Efectul Mpemba

EFECTUL MPEMBA 

Posibila explicatie

 Se iau doua vase identice si se umplu cu apa, vasul “A” cu apa la temperatura camerei si vasul “B” cu apa care fierbe. Se introduc cele doua vase in congelator. Apa din care vas va ingheta prima? Suntem tentati sa spunem ca apa din vasul A, care a fost la tempratura camerei, deci mai aproape de punctul de inghet !
In relitate, in cele mai multe cazuri, prima care va ingheta va fi apa din vasul B, cea care fierbea. Cum se explica acest fenomen? Pentru o explicatie plauzibila va trebui sa coboram pana la structura moleculei de apa H2O analizand ansamblul energetic al acesteia.

Stim din teorie ca molecula de apa este asimetrica, polarizata, iar din punct de vedere al potentialului electric aceasta este neutra, cele doua sarcini electrice pozitive de pe ultimul strat de valenta al atomului de oxigen fiind compensate de sarcinile electrice negative ale electronilor atomilor de hidrogen.

Daca per ansamblu molecula de apa este neutra din punct de vedere al potentialului electric, analizand in  detaliu “suprafata” acesteia, vom constata ca in zona atomului de Oxigen vom gasi un usor potential negativ determinat de sarcinile electrice negative suplimentare ale celor doi electroni pusi in comun de catre atomii de hidrogen iar in zona atomilor de Hidrogen un potential usor pozitiv determinat de deplasarea electronului, cu sarcina sa negativa, catre atomul de oxigen.

Constatam astfel ca molecula de apa neutra d.p.d.v. electric prezinta o zona cu potential usor negativ si doua zone cu potential usor pozitiv.

Existenta acestor zone polarizate electric implica existenta unor usoare forte de atractie, respectiv de respingere, fata de alte sarcini electrice existente in apropiere.

Moleculele de apa nu stau nemiscate ci se misca, se agita cu atat mai intens cu cat temperatura lichidului este mai mare (miscarea Browniana).

Este de la sine inteles ca la fierbere agitatia moleculelor este atat de mare incat multe dintre ele strapung bariera fortelor de coeziune  si parasesc lichidul sub forma de vapori.

La racire insa, pe masura ce temperatura coboara, starea de agitatie a moleculelor se reduce si atunci cand doua molecule invecinate sunt orientate, prima cu atomul de oxigen iar cealalta cu unul din atomii de hidrogen, avand in vedere usoara forta de atractie intre sarcinile electrice de polaritate diferita, cele doua molecule de apa se vor alipi si vor ramane impreuna.

Cum mai raman disponibili un atom de oxigen si trei atomi de hidrogen, procesul de alipire poate continua rezultand un lant, un sir sau mai bine zis un conglomerat molecular.

Acesta va fi cu atat mai mare, mai diversificat si mai stabil cu cat temperatura apei va fi mai coborata. Exista limita temperaturii de +4˚C la care densitatea apei este maxima, aceasta fiind temperatura la care apa va fi constituita din cele mai multe, mai mari si mai stabile conglomerate moleculare.

Este evident ca printre conglomeratele moleculare vor mai fi si multe molecule libere, nealipite.

Revenind la momentul “0” al experientei, apa din vasul A, la temperatura camerei, va avea in compozitie un numar mare de conglomerate moleculare constituite deja in timpul sederii la temperatura camerei in timp ce apa din vasul B, luata de la fiert, va avea o multime de molecule libere si, probabil, nici un conglomerat molecular.

Vom urmari evolutia structurii volumului de apa din cele doua vase analizand-o pe doua intervale de timp . Timpul T 1 de la momentul introducerii in congelator si pana la atingerea temperaturii de +4˚C si timpul  T 2  de la atingerea temperaturii de +4˚C si pana la inghetul deplin.

Pentru vasul A timpul T1 va fi, evident, mult mai scurt decat cel pentru vasul B, adica T 1A< T 1 B.

Cu toate acestea, stim deja ca apa din vasul A va ingheta ultima si deducem de aici ca timpul T 2A este mult mai mare decat timpul T 2B, adica T 2A >> T 2B.

Timpul  T 2 este timpul in care moleculele de apa se grupeaza, sau mai bine zis se regrupeaza pentru formarea cristalelor de gheata.

Ce forma complexa au cristalele de gheata putem vedea observand forma unui fulg de zapada. Ori, rearanjarea moleculelor de apa pentru o forma asa de complexa ca a cristalului de gheata necesita un timp indelungat.                                         

Sa ne intoarcem la momentul atingerii temperaturii de +4˚C.

In vasul A apa este o “supa” concentrata formata din conglomerate moleculare realizate  in timpul lung al sederii la temperatura camerei, dar si in timpul T 1A de coborare pana la temperatura de +4˚C, si din cateva molecule libere.

In vasul B apa contine un mare numar de molecule libere, nealipite si cateva conglomerate moleculare fomate doar in timpul T 1B al racirii pana la +4˚C.

E de la sine inteles ca aranjarea moleculelor libere in forma cristalului de gheata ia un timp T 2B mult mai scurt in cazul vasului B. Timpul T 2A  necesar ruperii conglomeratelor moleculare aflate in apa din vasul A si apoi pentru reorientarea moleculelor libere rezultate in forma cristalului de gheata este mult mai mare, atat de mare incat depaseste chiar si timpul T 1 B de racire al apei fierte, adica

T 1A + T 2A   >  T 1B + T 2B .

In concluzie, apa care fierbe, introdusa in congelator o data cu o cantitate identica de apa la temperatura camerei, va ingheta prima, cu timpul ΔT mai repede decat apa la temperatura camerei.

NOTA: Imaginile si formularile generale au fost luate din internet, Google, Wikipedia.

             Ideea conglomeratelor moleculare este originala si imi apartine.

                                  Pompiliu Muşătoiu,  p_musatoiu@yahoo.com

Alzheimer - blestem sau mantuire?...

Cu profund respect si consideratie pentru soacra mea, aflata in stadiu avansat al bolii Alzheimer


Alzheimer – blestem sau mântuire?...

Trăieşte Omul linistit în casa lui cea trainica, protectoare şi liniştită.
Şi-a construit-o pe malul unui lac frumos, întins si adânc la mijloc, pe un teren sigur, pe o fundaţie solidă şi a folosit cele mai bune materiale.
Se bucură de confortul casei şi nici nu işi dă seama că atât el cât şi casa îmbătrânesc încet, încet.
Pe el îl mai doare una, alta, îi scade puterea, începe să uite, iar casa se învecheşte, mai plouă prin acoperiş, se mai strâmbă un perete, mai miroase a mucegai… Ce mai, ca la bătrâneţe…
Şi nici nu bagă Omul de seamă când casa lui cea frumoasă începe să se dărâme.
Cade întâi acoperişul, se înclină tavanul, se prăbuşesc pereţii, numai podeaua mai rămâne prinsă pe fundaţie.
Numai că şi aceasta se desprinde şi începe să alunece încet-încet pe povârnişul către lac.
Alunecarea continuă câţiva ani şi, din păcate, nu se opreşte nici când podeaua de scânduri ajunge la marginea apei, astfel că, Omul, se trezeşte de o dată că podeaua lui cea statornică a ajuns acum să plutească pe apa lacului.
Pământul, cu stabilitatea lui, cu trecutul lui, a rămas undeva în urmă. Se mai văd doar câteva pietre pe fundul lacului, nu mult timp însă, căci apa se adânceşte şi se tulbură.
Şi atunci, Omul vede doar de jur împrejur şi, atât cât podeaua devenită plută îi permite să se ridice, mai vede şi un pic din orizont.
Încă e bine, numai că pluta din lemn începe să-şi piardă scândurile una câte una şi Omul ajunge la un moment dat să plutească singur, să nu mai aibă nici un sprijin, nici un reper şi nici un punct sigur, stabil, pe care să se sprijine pentru a se ridica şi a scruta orizontul. Nu mai vede uscatul, nu mai are trecutul cu amintirile lui, nu mai poate scruta orizontul pentru a citi viitorul iar prezentul s-a redus la dimensiunile unui punct. Nici măcar timpul nu mai are pentru el valoare. Trăieste doar acum şi aici. Omul este el cu sine însuşi, ca o frunză pe un ocean, ca un punct material într-o imensitate spaţială. Nu mai are speranţe, nu mai are griji, nu mai are dureri …
Omule, greu ai fost blestemat!...
Sau poate, aceasta e mântuirea?...