Почему горячая вода замерзает быстрее холодной

 Пробовали ли вы когда-нибудь заморозить горячую воду? Если нет, то уверены, что сейчас вы будете слишком удивлены, если мы скажем, что она покроется льдом быстрее холодной. Хотя для большинства может показаться, что должно быть наоборот. В чем секрет такого явления? Сейчас мы докажем этот феномен химическими и физическими пояснениями.

Домашние эксперименты

Если вы не совсем уверены в правдивости того, что горячая вода имеет более быстрое время замерзания, то предлагаем убедиться в этом собственноручно. Мы подобрали самые простые способы проверки, которые легко можно сделать в домашних условиях. Однако сразу отметим, что нужно быть внимательным с морозильной техникой. Большинство специалистов не рекомендуют ставить в холодильник горячие блюда, ведь пар, который производится во время охлаждения, оседает на стенках и образует ледяную корку. Некоторые говорят и о возможных повреждениях работы всего оборудования. Поэтому, экспериментируя, желательно выбирать морозильную камеру или холодильник со встроенным вентилятором. Он поможет снизить резкое изменение температуры между жидкостью и средой.

На самом деле проведение опыта довольно элементарно и просто. Для этого вам не нужно использовать лишние усилия и финансовые затраты. Достаточно налить кипяченую воду в сосуд и поставить его в морозилку. То же самое проделать с холодной водой. Важно, что вместимость и объем жидкости были одинаковы в обоих случаях.

Уже через час можно наблюдать за результатом – горячая вода должна заняться льдом. Тем не менее, мы рекомендуем перестраховаться и брать не кипяток, а жидкость с оптимальной температурой 80-70°С. В этом случае время опыта увеличится на 20-30 мин.

Что такое парадокс Мпембы?

Ища ответ на вопрос, почему горячая вода замерзает быстрее, чем холодная можно наткнуться на такое понятие как эффект Мпембы. Оно появилось с тех пор, как об открытии таких свойств воды только начали говорить. История берет свое начало еще с далеких 60-х годов ХХ в., когда африканский школьник, решив заморозить растаявшее на солнце и нагревшееся мороженое, понял, что теплая жидкость скорее покрылась льдом. В течение 6 лет он со своим учителем физики проводили разные опыты, чтобы понять данное явление. Только в конце 1969 г. их статья с выводами была опубликована в научном журнале Physics Education.

Ученые пришли к выводу, что степень охлаждения жидкости зависит от температуры среды, в которую ее поместили. С физической точки зрения можно сделать параллельный вывод, что элемент с более высокой температурой гораздо быстрее потеряет тепло, чем с меньшей. То есть, горячая жидкость при попадании в морозильную камеру сразу охлаждается, а холодная – постепенно. Правда, данное утверждение многие ученые критиковали, потому что уверены, что нужно учитывать температурный градиент, который профессор Деннис Осборн решил пропустить. После публикации статьи этот парадокс о замерзании жидкости принято называть «эффектом Мпембы».

Теории объяснения «эффекта Мпембы»

Долгие 54 года ученые со всего мира хотели раскрыть секрет парадоксальности замерзания жидкости с разными температурами. Дошло до того, что соединенное королевство Великобритании в 2013 году было предложено 1000 фунтов ученому, который объяснит такое явление. Точного ответа так никто и не дал, хотя победитель все же определили. Студент Хорватского университета Никола Брегович, по мнению комиссии, ближе всего к правильности объяснения «эффекта Мпембы».

Определенная часть ученых говорили о том, что горячая вода скорее замерзает, чем холодная из-за испарения газа. Речь идет о понижении его растворимости с повышением температуры жидкости. Однако, после многих выводов и доказательств, эта теория была аннулирована и определена как нецелесообразная.

Еще одна теория была озвучена в 2017 году в ходе совместных экспериментов профессоров США и Китая. Тогда говорилось о влиянии водородных связей в общей структуре воды. Именно это мнение, на сегодняшний день, общепринято для объяснения феномена. Суть ее заключается в том, что в жидкостях с высокой температурой водородные связки больше и крепче. Если их внезапно охладить, то моментально образуются гексагональные формы (снежинки).

Эксперименты с объяснением феномена «эффекта Мпембы» в который раз доказывает, что вода – довольно загадочная жидкость, которую не всегда можно объяснить законами физики или химии.