با آزمايش هاي شيمي شعبده باز شويد ...!

[اشکان فروتن]

Can hot water freeze faster than cold water?

I. Yes -- a general explanation
II. History of the Mpemba Effect
III. More detailed explanations
IV. References​

I. Yes -- a general explanation

Hot water can in fact freeze faster than cold water for a wide range of experimental conditions. This phenomenon is extremely counter- intuitive, and surprising even to most scientists, but it is in fact real. It has been seen and studied in numerous experiments. While this phenomenon has been known for centuries, and was described by Aristotle, Bacon, and Descartes [1-3], it was not introduced to the modern scientific community until 1969, by a Tanzanian high school student named Mpemba. Both the early scientific history of this effect, and the story of Mpemba's rediscovery of it, are interesting in their own right -- Mpemba's story in particular provides a dramatic parable against making snap judgements about what is impossible. This is described separately below.
The phenomenon that hot water may freeze faster than cold is often called the Mpemba effect. Because, no doubt, most readers are extremely skeptical at this point, we should begin by stating precisely what we mean by the Mpemba effect. We start with two containers of water, which are identical in shape, and which hold identical amounts of water. The only difference between the two is that the water in one is at a higher (uniform) temperature than the water in the other. Now we cool both containers, using the exact same cooling process for each container. Under some conditions the initially warmer water will freeze first. If this occurs, we have seen the Mpemba effect. Of course, the initially warmer water will not freeze before the initially cooler water for all initial conditions. If the hot water starts at 99.9° C, and the cold water at 0.01° C, then clearly under those circumstances, the initially cooler water will freeze first. However, under some conditions the initially warmer water will freeze first -- if that happens, you have seen the Mpemba effect. But you will not see the Mpemba effect for just any initial temperatures, container shapes, or cooling conditions.
This seems impossible, right? Many sharp readers may have already come up with a common proof that the Mpemba effect is impossible. The proof usually goes something like this. Say that the initially cooler water starts at 30° C and takes 10 minutes to freeze, while the initially warmer water starts out at 70° C. Now the initially warmer water has to spend some time cooling to get to get down to 30° C, and after that, it's going to take 10 more minutes to freeze. So since the initially warmer water has to do everything that the initially cooler water has to do, plus a little more, it will take at least a little longer, right? What can be wrong with this proof?
What's wrong with this proof is that it implicitly assumes that the water is characterized solely by a single number -- the average temperature. But if other factors besides the average temperature are important, then when the initially warmer water has cooled to an average temperature of 30° C, it may look very different than the initially cooler water (at a uniform 30° C) did at the start. Why? Because the water may have changed when it cooled down from a uniform 70° C to an average 30° C. It could have less mass, less dissolved gas, or convection currents producing a non-uniform temperature distribution. Or it could have changed the environment around the container in the refrigerator. All four of these changes are conceivably important, and each will be considered separately below. So the impossibility proof given above doesn't work. And in fact the Mpemba effect has been observed in a number of controlled experiments [5,7-14]
It is still not known exactly why this happens. A number of possible explanations for the effect have been proposed, but so far the experiments do not show clearly which, if any, of the proposed mechanisms is the most important one. While you will often hear confident claims that X is the cause of the Mpemba effect, such claims are usually based on guesswork, or on looking at the evidence in only a few papers and ignoring the rest. Of course, there is nothing wrong with informed theoretical guesswork or being selective in which experimental results you trust -- the problem is that different people make different claims as to what X is.
Why hasn't modern science answered this seemingly simple question about cooling water? The main problem is that the time it takes water to freeze is highly sensitive to a number of details in the experimental set- up, such as the shape and size of the container, the shape and size of the refrigeration unit, the gas and impurity content of the water, how the time of freezing is defined, and so on. Because of this sensitivity, while experiments have generally agreed that the Mpemba effect occurs, they disagree over the conditions under which it occurs, and thus about why it occurs. As Firth [7] wrote "There is a wealth of experimental variation in the problem so that any laboratory undertaking such investigations is guaranteed different results from all others."
So with the limited number of experiments done, often under very different conditions, none of the proposed mechanisms can be confidently proclaimed as "the" mechanism. Above we described four ways in which the initially warmer water could have changed upon cooling to the initial temperature of the initially cooler water. What follows below is a short description of the four related mechanisms that have been suggested to explain the Mpemba effect. More ambitious readers can follow the links to more complete explanations of the mechanisms, as well as counter- arguments and experiments that the mechanisms cannot explain. It seems likely that there is no one mechanism that explains the Mpemba effect for all circumstances, but that different mechanisms are important under different conditions. ​

 

[اشکان فروتن]

قسمت 2

قسمت 2

1. Evaporation -- As the initially warmer water cools to the initial temperature of the initially cooler water, it may lose significant amounts of water to evaporation. The reduced mass will make it easier for the water to cool and freeze. Then the initially warmer water can freeze before the initially cooler water, but will make less ice. Theoretical calculations have shown that evaporation can explain the Mpemba effect if you assume that the water loses heat solely through evaporation [11]. This explanation is solid, intuitive, and evaporation is undoubtedly important in most situations. However, it is not the only mechanism. Evaporation cannot explain experiments that were done in closed containers, where no mass was lost to evaporation [12]. And many scientists have claimed that evaporation alone is insufficient to explain their results [5,9,12]. ​
2. Dissolved Gasses -- Hot water can hold less dissolved gas than cold water, and large amounts of gas escape upon boiling. So the initially warmer water may have less dissolved gas than the initially cooler water. It has been speculated that this changes the properties of the water in some way, perhaps making it easier to develop convection currents (and thus making it easier to cool), or decreasing the amount of heat required to freeze a unit mass of water, or changing the boiling point. There are some experiments that favor this explanation [10,14], but no supporting theoretical calculations. ​
3. Convection -- As the water cools it will eventually develop convection currents and a non-uniform temperature distribution. At most temperatures, density decreases with increasing temperature, and so the surface of the water will be warmer than the bottom -- this has been called a "hot top." Now if the water loses heat primarily through the surface, then water with a "hot top" will lose heat faster than we would expect based on its average temperature. When the initially warmer water has cooled to an average temperature the same as the initial temperature of the initially cooler water, it will have a "hot top", and thus its rate of cooling will be faster than the rate of cooling of the initially cooler water at the same average temperature. Got all that? You might want to read this paragraph again, paying careful distinction to the difference between initial temperature, average temperature, and temperature. While experiments have seen the "hot top", and related convection currents, it is unknown whether convection can by itself explain the Mpemba effect. ​
4. Surroundings -- A final difference between the cooling of the two containers relates not to the water itself, but to the surrounding environment. The initially warmer water may change the environment around it in some complex fashion, and thus affect the cooling process. For example, if the container is sitting on a layer of frost which conducts heat poorly, the hot water may melt that layer of frost, and thus establish a better cooling system in the long run. Obviously explanations like this are not very general, since most experiments are not done with containers sitting on layers of frost. ​

Finally, supercooling may be important to the effect. Supercooling occurs when the water freezes not at 0° C, but at some lower temperature. One experiment [12] found that the initially hot water would supercool less than the initially cold water. This would mean that the initially warmer water might freeze first because it would freeze at a higher temperature than the initially cooler water. If true, this would not fully explain the Mpemba effect, because we would still need to explain why initially warmer water supercools less than initially cooler water.
In short, hot water does freeze sooner than cold water under a wide range of circumstances. It is not impossible, and has been seen to occur in a number of experiments. However, despite claims often made by one source or another, there is no well-agreed explanation for how this phenomenon occurs. Different mechanisms have been proposed, but the experimental evidence is inconclusive. For those wishing to read more on the subject, Jearl Walker's article in Scientific American [13] is very readable and has suggestions on how to do home experiments on the Mpemba effect, while the articles by Auerbach [12] and Wojciechowski [14] are two of the more modern papers on the effect.​

II History of the Mpemba Effect

The fact that hot water freezes faster than cold has been known for many centuries. The earliest reference to this phenomenon dates back to Aristotle in 300 B.C. The phenomenon was later discussed in the medieval era, as European physicists struggled to come up with a theory of heat. But by the 20th century the phenomenon was only known as common folklore, until it was reintroduced to the scientific community in 1969 by Mpemba, a Tanzanian high school student. Since then, numerous experiments have confirmed the existence of the "Mpemba effect", but have not settled on any single explanation.
The earliest known reference to this phenomenon is by Aristotle, who wrote:
"The fact that water has previously been warmed contributes to its freezing quickly; for so it cools sooner. Hence many people, when they want to cool hot water quickly, begin by putting it in the sun. . ." [1,4]
He wrote these words in support of a mistaken idea which he called antiperistasis. Antiperistasis is defined as "the supposed increase in the intensity of a quality as a result of being surrounded by its contrary quality, for instance, the sudden heating of a warm body when surrounded by cold" [4].
Medieval scientists believed in Aristotle's theory of antiperistasis, and also sought to explain it. Not surprisingly, scientists in the 1400's had trouble explaining how it worked, and could not even decide whether (as Aristotle claimed in support of antiperistasis), human bodies and bodies of water were hotter in the winter than in the summer [4]. Around 1461, the physicist Giovanni Marliani, in a debate over how objects cooled, said that he had confirmed that hot water froze faster than cold. He said that he had taken four ounces of boiling water, and four ounces of non-heated water, placed them outside in similar containers on a cold winter day, and observed that the boiled water froze first. Marliani was, however, unable to explain this occurrence [4].
Later, in the 1600's, it was apparently common knowledge that hot water would freeze faster than cold. In 1620 Bacon wrote "Water slightly warm is more easily frozen than quite cold" [2], while a little later Descartes claimed "Experience shows that water that has been kept for a long time on the fire freezes sooner than other water" [3].
In time, a modern theory of heat was developed, and the earlier observations of Aristotle, Marliani, and others were forgotten, perhaps because they seemed so contradictory to modern concepts of heat. However, it was still known as folklore among many non-scientists in Canada [11], England [15-21], the food processing industry [23], and elsewhere.
It was not reintroduced to the scientific community until 1969, 500 years after Marliani's experiment, and more than two millennia after Aristotle's "Meteorologica I" [1]. The story of its rediscovery by a Tanzanian high school student named Mpemba is written up in the New Scientist [4]. The story provides a dramatic parable cautioning scientists and teachers against dismissing the observations of non-scientists and against making quick judgements about what is impossible.
In 1963, Mpemba was making ice cream at school, which he did by mixing boiling milk with sugar. He was supposed to wait for the milk to cool before placing it the refrigerator, but in a rush to get scarce refrigerator space, put his milk in without cooling it. To his surprise, he found that his hot milk froze into ice cream before that of other students. He asked his physics teacher for an explanation, but was told that he must have been confused, since his observation was impossible.​

 

[اشکان فروتن]

قسمت 3

قسمت 3

Mpemba believed his teacher at the time. But later that year he met a friend of his who made and sold ice cream in Tanga town. His friend told Mpemba that when making ice cream, he put the hot liquids in the refrigerator to make them freeze faster. Mpemba found that other ice cream sellers in Tanga had the same practice.
Later, when in high school, Mpemba learned Newton's law of cooling, that describes how hot bodies are supposed to cool (under certain simplifying assumptions). Mpemba asked his teacher why hot milk froze before cold milk when he put them in the freezer. The teacher answered that Mpemba must have been confused. When Mpemba kept arguing, the teacher said "All I can say is that is Mpemba's physics and not the universal physics" and from then on, the teacher and the class would criticize Mpemba's mistakes in mathematics and physics by saying "That is Mpemba's mathematics" or "That is Mpemba's physics." But when Mpemba later tried the experiment with hot and cold water in the biology laboratory of his school, he again found that the hot water froze sooner.
Earlier, Dr Osborne, a professor of physics, had visited Mpemba's high school. Mpemba had asked him to explain why hot water would freeze before cold water. Dr Osborne said that he could not think of any explanation, but would try the experiment later. When back in his laboratory, he asked a young technician to test Mpemba's claim. The technician later reported that the hot water froze first, and said "But we'll keep on repeating the experiment until we get the right result." However, repeated tests gave the same result, and in 1969 Mpemba and Osborne wrote up their results [5].
In the same year, in one of the coincidences so common in science, Dr Kell independently wrote a paper on hot water freezing sooner than cold water. Kell showed that if one assumed that the water cooled primarily by evaporation, and maintained a uniform temperature, the hot water would lose enough mass to freeze first [11]. Kell thus argued that the phenomenon (then a common urban legend in Canada) was real and could be explained by evaporation. However, he was unaware of Osborne's experiments, which had measured the mass lost to evaporation and found it insufficient to explain the effect. Subsequent experiments were done with water in a closed container, eliminating the effects of evaporation, and still found that the hot water froze first [14].
Subsequent discussion of the effect has been inconclusive. While quite a few experiments have replicated the effect [4,6-13], there has been no consensus on what causes the effect. The different possible explanations are discussed above. The effect has repeatedly a topic of heated discussion in the "New Scientist", a popular science magazine. The letters have revealed that the effect was known by laypersons around the world long before 1969. Today, there is still no well-agreed explanation of the Mpemba effect.​

III More detailed explanations

Evaporation

One explanation of the effect is that as the hot water cools, it loses mass to evaporation. With less mass, the liquid has to lose less heat to cool, and so it cools faster. With this explanation, the hot water freezes first, but only because there's less of it to freeze. Calculations done by Kell in 1969 [11] showed that if the water cooled solely by evaporation, and maintained a uniform temperature, the warmer water would freeze before the cooler water.
This explanation is solid, intuitive, and undoubtedly contributes to the Mpemba effect in most physical situations. However, many people have incorrectly assumed that it is therefore "the" explanation for the Mpemba effect. That is, they assume that the only reason hot water can freeze faster than cold is because of evaporation, and that all experimental results can be explained by the calculations in Kell's article. However, the experiments currently do not bear out this belief. While experiments show evaporation to be important [13], they do not show that it is the only mechanism behind the Mpemba effect. A number of experimenters have argued that evaporation alone is insufficient to explain their results [5,9,12] -- in particular, the original experiment by Mpemba and Osborne measured the mass lost to evaporation, and found it substantially less that the amount predicted by Kell's calculations [5,9]. And most convincingly, an experiment by Wojciechowski observed the Mpemba effect in a closed container, where no mass was lost to evaporation.​

Dissolved Gasses

Another explanation argues that the dissolved gas usually present in water is expelled from the initially hot water, and that this changes the properties of the water in some way that explains the effect. It has been argued that the lack of dissolved gas may change the ability of the water to conduct heat, or change the amount of heat needed to freeze a unit mass of water, or change the freezing point of the water by some significant amount. It is certainly true that hot water holds less dissolved gas than cold water, and that boiled water expels most dissolved gas. The question is whether this can significantly affect the properties of water in a way that explains the Mpemba effect. As far as I know, there is no theoretical work supporting this explanation for the Mpemba effect.
Indirect support can be found in two experiments that saw the Mpemba effect in normal water which held dissolved gasses, but failed to see it when using degassed water [10,14]. However, an attempt to measure the dependence of the enthalpy of freezing on the initial temperature and gas content of the water was inconclusive [14].
One problem with this explanation is that many experiments pre-boiled both the initially hot and initially cold water, precisely to eliminate the effect of dissolved gasses, and yet they still saw the effect [5,13]. Two somewhat unsystematic experiments found that varying the gas content of the water made no substantial difference to the Mpemba effect [9,12].​

Convection

It has also been proposed that the Mpemba effect can be explained by the fact that the temperature of the water becomes non-uniform. As the water cools, temperature gradients and convection currents will develop. For most temperatures, the density of water decreases as the temperature increases. So over time, as water cools we will develop a "hot top" -- the surface of the water will be warmer than the average temperature of the water, or the water at the bottom of the container. If the water loses heat primarily through the surface, then this means that the water should lose heat faster than one would expect based just on looking at the average temperature of the water. And for a given average temperature, the heat loss should be greater the more inhomogeous the temperature distribution is (that is, the greater the range of the temperatures seen as we go from the top to the bottom).
How does this explain the Mpemba effect? Well, the initially hot water will cool rapidly, and quickly develop convection currents and so the temperature of the water will vary greatly from the top of the water to the bottom. On the other hand, the initially cool water will have a slower rate of cooling, and will thus be slower to develop significant convection currents. Thus, if we compare the initially hot water and initially cold water at the same average temperature, it seems reasonable to believe that the initially hot water will have greater convection currents, and thus have a faster rate of cooling. To consider a concrete example, suppose that the initially hot water starts at 70° C, and the initially cold water starts at 30° C. When the initially cold water is at an average 30° C, it is also a uniform 30° C. However, when the initially hot water reaches an average 30° C, the surface of the water is probably much warmer than 30° C, and it will thus lose heat faster than the initially cold water for the same average temperature. Got that? This explanation is pretty confusing, so you might want to go back and read the last two paragraphs again, paying careful attention to the difference between initial temperature, average temperature, and surface temperature.
At any rate, if the above argument is right, then when we plot the average temperature versus time for both the initially hot and initially cold water, then for some average temperatures the initially hot water will be cooling faster than the initially cold water. So the cooling curve of the initially hot water will not simply reproduce the cooling curve of the initially cold water, but will drop faster when in the same temperature range.
This shows that the initially hot water goes faster, but of course it also has farther to go. So whether it actually finishes first (that is, reaches 0° C first), is not clear from the above discussion. To know which one finishes first would require theoretical modelling of the convection currents (hopefully for a range of container shapes and sizes), which has not been done. So convection alone may be able to explain the Mpemba effect, but whether it actually does is not currently known. Experiments on the Mpemba effect have often reported a "hot top" [5,8,10], as we would expect. Experiments have been done that looked at the convection currents of freezing water [27,28], but their implications for the Mpemba effect are not entirely clear.
It should also be noted that the density of water reaches a maximum at four° C. So below four° C, the density of water actually decreases with decreasing temperature, and we will get a "cold top." This makes the situation even more complicated.​

 

[اشکان فروتن]

قسمت 4

قسمت 4

Surroundings

The initially hot water may change the environment around it in some way that makes it cool faster later on. One experiment reported significant changes in the data simply upon changing the size of the freezer that the container sat in [7]. So conceivably it is important not just to know about the water and the container, but about the environment around it.
For example, one explanation for the Mpemba effect is that if the container is resting on a thin layer of frost, than the container holding the cold water will simply sit on the surface of the frost, while the container with the hot water will melt the frost, and then be sitting on the bottom of the freezer. The hot water will then have better thermal contact with the cooling systems. If the melted frost refreezes into an ice bridge between the freezer and the container, the thermal contact may be even better.
Obviously, even if this argument is true, it has fairly limited utility, since most scientific experiments are careful enough not to rest the container on a layer of frost in a freezer, but instead place the container on a thermal insulator, or in a cooling bath. So while this proposed mechanism may or may not have some relevance to some home experiments, it's irrelevant for most published results.​

Supercooling

Finally, supercooling may be important to the effect. Supercooling occurs when water freezes not at 0° C, but at some lower temperature. This happens because the statement that "water freezes at 0° C" is a statement about the lowest energy state of the water -- at less than 0° C, the water molecules "want" to be arranged as an ice crystal. This means that they will stop zooming around randomly as a liquid, and instead form a solid ice lattice. However, they don't know how to form themselves as an ice lattice, but need some little irregularity or nucleation site to tell them how to rearrange themselves. Sometimes, when water is cooled below 0° C, the water will not see a nucleation site for some time, and then water will cool below 0° C without freezing. This happens quite often. One experiment found that the initially hot water would supercool only a little (say to about -2° C), while the initially cold water would supercool more (to around -8° C) [12]. If true, this could explain the Mpemba effect because the initially cold water would need to "do more work" -- that is, get colder -- in order to freeze.
However, this also cannot be considered "the" sole explanation of the Mpemba effect. First of all, as far as I know, this result has not been independently confirmed. The experiment described above [12] only had a limited number of trials, so the results found could have been a statistical fluke.
Second, even if the results are true, they do not fully explain the Mpemba effect, but replace one mystery with another. Why should initially hot water supercool more than initially cold water? After all, once the water has cooled to the lower temperature, one would generally expect that the water would not "remember" what temperature it used to be. One explanation is that the initially hot water has less dissolved gas than the initially cold water, and that this affects its supercooling properties (see Dissolved Gasses for more on this). The problem with this explanation is that one would expect that since the hot water has less dissolved gas, and thus less nucleation sites, it would supercool more, not less. Another explanation is that when the initially hot water has cooled down to 0° C (or less), its temperature distribution throughout the container varies more than the initially cold water (see Convection for more on this). Since temperature shear induces freezing [26], the initially hot water supercools less, and thus freezes sooner.
Third, this explanation cannot work in all of the experiments, because many of the experiments chose to look not at the time to form a complete block of ice, but the time for some part of the water to reach 0° C[7,10,13] (or perhaps the time for a thin layer of frost to form on the top [17]). While [12] says that it is only a "true Mpemba effect" if the hot water freezes entirely first, other papers have defined the Mpemba effect differently. Since the precise time of supercooling is inherently unpredictable (see [26], e.g.), many experiments have chosen to measure not the time for the sample to actually become ice, but the time for which the sample's equilibrium ground state is ice -- that is, the time when the top of the sample reached 0° C [7,10,13]. The supercooling argument does not apply to these experiments.​

IV References

HISTORICAL

• 1. Aristotle in E. W. Webster, "Meteorologica I", Oxford U. P., Oxford, 1923, pgs 348b--349a ​
• 2. Bacon F 1620 Novum Organum Vol VIII of "The Works of Francis Bacon" 1869 ed. J Spedding, R. L. Ellis and D. D. Heath (New York) pp235, 337, quoted in T. S. Kuhn 1970 "The Structure of Scientific Revolutions" 2nd edn (Chicago: University of Chicago Press), pg 16 ​
• 3. Descartes R 1637, "Les Meteores" 164 published with "Discours de la Methode" (Leyden: Ian Marie) 1637, quoted in "Oeuvres de Descartes" Vol. VI 1902 ed. Adam and Tannery (Paris: Leopold Cerf) pg 238 (trans. F. C. Frank) ​
• 4. Clagett, Marshall, "Giovanni Marliani and Late Medieval Physics", AMS press, Inc., New York, 1967, pgs 72, 79, 94 ​

EXPERIMENTS ON THE MPEMBA EFFECT

• 5. Mpemba and Osborne, "Cool", Physics Education vol. 4, pgs 172--5 (1969) ​
• 6. Ahtee, "Investigation into the Freezing of Liquids", Phys. Educ. vol. 4, pgs 379--80 (1969) ​
• 7. I. Firth, "Cooler?", Phys. Educ. vol. 6, pgs 32--41 (1979) ​
• 8. E. Deeson, "Cooler-lower down", Phys. Educ. vol. 6, pgs 42--44 (1971) ​
• 9. Osborne, "Mind on Ice", Phys. Educ. vol. 14, pgs 414--17 (1979) ​
• 10. M. Freeman, "Cooler Still", Phys. Educ. vol. 14, pgs 417--21 (1979) ​
• 11. G.S. Kell, "The Freezing of Hot and Cold Water", American Journal of Physics, vol. 37, #5, pgs 564--5, (May 1969) ​
• 12. D. Auerbach, "Supercooling and the Mpemba effect: When hot water freezes quicker than cold", American Journal of Physics, vol. 63, #10, pgs 882--5, (Oct 1995) ​
• 13. J. Walker, "The Amateur Scientist", Scientific American, vol. 237, #3, pgs 246--7, (Sept. 1971) ​
• 14. B. Wojciechowski, "Freezing of Aqueous Solutions Containing Gases", Cryst. Res. Technol., vol. 23, #7, pgs 843--8 (1988) ​

GENERAL DISCUSSION ON THE MPEMBA EFFECT

• 15. New Scientist, vol. 42, #652, 5 June 1969, pg 515 ​
• 16. New Scientist, 2 Dec. 1995, pg 22 ​
• 17. New Scientist, vol. 42, #654, 19 June 1969, pgs 655--6 ​
• 18. New Scientist, vol. 43, #657, 10 July 1969, pgs 88--9 ​
• 19. New Scientist, vol. 43, #658, 17 July 1969, pgs 158--9 ​
• 20. New Scientist, vol. 43, #658, 25 Sept. 1969, pg 662 ​
• 21. New Scientist, vol. 44, #672, 23 Oct. 1969, pg 205 ​
• 22. New Scientist, vol. 45, #684, 15 Jan. 1970, pgs 125--6 ​
• 23. New Scientist, vol. 45, #686, 29 Jan. 1970, pgs 225--6 ​
• 24. New Scientist, 2 Dec. 1995, pg 57 ​
• 25. New Scientist, 16 Mar. 1996, pg 58 ​

RELATED ARTICLES

• 26. J. Elsker, "The Freezing of Supercooled Water", Journal of Molecular Structure, vol. 250, pgs 245--51 (1991) ​
• 27. R.A. Brewster and B. Gebhart, "An experimental study of natural convection effects on downward freezing of pure water", Int. J. Heat Mass Trans. vol. 31, #2, pgs 331--48 (1988) ​
• 28. R.S. Tankin and R. Farhadieh, "Effects of Thermal Convection currents on Formation of Ice", Int. J. Heat Mass Trans., vol. 14, pgs 953--61 (1971)​

​

 

[اشکان فروتن]

به دلیل تکراری بودن حذفش کردم

 

[اشکان فروتن]

اثر Mpemba : آب گرم سريعتر از آب سرد يخ مي زند.

هرچند خلاف استدلال بنظر مي رسد اما اين يك واقعيت است كه در اغلب موارد در دماهاي خاص مثلا 90 درجه سانتيگراد آب گرم سريعتر از آب سرد يخ مي زند . اين اثر حتي در زمان ارسطو نيز شناخته شده بود اما نخستين بار با پشتكار Erasto Mpemba از دانش آموزان مدرسه اي در تانزانيا توجه جامعه علمي را به خود جلب كرد.دلايل وتوجيه هاي زيادي براي اين پديده ارائه شده اند كه بصورت زير است:

1) تبخير :

مي دانيم كه آب داغ قسمتي از جرم خود را بر اثر تبخير از دست مي دهد بنابر اينبا اين كاهش جرم نسبت به آب سرد گرماي كمتري را از دست مي دهد تا منجمد شود.( مي دانيم كه گرما هم با جرم وهم با دماي جسم رابطه مستقيم دارد بنابر اين هر چند دماي آب داغ بيشتر است ولي اين عامل با كاهش جرم بر اثر تبخير تا حدي جبران مي شود) . محاسبات Kellدر سال 69 19 نشان داد كه اگر آب گرم با تبخير سرد شود ودماي آن يكپارچه باشد سريعتر از آب سرد يخ مي زند.

2) گازهاي محلول :

انحلال پذيري گازها در آب با دما كاهش مي يابد بنابر اين در آب داغ گاز كمتري حل مي شود
اين باعث ميشود كه خواص اب تا حدي تغيير كند .گفته شده است كه مقدار گاز محلول توانائي آب را برا انتقال گرما تغيير مي دهد.
البته آزمايشهايي نيز انجام شده كه در آن ها ابتدا آب را جوشانده تا گازها خارج شوند سپس با ممانعت از ورود مجدد گازها آب را سرد وبعد سرعت انجماد آن را با آب داغ مقايسه نموده اند كه مشاهده شده هنوز هم آب داغ سريعتر منجمد مي شود. يعني آن كه نتيجه چنين آزمايشي اثر محتويات گاز محلول رادر اثر Mpemba چندان تائيد نمي كند.

3) جريان همرفتي:

در اكثر دماها چگالي آب داغ كمتر از آب سرد است اين بدان معنا است كه در دماهاي بالا تر سطح آب گرمتر از ته آن است وتوزيع دما در آن يكنواخت نيست.در اين حالت جريان همرفتي شكل مي گيرد. آب گرما را از سطح از دست مي دهد سپس به سمت پايين رفته جاي خود را به آب گرمتر مي دهد به اين ترتيب مي توان پذيرفت كه سرعت كاهش دما در آب داغ(مثلا70درجه) سريعتر از آب سرد(مثلا30درجه) است كه توزيع دما داخل آن يكنواخت تر(جريان همرفتي كمتر ) است.
البته اين واقعيت كه چگالي آب در 4درجه سانتيگراد بيشترين مقدار را دارد وبا كاهش بيشتر دما چگالي آب مجددا افزايش مي يابد وجريان همرفتي بر عكس مي شوداين توجيه را از دماي 4درجه به پايينتر با مشكل مواجه مي سازد.

4) محيط:

آب داغ محيط اطراف خودش را تا حدي تغيير مي دهدكه باعث مي شود سريعتر منجمد شود اين عامل توجيه اين پديده را نه در داخل آب كه در محيط اطراف ظرف جستجو مي كند.چنانچه ظروف حاوي آب داغ وآب سرد درسطح يك لايه نازك يخ قرار گيرند ممكن است ظرف آب داغ ابتدا باعث ذوب شدن قسمتي ازلايه نازك يخ شده وظرف قدري پايين تر رود به اين ترتيب تماس براي انتقال گرما از ته ظرف بيشتر از آب سرد اوليه باشد. البته اثر اين عامل را نيز مي توان با قرار دادن ظروف در حمامهاي سرد كننده بررسي كرد.

5) فوق انجماد (تاخير در انجماد):

اين پديده زماني رخ مي دهد كه به دلايلي
آب درصفر درجه سانتيگراد يخ نبندد
بلكه در دماي پايين تر شروع به يخ زدن
مي كند اين بدان خاطر است كه مولكولهاي
آب در صفردرجه هنوز نظم لازم براي
ايجاد شبكه بلوري خاص در يخ را پيدا
نكرده اند.برخي آزمايشات نشان داده اند
كه اثر تاخير در انجماد براي آب داغ كمتر
از آب سرد اتفاق مي افتد (مثلا براي
آب داغ در2- درجه وبراي آب سرد
در 7- درجه)اگر اين درست باشد
آب سرد نياز به كار وزمان بيشتري
دارد تا منجمد شود.در واقع در آب از ابتدا داغ منجمد شده مقدار كمتري از
يخ منجمد شده جامد بوده ومقدار قابل توجهي از آب بصورت مايع گير افتاده در بلور جامدموجود است.در حالي كه در آب از ابتدا سرد منجمد شده يخ جامد تشكيل شده كامل تر ومحتواي آب گير افتاده كمتر است. درجه حرارت كمتر سبب هسته اي شدن شديد ورشد سريعتر كريستالهاي يخ مي شود.

منبع : http://www.chemteach.blogfa.com/post-24.aspx

 

[پیرجو]

thanks alot. this is very good topic. and you describe it complete.

 

[S H i M A]

عالی بود...

خیلی کاملتر و بهتر از من!

میگم فکر کنم این تاپیک دیگه جای تکمیل نداشته باشه...

دوست خوبم ممنونم که زحمت کشیدین و کاملش کردین...

و در مورد اون آزمایش که فرمودین، من هنوز انجامش ندادم ولی این کار جالب رو

میکنم تا ببینم چی میشه بعد میام گزارشکارمو اینجا تحویل میدم!

(وای که من چقدر از نوشتن گزارشکار متنفرم!!)

 

[پیرجو]

(وای که من چقدر از نوشتن گزارشکار متنفرم!!)

شیما خانم بهترین قسمت آزمایش این قسمتش می باشد. زیرا بعضی وقت ها اطلاعات کمی درباره اون آزمایش داریم و می توانیم با رجعوع به مراجع دیگر که برای تکمیل گزارش مورد استفاده قرار می گیرد به اطلاعات خود بیفزاییم.
ولی این طوری که من متوجه شدم شما خیلی به کار آزمایشگاه علاقمند هستید. که زمینه رو فراهم می کنه که شخصی فنی شوید. انشا ال.....

 

[اشکان فروتن]

شیما جان ، هنوز که گزارش کار ننوشتی

 

[S H i M A]

بسمه تعالی​

روز پنجشنبه – 23/3 – ساعت 11:13

گروه: X



Shima 29099






موضوع: یخ در ظرف تفلون زودتر ذوب میشود یا در ظرف فلزی؟





وسایل مورد نیاز: یک عدد ظرف تفلون – یک عدد ظرف فلزی معمولی –


دو تکه قالب یخ





روش کار: ابتدا یخ را در ظرف تفلون انداخته و همزمان قالب دیگر را در ظرف


دیگر می اندازیم!


و میبینیم که...





نتیجه آزمایش: یخ در ظرف تفلون زودتر آب میشود! یعنی فورا وقتی داخل


ظرف قرار میگیرد ذوب میشود!





استاد گرامی این گزارش کار من! باید نمره کامل بدیناااا... ​

حالا واقعا چرا این اتفاق جالب میفته

 

[S H i M A]

با این آزمایشهای جالب، شعبده بازی کنید!

با این آزمایشهای جالب، شعبده بازی کنید!

- عوض کردن رنگ صورت اشخاص​

آزمایشگر پس از خاموش کردن چراغها ی اتا ق، چراغ مخصوص (چراغ بونزن) ​

را روشن می کند، که در زیر نور آن صورت اشخاص به رنگ سبز مایل به ​

بنفش در می آید . ​

راز این آزمایش چیست ؟ ​

ازمایشگر چند دقیقه قبل از اجرای آزمایش در یکی دو سانتیمتر مکعب الکل

مقداری زعفران را حل کرده و فتیله تازه ی یک چراغ الکلی را در آن خیس

کرده است .

اگر این فتیله در یک چراغ الکلی بدون الکل قرار گیرد ، در مدت کوتاهی که

روشن است رنگ صورت اشخاص را به رنگ سبز مایل به بنفش در می آورد .




استخوان نرم می شود

یک استخوان ران مرغ را ، پس از آنکه گوشت و چربی آنرا کاملا تمیز کردید، ​

مدت 5 روز در سرکه ی غلیظ نگه دارید . پس از این مدت آنرا از سرکه خارج ​

کرده بشویید و خشک کنید . این استخوان نرم خواهد شد ، و حالت ​

پلاستیکی به خود خواهد گرفت زیرا میتوان آنرا به هر طرف که بخواهید خم ​

کرده بی آنکه بشکند .​

دلیل اینست که در مدت فوق مواد معدنی استخوان درسرکه حل شده و ​

فقط مواد آلی آن باقی می ماند که ( آسیین ) نام دارد که این ماده نرم و ​

قابل انعطاف است .​

- قیافه ها عوض میشود​

این ازما یش مخصوص شب و یا اتا ق تاریک است .در نور این چراغ الکلی ​

وقتی افراد به فیافه همدیگر نگاه می کنند ، همه تعجب زده می شوند . ​

قیافه ها همه عبوس و ترسناک می شود و افراد به زحمت همدیگر را می شناسند .​

اما این چراغ الکلی چگونه است ؟​

باید قبل ازآ زما یش نمک طعام و خاک رس را به مقدار مساوی مخلوط کرده ​

و بعد از کوبید ن از الک ظریف عبور دهیم ، و یک فتیله را بعد از خیس کردن ​

در الکل یه پودر حاصل خوب آغشته کنیم ، وقتی چراغ الکلی را با این فتیله ​

روشن کنیم نتیجه همان خواهد شد که گفتیم .​

دلیل آن این است که سوختن الکل ، نمک طعام و خاک رس به ترتیب به رنگ ​

آبی ، زرد و قرمز خواهد بود که در این روشنایی خا ص قیافه اشخاص تغییر ​

می کند . ​

- خوردن خرمای مشتعل


نمایشگر از یک بشقاب با چنگال خرما برمی دارد ، و به آن کبریت می زند و

خرمای مشتعل رافوت کرده و آنرا می خورد .

و چند خرما به همین ترتیب پشت سر هم نوش جان می کند ، تا تماشاگران

شکفت زده شوند .


حال چرا خرما شعله ور شده ؟


زیرا درابتدا یه آن الکل اتیلیک مالیده شده است .


و چرا دهانش نمی سوزد ؟


چون چند لحظه خرما مشتعل می ماند ، و پس از فوت کردن گرمای آن جذب


خرما شده ، و نمایشگر احساس گرمای شدید و غیر قابل تحمل نمیکند .

- گلوله ها بالا و پایین می روند​

درون یک استوانه مدرج پایه دار مایع خوشرنگی ریخته شده است ، درون ​

مایع گلوله های سفیدی دیده می شود . ​

این گلوله ها ثابت نیستند و مرتب بالا و پایین می روند . ​

اگر شما نیز بخواهید این آزمایش را انجام دهید باید :​

تعدادی قطعات سنگ مرمر – مقداری نمک خوراکی – 100 میلی لیتر اسید ​

هیدرو کلریک – چند گلوله نفتالین – استوانه پایه دار – مقداری رنگ خوراکی ​

تهیه کرده و قطعات سنگ مرمر را در استوانه قرار دهید ، و اسید را در ظرف ​

ریخته به آن آب اضافه کنید تا پر شود ، حال محلول را به رنگ خوراکی دلخواه ​

( قرمز- نارنجی- آبی ... ) درآورید ، و چند گلوله نفتالین را درون آن بیندازید . ​

گلوله ته نشین خواهد شد ، آنقدر نمک اضافه کنید وهم بزنید تا گلوله ها به ​

سطح بیایند ، حال هر وقت گلوله ها به سطح بیایند خودبه خود پایین ​

خواهند رفت !!​

علت این است که اسید در سنگ مرمر اثر گذاسته و گاز کربنیک آزاد می ​

شود ، این گاز به صورت حباب هایی به دور گلوله می چسبد و جرم حجمی ​

گلوله ها و حباب های چسبیده به آنها کمتر از محلول خواهد شد و به روی ​

سطح مایع می آیند و وقتی در سطح مایع قرار گرفتند حباب ها به هوا ​

میروند و دوباره گلوله ها به داخل فرو می روند ، و این کار ادامه پیدا میکند .​

 

[mahdi.adelinasab]

مثل همیشه زیبا ، خواندنی، دل انگیز و پر از معنا بود.
آفرین
یا علی

 

[اشکان فروتن]

شیما جان آفرین با گزارش قشنگت
حالا اساتید بیایید بگید چرا اینجوری میشه؟؟؟؟؟

 

[پیرجو]

دستت درد نکنه. فکر می کنم باید یک تالار شعبده بازی پیشنهاد بدم.
امتیاز رد کردم.

 

[mahdi.adelinasab]

کار خوبی می کنی اینطوری دیگه می تونم بگم مدیر تالار آزمایشگاه ها هم تعیین شده!
کیه؟
ها؟

 

[mahdi.adelinasab]

درباره ی جدول تناوبی

درباره ی جدول تناوبی

مندلیف و لوتار میر در مورد خواص عنصرها و ارتباط آنها بررسی های دقیق تری انجام دادند و در سال ۱۸۶۹م به این نتیجه رسیدند که خواص عنصرها تابعی تناوبی از جرم آنهاست. به این معنا که اگر عنصرها را به ترتیب افزایش جرم اتمی مرتب شوند نوعی تناوب در آنها اشکار میگرددوپس ازتعداد معینی از عنصرها عنصرهایی با خواص مشابه خواص پیشین تکرار می شوند. مندلیف در سال ۱۸۶۹ بر پایه ی قانون تناوب جدولی از ۶۳عنصر شناخته شده ی زمان خود منتشر کرد. در فاصله ی بین سالهای ۱۸۶۹ تا ۱۸۷۱م مندلیف هم مانند لوتار میر با بررسی خواص عنصرها و ترکیب های آنها متوجه شد که تغییرهای خواص شیمیایی عنصرها مانند خواص فیزیکی آنها نسبت به جرم اتمی روند تناوبی دارد. از این رو جدول جدیدی در ۸ ستون و۱۲سطر تنظیم کرد. او با توجه به نارسایی های جدول نیو لندز ولوتار میر و حتی جدول قبلی خود جدولی تقریبابدون نقص ارایه دادکه فراگیر و ماندنی شد.

● شاهکارهای مندلیف در ساخت شهرک عناصر:
▪ روابط همسایگی:دانشمندان پیش از مندلیف در طبقه بندی عناصر هر یک را جداگانه و بدون وابستگی به سایر عناصر در نظر می گرفتند. اما مندلیف خاصیتی را کشف کرد که روابط بین عنصرها را به درستی نشان میدادو ان را پایه تنظیم عناصر قرار داد.
▪ وسواس وی:او برخی از عناصر را دوباره بررسی کرد تا هر نوع ایرادی را که به نادرست بودن جرم اتمی از بین ببرد. در برخی موارد به حکم ضرورت اصل تشابه خواص در گروهها را بر قاعده افزایش جرم اتمی مقدم شمرد.
▪ واحدهای خالی:در برخی موارد در جدول جای خالی منظور کردیعنی هر جا که بر حسب افزایش جرم اتمی عناصر باید در زیر عنصر دیگری جای می گرفت که در خواص به ان شباهتی نداشت ان مکان را خالی می گذاشتو ان عنصر را در جایی که تشابه خواص رعایت میشد جای داد. این خود به پیش بینی تعدادی ازعنصرهای ناشناخته منتهی شد.
▪ استقبال از ساکنان بعدی:مندلیف با توجه به موقعیت عنصرهای کشف نشده و با بهره گیری از طبقه بندی دوبرایزتوانستخواص آنها را پیش بینی کند. برای نمونه مندلیف در جدولی که در سال ۱۸۶۹ تنظیم کرده بودمس و نقره وطلا را مانند فلزی قلیایی در ستون نخست جا داده بود اما کمی بعد عناصر این ستون را به دو گروه اصلی و فرعی تقسیم کرد. سپس دوره های نخست و دوم و سوم هر یک شامل یک سطر و هر یک از دوره های چهارم به بعد شامل دو سطر شده وبه ترتیب از دوره های چهارم به بعد دو خانه اول وشش خانه اخر از سطر دوم مربوط به عناصر اصلی ان دوره و هشت خانه باقی مانده ی سطر اول و دو خانه اول سطر دوم مربوط به عناصر فرعی بود.
▪ ساخت واحد مسکونی هشتم:مندلیف با توجه به این که عناصر آهن وکبالت ونیکل و روتینیم و رودیم و پالادیم و اسمیم و ایریدیم و پلاتین خواص نسبتا با یکدیگر دارند این عناصر را در سه ردیف سه تایی و در ستون جداگانه ای جای دادو به جدول پیشین خود گروه هشتم ا هم افزود. در ان زمان گازهای نجیب شناخته نشده بود از این رو در متن جدول اصلی مندلیف جایی برای این عناصر پیش بینی نشد. پس از آن رامسی و رایله در سال ۱۸۹۴ گاز ارگون را کشف کردند و تا سا ل ۱۹۰۸ م گازهای نجیب دیگر کشف شد و ظرفیت شیمیایی آنها در نظر گرفته شد و به گازهای بی اثر شهرت یافتند.
▪ آسانسور مندلیفبه سوی آسمان شیمی: جدول مندلیف در تنظیم و پایدار کردن جرم اتمی بسیاری از موارد مندلیفنادرست بودن جرم اتمی برخی از عناصر را ثابت و برخی دیگر را درست کرد. جدول تناوبی نه تنها به کشف عنصرهای ناشناخته کمک کرد بلکه در گسترش و کامل کردن نظریه ی اتمی نقش بزرگی بر عهده داشت و سبب آسان شدن بررسی عناصر و ترکیب های آنها شد.

● مجتمع نیمه تمام:جدول تناوبی با نارسایی هایی همراه بود که عبارتند از: ۱- جای هیدروژن در جدول بطور دقیق مشخص نبود. گاهی ان را بالا ی گروه فلزهای قلیایی و گاهی بالای گروه های گروه هالوژن ها جا میداد. ۲- در نیکل و کبالت که جرم اتمی نزدیک به هم دارند خواص شیمیایی متفاوت است و با پایه قانون تناوبی ناسازگاری دارد. ۳- کبالت را پیش از نیکل و همچنین تلور را پیش از ید جای داد که با ترتیب صعودی جرم اتمی هم خوانی نداشت. با پیش رفت پژوهش ها و با کشف پرتوایکس و عنصرها و بررسی دقیق طیف آنها عدد اتمی کشف و اشکار شد و عناصر بر حسب افزایش عدد اتمی مرتب و نار سایی های جزیی موجود در جدول مندلیف از بین رفت. زیرا تغییرات خواص عناصر نسبت به عدد اتمی از نظم بیشتری برخوردارست تا جرم اتمی آنها. ۴- سال پس از نشر جدول مندلیف بوابو در ات به روش طیف نگاری اکا الومینیوم را کشف کرد و گالیم نامید و ۴ سال بعد نیلسون اکا بور را کشف کرد و اسکاندیم نامید و هفت سال بعد ونیکلر هم اکا سیلسیم را از راه تجربه طیفی کشف کرد و ان را ژرمانیم نامید.

 

[mahdi.adelinasab]

مطالب جالب شیمی

مطالب جالب شیمی

تعیین دقیق زمان مرگ در جرم شناسی بسیار اهمی ت دارد.اندازه گیری غلظت پتاسیم مایع زجاجیه روشی است که بیش از سه دهه از پیشنهاد و بررسی ان می گذرد.مصونیت ماده زجاجیه از آلودگی ،خون و باکتریها پس از مرگ، سهولت نمونه برداری و عدم نیاز به کالبد شکافی از مزایای این روش محسوب می شود.تجزیه پتاسیم زجاجیه با دو روش الکترودهای یونی ویژه که یک روش پتانسیل سنجی است و نور سنجی شعله ای که یک روش طیف سنجی است انجام می گیرد.سپس مقدار پتاسیم بدست آمده با منحنیهای استاندارد غلظت یون پتاسیم بر حسب زمان مرگ که برای دو گروه سنی کودکان وبزرگسالان مجزاست، مقایسه می شود.

● صابون همه ما روزانه از صابون های جامد و مایع برای شستشو استفاده می كنیم و كارخانه های زیادی مشغول ساخت صابون هایی با عطر و رنگ های مختلفی هستند. اگر استئارات گلیسرول را با محلول غلیظ ئیدروكسید سدیم مخلوط كنیم گلیسرول و استئارات سدیم (صابون) به دست می آید(معادله۱در پایین) این گونه واكنش ها كه منجر به وجود آمدن صابون می شوند را صابونی شدن می نامندپس از پایان واكنش به آن محلول غلیظ ئیدروكسید سدیم می زنند در اثر آن گلیسرول از محلول جدا می شود و صابون به سطح محلول می آید.كه در دمای معمولی جامد است. در روشهای جدید تر صابون طی واكنش ها ی (2) و (3) می سازند.
C17H35COO(3C-COO)3C3H5+3NaOH----à3C17H35COONa+C3H5(OH)3
C17H35COO(3C-COO)3C3H5+3H2O-à3C17H35COOH+C3H5(OH)3
C17H35COOH+NaOH---àC17H35COONa+H2O


▪ آلکنها در بسیاری از هیدروکربنها دو اتم هیدروژن کمتر از آلکان های هم کربن خود دارند.این هیدروکربنها آلکن ها نام دارند.فرمول همگانی آلکنها CnH۲ و n تعداد اتم های کربن است.
▪ اتیلن: گازی بی رنگ با بویی ملایم و مطبوع است به مقدار كمی در آب حل می شود.به عنوان هوشبر كاربرد دارد. اتیلن هیدروكربن بسیار ارزنده ای است.به مقدار كمی در گیاهان وجود دارد در فرایند رسیدن می وه ها دخالت دارد.افزایش غلظت آن باعث افزایش سرعت می وه ها می شوداز این خاصیت در تجارت موز استفاده می شود.این می وه را نارس می چینند (زیرا می وه نارس كمتر از می وه رسیده آسیب می بیند) در محل مصرف آنها را در مجاورت استیلن قرار می دهند و رنگ آنها هم زرد می شود.و در ظاهر تفاوتی با موز های طبیعی ندارند.

● چرا وقتی در نوشابه نمک می ریزیم, با شدت بیشتری گاز آزاد می شود؟
▪ ابتدای ماجرا : هرچه دمای آب کمتر و فشار بیشتر باشد , ظرفیت پذیرش گاز بیشتری را خواهد داشت و به عنوان مثال CO2 بیشتری را در خود حل می کند. هنگام تولید نوشابه با استفاده از این خاصیت , در دماهای پایین و فشار بالا , نوشیدنی با تزریق گاز CO2 به حالت اشباع می رسد. بنابراین وقتی در نوشابه باز شود و نوشابه در دما و فشار معمولی قرار گیرد , محلول خاصیت فوق اشباع دارد یعنی مقدار CO2 حل شده در آن بیش از ظرفیت انحلال در آن دما و فشار است. چنین محلولی اگر شرایط مهیا باشد تمایل به آزاد کردن CO2 دارد. برای این کار گاز CO2 محلول باید به صورت حباب درآید یعنی مولکولهای CO2 حل شده باید در نقطه ای جمع شوند و با به هم پیوستن , یک حباب تشکیل دهند و به سطح نوشابه بیایند و از آن خارج شوند. اگر دقت کرده باشید تشکیل حباب در سطوح تماس خارجی نوشابه اتفاق می افتد یعنی در سطح نوشابه و دیواره های بطری یا دور نی. به زبان ساده این سطوح و به خصوص نا همواری های موجود روی آنها یا هر نوع ناهمگنی موجود در محیط نقش جایگاههای تجمع یا مکانهایی برای به هم پیوستن مولکولها و تشکیل حباب را بازی می کنند.به عبارت عامی انه یعنی مولکولها برای ایجاد حباب دنبال بهانه می گردند و این بهانه را در این سطوح پیدا می کنند. در این وضعیت ریختن نمک در نوشابه باعث خروج سریع تر گاز از محلول می شود. زیرا سطح بیشتری برای تشکیل حباب در اختیار مولکولها قرار می گیرد (سطح جانبی بلورهای نمک). چیزی مانند تبلور (= بلور شدن) شکر پس از قرار دادن بلور یا نخ در محلول فوق اشباع آن.بنابراین چنین اتفاقی اصلا شیمی ایی نیست. هیچ واکنشی هم صورت نمی گیرد و تقریبا هر ماده ای از نمک و شکر گرفته تا شن و ماسه که بتوانند نوعی ناهمگنی در محیط نوشابه ایجاد کند یا سطح آزاد در اختیار آن قرار دهد (یا به طور خلاصه بهانه دست مولکولها بدهد)! می تواند این کار را بکند. این اتفاق را حتما در هنگام وارد کردن نی در نوشابه دیده اید. تنها مزیت نمک با شکر این است که به دلیل داشتن دانه های ریز سطح جانبی نسبی بیشتری در مقایسه با مواد درشت تر دارند. همی ن! از این به بعد می توانید در نوشابه دوستتان به جای نمک خاک بریزید!!!

 

[mahdi.adelinasab]

ادامه

ادامه

● تغییرات خواص عناصر در دوره ها و گروههای جدول:۱-تغییرات شعاع اتمی: در هر گروه با افزایش عدد اتمی شعاع اتمی افزایش می یابد ودر هر دوره با افزایش عدد اتمی شعاع اتمی به تدریج کوچکتر می گردد. ۲-تغییرات شعاع یونی: شعاع یون کاتیون هر فلز از شعاع اتمی ان کوچکتر و شعاع هر نا فلز از شعاع اتمی ان بزرگتر است. به طور کلی تغییرهای شعاع یونی همان روند تغییرات شعاع اتمی است. ۳-تغییرات انرژی یونش:در هر دوره با افزایش عدد اتمی انرژی یونش افزایش می یابد و در هر گروه با افزایش لایه های الکترونی انرژی یونش کاهش می یابد. ۴-تغییرات الکترون خواهی: در هر دوره با افزایش عدد اتمی انرژی الکترونخواهی افزایش می یابدودر هر گروه با افزایش عدد اتمی اصولا انرژی الکترون خواهی از بالا به پایین کم می شود. ۵-تغییرات الکترونگاتیوی:در هر دوره به علت افزایش نسبتا زیاد شعاع اتمی الکترونگاتیوی عناصر کم میشود و در هر دوره به علت کاهش شعاع اتمی الکترونگاتیوی عناصر افزایش می یابد. ۶-تغییرتعدادالکترونهای لایه ظرفیتوعدد اکسایش:در هر دوره از عنصری به عنصر دیگریک واحد به تعداد الکترون ها ی ظرفیت افزوده میشود و تعداد این الکترونها و عدد اکسایش در عنصرهای هر گروه با هم برابرند. ۷-تغییرات پتانسیل الکترودی: در ازای هردوره با افزایش عدد اتمی توانایی کآهندگی عنصرها کاهش می یابد و توانایی اکسیدکنندگی آنها افزایش می یابد. از این رو فلزهایی که در سمت چپ دوره ها جای دارند خاصیت کآهندگی و نافلزهایی که در سمت راست دوره ها جای دارند توانایی اکسید کنندگی دارند. در مورد عناصر یک گروه توانایی اکسید کنندگی با افزایش عدد اتمی و پتانسیل کاهش می یابد. ۸-تغییرات توانایی بازی هیدروکسید:توانایی بازی هیدروکسیدعناصر در گروهها ازبالا به پایین افزایش می یابد اما در دوره از سمت چپ به راست رو به کاهش است. ۹-تغییرات دما و ذوب یا جوش:در هر دوره دمای ذوب و جوش تا اندازه ای به طور تناوبی تغییر می کند ولی این روندمنظم نیست و در مورد عناصر گروه ها نیز روند واحدی وجود ندارد.

 

[mahdi.adelinasab]

ادامه

ادامه

● آیا می دانستید تمامی فلزات بجز آنتیموان و بیسموت در مواقع انجماد، حجمشان کاهش می یابد؟ آیا می دانستید استرانسیم از بقایای موجودات دریایی به دست می آید؟ آیا می دانستید کادمی م فلزی سمی است که در ساخت باطری های خشک کاربرد دارد؟

● ساختن موشك با استفاده از هیدروژن پری اكسید و نقره برای این كار هیدروژن پری اكسید باید غلیظ شده باشد. (در حدود ۹۰ درصد) هیدروژن پری اكسید كه در دارو خانه ها می فروشند غلظتش درحدود ۳ در صد است. فرمول شیمی ایی هیدروژن پری اكسید H2O2 است.وقتی با نقره واكنش برقرار می كند نقره نقش كاتالیزور را بازی می كند. این واكنش اتم اضافه اكسیژن را آزاد كرده اب و گرمای زیادی تولید می كند.گرما اب را به بخار تبدیل كرده كه این بخار می تواند با سرعت بالا از نازل موشك خارج كند. برای ساخت موشك می توانید از بطری نوشابه های خانواده خالی استفاده كنید به این صورت كه در نوشابه را سوراخ كوچکی بكنید (نقش نازل موشك) و مواد را در ان ریخته و در ان را ببندید واكنش انجام شده و بخار با سرعت از سوراخ به بیرون زده و اگر بطری نوشابه را بروی زمی ن بخوابانید این موشك حركت خواهد كرد.

● آیا آرد (آرد گندم) می تواند منفجر شود؟ همه می دانیم كه بیشتر گندم سفید از نشاسته درست شده است. و می دانیم كه نشاسته از كربوهیدرات ساخته شده است یعنی از به هم پیوستن زنجیره ی مولكولهای شكر. هر كسی كه تا بحال مارشمالو (نوعی شیرینی خمی رمانند) را اتش زده باشد می داند كه شكر براحتی می سوزد. پس آرد هم می تواند.آرد و خیلی از كربوهیدرات های دیگر می تواند آتش بگیرند وقتی آنها در هوا بحالت گرد و غبار وجود دارد. فقط کافیه در هر متر مكعب ۵۰ گرم یا بیشتر آرد بصورت گرد در هوا وجود داشته باشد و مشتعل شود. ذره های آرد انقدر كوچك هستند كه فورا می سوزند. وقتی یك ذره بسوزد بقیه ذره های نزدیكش را هم روشن می كند و انوقت شعله بوجود امده تمام ابر ارد را شعله ور كرده و منفجر می شود. تقریبا هر كربو هیدرات بصورت گرد و غبار وقتی مشتعل شود منفجر خواهد شد. در خیلی از انبارهای آرد به همی ن صورت با یك جرقه یا یك منبع گرما باعت انفجار و اتش سوزی می شود.

● علت جرقه زنی در سنگ چخماخ چیست؟ سنگ چخماخ با نام flint معروف می باشد، تیره رنگ می باشد و در شاخه کوارتزها قرار می گیرد Flint نوع کوارتز آلفا می باشد که تا دمای ۵۷۳ درجه سانتیگراد پایداری دارد و به صورت گرهکهایی در گچ و سنگ آهک یافت می شود. از سنگهای حاوی سیلیس SiO2 كه عموماً منشاء رسوبی دارند می باشد. ‌این سنگها یك پارچه بوده كه به علت نقص ساختمانی در برخورد با یكدیگر جرقه زده و O-3 آزاد می نماید این سنگ بانام سنگ آتشزنه معروف می ‌باشد.

● اطلاعات جالبی در مورد جیوه: بیشترین معادن جیوه دنیا در اسپانیا و ایتالیاست و مهمترین سنگ معدن آن سینابار یا سولفور جیوه است با گوگرد و هالوژنها تركیب می شود اما با اسیدها به جز اسیدنیتریك بی اثر است جیوه و تركیبات آن توسط پوست و بلعیدن و تنفس جذب بدن می شود ماكسیمم مقدار مجاز بخار جیوه در هوای محیط كار 0.1 می لی گرم در متر مكعب و ماكسیمم مقدار جیوه مجاز موجود در ادرار 0.3 می لی گرم در لیتر است كلیه ها نقش مهمی در دفع جیوه از راه ادراری دارند ضمن اینكه بیشترین تجمع جیوه در اعضای بدن نیز در كلیه هاست.

 

[neda-chemical]

شیما نمی گی 1 وقت نا محرم می بیندت؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟
عکس تو عوض کن چرا هیچ کی جواب این سئوال و نمی ده؟

 

[mahdi.adelinasab]

به عریانی غم چشم می باید نگریست؛ نه به عریانی جسم.
غم های انسان ها اگر پایان می یافت نه حیایی در کار بود و نه شرمی. آخر دیگر نیازی به آن نبود.
چشم ها را باید شست جور دیگر باید دید. جور دیگر باید گریست.
یا علی

 

[پیرجو]

این آقا مهدی حالا چرا زده تو جدول تناوبی؟ قبلا نانو بودی مهدی جان؟

 

[S H i M A]

جوابتو آقا مهدی خیلی قشنگ داد!

عوضش کردم ولی نه به خاطر حرف شما!

چیه؟ خیلی زشت بودم؟!!!

 

[mahdi.adelinasab]

شیمای عزیز دل غمگین ما به چهره ها اون طوری که دوستان دیگه نگاه می کنن نمی نگره.
من زیبایی رو در جانت دیدم. ما که هنوز چهره های شما عزیزان رو ندیدیم.
هر چه دیدیم عشق و صفای باطنی شما دوستانم بوده.
یا علی

 

[sharif]

من اومدم..............

من اومدم..............

بله میگن صورت مهم نیست سیرت مهمه ببخشید بین بحثه شما ها من نخود شدما اخه تو این تالار فقط 3 نفر رفت و امد دارن گفتم بده من همه جا میرم اینجا نیام اخه تو مسیرمه رام دور نمیشه

 

[اشکان فروتن]

بله میگن صورت مهم نیست سیرت مهمه ببخشید بین بحثه شما ها من نخود شدما اخه تو این تالار فقط 3 نفر رفت و امد دارن گفتم بده من همه جا میرم اینجا نیام اخه تو مسیرمه رام دور نمیشه

آره درسته ، این تالار سه تا عضو توپ فقط داره ، بقیمون یا تنبلیم یا سرشون شلوغه

 

[neda-chemical]

چه جالبه که این شیما خانوم انقد طرفدار داره.حالا ما یه چی گفتیم همه ریختن سرمون یکی امتیاز منفی می ده یکی سخنان ادیبانه می اره خیلی مرثی از خوشامد گویی تونبی حجاب بود گفتم حیا کن به شما نگفتم که این جوری ریختین سرم

 

[sharif]

اخه چرا/؟؟

اخه چرا/؟؟

صلوات دعوا بده

 

[mahdi.adelinasab]

سلان به همه دوستای عزیز عزیز عزیز عزیزم.......
اصلا می دونی چیه من دوستتون دارم ... اونم برای چی ؟! برای اینکه همتون با صفایید.
ندای عزیز ببین ما اینجا جمعیم تا راهی به سوی کهکشانهای علم بیابیم. اون عکسی که شیما زده بود عکس خودش نبود
کی اینجا عکس خودشو زده ؟
اینجا ما دوستان زیادی داریم که دل خیلی از اونها اکثر اوقات از زمان و زمین گرفته
ما اینجا جمعی هستیم پر از درد هایی که شاید برای هر کسی ایجاد نشده باشه
دل های خیلی از ما ها پر از ترکشه.
ولی نباید از بچه ها به دل بگیرین! ناراحت نشین.
اکثر این حرفا شوخیه
راستی این تالار برای همه عزیزان هست، نه برای سه نفر
اگر چند نفری بیشتر تلاش می کنن به خاطر دوس داشتن و تا حد زیادی حس مسولیته، نه برای چیز دیگه
اصلا من این کار رو خیلی دوست دارم
ان شاالله از شما ندای الهی تالارمون هم تلاش بیش از این ببینیم، همونطوری که همین روزها سر میزنی.
موفق و پیروز
یا علی