Dimostrazione dell'invalidità dell'effetto Mpemba

L'effetto Mpemba è un processo in cui l'acqua calda può congelare più velocemente dell'acqua fredda.

Viene descritta la dimostrazione dell'invalidità dell'effetto Mpemba con i processi termodinamici e il suo metodo operativo.

L'effetto Mpemba è un processo in cui l'acqua calda può congelare più velocemente dell'acqua fredda.

Questa affermazione è contro-intuitiva. In effetti, l'effetto Mpemba infrange le leggi termodinamiche fondamentali. Infatti, non ci sono prove significative della validità dell'effetto Mpemba:

- Il fenomeno, se inteso come "congelamento dell'acqua calda più veloce dell’acqua fredda", è difficile da riprodurre o confermare perché questa affermazione è mal definita;

- Sebbene l'effetto Mpemba sia reale, non è chiaro se la spiegazione sia banale o illuminante.

Tuttavia, con queste definizioni, questo effetto non è mai stato chiaro. D'altra parte, ci sono molte circostanze in cui l'effetto non è osservato. I principali riferimenti all'effetto risalgono almeno agli scritti di Aristotele [2], ma mostrerò che questo effetto è sbagliato. Inoltre, mostrerò le prove disponibili per la negazione dell'effetto Mpemba e svolgerò i miei esperimenti mediante il raffreddamento dell'acqua in condizioni attentamente controllate. Descriverò una dimostrazione matematica che viola il principio fisico, arrivando a una contraddizione delle leggi termodinamiche. La dimostrazione mostrerà che quindi l'effetto Mpemba non può verificarsi e non esiste se i parametri iniziali sono equivalenti correttamente. La vasta gamma di esperimenti multidimensionale richiesta spiega perché l'effetto non è ancora stato compreso e dimostrato.

Pertanto, è immediato verificare che tutte le relazioni precedenti / storiche siano il risultato di una cattiva tecnica sperimentale, poiché evidentemente è partita da presupposti errati. È importante e necessario sottolineare che per convalidare la tesi: tutte le condizioni devono essere le stesse in ogni momento.

INTRODUZIONE

Per descrivere questo fenomeno, in passato sono state proposte alcune spiegazioni. Tuttavia, le seguenti osservazioni studiate non sono sufficienti a risolvere l'effetto, tra cui:
- Evaporazione: l'evaporazione dell'acqua più calda riduce la massa dell'acqua da congelare.

Ma mostrerò che questa tesi non è valida per l'esperimento osservato. La ragione è molto semplice: l'evaporazione dell'acqua provocherebbe una diminuzione della massa. Pertanto, l'esperimento non può essere considerato valido poiché le caratteristiche iniziali sono cambiate. La massa del sistema non può cambiare, quindi la quantità non può essere aggiunta né rimossa.

Ad ogni modo, se le differenze di massa sono presenti e considerate valide per l'esperimento osservato, sono trascurabili, perché non cambiano significativamente il tempo necessario per congelare l'acqua.
- Convezione: accelerazione dei trasferimenti di calore. Nell'acqua più calda, il movimento della convenzione migliora lo scambio di calore con l'ambiente esterno. Una maggiore convezione nell'acqua più calda può diffondere i cristalli di ghiaccio più velocemente. Questa tesi, se supposta valida, ha un limite.

Si considera che:

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Riferimenti:

(1) Demonstration of the Invalidity of the Mpemba Effect

(2) Demonstration of the Invalidity of the Mpemba Effect (PDF)

Foto di pixabay.com / Autore: Dottor Giuseppe Verde - Student, Parthenope University of Naples, Italy