Почему горячая вода замерзает быстрее?

0

В 1963 году школьник из африканской страны Танганьика Эрасто Мпемба подошел на уроке к учителю физики и попросил объяснить, почему горячая вода замерзает быстрее холодной, но тот лишь посмеялся над учеником, сказав следующее: «Это не всемирная физика, а физика Мпембы».

Но мальчик не унимался в своем любопытстве, ведь он видел это своими глазами, поставив две кружки воды в холодильник — горячая вода стала льдом быстрее. Этот же вопрос Мпемба задал приехавшему в школу Деннису Осборну, профессору физики. Проведенная экспериментальная проверка подтвердила наличие эффекта, но не дала объяснения. В 1969 году в журнале «Physics Education» вышла совместная статья Мпембы и Осборна, описывающая эффект. В том же году Джордж Келл из канадского Национального исследовательского совета опубликовал статью с описанием явления, рассказывает издание «Интересные факты» .

Есть несколько вариантов объяснения этого парадокса. Например, предполагают, что горячая вода быстрее испаряется из контейнера, уменьшая тем самым свой объём, а меньший объём воды с той же температурой замерзает быстрее. В герметичных контейнерах холодная вода должна замерзать быстрее.
Причину видят и в снеговой подкладке морозильной камеры холодильника. Контейнер с горячей водой плавит под собой снег, улучшая тем самым тепловой контакт со стенкой морозильника. Контейнер с холодной водой не плавит под собой снег. При отсутствии снеговой подкладки контейнер с холодной водой должен замерзать быстрее.

Кроме того, холодная вода начинает замерзать сверху, ухудшая тем самым процессы теплоизлучения и конвекции, а значит и убыли тепла, тогда как горячая вода начинает замерзать снизу. При дополнительном механическом перемешивании воды в контейнерах холодная вода должна замерзать быстрее.

А еще существует разница в энергии. Чем теплее вода, тем большим оказывается расстояние между молекулами жидкости из-за увеличения отталкивающих сил. В результате водородные связи растягиваются, а следовательно, запасают большую энергию. Эта энергия высвобождается при охлаждении воды — молекулы сближаются друг с другом. А отдача энергии, как известно, и означает охлаждение.
Но однозначного ответа на вопрос, какие именно факторы обеспечивают так называемый эффект Мпембы, так и не было получено.

Share.

Comments are closed.

Exit mobile version