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 2022
יום ראשון יום שני יום שלישי יום רביעי יום חמישי יום שישי שבת
28 באוגוסט 2022 29 באוגוסט 2022 30 באוגוסט 2022 31 באוגוסט 2022 1 בספטמבר 2022

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא
2 בספטמבר 2022 3 בספטמבר 2022
4 בספטמבר 2022

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית כיתה יב

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית כיתה יב
5 בספטמבר 2022

הכשרת מנחי חקר פיזיקה

הכשרת מנחי חקר פיזיקה
6 בספטמבר 2022 7 בספטמבר 2022 8 בספטמבר 2022

ט' מצטיינים

ט' מצטיינים

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא
9 בספטמבר 2022 10 בספטמבר 2022
11 בספטמבר 2022

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית כיתה יב

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית כיתה יב
12 בספטמבר 2022

הכשרת מנחי חקר פיזיקה

הכשרת מנחי חקר פיזיקה
13 בספטמבר 2022 14 בספטמבר 2022

קבוצת פיזיקה מעשית

קבוצת פיזיקה מעשית

הכשרת מורים חט"ב

הכשרת מורים חט"ב
15 בספטמבר 2022

ט' מצטיינים

ט' מצטיינים

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא
16 בספטמבר 2022 17 בספטמבר 2022
18 בספטמבר 2022

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית כיתה יב

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית כיתה יב
19 בספטמבר 2022

הכשרת מנחי חקר פיזיקה

הכשרת מנחי חקר פיזיקה
20 בספטמבר 2022

מובילי חקר ארצי- מקוון

מובילי חקר ארצי- מקוון
21 בספטמבר 2022

קבוצת פיזיקה מעשית

קבוצת פיזיקה מעשית

הכשרת מורים חט"ב

הכשרת מורים חט"ב
22 בספטמבר 2022

ט' מצטיינים

ט' מצטיינים

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא
23 בספטמבר 2022 24 בספטמבר 2022
25 בספטמבר 2022

חופשת ראש השנה תשפ"ג

חופשת ראש השנה תשפ"ג
26 בספטמבר 2022

חופשת ראש השנה תשפ"ג

חופשת ראש השנה תשפ"ג
27 בספטמבר 2022

חופשת ראש השנה תשפ"ג

חופשת ראש השנה תשפ"ג
28 בספטמבר 2022

קבוצת פיזיקה מעשית

קבוצת פיזיקה מעשית

הכשרת מורים חט"ב

הכשרת מורים חט"ב
29 בספטמבר 2022

ט' מצטיינים

ט' מצטיינים

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא
30 בספטמבר 2022 1 באוקטובר 2022