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).
נובמבר 2022
יום ראשון יום שני יום שלישי יום רביעי יום חמישי יום שישי שבת
30 באוקטובר 2022

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית כיתה יב

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית כיתה יב
31 באוקטובר 2022

הכשרת מנחי חקר פיזיקה

הכשרת מנחי חקר פיזיקה

סדנת מנחים צבירי גליל

סדנת מנחים צבירי גליל
1 בנובמבר 2022 2 בנובמבר 2022

קבוצת פיזיקה מעשית

קבוצת פיזיקה מעשית

הכשרת מורים חט"ב

הכשרת מורים חט"ב
3 בנובמבר 2022

ט' מצטיינים

ט' מצטיינים

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא
4 בנובמבר 2022 5 בנובמבר 2022

סדנא בכפר מנדא

סדנא בכפר מנדא
6 בנובמבר 2022

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית כיתה יב

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית כיתה יב
7 בנובמבר 2022

הכשרת מנחי חקר פיזיקה

הכשרת מנחי חקר פיזיקה
8 בנובמבר 2022 9 בנובמבר 2022

קבוצת פיזיקה מעשית

קבוצת פיזיקה מעשית

הכשרת מורים חט"ב

הכשרת מורים חט"ב
10 בנובמבר 2022

ט' מצטיינים

ט' מצטיינים

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא
11 בנובמבר 2022 12 בנובמבר 2022
13 בנובמבר 2022

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית כיתה יב

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית כיתה יב
14 בנובמבר 2022

הכשרת מנחי חקר פיזיקה

הכשרת מנחי חקר פיזיקה

סדנת מנחים צבירי גליל

סדנת מנחים צבירי גליל
15 בנובמבר 2022

מובילי חקר ארצי- מקוון

מובילי חקר ארצי- מקוון
16 בנובמבר 2022

קבוצת פיזיקה מעשית

קבוצת פיזיקה מעשית

הכשרת מורים חט"ב

הכשרת מורים חט"ב
17 בנובמבר 2022

ט' מצטיינים

ט' מצטיינים

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא
18 בנובמבר 2022 19 בנובמבר 2022
20 בנובמבר 2022

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית כיתה יב

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית כיתה יב
21 בנובמבר 2022

הכשרת מנחי חקר פיזיקה

הכשרת מנחי חקר פיזיקה
22 בנובמבר 2022 23 בנובמבר 2022

סדנה בחטב אורט מעלות

סדנה בחטב אורט מעלות

קבוצת פיזיקה מעשית

קבוצת פיזיקה מעשית

הכשרת מורים חט"ב

הכשרת מורים חט"ב
24 בנובמבר 2022

ט' מצטיינים

ט' מצטיינים

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא
25 בנובמבר 2022 26 בנובמבר 2022
27 בנובמבר 2022

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית כיתה יב

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית כיתה יב
28 בנובמבר 2022

סדנה הרב תחומי עמל מדעים ואומנויות נהריה

סדנה הרב תחומי עמל מדעים ואומנויות נהריה

הכשרת מנחי חקר פיזיקה

הכשרת מנחי חקר פיזיקה
29 בנובמבר 2022 30 בנובמבר 2022

קבוצת פיזיקה מעשית

קבוצת פיזיקה מעשית

סדנה בחטב השלום

סדנה בחטב השלום

הכשרת מורים חט"ב

הכשרת מורים חט"ב
1 בדצמבר 2022

ט' מצטיינים

ט' מצטיינים

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא
2 בדצמבר 2022 3 בדצמבר 2022