سال نو مبارک

اثر امپمبا

آب گرم زودتر یخ میزند یا آب سرد؟ 
مسلما انتطار داریم آب سرد زودتر از آب داغ دچار انجماد شود ولی تجربه وتحقیق نشان داده عکس این واقیت صحیح است و آب داغ زودتراز آب سرد منجمد میشود.
قابل توجیه به نظر نمی رسد که آب 70درجه سانتی گراد سریع تر از آب 20درجه دچار انجماد شود به طور مثال اگر آب 20 درجه به 30 دقیقه وقت نیاز داشته باشدتا به دمای انجماد برسد ، آب 70 درجه مدت زمان بیشتری نیاز دارد چون در ابتدا باید زمانی را صرف کند تا از 70 درجه به 20درجه برسد و سپس همان 30 دقیقه را پشت سر بگذارد تا منجمد شود ولی واقعیت این است که وقتی آب از 70 درجه به20 درجه میرسد دچار تغییراتی می شود که پیامد این تغییرات می تواند منجر به این شود که زمان انجماد  آن کوتاهتر شود. این پدیده اثر امپمبا  Mpemba effect نام دارد....

شک کردن در مورد اینکه آب گرم زودتر منجمد می‌شود یا آب سرد، ممکن است ساده به نظر برسد

ولی دلایل تقریباً محکم علمی ممکن است شما را به فکر کردن دوباره در این مورد وادار کند.

این اتفاق طبیعی «اثر امپمبا» نام دارد. این نام را به افتخار «اراستو امپمبا» دانش آموز دبیرستانی تانزانیایی که در سال 1963 این اثر را مشاهده و ثبت کرد، انتخاب کرده‌اند.

اثر امپمبا زمانی رخ می‌دهد که دو مقدار مساوی آب با دما‌های متفاوت را در معرض منبع سردی قرار می‌دهند و آبی که دمای بالاتری دارد زودتر منجمد می‌شود.

مشاهده این نوجوان شک‌های دانشمندان و متفکرانی مانند ارستو و دکارت را به یقین تبدیل کرد.

برای توضیح این اثر اولین عاملی که به بحث گذاشته می‌شود، تبخیر سطحی مایع است. مولکول‌های سطحی مایعات همواره در حال جدا شدن از سطح مایع هستند. به همین دلیل است که لیوان آب در دمای معمولی پس از چند روز کاملاً خالی می‌شود و هر قدر که دمای آب بالاتر باشد متعاقباً تبخیر سطحی زودتر رخ می‌دهد.

به این ترتیب در اثر امپمبا، تا زمانی که هر دو مقدار آب منجمد شوند، تبخیر سطحی زودتر در سطح آب با دمای بالاتر انجام می‌شود و با داشتن مقدار کمتری آب برای منجمد شدن، آب با دمای بالاتر زودتر منجمد می‌شود.

ایرادی که به این قسمت وارد است این است که این توضیح برای حالتی درست است که سطح مایع باز باشد و در حالتی که سطح مایع بسته است معنی ندارد و اثر امپمبا در محفظه‌های بسته نیز انجام می‌شود.

توضیح دیگری که برای این اثر می‌دهند، این است که مقدار گاز‌های حل شده در آب گرم کمتر است و به همین دلیل آب گرم زودتر منجمد می‌شود.

دلیل دیگری که ارائه می‌شود این است که در زمان منجمد شدن، آب از پایین به بالا یخ می‌زند و با دارا بودن اختلاف جریان حرکت گرما سریع‌تر انجام می‌شود. به این معنی که هر قدر اختلاف دمای سطح و کف آب در حال انجماد بیشتر باشد، حرکت گرما سریع‌تر انجام می‌شود و به همین دلیل هم آب با دمای بالاتر زودتر منجمد می‌شود.

پس دفعه بعدی که آب را برای یخ زدن در فریزر قرار می‌دهد، سعی کنید از آب گرم استفاده کنید تا زودتر یخ در دسترستان باشد.

فیلم فیزیکی

منبع :سایت مفید چیستا

برای سفر به درون اجسام آماده باشید.

دانلود

نوسان آونگ

تست های تفکیک شده فیزیک

تست های مبحثی با پاسخ کاملا تشریحی
سال سوم ریاضی	100 تست ترمودینامیک + پاسخ تشریحی
سال سوم ریاضی وتجربی	100 تست الکتریسیته جاری + پاسخ تشریحی
سال سوم ریاضی وتجربی	100 تست الکتریسیته ساکن + پاسخ تشریحی
سال سوم ریاضی وتجربی	15۰ تست مغناطیس + پاسخ  تشریحی
سال دوم ریاضی وتجربی	100 تست انبساط + پاسخ تشریحی
سال دوم ریاضی وتجربی	۱۰۰تست فشار + پاسخ تشریحی
سال دوم ریاضی وتجربی	100 تست کار و انرژی + پاسخ تشریحی
سال دوم ریاضی وتجربی	100 تست دینامیک + پاسخ تشریحی
سال اول	100 تست نور+ پاسخ تشریحی

عکس های منتخب مسابقه عکاسی معلمان فیزیک آمریکا ( 2013)

a standing wav

این عکس توسط Bruce Medicگرفته شده است وبا چرخاندن ریسه های نور تشکیل موج ایستاده را نشان می دهتد.

walking on eggshells



for the love of books



taste the rainbow

این عکس توسط  Patrick Cusick گرفته شده است و می تواند شکست نور را اثبات کند . در پس زمینه تصویر میخ های رنگی بازی skittles را میبینید ، بالای آن ها یک قطعه پلاستیک شفاف که آب روی آن اسپری شده قرار دارد .نور خورشید پس از بازتاب از سطح میخ ها از داخل قطره های آب عبور میکند . به قطره های آب دقت کنید . در هر کدام از آنها تصویری متفاوت می بینید ، که به دلیل شکست نور است و بسته به زاویه ای که قطره با دوربین میسازد رنگ های متفاوتی به دوربین می رسد . ( رنگ قطره های وسط برعکس رنگ پس زمینه است . درست مشابه آن چیزی که در رنگین کمان می بینیم . شاید علت نام گذاری این عکس هم همین موضوع باشد .)

feline refraction



refraction & reflection in a pool

این عکس توسط Jeremy Watts گرفته شده است . در اینجا دوربین در زیر استخر آب قرار دارد وچون زاویه تابش از حد بزرگ تر است بازتاب کلی اتفاق می افتد ومیتوانید عکس کف استخر را در سطح آب ببینید .

move a little closer

این عکس توسط  Thomas A. Hollowayگرفته شده است . یک لیوان حاوی شن را میبینید که یک قطعه چوب را با فشار درون آن فرو برده اند . این کار باعث فشردگی بیشتر شن ها و افزایش اصطکاک می شود . در نتیجه لیوان شن رامی توان با همان چوب بلند کرد .

عکس های بیشتر را با توضیحات آن می توانید در سایت اصلی ببینید .

بیوگاز و حمام شیخ بهایی

راز گرمابه شیخ بهایی

• Tweet

به گزارش خبرگزاری فارس از اصفهان گرمابه‌های تاریخی اصفهان همچون حمام علی قلی آقا و حمام شیخ‌بهایی با معماری زیبای درونی و فضاهای مختلفی مانند استخری برای ‌آب‌تنی، مکانی با سنگ‌ مرمر خاص برای ماساژ دادن کمر، مکان‌هایی برای استراحت، صرف غذا و نوشیدن گلاب اصفهانی بخشی از تمدن عظیم و دقت بالای ایرانیان در ساخت هرگونه بنایی را نشان می‌دهد.

در این میان معماری عجیب برخی حمام‌های اصفهان مانند حمام شیخ‌بهایی سال‌ها همچون معمایی تو در تو ذهن کنجکاو جهانیان را به خود مشغول کرده بود چرا که این حمام دو راز شگفت با خود داشت؛ یکی اینکه آب این حمام تنها با یک شمع گرم می‌شده و دیگر اینکه این شمع همواره روشن بوده است.

بنا بر نقلی مشهور زمانی که تعدادی محقق انگلیسی می‌خواستند راز گرم شدن این حمام به کمک شمع را بفهمند با دستکاری در معماری بنا باعث شدند که شمع حمام نیز با مشکل مواجه شود و از آن زمان دیگر این شمع‌ روشن نشده‌ است.

*‌ راز حمام شیخ‌بهایی چه بود؟

ساختمان حمام شیخ بهایی مربوط به دوره صفوی - قاجار است و در تاریخ 29 تیر 1377 با شمارهٔ ثبت 2063 به عنوان یکی از آثار ملی ایران به ثبت رسیده است.

این حمام با استفاده از یک سیستم پیچیده مهندسی به مدت طولانی تنها با یک شمع روشن می‌شده است.

درباره چگونگی گرم شدن این حمام به کمک شمع شایعات فراوانی وجود دارد، اما تنها نظریه قابل قبول درباره این حمام این است که یک سیستم سفالینه لوله کشی زیرزمینی در حد فاصل آبریزگاه مسجد جامع و این حمام وجود داشته که با روش مکش طبیعی، گازهایی مانند متان و اکسیدهای گوگردی را به مشعل خزینه حمام هدایت می‌کرده و این گازها به عنوان منبع گرما در مشعل خزینه می‌سوخته است.

این احتمال وجود دارد که این گازها به طور مستقیم از مواد زاید دفع شده در خود حمام جمع آوری می‌شده است.

در جریان مرمت خانه شیخ بهایی که در نزدیکی گرمابه قرار دارد در کف زمین تنپوشه‌های سفالی و چاه‌های مرتبطی پیدا شده که احتمال دارد مربوط به طراحی حمام باشد.

همچنین با مطالعات باستان‌شناسی در این منطقه مشخص شد که فاضلاب شهر اصفهان توسط لوله‌های جمع آوری فاضلاب وارد خزینه حمام می‌شده است.

در واقع شیخ بهایی طبق محاسباتی دقیقی خزینه حمام را به گونه‌ای طراحی کرده بود که فاضلاب این مکان تبدیل به گاز متان شود.

همچنین بخشی از لجن‌های ته نشین شده در این مکان  برای تولید بیوگاز مورد استفاده قرار می‌گرفت، بدین شکل که شیخ بهایی با محاسباتی حجم لجن مورد نیاز برای تولید بیوگاز را مشخص کرده بود و گاز تولید شده به وسیله شعله‌هایی مخزن آب حمام را گرم می‌کرد.

بنابراین آب این حمام با سیستم «دم و گاز» یعنی به کمک گاز متان فاضلاب مسجد جامع و چکیدن روغن عصارخانه شیخ بهایی (عصارخانه محلی برای تهیه روغن از دانه‌های روغن بوده است) در مجاورت حمام روشن می‌شده است.

*‌ چگونه یک شمع می‌تواند یک مخزن آب را گرم کند؟

اما سوال بعدی این است که چگونه یک شمع می‌تواند یک مخزن آب را گرم کند؟

در سال‌های اخیر یک مخترع مشهدی پس از 300 سال با شبیه سازی حمام شیخ بهایی به راز این موضوع پی برد.

علی‌اصغر برهمند، رئیس انجمن مخترعان خراسان رضوی و طراح شبیه سازی حمام شیخ بهایی مدعی شد که منبع آب این گرمابه از طلا بوده و با توجه به این که طلا رساناترین فلز انتقال گرما است، با حرارت کم انرژی زیادی تولید و آب منبع گرم می‌شده است.

در طرح شبیه سازی شده به علت دسترسی نداشتن به طلا از مس استفاده شده که در حمام منازل هم قابل استفاده است و موجب صرفه جویی 30 درصدی در مصرف سوخت می‌شود.

این اثر پژوهشی که به تایید انجمن مخترعان خراسان رضوی رسیده موفق به کسب دو نشان طلای سوئیس در سال 2006 و مدال طلای مسکو 2007 شده است.