpēc karstā saldējuma masa ledusskapī sasaldējas ātrāk nekā vēsā, bet skolotājs tikai pasmējās par viņu.
Vēlāk Mpemba vērās ar to pašu jautājumu pie fizikas profesora no Dāresalāmas universitātes Denisa Osborna. Galu galā Mpemba un Osborns kopīgi izdeva rakstu, kurā aprakstīja šādu paradoksu, ņemot par piemēru parastu ūdeni.
Viņi arī noskaidroja, ka Mpembas efekts attiecas ne tikai uz ūdeni un vienkāršiem šķidrumiem. Līdzīgu parādību viņi novēroja arī citās sistēmās zem mikroskopa. Turklāt šī paradoksa atklāšana kritiski atkarīga no izvēlētā attāluma mēra, kuru izmanto, lai noteiktu, cik tālu sistēma atrodas no līdzsvara.
Tā kā pastāv bezgalīgs iespējamais attāluma mēru skaits, novērotais efekts, izmantojot vienu mēru, var neparādīties kādā noteiktā laika intervālā, izmantojot citu. Tradicionāli parasti tiek novērtēts relaksācijas ātrums, kas nosaka ātrumu, kādā sistēma atgriežas līdzsvarā pēc temperatūras maiņas, izmantojot vienu monotoni mēru. Tomēr tādā gadījumā var iegūt nepatiesus vai pretrunīgus rezultātus.
Tas lika japāņu pētniekiem izstrādāt universālu kritēriju Mpembas efekta izpaušanas noteikšanai. Šis kritērijs balstās nevis uz vienu rādītāju, bet atsaucas uz termomajorācijas teoriju — matemātisku struktūru, kas apvieno dažādas attāluma mērus.
«Mūsu pētījums pierāda, ka termomajorācijas izmantošana ir ekvivalenta visu monotono rādītāju izskatīšanai vienlaikus», — atzīmē viens no pētījuma autoriem Tans Van Vu.
Šīs teorijas izmantošana palīdzēja japāņu pētniekiem noteikt precīzu kritēriju, lai novērtētu siltuma relaksācijas ātrumu, izvairoties no pretrunām, kas radās iepriekšējos pētījumos. Zinātnieki arī konstatēja, ka efekts nav ierobežots ar noteiktu temperatūras diapazonu, bet var izpausties plašā temperatūras apstākļu spektrā.
Balstoties uz to, japāņu pētnieki ierosināja jaunu skatījumu uz fundamentālajiem principiem, kas regulē siltuma relaksācijas dinamiku, kā arī potenciālu pielietojumu siltuma dzinēju un dzesēšanas tehnoloģiju efektivitātes paaugstināšanai. Pēc viņu domām, paliek atklāts galvenais jautājums, kādā minimālajā laika mērogā var izpausties Mpembas termomajorācijas efekts? Šī aspekta izpēte caur ātruma ierobežojumu prizmu var palīdzēt noteikt fundamentālos ierobežojumus relaksācijas dinamikai.
Pētījums tika publicēts žurnālā Physical Review Letters
Avots: SciTechDaily
Komentāri (0)
Šobrīd nav neviena komentāra