Crazy10.ru — каждый день новые факты об окружающем мире.

4 ноя 2018 00:43

Почему горячая вода замерзает быстрее холодной

Наш мир полон парадоксов. Согласно наблюдениям, горячая вода замерзает быстрее холодной, хотя должно быть наоборот. Интересно, что ученые не могут прийти к единому мнению о том, почему так происходит.

Этот феномен получил название «эффект Мпембы» — в честь африканского школьника из Танзании, который привлек внимание ученых к этому парадоксу. Наблюдение школьника привело к тому, что в 1969 году описание парадокса было опубликовано в американском журнале по физике. Возможных причин того, что горячая вода замерзает быстрее холодной, много. Никто не знает, является ли одна из них определяющей, либо тут действует совокупность факторов.

Изменение химической структуры вещества

pic

Жидкость имеет один тип кристаллической решетки, газ — другой, а лёд — третий. Газы всегда охлаждаются быстрее, а у горячей воды структура близка к переходной, потому что расстояние между молекулами увеличивается. Это создает условия, при которых охлаждение происходит быстрее. Чтобы это действительно работало, придется вскипятить воду, а не просто нагреть на пару десятков градусов.

Холодная вода замерзает сверху

pic

Это создает проблему, потому что нижние слои более теплые, что не дает образованным сверху пластам льда продвигаться вниз с такой же скоростью. Тепло всегда стремится наверх, а охлажденные верхние слои этому препятствуют. Доказывать это нет никакой необходимости — достаточно посмотреть на моря, озера, реки и банальные лужи на асфальте. Все они сначала покрываются коркой, но никогда не делают этого снизу вверх. 

Что касается очень горячей воды, то она будет замерзать снизу из-за большой разницы температур. Это может увеличивать скорость замерзания больших объемов воды. Если вы будете перемешивать холодную воду при ее охлаждении, то она замерзнет значительно быстрее горячей.

Сомнения в существовании парадокса Мпембы

pic

В одном из очень популярных и авторитетных журналов был представлен опровергающий эксперимент. Было взято несколько емкостей одинакового объема. В них налили одинаковое количество воды с разной начальной температурой, после чего поставили эти емкости в один холодильник.

Как и ожидалось, первый закон термодинамики работает. В ходе проведения эксперимента было установлено, что дольше всего замерзала вода с наивысшей начальной температурой, а меньше всего — самая холодная. Странно, что только через 50 лет ученые догадались опровергнуть такую теорию, хотя это нельзя считать чистым опровержением, ведь во многих случаях горячая вода действительно замерзает быстрее. Один из таких случаев — свободное падение. Если вы выльете в очень холодную погоду с одной высоты кипяток и воду комнатной температуры, то кипяток замерзнет быстрее.

Подобных парадоксов в науке очень много, но многие из них не были доказаны или опровергнуты. Это свойственно привычной физике и вещам, с которыми мы можем иметь дело. Если есть множество непонятных нам вещей в привычном мире, то можно лишь ломать голову о том, сколько тайн хранит бескрайний космос.

Ждем ваших комментариев и не забывайте нажимать и

Теги