Mpemba প্রভাব(এমপেম্বা'স প্যারাডক্স) একটি প্যারাডক্স যা বলে যে গরম জল, নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে, ঠান্ডা জলের চেয়ে দ্রুত বরফে পরিণত হয়, যদিও হিমায়িত হওয়ার প্রক্রিয়ায় এটিকে অবশ্যই ঠান্ডা জলের তাপমাত্রা অতিক্রম করতে হবে। এই প্যারাডক্সটি একটি পরীক্ষামূলক সত্য যা স্বাভাবিক ধারণার বিরোধিতা করে, যে অনুসারে, একই অবস্থার অধীনে, একটি গরম শরীরকে একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় শীতল হওয়ার জন্য একটি শীতল দেহের তুলনায় একই তাপমাত্রায় শীতল হওয়ার জন্য আরও বেশি সময় প্রয়োজন।
এই ঘটনাটি সেই সময়ে অ্যারিস্টটল, ফ্রান্সিস বেকন এবং রেনে দেকার্তের দ্বারা লক্ষ্য করা হয়েছিল, কিন্তু শুধুমাত্র 1963 সালে, তানজানিয়ার স্কুলপড়ুয়া ইরাস্তো এমপেম্বা দেখতে পান যে একটি গরম আইসক্রিম মিশ্রণটি ঠান্ডার চেয়ে দ্রুত জমে যায়।
তানজানিয়ার মাগাম্বা হাই স্কুলের ছাত্র হিসাবে, ইরাস্তো এমপেম্বা করেছিলেন ব্যবহারিক কাজরন্ধন শিল্পে তাকে ঘরে তৈরি আইসক্রিম তৈরি করতে হয়েছিল - দুধ সিদ্ধ করতে হবে, এতে চিনি দ্রবীভূত করতে হবে, ঘরের তাপমাত্রায় ঠান্ডা করতে হবে এবং তারপরে ফ্রিজে রেখে দিতে হবে। স্পষ্টতই, এমপেম্বা বিশেষভাবে পরিশ্রমী ছাত্র ছিলেন না এবং অ্যাসাইনমেন্টের প্রথম অংশে বিলম্বিত ছিলেন। পাঠ শেষে সময়মতো আসবেন না এই ভয়ে তিনি স্থির গরম দুধটা ফ্রিজে রেখে দিলেন। তাকে অবাক করে দিয়ে, এটি তার কমরেডদের দুধের চেয়েও আগে হিমায়িত হয়েছিল, একটি প্রদত্ত প্রযুক্তি অনুসারে প্রস্তুত।
এর পরে, এমপেম্বা শুধু দুধ নয়, সাধারণ জল দিয়েও পরীক্ষা করেছিলেন। যাই হোক না কেন, ইতিমধ্যেই Mkwawa হাই স্কুলের ছাত্র হওয়ায়, তিনি দার এস সালামের ইউনিভার্সিটি কলেজের অধ্যাপক ডেনিস অসবোর্নকে (বিদ্যালয়ের পরিচালক ছাত্রদের কাছে পদার্থবিদ্যার উপর বক্তৃতা দেওয়ার জন্য আমন্ত্রণ জানিয়েছিলেন) জল সম্পর্কে জিজ্ঞাসা করেছিলেন: "যদি আপনি গ্রহণ করেন সমান পরিমাণে জল সহ দুটি অভিন্ন পাত্রে যাতে একটিতে জলের তাপমাত্রা 35 ডিগ্রি সেলসিয়াস থাকে এবং অন্যটিতে - 100 ডিগ্রি সেলসিয়াস থাকে এবং সেগুলিকে ফ্রিজে রাখুন, তারপরে দ্বিতীয়টিতে জল দ্রুত জমে যাবে। কেন? অসবোর্ন এই বিষয়ে আগ্রহী হয়ে ওঠেন এবং শীঘ্রই 1969 সালে, এমপেম্বার সাথে, তারা "পদার্থবিদ্যা শিক্ষা" জার্নালে তাদের পরীক্ষার ফলাফল প্রকাশ করেন। তারপর থেকে, তারা আবিষ্কৃত প্রভাব বলা হয় Mpemba প্রভাব.
এখন অবধি, এই অদ্ভুত প্রভাবটি কীভাবে ব্যাখ্যা করা যায় তা সঠিকভাবে কেউ জানে না। বিজ্ঞানীদের একটি একক সংস্করণ নেই, যদিও অনেক আছে। এটি গরম এবং ঠান্ডা জলের বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে পার্থক্য সম্পর্কে, তবে কোন বৈশিষ্ট্যগুলি এক্ষেত্রে ভূমিকা পালন করে তা এখনও স্পষ্ট নয়: সুপারকুলিং, বাষ্পীভবন, বরফ গঠন, পরিচলন বা জলের উপর তরল গ্যাসের প্রভাবের পার্থক্য বিভিন্ন তাপমাত্রা।
Mpemba প্রভাবের প্যারাডক্স হল যে সময়ে শরীর তাপমাত্রায় ঠান্ডা হয় পরিবেশ, এই শরীর এবং পরিবেশের মধ্যে তাপমাত্রার পার্থক্যের সমানুপাতিক হওয়া উচিত। এই আইনটি নিউটন দ্বারা প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল এবং তারপর থেকে বাস্তবে বহুবার নিশ্চিত করা হয়েছে। একই প্রভাবে, 100 ডিগ্রি সেলসিয়াসে জল 35 ডিগ্রি সেলসিয়াসে একই পরিমাণ জলের চেয়ে 0 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে দ্রুত শীতল হয়।
যাইহোক, এটি এখনও একটি প্যারাডক্স বোঝায় না, যেহেতু Mpemba প্রভাবটি পরিচিত পদার্থবিজ্ঞানের মধ্যেও ব্যাখ্যা করা যেতে পারে। Mpemba প্রভাবের জন্য এখানে কিছু ব্যাখ্যা রয়েছে:
বাষ্পীভবন
গরম জল পাত্র থেকে দ্রুত বাষ্পীভূত হয়, যার ফলে এর আয়তন হ্রাস পায় এবং একই তাপমাত্রার সাথে একটি ছোট আয়তনের জল দ্রুত জমে যায়। 100 C-তে উত্তপ্ত জল 0 C-এ ঠান্ডা হলে তার ভরের 16% হারায়।
বাষ্পীভবন প্রভাব একটি দ্বিগুণ প্রভাব। প্রথমত, ঠান্ডা করার জন্য প্রয়োজনীয় জলের ভর হ্রাস করা হয়। এবং দ্বিতীয়ত, তাপমাত্রা হ্রাস পায় এই কারণে যে জলের স্তর থেকে বাষ্প পর্যায়ে রূপান্তরের বাষ্পীভবনের তাপ হ্রাস পায়।
তাপমাত্রা পার্থক্য
গরম জল এবং ঠান্ডা বাতাসের মধ্যে তাপমাত্রার পার্থক্য বেশি হওয়ার কারণে - তাই এই ক্ষেত্রে তাপ বিনিময় আরও তীব্র এবং গরম জল দ্রুত শীতল হয়।
হাইপোথার্মিয়া
যখন জল 0 সেন্টিগ্রেডের নিচে ঠান্ডা হয়, তখন এটি সবসময় জমে যায় না। নির্দিষ্ট অবস্থার অধীনে, হিমাঙ্কের নীচে তাপমাত্রায় তরল থাকা অব্যাহত রেখে এটি সুপারকুলিংয়ের মধ্য দিয়ে যেতে পারে। কিছু ক্ষেত্রে, জল এমনকি -20 ডিগ্রি সেলসিয়াসে তরল থাকতে পারে।
এই প্রভাবের কারণ হল যে প্রথম বরফের স্ফটিক তৈরি হতে শুরু করার জন্য, স্ফটিক গঠনের কেন্দ্রগুলির প্রয়োজন। যদি তারা তরল জলে না থাকে, তাহলে সুপারকুলিং চলতে থাকবে যতক্ষণ না তাপমাত্রা যথেষ্ট কমে যায় যে স্ফটিকগুলি স্বতঃস্ফূর্তভাবে তৈরি হতে শুরু করে। যখন তারা সুপার কুলড তরলে তৈরি হতে শুরু করে, তখন তারা দ্রুত বাড়তে শুরু করবে, একটি বরফের স্লাশ তৈরি করবে যা বরফ তৈরি করতে হিমায়িত হবে।
গরম জল হাইপোথার্মিয়ার জন্য সবচেয়ে বেশি সংবেদনশীল কারণ এটি গরম করার ফলে দ্রবীভূত গ্যাস এবং বুদবুদগুলি দূর হয়, যা বরফের স্ফটিক গঠনের কেন্দ্র হিসাবে কাজ করতে পারে।
হাইপোথার্মিয়া কেন গরম পানি দ্রুত জমাট বাঁধে? জন্য ঠান্ডা পানি, যা সুপার কুলড নয়, নিম্নলিখিতটি ঘটে। এই ক্ষেত্রে, জাহাজের পৃষ্ঠে বরফের একটি পাতলা স্তর তৈরি হবে। বরফের এই স্তরটি জল এবং ঠান্ডা বাতাসের মধ্যে একটি অন্তরক হিসাবে কাজ করবে এবং আরও বাষ্পীভবন রোধ করবে। এক্ষেত্রে বরফের স্ফটিক গঠনের হার কম হবে। গরম পানির সাবকুলিং এর ক্ষেত্রে, সাবকুলড পানিতে বরফের প্রতিরক্ষামূলক পৃষ্ঠ স্তর থাকে না। অতএব, এটি খোলা শীর্ষের মাধ্যমে অনেক দ্রুত তাপ হারায়।
যখন সুপারকুলিং প্রক্রিয়া শেষ হয় এবং জল জমে যায়, তখন অনেক বেশি তাপ নষ্ট হয় এবং তাই আরও বরফ তৈরি হয়।
এই প্রভাবের অনেক গবেষক এমপেম্বা প্রভাবের ক্ষেত্রে হাইপোথার্মিয়াকে প্রধান কারণ বলে মনে করেন।
পরিচলন
ঠাণ্ডা জল উপরে থেকে জমাট বাঁধতে শুরু করে, যার ফলে তাপ বিকিরণ এবং পরিচলনের প্রক্রিয়াগুলি আরও খারাপ হয়, এবং তাই তাপের ক্ষতি হয়, যখন গরম জল নীচে থেকে জমাট বাঁধতে শুরু করে।
এই প্রভাবটি জলের ঘনত্বের একটি অসঙ্গতি দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়। পানির সর্বোচ্চ ঘনত্ব 4 সে. এ। আপনি যদি পানিকে 4 সেন্টিগ্রেডে ঠান্ডা করেন এবং কম তাপমাত্রায় রাখেন, তাহলে পানির পৃষ্ঠের স্তর দ্রুত বরফে পরিণত হবে। যেহেতু এই জলটি 4°C তাপমাত্রায় জলের চেয়ে কম ঘন, এটি একটি পাতলা ঠান্ডা স্তর তৈরি করে পৃষ্ঠের উপর থাকবে। এই পরিস্থিতিতে, অল্প সময়ের জন্য জলের পৃষ্ঠে বরফের একটি পাতলা স্তর তৈরি হবে, তবে বরফের এই স্তরটি জলের নীচের স্তরগুলিকে রক্ষা করার জন্য একটি অন্তরক হিসাবে কাজ করবে, যা 4 সেন্টিগ্রেড তাপমাত্রায় থাকবে। তাই , আরও শীতল হবে ধীর.
গরম পানির ক্ষেত্রে পরিস্থিতি সম্পূর্ণ ভিন্ন। বাষ্পীভবন এবং একটি বৃহত্তর তাপমাত্রার পার্থক্যের কারণে জলের পৃষ্ঠ স্তরটি আরও দ্রুত শীতল হবে। এছাড়াও, ঠান্ডা জলের স্তরগুলি গরম জলের স্তরগুলির চেয়ে ঘন হয়, তাই ঠান্ডা জলের স্তরটি নীচে ডুবে যাবে, উষ্ণ জলের স্তরটিকে পৃষ্ঠে তুলে ধরবে৷ জলের এই সঞ্চালন তাপমাত্রার দ্রুত হ্রাস নিশ্চিত করে।
কিন্তু কেন এই প্রক্রিয়া ভারসাম্য বিন্দু পৌঁছায় না? পরিচলনের এই দৃষ্টিকোণ থেকে Mpemba প্রভাব ব্যাখ্যা করার জন্য, এটি অনুমান করা প্রয়োজন যে জলের ঠান্ডা এবং গরম স্তরগুলি পৃথক করা হয়েছে এবং গড় জলের তাপমাত্রা 4 সেন্টিগ্রেডের নিচে নেমে যাওয়ার পরে পরিচলন প্রক্রিয়া নিজেই চলতে থাকে।
যাইহোক, এই অনুমানকে সমর্থন করার জন্য কোন পরীক্ষামূলক প্রমাণ নেই যে জলের ঠান্ডা এবং গরম স্তরগুলি পরিচলন দ্বারা পৃথক করা হয়।
পানিতে দ্রবীভূত গ্যাস
পানিতে সর্বদা দ্রবীভূত গ্যাস থাকে - অক্সিজেন এবং কার্বন ডাই অক্সাইড। এই গ্যাসগুলো পানির হিমাঙ্ক কমিয়ে দেওয়ার ক্ষমতা রাখে। যখন জল গরম করা হয়, তখন এই গ্যাসগুলি জল থেকে নির্গত হয় কারণ উচ্চ তাপমাত্রায় জলে তাদের দ্রবণীয়তা কম থাকে। অতএব, যখন গরম জল ঠাণ্ডা করা হয়, তখন গরম না করা ঠান্ডা জলের তুলনায় এতে সর্বদা কম দ্রবীভূত গ্যাস থাকে। অতএব, উত্তপ্ত জলের হিমাঙ্ক বেশি এবং এটি দ্রুত জমাট বাঁধে। এই ফ্যাক্টরটিকে কখনও কখনও Mpemba প্রভাব ব্যাখ্যা করার জন্য প্রধান হিসাবে বিবেচনা করা হয়, যদিও এই সত্যটি নিশ্চিত করে এমন কোনও পরীক্ষামূলক ডেটা নেই।
তাপ পরিবাহিতা
এই মেকানিজম খেলতে পারে অপরিহার্য ভূমিকাযখন ছোট পাত্রে রেফ্রিজারেটরের বগির ফ্রিজে জল রাখা হয়। এই অবস্থার অধীনে, এটি লক্ষ্য করা গেছে যে গরম জলের ধারকটি ফ্রিজারের নীচের বরফ গলিয়ে দেয়, যার ফলে ফ্রিজারের প্রাচীরের সাথে তাপীয় যোগাযোগ এবং তাপ পরিবাহিতা উন্নত হয়। ফলস্বরূপ, গরম জলের পাত্র থেকে তাপ ঠান্ডা থেকে দ্রুত সরানো হয়। পরিবর্তে, ঠান্ডা জলের পাত্রটি এর নীচে তুষার গলে না।
এই সমস্ত (পাশাপাশি অন্যান্য) অবস্থাগুলি অনেক পরীক্ষায় অধ্যয়ন করা হয়েছে, তবে প্রশ্নের একটি দ্ব্যর্থহীন উত্তর - এর মধ্যে কোনটি এমপেম্বা প্রভাবের 100% প্রজনন প্রদান করে - প্রাপ্ত হয়নি।
সুতরাং, উদাহরণস্বরূপ, 1995 সালে, জার্মান পদার্থবিদ ডেভিড আউরবাচ এই প্রভাবের উপর জলের সুপারকুলিংয়ের প্রভাব অধ্যয়ন করেছিলেন। তিনি আবিষ্কার করেছিলেন যে গরম জল, একটি সুপার কুলড অবস্থায় পৌঁছেছে, ঠান্ডা জলের চেয়ে উচ্চ তাপমাত্রায় জমাট বাঁধে এবং তাই পরবর্তীটির চেয়ে দ্রুত। কিন্তু ঠাণ্ডা জল গরম জলের চেয়ে দ্রুত ঠাণ্ডা অবস্থায় পৌঁছে যায়, যার ফলে আগের ব্যবধানের ক্ষতিপূরণ হয়৷
উপরন্তু, Auerbach এর ফলাফল পূর্ববর্তী তথ্যের বিরোধিতা করে যে গরম জল কম স্ফটিককরণ কেন্দ্রের কারণে বৃহত্তর সুপারকুলিং অর্জন করতে সক্ষম। যখন জল গরম করা হয়, তখন এতে দ্রবীভূত গ্যাসগুলি তা থেকে সরে যায় এবং যখন এটি সেদ্ধ করা হয়, তখন এতে দ্রবীভূত কিছু লবণ প্রবাহিত হয়।
এখন পর্যন্ত, শুধুমাত্র একটি জিনিস নিশ্চিত করা যেতে পারে - এই প্রভাবের পুনরুত্পাদন মূলত পরীক্ষাটি যে অবস্থার অধীনে করা হয় তার উপর নির্ভর করে। অবিকল কারণ এটি সর্বদা পুনরুত্পাদিত হয় না।
Mpemba প্রভাব বা কেন গরম জল ঠান্ডা জলের চেয়ে দ্রুত জমে? Mpemba Effect (Mpemba প্যারাডক্স) হল একটি প্যারাডক্স যা বলে যে নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে গরম জল ঠান্ডা জলের চেয়ে দ্রুত বরফে পরিণত হয়, যদিও হিমায়িত হওয়ার প্রক্রিয়ায় এটিকে অবশ্যই ঠান্ডা জলের তাপমাত্রা অতিক্রম করতে হবে৷ এই প্যারাডক্সটি একটি পরীক্ষামূলক সত্য যা স্বাভাবিক ধারণার বিরোধিতা করে, যে অনুসারে, একই অবস্থার অধীনে, একটি গরম শরীরকে একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় শীতল হওয়ার জন্য একটি শীতল দেহের তুলনায় একই তাপমাত্রায় শীতল হওয়ার জন্য আরও বেশি সময় প্রয়োজন। এই ঘটনাটি সেই সময়ে অ্যারিস্টটল, ফ্রান্সিস বেকন এবং রেনে দেকার্তের দ্বারা লক্ষ্য করা হয়েছিল, কিন্তু শুধুমাত্র 1963 সালে, তানজানিয়ার স্কুলপড়ুয়া ইরাস্তো এমপেম্বা দেখতে পান যে একটি গরম আইসক্রিম মিশ্রণটি ঠান্ডার চেয়ে দ্রুত জমে যায়। ইরাস্তো এমপেম্বা তানজানিয়ার ম্যাগাম্বিন হাই স্কুলের ছাত্র ছিলেন ব্যবহারিক রান্নার কাজ করছিলেন। তাকে ঘরে তৈরি আইসক্রিম তৈরি করতে হয়েছিল - দুধ সিদ্ধ করতে হবে, এতে চিনি দ্রবীভূত করতে হবে, ঘরের তাপমাত্রায় ঠান্ডা করতে হবে এবং তারপরে ফ্রিজে রেখে দিতে হবে। স্পষ্টতই, এমপেম্বা বিশেষভাবে পরিশ্রমী ছাত্র ছিলেন না এবং অ্যাসাইনমেন্টের প্রথম অংশে বিলম্বিত ছিলেন। পাঠ শেষে সময়মতো আসবেন না এই ভয়ে তিনি স্থির গরম দুধটা ফ্রিজে রেখে দিলেন। তাকে অবাক করে দিয়ে, এটি তার কমরেডদের দুধের চেয়েও আগে হিমায়িত হয়েছিল, একটি প্রদত্ত প্রযুক্তি অনুসারে প্রস্তুত। এর পরে, এমপেম্বা শুধু দুধ নয়, সাধারণ জল দিয়েও পরীক্ষা করেছিলেন। যাই হোক না কেন, ইতিমধ্যেই Mkwawa হাই স্কুলের ছাত্র হওয়ায়, তিনি দার এস সালামের ইউনিভার্সিটি কলেজের অধ্যাপক ডেনিস অসবোর্নকে (বিদ্যালয়ের পরিচালক ছাত্রদের কাছে পদার্থবিদ্যার উপর বক্তৃতা দেওয়ার জন্য আমন্ত্রণ জানিয়েছিলেন) জল সম্পর্কে জিজ্ঞাসা করেছিলেন: "যদি আপনি গ্রহণ করেন সমান পরিমাণে জল সহ দুটি অভিন্ন পাত্রে যাতে একটিতে জলের তাপমাত্রা 35 ডিগ্রি সেলসিয়াস থাকে এবং অন্যটিতে - 100 ডিগ্রি সেলসিয়াস থাকে এবং সেগুলিকে ফ্রিজে রাখুন, তারপরে দ্বিতীয়টিতে জল দ্রুত জমে যাবে। কেন? অসবোর্ন এই বিষয়ে আগ্রহী হয়ে ওঠেন এবং শীঘ্রই 1969 সালে, এমপেম্বার সাথে, তারা "পদার্থবিদ্যা শিক্ষা" জার্নালে তাদের পরীক্ষার ফলাফল প্রকাশ করেন। তারপর থেকে, তারা যে প্রভাবটি আবিষ্কার করেছিল তাকে এমপেম্বা প্রভাব বলা হয়। এখন অবধি, এই অদ্ভুত প্রভাবটি কীভাবে ব্যাখ্যা করা যায় তা সঠিকভাবে কেউ জানে না। বিজ্ঞানীদের একটি একক সংস্করণ নেই, যদিও অনেক আছে। এটি গরম এবং ঠান্ডা জলের বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে পার্থক্য সম্পর্কে, তবে কোন বৈশিষ্ট্যগুলি এক্ষেত্রে ভূমিকা পালন করে তা এখনও স্পষ্ট নয়: সুপারকুলিং, বাষ্পীভবন, বরফ গঠন, পরিচলন বা জলের উপর তরল গ্যাসের প্রভাবের পার্থক্য বিভিন্ন তাপমাত্রা। Mpemba প্রভাবের প্যারাডক্স হল যে সময়কালে শরীর পরিবেষ্টিত তাপমাত্রায় শীতল হয় তা অবশ্যই এই দেহ এবং পরিবেশের মধ্যে তাপমাত্রার পার্থক্যের সমানুপাতিক হতে হবে। এই আইনটি নিউটন দ্বারা প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল এবং তারপর থেকে বাস্তবে বহুবার নিশ্চিত করা হয়েছে। একই প্রভাবে, 100 ডিগ্রি সেলসিয়াসে জল 35 ডিগ্রি সেলসিয়াসে একই পরিমাণ জলের চেয়ে 0 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে দ্রুত শীতল হয়। যাইহোক, এটি এখনও একটি প্যারাডক্স বোঝায় না, যেহেতু Mpemba প্রভাবটি পরিচিত পদার্থবিজ্ঞানের মধ্যেও ব্যাখ্যা করা যেতে পারে। এমপেম্বা প্রভাবের জন্য এখানে কয়েকটি ব্যাখ্যা রয়েছে: বাষ্পীভবন একটি পাত্র থেকে গরম জল দ্রুত বাষ্পীভূত হয়, যার ফলে এটির আয়তন হ্রাস পায় এবং একই তাপমাত্রায় একটি ছোট আয়তনের জল দ্রুত জমে যায়। 100 C-তে উত্তপ্ত জল 0 C-এ ঠান্ডা হলে তার ভরের 16% হারায়। বাষ্পীভবনের প্রভাব একটি দ্বিগুণ প্রভাব। প্রথমত, ঠান্ডা করার জন্য প্রয়োজনীয় জলের ভর হ্রাস করা হয়। এবং দ্বিতীয়ত, তাপমাত্রা হ্রাস পায় এই কারণে যে জলের স্তর থেকে বাষ্প পর্যায়ে রূপান্তরের বাষ্পীভবনের তাপ হ্রাস পায়। তাপমাত্রার পার্থক্য এই কারণে যে গরম জল এবং ঠান্ডা বাতাসের মধ্যে তাপমাত্রার পার্থক্য বেশি - তাই এই ক্ষেত্রে তাপ বিনিময় আরও তীব্র এবং গরম জল দ্রুত শীতল হয়। সাবকুলিং যখন জল 0 সেলসিয়াসের নিচে ঠাণ্ডা হয়, তখন এটি সবসময় জমে যায় না। নির্দিষ্ট অবস্থার অধীনে, হিমাঙ্কের নীচে তাপমাত্রায় তরল থাকা অব্যাহত রেখে এটি সুপারকুলিংয়ের মধ্য দিয়ে যেতে পারে। কিছু ক্ষেত্রে, -20 সেঃ তাপমাত্রায়ও পানি তরল অবস্থায় থাকতে পারে। এই প্রভাবের কারণ হল যে প্রথম বরফের স্ফটিক তৈরি হতে শুরু করার জন্য, স্ফটিক গঠনের কেন্দ্রগুলির প্রয়োজন হয়। যদি তারা তরল জলে না থাকে, তাহলে সুপারকুলিং চলতে থাকবে যতক্ষণ না তাপমাত্রা যথেষ্ট কমে যায় যে স্ফটিকগুলি স্বতঃস্ফূর্তভাবে তৈরি হতে শুরু করে। যখন তারা সুপার কুলড তরলে তৈরি হতে শুরু করে, তখন তারা দ্রুত বাড়তে শুরু করবে, একটি বরফের স্লাশ তৈরি করবে যা বরফ তৈরি করতে হিমায়িত হবে। গরম জল হাইপোথার্মিয়ার জন্য সবচেয়ে বেশি সংবেদনশীল কারণ এটি গরম করার ফলে দ্রবীভূত গ্যাস এবং বুদবুদগুলি দূর হয়, যা বরফের স্ফটিক গঠনের কেন্দ্র হিসাবে কাজ করতে পারে। হাইপোথার্মিয়া কেন গরম পানি দ্রুত জমাট বাঁধে? ঠান্ডা জলের ক্ষেত্রে, যা সুপার কুল করা হয় না, নিম্নলিখিতগুলি ঘটে। এই ক্ষেত্রে, জাহাজের পৃষ্ঠে বরফের একটি পাতলা স্তর তৈরি হবে। বরফের এই স্তরটি জল এবং ঠান্ডা বাতাসের মধ্যে একটি অন্তরক হিসাবে কাজ করবে এবং আরও বাষ্পীভবন রোধ করবে। এক্ষেত্রে বরফের স্ফটিক গঠনের হার কম হবে। গরম পানির সাবকুলিং এর ক্ষেত্রে, সাবকুলড পানিতে বরফের প্রতিরক্ষামূলক পৃষ্ঠ স্তর থাকে না। অতএব, এটি খোলা শীর্ষের মাধ্যমে অনেক দ্রুত তাপ হারায়। যখন সুপারকুলিং প্রক্রিয়া শেষ হয় এবং জল জমে যায়, তখন অনেক বেশি তাপ নষ্ট হয় এবং তাই আরও বরফ তৈরি হয়। এই প্রভাবের অনেক গবেষক এমপেম্বা প্রভাবের ক্ষেত্রে হাইপোথার্মিয়াকে প্রধান কারণ বলে মনে করেন। পরিচলন ঠাণ্ডা জল উপরে থেকে জমাট বাঁধতে শুরু করে, যার ফলে তাপ বিকিরণ এবং পরিচলনের প্রক্রিয়া খারাপ হয়, এবং তাই তাপের ক্ষতি হয়, যখন গরম জল নীচে থেকে জমাট বাঁধতে শুরু করে। এই প্রভাবটি জলের ঘনত্বের একটি অসঙ্গতি দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়। পানির সর্বোচ্চ ঘনত্ব 4 সে. এ। আপনি যদি পানিকে 4 সেন্টিগ্রেডে ঠান্ডা করেন এবং কম তাপমাত্রায় রাখেন, তাহলে পানির পৃষ্ঠের স্তর দ্রুত বরফে পরিণত হবে। যেহেতু এই জলটি 4°C তাপমাত্রায় জলের চেয়ে কম ঘন, এটি একটি পাতলা ঠান্ডা স্তর তৈরি করে পৃষ্ঠের উপর থাকবে। এই পরিস্থিতিতে, অল্প সময়ের জন্য জলের পৃষ্ঠে বরফের একটি পাতলা স্তর তৈরি হবে, তবে বরফের এই স্তরটি জলের নীচের স্তরগুলিকে রক্ষা করার জন্য একটি অন্তরক হিসাবে কাজ করবে, যা 4 সেন্টিগ্রেড তাপমাত্রায় থাকবে। তাই , আরও শীতল হবে ধীর. গরম পানির ক্ষেত্রে পরিস্থিতি সম্পূর্ণ ভিন্ন। বাষ্পীভবন এবং একটি বৃহত্তর তাপমাত্রার পার্থক্যের কারণে জলের পৃষ্ঠ স্তরটি আরও দ্রুত শীতল হবে। এছাড়াও, ঠান্ডা জলের স্তরগুলি গরম জলের স্তরগুলির চেয়ে ঘন হয়, তাই ঠান্ডা জলের স্তরটি নীচে ডুবে যাবে, উষ্ণ জলের স্তরটিকে পৃষ্ঠে তুলে ধরবে৷ জলের এই সঞ্চালন তাপমাত্রার দ্রুত হ্রাস নিশ্চিত করে। কিন্তু কেন এই প্রক্রিয়া ভারসাম্য বিন্দু পৌঁছায় না? পরিচলনের এই দৃষ্টিকোণ থেকে Mpemba প্রভাব ব্যাখ্যা করার জন্য, এটি ধরে নেওয়া হবে যে জলের ঠান্ডা এবং গরম স্তরগুলি আলাদা করা হয়েছে এবং জলের গড় তাপমাত্রা 4 ডিগ্রি সেলসিয়াসের নিচে নেমে যাওয়ার পরে পরিচলন প্রক্রিয়া নিজেই চলতে থাকে। তবে, কোনও পরীক্ষামূলক তথ্য নেই। যা এই অনুমানকে নিশ্চিত করবে, যে ঠান্ডা এবং গরম জলের স্তরগুলি পরিচলন দ্বারা পৃথক করা হয়। জলে দ্রবীভূত গ্যাসগুলি জলে সর্বদা দ্রবীভূত গ্যাস থাকে - অক্সিজেন এবং কার্বন ডাই অক্সাইড। এই গ্যাসগুলো পানির হিমাঙ্ক কমিয়ে দেওয়ার ক্ষমতা রাখে। যখন জল গরম করা হয়, তখন এই গ্যাসগুলি জল থেকে নির্গত হয় কারণ উচ্চ তাপমাত্রায় জলে তাদের দ্রবণীয়তা কম থাকে। অতএব, যখন গরম জল ঠাণ্ডা করা হয়, তখন গরম না করা ঠান্ডা জলের তুলনায় এতে সর্বদা কম দ্রবীভূত গ্যাস থাকে। অতএব, উত্তপ্ত জলের হিমাঙ্ক বেশি এবং এটি দ্রুত জমাট বাঁধে। এই ফ্যাক্টরটিকে কখনও কখনও Mpemba প্রভাব ব্যাখ্যা করার জন্য প্রধান হিসাবে বিবেচনা করা হয়, যদিও এই সত্যটি নিশ্চিত করে এমন কোনও পরীক্ষামূলক ডেটা নেই। তাপ পরিবাহিতা এই প্রক্রিয়াটি একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করতে পারে যখন ছোট পাত্রে একটি রেফ্রিজারেটর ফ্রিজারে জল রাখা হয়। এই অবস্থার অধীনে, এটি লক্ষ্য করা গেছে যে গরম জলের ধারকটি ফ্রিজারের নীচের বরফ গলিয়ে দেয়, যার ফলে ফ্রিজারের প্রাচীরের সাথে তাপীয় যোগাযোগ এবং তাপ পরিবাহিতা উন্নত হয়। ফলস্বরূপ, গরম জলের পাত্র থেকে তাপ ঠান্ডা থেকে দ্রুত সরানো হয়। পরিবর্তে, ঠান্ডা জলের পাত্রটি এর নীচে তুষার গলে না। এই সমস্ত (পাশাপাশি অন্যান্য) অবস্থাগুলি অনেক পরীক্ষায় অধ্যয়ন করা হয়েছে, তবে প্রশ্নের একটি দ্ব্যর্থহীন উত্তর - এর মধ্যে কোনটি এমপেম্বা প্রভাবের 100% প্রজনন প্রদান করে - প্রাপ্ত হয়নি। সুতরাং, উদাহরণস্বরূপ, 1995 সালে, জার্মান পদার্থবিদ ডেভিড আউরবাচ এই প্রভাবের উপর জলের সুপারকুলিংয়ের প্রভাব অধ্যয়ন করেছিলেন। তিনি আবিষ্কার করেছিলেন যে গরম জল, একটি সুপার কুলড অবস্থায় পৌঁছেছে, ঠান্ডা জলের চেয়ে উচ্চ তাপমাত্রায় জমাট বাঁধে এবং তাই পরবর্তীটির চেয়ে দ্রুত। কিন্তু ঠাণ্ডা জল গরম জলের চেয়ে দ্রুত ঠাণ্ডা অবস্থায় পৌঁছে যায়, যার ফলে আগের ব্যবধানের ক্ষতিপূরণ হয়৷ উপরন্তু, Auerbach এর ফলাফল পূর্ববর্তী তথ্যের বিরোধিতা করে যে গরম জল কম স্ফটিককরণ কেন্দ্রের কারণে বৃহত্তর সুপারকুলিং অর্জন করতে সক্ষম। যখন জল গরম করা হয়, তখন এতে দ্রবীভূত গ্যাসগুলি তা থেকে সরে যায় এবং যখন এটি সেদ্ধ করা হয়, তখন এতে দ্রবীভূত কিছু লবণ প্রবাহিত হয়। এখন পর্যন্ত, শুধুমাত্র একটি জিনিস নিশ্চিত করা যেতে পারে - এই প্রভাবের পুনরুত্পাদন মূলত পরীক্ষাটি যে অবস্থার অধীনে করা হয় তার উপর নির্ভর করে। অবিকল কারণ এটি সর্বদা পুনরুত্পাদিত হয় না। ও.ভি. মসিন
কেন গরম জল ঠান্ডা জলের চেয়ে দ্রুত জমাট বেঁধে যায় তা নিয়ে অনেক গবেষক তাদের নিজস্ব সংস্করণ তুলে ধরেছেন এবং এগিয়ে চলেছেন। এটি একটি প্যারাডক্স বলে মনে হবে - সর্বোপরি, হিমায়িত করার জন্য, গরম জল প্রথমে ঠান্ডা হওয়া দরকার। যাইহোক, ঘটনাটি রয়ে গেছে এবং বিজ্ঞানীরা বিভিন্ন উপায়ে এটি ব্যাখ্যা করেছেন।
উপরে এই মুহূর্তেএই সত্যটি ব্যাখ্যা করে এমন বেশ কয়েকটি সংস্করণ রয়েছে:
- যেহেতু গরম পানিতে বাষ্পীভবন দ্রুত হয় তাই এর আয়তন কমে যায়। একই তাপমাত্রার অল্প পরিমাণ জল দ্রুত বরফে পরিণত হয়।
- রেফ্রিজারেটরের ফ্রিজার কম্পার্টমেন্টে একটি তুষার আস্তরণ রয়েছে। গরম জল ধারণকারী একটি পাত্র নীচের তুষার গলে। এটি ফ্রিজারের সাথে তাপীয় যোগাযোগ উন্নত করে।
- ঠাণ্ডা জলের জমাট, গরমের বিপরীতে, উপরে থেকে শুরু হয়। এই ক্ষেত্রে, পরিচলন এবং তাপ বিকিরণ, এবং ফলস্বরূপ, তাপের ক্ষতি আরও খারাপ হয়।
- ঠান্ডা জলে স্ফটিককরণের কেন্দ্র রয়েছে - পদার্থগুলি এতে দ্রবীভূত হয়। জলে তাদের একটি ছোট বিষয়বস্তুর সাথে, আইসিং করা কঠিন, যদিও একই সময়ে, এর হাইপোথার্মিয়া সম্ভব - যখন এটি উপ-শূন্য তাপমাত্রায় একটি তরল অবস্থা থাকে।
যদিও ন্যায্যভাবে এটি বলা যেতে পারে যে এই প্রভাবটি সর্বদা পরিলক্ষিত হয় না। ঠান্ডা জল প্রায়শই গরম জলের চেয়ে দ্রুত জমে যায়।
কোন তাপমাত্রায় জল জমে যায়
কেন জল সব জমে? এতে নির্দিষ্ট পরিমাণ খনিজ বা জৈব কণা থাকে। এগুলি, উদাহরণস্বরূপ, বালি, ধুলো বা কাদামাটির খুব সূক্ষ্ম কণা হতে পারে। বাতাসের তাপমাত্রা কমে যাওয়ার সাথে সাথে এই কণাগুলি কেন্দ্রে পরিণত হয় যার চারপাশে বরফের স্ফটিক তৈরি হয়।
ক্রিস্টালাইজেশন নিউক্লিয়াসের ভূমিকাটি জলযুক্ত পাত্রে বায়ু বুদবুদ এবং ফাটল দ্বারাও সঞ্চালিত হতে পারে। জলকে বরফে পরিণত করার প্রক্রিয়ার হার মূলত এই জাতীয় কেন্দ্রগুলির সংখ্যা দ্বারা প্রভাবিত হয় - যদি তাদের মধ্যে অনেকগুলি থাকে তবে তরলটি দ্রুত জমে যায়। স্বাভাবিক অবস্থায়, স্বাভাবিক বায়ুমণ্ডলীয় চাপের সাথে, জল 0 ডিগ্রি তাপমাত্রায় তরল থেকে কঠিন অবস্থায় চলে যায়।
Mpemba প্রভাব সারাংশ
Mpemba প্রভাব একটি প্যারাডক্স হিসাবে বোঝা যায়, যার সারমর্ম হল যে, নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে, গরম জল ঠান্ডা জলের চেয়ে দ্রুত জমা হয়। এই ঘটনাটি অ্যারিস্টটল এবং ডেসকার্টস লক্ষ্য করেছিলেন। যাইহোক, 1963 সাল পর্যন্ত তানজানিয়ার স্কুলছাত্র ইরাস্তো এমপেম্বা নির্ধারণ করেছিলেন যে গরম আইসক্রিম ঠান্ডা আইসক্রিমের চেয়ে কম সময়ের মধ্যে জমে যায়। রান্নার দায়িত্ব পালন করতে গিয়ে তিনি এমন সিদ্ধান্তে উপনীত হন।
তাকে সেদ্ধ দুধে চিনি দ্রবীভূত করতে হয়েছিল এবং এটি ঠান্ডা করার পরে, এটি ফ্রিজে রেখে দিতে হয়েছিল। স্পষ্টতই, এমপেম্বা বিশেষ পরিশ্রমে ভিন্ন ছিল না এবং দেরিতে টাস্কের প্রথম অংশটি সম্পাদন করতে শুরু করেছিল। অতএব, তিনি দুধ ঠান্ডা হওয়ার জন্য অপেক্ষা না করে, এবং এটি ফ্রিজে গরম রাখুন। তিনি খুব অবাক হয়েছিলেন যখন এটি তার সহপাঠীদের চেয়েও দ্রুত হিমায়িত হয়েছিল, যারা প্রদত্ত প্রযুক্তি অনুসারে কাজটি করেছিল।
এই সত্যটি যুবকটিকে খুব আগ্রহী করেছিল এবং সে সরল জল নিয়ে পরীক্ষা শুরু করেছিল। 1969 সালে, পদার্থবিদ্যা শিক্ষা জার্নাল এমপেম্বা এবং দার এস সালাম বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপক ডেনিস ওসবর্নের গবেষণার ফলাফল প্রকাশ করে। তারা যে প্রভাবটি বর্ণনা করেছিল তার নাম দেওয়া হয়েছিল এমপেম্বা। যাইহোক, আজও এই ঘটনার কোন স্পষ্ট ব্যাখ্যা নেই। সমস্ত বিজ্ঞানী সম্মত হন যে এতে প্রধান ভূমিকা ঠাণ্ডা এবং গরম জলের বৈশিষ্ট্যগুলির পার্থক্যের অন্তর্গত, তবে ঠিক কী তা অজানা।
সিঙ্গাপুর সংস্করণ
সিঙ্গাপুরের একটি বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিদরাও এই প্রশ্নে আগ্রহী ছিলেন, কোন জল দ্রুত জমে যায় - গরম না ঠান্ডা? শি ঝাং-এর নেতৃত্বে গবেষকদের একটি দল জলের বৈশিষ্ট্যগুলির দ্বারা এই বিরোধিতাকে সুনির্দিষ্টভাবে ব্যাখ্যা করেছেন। সবাই এখনও স্কুল থেকে জলের গঠন জানে - একটি অক্সিজেন পরমাণু এবং দুটি হাইড্রোজেন পরমাণু। অক্সিজেন কিছু পরিমাণে হাইড্রোজেন থেকে ইলেকট্রন আঁকে, তাই অণু একটি নির্দিষ্ট ধরনের "চুম্বক"।
ফলস্বরূপ, জলের নির্দিষ্ট অণুগুলি একে অপরের প্রতি সামান্য আকৃষ্ট হয় এবং একটি হাইড্রোজেন বন্ধনের দ্বারা একত্রিত হয়। এর শক্তি সমযোজী বন্ধনের চেয়ে বহুগুণ কম। সিঙ্গাপুরের গবেষকরা বিশ্বাস করেন যে এমপেম্বা প্যারাডক্সের ব্যাখ্যাটি হাইড্রোজেন বন্ডের মধ্যে রয়েছে। যদি জলের অণুগুলিকে একসাথে খুব ঘনিষ্ঠভাবে স্থাপন করা হয়, তবে অণুর মধ্যে এমন একটি শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়া অণুর মাঝখানে সমযোজী বন্ধনকে বিকৃত করতে পারে।
কিন্তু যখন জল উত্তপ্ত হয়, আবদ্ধ অণুগুলি একে অপরের থেকে কিছুটা দূরে সরে যায়। ফলস্বরূপ, অণুগুলির মাঝখানে শিথিলতা ঘটে। সমযোজী বন্ধনেরঅতিরিক্ত শক্তির প্রত্যাবর্তন এবং নিম্ন শক্তি স্তরে রূপান্তর সহ। এটি এই সত্যের দিকে পরিচালিত করে যে গরম জল দ্রুত শীতল হতে শুরু করে। অন্তত, সিঙ্গাপুরের বিজ্ঞানীদের দ্বারা পরিচালিত তাত্ত্বিক গণনাগুলি এটিই দেখায়।
তাত্ক্ষণিক জল জমে - 5 অবিশ্বাস্য কৌশল: ভিডিও
হ্যালো প্রিয় প্রেমীদের মজার ঘটনা. আজ আমরা কথা বলবো। কিন্তু আমি মনে করি যে শিরোনামে উত্থাপিত প্রশ্নটি কেবল অযৌক্তিক বলে মনে হতে পারে - তবে এটি সর্বদা কুখ্যাত "সাধারণ জ্ঞান" এর উপর সম্পূর্ণরূপে বিশ্বাস করা প্রয়োজন এবং কঠোরভাবে পরীক্ষার অভিজ্ঞতা সেট না করে। আসুন জেনে নেওয়া যাক কেন গরম জল ঠান্ডা জলের চেয়ে দ্রুত জমে যায়?
ইতিহাসের রেফারেন্স
যে হিমায়িত ঠান্ডা এবং গরম জলের ইস্যুতে অ্যারিস্টটলের রচনায় "সবকিছু বিশুদ্ধ নয়" উল্লেখ করা হয়েছিল, তারপরে এফ. বেকন, আর. ডেসকার্টস এবং জে. ব্ল্যাক দ্বারা অনুরূপ নোট তৈরি করা হয়েছিল। AT সাম্প্রতিক ইতিহাসএই প্রভাবটিকে "এমপেম্বা প্যারাডক্স" নাম দেওয়া হয়েছিল - টাঙ্গানিকার একজন স্কুলছাত্রের নাম অনুসারে, ইরাস্তো এমপেম্বা, যিনি পদার্থবিজ্ঞানের একজন ভিজিটিং অধ্যাপককে একই প্রশ্ন করেছিলেন।
ছেলেটির প্রশ্নটি স্ক্র্যাচ থেকে নয়, রান্নাঘরে আইসক্রিমের মিশ্রণ ঠান্ডা করার প্রক্রিয়ার সম্পূর্ণ ব্যক্তিগত পর্যবেক্ষণ থেকে উদ্ভূত হয়েছিল। অবশ্যই, সেখানে উপস্থিত সহপাঠীরা, স্কুলের শিক্ষকের সাথে, এমপেম্বাকে নিয়ে হেসেছিল - তবে, ব্যক্তিগতভাবে অধ্যাপক ডি. অসবর্নের একটি পরীক্ষামূলক চেক করার পরে, ইরাস্তোকে নিয়ে মজা করার ইচ্ছা তাদের "বাষ্পীভূত" হয়েছিল। অধিকন্তু, Mpemba, অধ্যাপকের সাথে একসাথে, পদার্থবিদ্যা শিক্ষায় 1969 সালে এই প্রভাবের একটি বিশদ বিবরণ প্রকাশ করেছিলেন - এবং তারপর থেকে বৈজ্ঞানিক সাহিত্যে উপরের নামটি স্থির করা হয়েছে।
ঘটনার সারমর্ম কি?
পরীক্ষার সেটআপটি বেশ সহজ: অন্যান্য জিনিসগুলি সমান, অভিন্ন পাতলা-প্রাচীরযুক্ত পাত্রগুলি পরীক্ষা করা হয়, যেখানে কঠোরভাবে সমান পরিমাণে জল রয়েছে, শুধুমাত্র তাপমাত্রায় পার্থক্য রয়েছে। জাহাজগুলি রেফ্রিজারেটরে লোড করা হয়, যার পরে তাদের প্রতিটিতে বরফ গঠনের আগে সময় রেকর্ড করা হয়। প্যারাডক্স হল যে একটি পাত্রে একটি প্রাথমিকভাবে উত্তপ্ত তরল, এটি দ্রুত ঘটে।
আধুনিক পদার্থবিদ্যা কিভাবে এটি ব্যাখ্যা করে?
প্যারাডক্সের কোন সার্বজনীন ব্যাখ্যা নেই, যেহেতু বেশ কিছু সমান্তরাল প্রক্রিয়া একসাথে চলে, যার অবদান নির্দিষ্ট প্রাথমিক অবস্থার থেকে আলাদা হতে পারে - কিন্তু একটি অভিন্ন ফলাফলের সাথে:
- একটি তরল সুপার কুল করার ক্ষমতা - প্রাথমিকভাবে ঠান্ডা জল হাইপোথার্মিয়া হওয়ার প্রবণতা বেশি, যেমন তরল থাকে যখন এর তাপমাত্রা ইতিমধ্যে হিমাঙ্কের নিচে থাকে
- ত্বরিত কুলিং - গরম জল থেকে বাষ্প বরফ মাইক্রোক্রিস্টালগুলিতে রূপান্তরিত হয়, যা, যখন পিছনে পড়ে, প্রক্রিয়াটিকে ত্বরান্বিত করে, একটি অতিরিক্ত "বাহ্যিক তাপ এক্সচেঞ্জার" হিসাবে কাজ করে
- বিচ্ছিন্নতা প্রভাব - গরম জলের বিপরীতে, ঠান্ডা জল উপরে থেকে জমে যায়, যা পরিচলন এবং বিকিরণ দ্বারা তাপ স্থানান্তর হ্রাসের দিকে পরিচালিত করে
আরও বেশ কিছু ব্যাখ্যা রয়েছে (সর্বশেষ 2012 সালে ব্রিটিশ রয়্যাল সোসাইটি অফ কেমিস্ট্রি দ্বারা সেরা অনুমানের প্রতিযোগিতা অনুষ্ঠিত হয়েছিল) - তবে ইনপুট শর্তগুলির সংমিশ্রণের সমস্ত ক্ষেত্রে এখনও কোনও দ্ব্যর্থহীন তত্ত্ব নেই ...
ব্রিটিশ রয়্যাল সোসাইটি অফ কেমিস্ট্রি যে কেউ ব্যাখ্যা করতে পারে তাকে £1,000 পুরষ্কার দিচ্ছে বৈজ্ঞানিক পয়েন্টদেখুন কেন কিছু ক্ষেত্রে গরম জল ঠান্ডা জলের চেয়ে দ্রুত জমে যায়।
"আধুনিক বিজ্ঞান এখনও এই আপাতদৃষ্টিতে সহজ প্রশ্নের উত্তর দিতে পারে না। আইসক্রিম নির্মাতারা এবং বারটেন্ডাররা তাদের দৈনন্দিন কাজে এই প্রভাবটি ব্যবহার করে, কিন্তু কেন এটি কাজ করে তা সত্যিই কেউ জানে না। এই সমস্যাটি সহস্রাব্দ ধরে পরিচিত, অ্যারিস্টটল এবং ডেসকার্টসের মতো দার্শনিকরা এটি সম্পর্কে চিন্তাভাবনা করেছেন, "ব্রিটিশ রয়্যাল সোসাইটি অফ কেমিস্ট্রির সভাপতি অধ্যাপক ডেভিড ফিলিপস সোসাইটির একটি প্রেস বিজ্ঞপ্তিতে উদ্ধৃত করেছেন৷
যেভাবে একজন আফ্রিকান শেফ একজন ব্রিটিশ পদার্থবিজ্ঞানের অধ্যাপককে মারধর করলেন
এটি এপ্রিল ফুলের কৌতুক নয়, একটি কঠোর শারীরিক বাস্তবতা। আজকের বিজ্ঞান, যা সহজেই গ্যালাক্সি এবং ব্ল্যাক হোলগুলিতে কাজ করে, কোয়ার্ক এবং বোসন অনুসন্ধান করার জন্য দৈত্যাকার এক্সিলারেটর তৈরি করে, মৌলিক জল কীভাবে "কাজ করে" তা ব্যাখ্যা করতে পারে না। স্কুলের পাঠ্যপুস্তকে দ্ব্যর্থহীনভাবে বলা হয়েছে যে ঠান্ডা শরীরকে ঠান্ডা করার চেয়ে গরম শরীরকে ঠাণ্ডা করতে বেশি সময় লাগে। কিন্তু পানির জন্য এই আইনসবসময় পালন করা হয় না। এরিস্টটল খ্রিস্টপূর্ব ৪র্থ শতাব্দীতে এই প্যারাডক্সের প্রতি দৃষ্টি আকর্ষণ করেন। e প্রাচীন গ্রীক "মেটিওরোলজিকা আই" বইতে যা লিখেছিল তা এখানে: "জলকে আগে থেকে গরম করা তার হিমাঙ্কে অবদান রাখে। অতএব, অনেক লোক, যখন তারা দ্রুত গরম জল ঠান্ডা করতে চায়, প্রথমে এটি রোদে রাখুন ... ”মধ্যযুগে, ফ্রান্সিস বেকন এবং রেনে দেকার্ত এই ঘটনাটি ব্যাখ্যা করার চেষ্টা করেছিলেন। হায়, মহান দার্শনিক বা অসংখ্য বিজ্ঞানী যারা শাস্ত্রীয় তাপীয় পদার্থবিজ্ঞানের বিকাশ করেছিলেন তারা কেউই এতে সফল হননি, এবং তাই এই জাতীয় অসুবিধাজনক সত্যটি দীর্ঘ সময়ের জন্য "ভুলে গেছে"।
এবং শুধুমাত্র 1968 সালে তারা "মনে রেখেছে" তানজানিয়ার স্কুলছাত্র ইরাস্তো এমপেম্বাকে ধন্যবাদ, কোনো বিজ্ঞান থেকে অনেক দূরে। একটি রান্নার স্কুলে পড়ার সময়, 1963 সালে, 13 বছর বয়সী এমপেম্বেকে আইসক্রিম তৈরির কাজ দেওয়া হয়েছিল। প্রযুক্তি অনুসারে, দুধ সিদ্ধ করা, এতে চিনি দ্রবীভূত করা, ঘরের তাপমাত্রায় ঠাণ্ডা করা এবং তারপরে ফ্রিজে রাখা দরকার ছিল। স্পষ্টতই, এমপেম্বা একজন পরিশ্রমী ছাত্র ছিলেন না এবং দ্বিধাগ্রস্ত ছিলেন। পাঠ শেষে সময়মতো আসবেন না এই ভয়ে তিনি স্থির গরম দুধটা ফ্রিজে রেখে দিলেন। তার আশ্চর্যের জন্য, এটি তার কমরেডদের দুধের চেয়েও আগে হিমায়িত হয়েছিল, সমস্ত নিয়ম অনুসারে প্রস্তুত করা হয়েছিল।
এমপেম্বা তার আবিষ্কারটি একজন পদার্থবিদ্যার শিক্ষকের সাথে শেয়ার করলে, তিনি পুরো ক্লাসের সামনে তাকে নিয়ে মজা করেন। অপমানের কথা মনে পড়ে গেল এমপেম্বার। পাঁচ বছর পরে, ইতিমধ্যেই দার এস সালাম বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন ছাত্র, তিনি বিখ্যাত পদার্থবিদ ডেনিস জি ওসবর্নের একটি বক্তৃতায় ছিলেন। বক্তৃতার পরে, তিনি বিজ্ঞানীকে একটি প্রশ্ন জিজ্ঞাসা করেছিলেন: "যদি আপনি একই পরিমাণ জল সহ দুটি অভিন্ন পাত্রে নেন, একটি 35 °C (95 °F) এবং অন্যটি 100 °C (212 °F) এবং রাখুন এগুলি ফ্রিজে রাখুন, তারপরে একটি গরম পাত্রে জল দ্রুত জমে যাবে। কেন?" আপনি তানজানিয়া থেকে আসা একজন যুবকের একটি প্রশ্নে একজন ব্রিটিশ অধ্যাপকের প্রতিক্রিয়া কল্পনা করতে পারেন। ছাত্রকে নিয়ে মজা করলেন। যাইহোক, এমপেম্বা এমন উত্তরের জন্য প্রস্তুত ছিলেন এবং বিজ্ঞানীকে বাজি ধরতে চ্যালেঞ্জ করেছিলেন। তাদের যুক্তি একটি পরীক্ষামূলক পরীক্ষায় শেষ হয়েছিল যা এমপেম্বাকে সঠিক প্রমাণ করেছিল এবং অসবোর্ন পরাজিত হয়েছিল। তাই ছাত্র-কুকার বিজ্ঞানের ইতিহাসে তার নাম খোদাই করেছেন, এবং সেই থেকে এই ঘটনাটিকে "এমপেম্বা প্রভাব" বলা হয়। এটিকে বর্জন করা, এটিকে ঘোষণা করা যেন "অবস্তুত" কাজ করে না। ঘটনাটি বিদ্যমান, এবং কবি যেমন লিখেছেন, "পা দিয়ে দাঁতে নয়।"
ধূলিকণা এবং দ্রবীভূত পদার্থ দায়ী?
বছরের পর বছর ধরে, অনেকে জমা জলের রহস্য উদঘাটনের চেষ্টা করেছেন। এই ঘটনার জন্য ব্যাখ্যার একটি সম্পূর্ণ গুচ্ছ প্রস্তাব করা হয়েছে: বাষ্পীভবন, পরিচলন, দ্রবণগুলির প্রভাব - তবে এই কারণগুলির কোনটিকেই নির্দিষ্ট বলে বিবেচনা করা যায় না। অনেক বিজ্ঞানী এমপেম্বা প্রভাবের জন্য তাদের সমগ্র জীবন উৎসর্গ করেছেন। রেডিয়েশন সেফটি বিভাগের কর্মচারী স্টেট ইউনিভার্সিটিনিউ ইয়র্ক সিটির, জেমস ব্রাউনরিজ এক দশকেরও বেশি সময় ধরে তার অবসর সময়ে প্যারাডক্স অধ্যয়ন করছেন। শত শত পরীক্ষা-নিরীক্ষা করার পর, বিজ্ঞানী দাবি করেছেন যে তার কাছে হাইপোথার্মিয়ার "অপরাধ" এর প্রমাণ রয়েছে। ব্রাউনরিজ ব্যাখ্যা করেছেন যে 0°C এ, জল শুধুমাত্র সুপার কুল হয়, এবং তাপমাত্রা নীচে নেমে গেলে হিমায়িত হতে শুরু করে। হিমাঙ্ক বিন্দু জলের অমেধ্য দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয় - তারা বরফ স্ফটিক গঠনের হার পরিবর্তন করে। অমেধ্য, এবং এগুলি হল ধূলিকণা, ব্যাকটেরিয়া এবং দ্রবীভূত লবণ, তাদের বৈশিষ্ট্যযুক্ত নিউক্লিয়েশন তাপমাত্রা থাকে, যখন স্ফটিককরণ কেন্দ্রের চারপাশে বরফের স্ফটিক তৈরি হয়। যখন একাধিক উপাদান একবারে পানিতে উপস্থিত থাকে, তখন হিমাঙ্কটি সর্বোচ্চ নিউক্লিয়েশন তাপমাত্রার দ্বারা নির্ধারিত হয়।
পরীক্ষার জন্য, ব্রাউনরিজ একই তাপমাত্রায় পানির দুটি নমুনা নিয়ে একটি ফ্রিজারে রেখেছিলেন। তিনি দেখতে পেলেন যে একটি নমুনা সবসময় অন্যটির আগে জমে যায় - সম্ভবত অমেধ্যের ভিন্ন সংমিশ্রণের কারণে।
ব্রাউনরিজ দাবি করেছেন যে জল এবং ফ্রিজারের মধ্যে তাপমাত্রার পার্থক্যের কারণে গরম জল দ্রুত শীতল হয় - এটি ঠান্ডা জল তার প্রাকৃতিক হিমাঙ্ক বিন্দুতে পৌঁছানোর আগে এটিকে তার হিমাঙ্কে পৌঁছাতে সাহায্য করে, যা কমপক্ষে 5°C কম।
যাইহোক, ব্রাউনরিজের যুক্তি অনেক প্রশ্ন উত্থাপন করে। অতএব, যারা তাদের নিজস্ব উপায়ে Mpemba প্রভাব ব্যাখ্যা করতে পারে তাদের ব্রিটিশ রয়্যাল সোসাইটি অফ কেমিস্ট্রি থেকে এক হাজার পাউন্ড স্টার্লিং এর জন্য প্রতিদ্বন্দ্বিতা করার সুযোগ রয়েছে।
