אפקט מפמבה (Mpemba Effect)

מבוא:  אפקט מפמבה הוא תופעה מפתיעה, שכאשר מקררים שני כלים זהים המכילים אותה כמות מים, המים החמים יקפאו במקרים מסוימים לפני הקרים. לתופעה זו ישנם מספר איזכורים לאורך ההיסטוריה, החל ב"מטאורולוגיה" (Meteorology) של אריסטו, ב- Opus Majus של רוג'ר בייקון ואצל הוגים נוספים כמו קלגט, פרנסיס בייקון ורנה דקרט. למרות זאת, את התופעה תיאר לראשונה באופן ברור תלמיד תיכון מטנזניה בשם ארסטו מפמבה.

עקרונות פיזיקליים מרכזיים:

  • מצבי צבירה, מעבר פאזות ודיאגרמת פאזות.
  • קירור-יתר (Supercooling).
  • התגרענות (Nucleation).
  • התאיידות (Evaporation).
  • הסעת חום.

שאלות המחקר:

  • כיצד משתנה טמפרטורת המים כתלות בזמן (עבור טמפרטורה חיצונית נתונה)? כולל פיתוח נוסחאות.
  • האם קיים הבדל בין מי ברז למים מזוקקים? ומדוע?
  • מציאת תלות בין טמפרטורת המים ההתחלתית לבין משך זמן קפיאתם.
  • מציאת קשר בין טמפרטורת המים ההתחלתית לבין נקודת קירור-היתר המינימאלית שלהם.
  • ניסיון לתת הסבר מדוע מים חמים קופאים, במקרים מסוימים, מהר יותר ממים קרים.

מערך ומהלך המחקר:

  • שימוש במבחנות המכילות נוזלים שונים בטמפרטורות שונות ובטמפרטורות סביבה שונות. הניסויים יתבצעו בעזרת מספר מדי-חום שיחוברו למחשב.
  • בניית סימולציות שיתארו את התנהגות המים בהתאם לתנאי ההתחלה.

גרף המתאר את טמפרטורת המים כתלות בזמן (שעה ראשונה) של מי-ברז,
כפי שביצע תלמיד במרכז אחר"ת. ניתן לראות את הקפיצה הפתאומית בטמפרטורה עם תחילת הקיפאון.

מטרות העבודה:

  • הבנה מעמיקה של מגוון רחב של נושאים מתחום התרמודינאמיקה.
  • רכישת מיומנות בפיתוח תיאוריות פיסיקליות והפרכתן או אישושן בעזרת ניסוי ותהיה.
  • חקירה מקיפה של תחום מעברי פאזה (בעיקר מנוזל למוצק).
ספטמבר 2021
יום ראשון יום שני יום שלישי יום רביעי יום חמישי יום שישי שבת
29 באוגוסט 2021 30 באוגוסט 2021 31 באוגוסט 2021 1 בספטמבר 2021 2 בספטמבר 2021 3 בספטמבר 2021 4 בספטמבר 2021
5 בספטמבר 2021 6 בספטמבר 2021

חופשת ראש השנה

חופשת ראש השנה
7 בספטמבר 2021

חופשת ראש השנה

חופשת ראש השנה
8 בספטמבר 2021

חופשת ראש השנה

חופשת ראש השנה
9 בספטמבר 2021 10 בספטמבר 2021 11 בספטמבר 2021
12 בספטמבר 2021 13 בספטמבר 2021 14 בספטמבר 2021 15 בספטמבר 2021

חופשת יום הכיפורים

חופשת יום הכיפורים
16 בספטמבר 2021

חופשת יום הכיפורים

חופשת יום הכיפורים
17 בספטמבר 2021 18 בספטמבר 2021
19 בספטמבר 2021 20 בספטמבר 2021

חופשת סוכות

חופשת סוכות
21 בספטמבר 2021

חופשת סוכות

חופשת סוכות
22 בספטמבר 2021

חופשת סוכות

חופשת סוכות
23 בספטמבר 2021

חופשת סוכות

חופשת סוכות
24 בספטמבר 2021

חופשת סוכות

חופשת סוכות
25 בספטמבר 2021

חופשת סוכות

חופשת סוכות
26 בספטמבר 2021

חופשת סוכות

חופשת סוכות
27 בספטמבר 2021

חופשת סוכות

חופשת סוכות
28 בספטמבר 2021

חופשת סוכות

חופשת סוכות
29 בספטמבר 2021

חופשת סוכות

חופשת סוכות
30 בספטמבר 2021 1 באוקטובר 2021 2 באוקטובר 2021