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).
ינואר 2023
יום ראשון יום שני יום שלישי יום רביעי יום חמישי יום שישי שבת
1 בינואר 2023

חופשת חורף

חופשת חורף

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית כיתה יב

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית כיתה יב
2 בינואר 2023

חופשת חורף

חופשת חורף

הכשרת מנחי חקר פיזיקה

הכשרת מנחי חקר פיזיקה
3 בינואר 2023

חופשת חורף

חופשת חורף
4 בינואר 2023

חופשת חורף

חופשת חורף

סדנא באורט פסגות כרמיאל

סדנא באורט פסגות כרמיאל

קבוצת פיזיקה מעשית

קבוצת פיזיקה מעשית
5 בינואר 2023

חופשת חורף

חופשת חורף

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא
6 בינואר 2023

חופשת חורף

חופשת חורף
7 בינואר 2023

חופשת חורף

חופשת חורף
8 בינואר 2023

חופשת חורף

חופשת חורף

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית כיתה יב

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית כיתה יב
9 בינואר 2023

הכשרת מנחי חקר פיזיקה

הכשרת מנחי חקר פיזיקה

סדנת מנחים צבירי גליל

סדנת מנחים צבירי גליל
10 בינואר 2023

מובילי חקר ארצי- מקוון

מובילי חקר ארצי- מקוון
11 בינואר 2023

קבוצת פיזיקה מעשית

קבוצת פיזיקה מעשית

הכשרת מורים חט"ב

הכשרת מורים חט"ב
12 בינואר 2023

ט' מצטיינים

ט' מצטיינים

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא
13 בינואר 2023 14 בינואר 2023
15 בינואר 2023

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית כיתה יב

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית כיתה יב
16 בינואר 2023

הכשרת מנחי חקר פיזיקה

הכשרת מנחי חקר פיזיקה
17 בינואר 2023 18 בינואר 2023

קבוצת פיזיקה מעשית

קבוצת פיזיקה מעשית

הכשרת מורים חט"ב

הכשרת מורים חט"ב
19 בינואר 2023

ט' מצטיינים

ט' מצטיינים

סדנה בחטב אלראזי איכסאל - שאדן זועבי

סדנה בחטב אלראזי איכסאל - שאדן זועבי

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא
20 בינואר 2023 21 בינואר 2023
22 בינואר 2023

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית כיתה יב

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית כיתה יב
23 בינואר 2023

הכשרת מנחי חקר פיזיקה

הכשרת מנחי חקר פיזיקה
24 בינואר 2023 25 בינואר 2023

קבוצת פיזיקה מעשית

קבוצת פיזיקה מעשית

הכשרת מורים חט"ב

הכשרת מורים חט"ב
26 בינואר 2023

ט' מצטיינים

ט' מצטיינים

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא
27 בינואר 2023 28 בינואר 2023
29 בינואר 2023

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית כיתה יב

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית כיתה יב
30 בינואר 2023

הכשרת מנחי חקר פיזיקה

הכשרת מנחי חקר פיזיקה

סדנת מנחים צבירי גליל

סדנת מנחים צבירי גליל
31 בינואר 2023 1 בפברואר 2023

הכשרת מורים חט"ב

הכשרת מורים חט"ב
2 בפברואר 2023

ט' מצטיינים

ט' מצטיינים

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא

קבוצה אזורית פיזיקה מחקרית יא
3 בפברואר 2023 4 בפברואר 2023