Observation of a Plasma Analogue of the Mpemba Effect

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The processes of freezing of water droplets sitting on a substrate after exposure to nanosecond spark discharges have been experimentally studied. It has been found that the droplets subjected to spark discharge treatment freeze much earlier than those unexposed to discharges. The analogy of the observed processes with the well-known Mpemba effect is noted. A qualitative explanation is given for the observed effect: rapid freezing is due to hydrated electrons, which are formed upon contact of water with plasma and play the role
of crystallization centers

About the authors

V. A. Dekhtyar’

Russian Federal Nuclear Center—All-Russia Research Institute of Experimental Physics (RFNC-VNIIEF)

Email: dubinov-ae@yandex.ru
Sarov, Nizhny Novgorod oblast, 607188 Russia

A. E. Dubinov

Russian Federal Nuclear Center—All-Russia Research Institute of Experimental Physics (RFNC-VNIIEF); Sarov Institute of Physics and Technology, Branch of the National Research Nuclear University “Moscow Engineering Physics Institute” (SarFTI-NRNU MEPhI)

Email: dubinov-ae@yandex.ru
Sarov, Nizhny Novgorod oblast, 607188 Russia; Sarov, Nizhny Novgorod oblast, 607186 Russia

G. N. Kolesov

Russian Federal Nuclear Center—All-Russia Research Institute of Experimental Physics (RFNC-VNIIEF); Sarov Institute of Physics and Technology, Branch of the National Research Nuclear University “Moscow Engineering Physics Institute” (SarFTI-NRNU MEPhI)

Author for correspondence.
Email: dubinov-ae@yandex.ru
Sarov, Nizhny Novgorod oblast, 607188 Russia; Sarov, Nizhny Novgorod oblast, 607186 Russia

References

  1. Mpemba E.B., Osborne D.G. // Phys. Educ. 1969. V. 4. № 3. P. 172.
  2. Bechhoefer J., Kumar A., Chétrite R. // Nature Rev. Phys. 2021. V. 3. № 8. P. 534.
  3. Tang Z., Huang W., Zhang Y., Liu Y., Zhao L. // Inf-oMat. 2022. P. e12352.
  4. Geng M. // Amer. J. Phys. 2006. V. 74. № 6. P. 514.
  5. Olmo A., Baena R., Risco R. // Int. J. Refrigeration. 2008. V. 31. № 2. P. 262.
  6. Esposito S., De Risi R., Somma L. // Phys. A. 2008. V. 387. № 4. P. 757.
  7. Katz J.I. // Amer. J. Phys. 2009. V. 77. № 1. P. 27.
  8. Vynnycky M., Mitchell S.L. // Heat Mass Transfer. 2010. V. 46. № 8–9. P. 881.
  9. Brownridge J.D. // Amer. J. Phys. 2011. V. 79. № 1. P. 78.
  10. Vynnycky M., Maeno N. // Int. J. Heat Mass Transfer. 2012. V. 55. № 21–22. P. 6238.
  11. Vynnycky M., Maeno N. // Int. J. Heat Mass Transfer. 2012. V. 55. № 23–24. P. 7297.
  12. Takada S., Hayakawa H., Santos A. // Phys. Rev. E. 2021. V. 103. № 3. P. 032901.
  13. Biswas A., Prasad V.V., Rajesh R. // Europhys. Lett. 2021. V. 136. № 4. P. 46001.
  14. Dubinov A.E., Kozhayeva J.P., Lyubimtseva V.A., Selemir V.D. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2017. V. 45. № 12. P. 3094.
  15. Dubinov A.E., Kozhayeva J.P., Lyubimtseva V.A., Selemir V.D. // Magnetohydrodynamics. 2018. V. 54. № 3. P. 261.
  16. Dubinov A.E., Kozhayeva J.P., Lyubimtseva V.A., Selemir V.D. // Adv. Colloid Interface Sci. 2019. V. 271. № 1. P. 101986.
  17. Dubinov A.E., Iskhakova D.N., Lyubimtseva V.A. // Phys. Fluids. 2021. V. 33. № 6. P. 061707.
  18. Дубинов A.Е., Кожаева Ю.П., Селемир В.Д. // Теплофиз. Выс. Темп. 2018. Т. 56. № 3. С. 469.
  19. Дубинов А.Е., Любимцева В.А. // Электр. Обраб. Мат. 2022. Т. 58. № 4. С. 51.
  20. Дубинов А.Е., Любимцева В.А. // ХВЭ. 2019. Т. 53. № 1. С. 3.
  21. Zhang X., Liu X., Min J., Wu X. // Appl. Thermal Eng. 2019. V. 147. № 1. P. 927.
  22. Zhao Y., Yang C., Cheng P. // Appl. Phys. Lett. 2021. V. 118. № 14. P. 141602.
  23. Singh D.P., Singh J.P. // Appl. Phys. Lett. 2013. V. 102. № 24. P. 243112.
  24. Альтеркоп Б.А., Дубинова И.Д., Дубинов А.Е. // ЖЭТФ. 2006. Т. 129. № 1. С. 197.
  25. Федоров В.А. // Физ. Плазмы. 2014. Т. 40. № 10. С. 946.
  26. Пискарев И.М. // ХВЭ. 2021. Т. 55. № 2. С. 145.
  27. Харт Э., Анбар М. // Гидратированный электрон. М: Атомиздат, 1973.
  28. Herbert J.M., Coons M.P. // Annu. Rev. Phys. Chem. 2017. V. 68. № 1. P. 447.
  29. Gopalakrishnan R., Kawamura E., Lichtenberg A.J., Lieberman M.A., Graves D.B. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2016. V. 49. № 29. P. 295205.
  30. Martin D.C., Bartels D.M., Rumbach P., Go D.B. // Plasma Sources Sci. Technol. 2021. V. 30. № 3. P. 03LT01.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (112KB)
3.

Download (47KB)
4.

Download (117KB)
5.

Download (881KB)

Copyright (c) 2023 В.А. Дехтярь, А.Е. Дубинов, Г.Н. Колесов

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».