Lašai Paslaptinga vandens savybė užšalti greičiau kai jis būna karštas, o ne kai šaltas, žmones domino nuo pat Aristotelio laikų. Dabar mokslininkai mano, kad jos priežastis tikriausiai yra paprastas cheminis procesas. Kaip rašo portalas Eurekalert.org, šis keistas ir intuicijai prieštaraujantis efektas pirmą kartą buvo stebėtas senovės graikų filosofo, neseniai jį išgarsino ir vienas mokinys iš Tanzanijos, vardu Erasto Mpemba. Jis pastebėjo, kad saldintas pienas, iš kurio jis gamino ledus, sušaldavo greičiau, jei aušinti būdavo pradėtas karštas mišinys.
Vašingtono universiteto Sent Luise (JAV) mokslininkas Jonathanas Katzas tvirtina, kad tai susiję su vandenyje ištirpusiomis medžiagomis. „Reikia klausti: ką kaitinimas padaro vandeniui, kad jam po to lengviau užšalti? Atsakymas: kaitinimas nusodina jame ištirpusias medžiagas“, - sakė mokslininkas. Ištirpusios medžiagos, apie kurias kalba J. Katzas, yra kalcio ir magnio karbonatai, nuo kurių didžiąja dalimi priklauso geriamojo vandens kietumas. Kai vanduo yra kaitinamas, šios medžiagos nusėda ir suformuoja tvirtą lukštą, prilimpantį prie virdulio sienelių. Vandenyje, kuris niekada nebuvo kaitintas, šių tirpinių yra. Jam vėstant formuojasi ledo kristalai, o likusiame neužšalusiame vandenyje šių karbonatų koncentracija gali padidėti net 50 kartų. Dėl to sumažėja vandens užšalimo temperatūra - lygiai kaip žiemą ant ledo pabarsčius druskos. „Todėl vandeniui, kad užšaltų, reikia pasiekti žemesnę temperatūrą“, - sakė mokslininkas.
Yra ir kitas susijęs efektas, apsunkinantis niekada nekaitinto vandens užšalimą. Užšalimo temperatūros sumažėjimas sumažina temperatūros skirtumus tarp skysčio ir jo aplinkos. „Kadangi greitis, kuriuo vanduo netenka šilumos, priklauso nuo temperatūrų skirtumo, vanduo, kuris niekada nebuvo kaitintas, šilumos netenka sunkiau“, - sakė J. Katzas. Mokslininko teigimu, suderinus abu šiuos efektus galima kuo puikiausiai paaiškinti dėl ko vanduo, kuris buvo kaitintas, užšąla greičiau už nekaitintą. Jis prognozuoja, kad eksperimentais turėtų būti įrodoma, jog Mpembos efektas turėtų būti tuo stipresnis, kuo didesnis yra karbonatinis vandens kietumas. „Tai gali paaiškinti dėl ko kai kurie žmonės niekada nepastebėjo šio efekto. Kai kurie žmonės kasdieniame gyvenime naudoja minkštą vandenį“, - sakė J. Katzas.
„J. Katzo atlikta Mpembos efekto analizė yra gilesnė ir išsamesnė už visus šioje srityje atliktus darbus“, - sakė Kalifornijos universiteto Berkelyje (JAV) mokslininkas Richardas Mulleris. J. Katzas, kuris Mpembos efekto ypatumus išmąstė tuomet, kai dalyvavo studentų egzaminus vertinančioje komisijoje, laukia kol kas nors eksperimentiškai patvirtins jo teorijas. „Tai nėra sudėtinga, bet ir ne buitiška. Manau, norint viską padaryti teisingai reikės sugaišti porą mėnesių“, - sakė mokslininkas.
Vilniaus šilumos tinklai (VŠT) ir kiti Lietuvos centralizuoti tiekėjai kasmet atlieka hidraulinius bandymus vamzdynuose, siekdami užtikrinti tinklo patikimumą žiemą. Hidrauliniai bandymai reiškia, kad vamzdynuose laikomas didesnis slėgis - apie 16 barų - ir stebima, ar nėra nuotėkio ar nesandarumų, prieš grąžinant įprastą veikimo režimą. Padidintas slėgis leidžia identifikuoti pažeidimus, kurie galėtų trikdyti karšto vandens tiekimą.
Mpembos efekto įtaka į vandens užšalimą vamzdžiuose: teorija ir įrodymai
Mokslininkų darbai rodo, kad Karštas vanduo gali užšalti greičiau dėl nusodintų ištirpusių medžiagų, ypač karbonatų, sumažinančių užšalimo temperatūrą. Tokiu būdu kaitinimas išveda tirpias medžiagas iš vandens, o vėliau vandens temperatūros kritimas į aplinkos temperatūrą vyksta greičiau. Tačiau reikia daugiau eksperimentų, kad būtų aišku, kaip šie mechanizmai veikia praktikoje skirtinguose vandens kietumo lygiuose.
Hidrauliniai bandymai - tai ne tik teorija: realiuose miestuose, pavyzdžiui Vilniuje, jie vykdomi keliuose teritorijose kasmet. Bandymų metu į įrangą įvedamas didelis slėgis, tikrinama, ar vamzdynas gali atlaikyti sezono apkrovą ir ar nėra nuotėkio. Jei bandymų metu pasitaiko gedimai, jie iškart įvertinami ir planuojami remontai, kad žiemą gyventojai neprarastų karšto vandens.
- Bandymo pradžia siejama su dispečerine, kur prižiūrimosios tarnybos įsako bandymą atlikti skaidriai ir saugiai.
- Realiame mieste kartais pastebimi gabalai, kur reikia papildomo inspektavimu: nuotėkis, ventilių reguliavimas ir kt.
- Jei saugios sąlygos neatitinka, bandymas gali būti atidėtas arba adaptuotas atitinkamai teritorijai.
Pastabos dėl užuomenų: kai kurie žmonės manė, kad gedimai atsiranda dėl benamių ar netikrų prietaisų. Tiesa yra ta, kad gedimai slypi vidiniame vamzdyno kanale, kur gali būti mikroplyšiai ar srauto sutrikimai dėl transporto kelio vibracijų bei kitų mechaninių veiksnių. Todėl svarbu stebėti slėgio ir temperatūros parametrus dispečerijoje ir įrenginiuose.
How a Hydrocyclone Works: 3D Animation Explains Advanced Fluid Separation
Vandens užšalimo ženklai ir prevencija
Pagrindinis ženklas kad vamzdis užšalo - vandens trūkumas arba itin silpnas srautas esant neigiamai temperatūrai. Kiti požymiai - drėgmė ant sienų ar lubų, įspėjantys nuotėkio galimą trukmę. Jei vamzdis prakiuro, būtina nedelsiant išjungti vandens tiekimą. Didžiausia rizika kylanti šaltu oru - vandentiekio vamzdžiai gali užšalti per kelias valandas, ypač kai temperatūra žemiau -6°C. Kuo ilgiau vamzdis užšalęs, tuo didesnė sprogimo rizika, ypač jei vamzdžiai standūs ar nepakankamai izoliuoti.
Gerieji sprendimai - naudoti lankstesnius Vamzdžius, pavyzdžiui PEX, kurie atlaiko ledo slėgį geriau už senesnius varinius vamzdžius. Taip pat svarbu išvengti tiesioginės karšto vandens lietymo į užšalusius vamzdžius, o vietoje naudoti lėtą šilumos atgavimą ir šilumos reguliavimą. Jei vandentiekio vamzdis užšalęs, laikomasi metodų: lašinti vandens srautą, uždengti šildančiu rankšluosčiu, pradėti šildymo procedūras lėtai, nepiktnaudžiauti karštu vandeniu į šaltą vamzdį.
Kaip Lietuvos didžiosios įmonės užtikrina karšto vandens tiekimą žiemą
Didžiausias Lietuvos šilumos ir karšto vandens tiekėjas AB Vilniaus šilumos tinklai (VŠT) planuoja ir atlieka 31 hidraulinį bandymą šiemet. Per šildymo sezoną, nuo šildymo šaltinių iki paskutinio vartotojo, vanduo turi keliauti per integruotą tinklą - tai gali užtrukti iki vienos paros. Nors kai kuriose trasose dalis klientų gali patirti trumpalaikį karšto vandens nebuvimą, šie bandymai būtini siekiant užtikrinti tinklo patikimumą žiemą.
„Integruotame tinkle vos ne parą stumiame vandenį nuo šilumos šaltinio iki paskutinio vartotojo. Šildymo sezono metu, dėl kitokio apkrovimo, tai užtrunka apie 6 valandas“, - sako VŠT atstovai. Jei hidraulinio bandymo metu aptinkamas įtrūkimas ar nuotėkis, prireikia ženklaus laiko remontui ir vandens atjungimui, o paskui - atnaujinimui.
Vilniaus šilumos tinklų tinklo ilgis siekia apie 750 km, o nauji vamzdynai su pažangiomis technologijomis leidžia savo dalis patikrinti be iškasimų, naudojant vidinį varinį vamzdelį grindyse. Tokios modernios trasos gali būti naudojamos net 10 metų prieš būtinybę atlikti hidraulinį bandymą. Tačiau kai kuriose senesnėse trasose vis dar taikomi tradiciniai bandymai, todėl žiemos metu gyventojai gali atsidurti be karšto vandens trumpą laiką.
Dažniausiai užduodami klausimai ir praktiniai patarimai
Jeigu jau žinote, kad jūsų namuose gali būti karšto vandens laikinas sutrikimas dėl hidraulinių bandymų ar šilumos trasų rekonstrukcijos, apsilankykite įmonės svetainėje arba susisiekite su namo administratoriumi dėl tikslaus laikotarpio. Vyko įspėjimai sms pranešimais ir laikinu karšto vandens išjungimu. Svarbu nepamiršti atnaujinti kontaktinės informacijos savitarnos svetainėje, kur gyventojai gali gauti informacinius pranešimus apie planuojamus darbus.
Ką daryti, kai vamzdis užšąla:
- Lašinkite į siūlą, kad vanduo tekėtų lėtai ir nesustingtų užšalimo metu.
- Jei vamzdis užšalo, uždenkite čiaupą karštu rankšluosčiu ir lėtai įpilkite karšto vandens, leiskite ledui ištirpti palaipsniui.
- Jei vamzdis pagamintas iš PPR, galima naudoti plaukų džiovintuvą, kad ištirpintumėte šaltą užšalimo vietą.