Какая вода быстрее замерзает: Горячая вода замерзает быстрее холодной

Содержание

Кипяченая вода замерзает быстрее. Какая вода быстрее замерзает – горячая или холодная. При какой температуре вода замерзает

Интернет-маркетолог, редактор сайта «На доступном языке»
Дата публикации:21.11.2017

«Какая вода замерзает быстрее холодная или горячая?
» — попробуйте задать вопрос своим знакомым, скорее всего большинство из них ответят, что быстрее замерзает холодная вода — и допустят ошибку.

На самом деле, если одновременно поставить в морозильную камеру два одинаковых по форме и объёму сосуда, в одном из которых будет холодная вода, а в другом горячая, то быстрее замёрзнет именно горячая вода.

Подобное утверждение может показаться абсурдным и неразумным. Если следовать логике, то горячая вода должна сначала остыть до температуры холодной, а холодная в этой время должна уже уже превратится в лёд.

Так почему же горячая вода обгоняет холодную на пути к замерзанию? Попробуем разобраться.

История наблюдений и исследований

Парадоксальный эффект люди наблюдали ещё с давних времён, но никто не придавал ему особого значения. Так не состыковки по скорости замерзания холодной и горячей воды отмечал в своих записях Арестотель, а также Рене Декарт и Френсис Бэкон. Необычное явление часто проявлялось в быту.

Долгое время явление никак не изучалось и не вызывало особого интереса среди учёных.

Начало изучения необычного эффекта было положено в 1963 году когда любознательный школьник из Танзании — Эрасто Мпемба, заметил, что горячее молоко для мороженного замерзает быстрее чем холодное. В надежде получить объяснение причин возникновения необычного эффекта, молодой человек задал вопрос своему учителю физики в школе. Однако учитель лишь посмеялся над ним.

Позднее Мпемба повторил эксперимент, однако в своём опыте он использовал уже не молоко, а воду и парадоксальный эффект вновь повторился.

Спустя 6 лет — в 1969 году Мпемба задал этот вопрос профессору физики Деннису Осборну приехавшему в его школу. Профессора заинтересовало наблюдение юноши, в итоге был проведён эксперимент, который подтвердил наличие эффекта, однако причин данного феномена установлено не было.

С тех пор явление называли эффектом Мпембы
.

За всю историю научных наблюдений было выдвинуто множество гипотез о причинах возникновения феномена.

Так в 2012 году британским Королевским химическим обществом бы объявлен конкурс гипотез, объясняющих эффект Мпембы. В конкурсе участвовали учёные со всего Мира, всего было зарегистрировано 22 000 научных работ. Не смотря на столь внушительное количество статей, ни одна из них не внесла ясности в парадокс Мпембы.

Наиболее распространённой была версия согласно которой, горячая вода замерзает быстрее, так как она просто быстрее испаряется, её объём становится меньше, и по мере уменьшения объёма, скорость её остывания увеличивается. Самая распространённая версия в итоге была опровергнута так как был проведён эксперимент, в котором было исключено испарение, а эффект тем не менее подтверждался.

Другие учёные считали, что причина эффекта Мпембы заключается в испарении растворённых в воде газов. По их мнению, в процессе нагревания испаряются растворённые в воде газы, за счёт чего она обретает более высокую плотность чем холодная. Как известно, повышение плотности приводит к изменению физических свойств воды (увеличению теплопроводности), а следовательно и увеличению скорости охлаждения.

Помимо этого, был выдвинут ряд гипотез, описывающих скорость циркуляции воды, в зависимости от температуры. Во многих исследованиях была предпринята попытка установить взаимосвязь между материалом контейнеров в которых располагалась жидкость. Очень многие теории казались весьма правдоподобными, однако научно подтвердить их не удавалось из-за недостатка исходных данных противоречиях в других экспериментах, или же из-за того, что выявленные факторы были просто не сопоставимы со скоростью охлаждения воды. Некоторые учёные в своих работах ставили под сомнение существование эффекта.

В 2013 году, исследователи из Технологического университета Наньян в Сингапуре заявили, что разгадали загадку эффекта Мпембы. Согласно проведённому ими исследованию, причина феномена кроется в том, что количество энергии, запасённой в водородных связях между молекулами холодной и горячей воды существенно отличается.

Методы компьютерного моделирования показали следующие результаты: чем выше температура воды, тем большим оказывается расстояние между молекулами из-за того, что отталкивающие силы увеличиваются. А следовательно водородные связи молекул растягиваются, запасая большее количество энергии. При охлаждении молекулы начинают сближаться друг с другом, высвобождая энергию из водородных связей. При этом отдача энергии сопровождается понижением температуры.

В октябре 2017 года Испанские физики в ходе очередного исследования выяснили, что большую роль в формировании эффекта играет именно выведение вещества из равновесия (сильный нагрев перед сильным охлаждением). Они определили условия при которых вероятность проявления эффекта максимальна. Помимо этого, ученые из Испании подтвердили существование обратного эффекта Мпембы. Они выявили, что при нагревании более холодный образец может достичь высокой температуры быстрее, чем теплый.

Не смотря на исчерпывающие сведения и многочисленные эксперименты, учёные намерены продолжать изучение эффекта.

Эффект Мпембы в реальной жизни

А вы года нибудь задумывались почему в зимнее время каток заливают горячей водой, а не холодной? Как вы уже поняли, делают это потому, что каток залитый горячей водой замёрзнет быстрее, чем если бы его заливали холодной. По той же причине горячей водой заливают горки в зимних ледовых городках.

Таким образом, знание о существовании феномена позволяет людям сэкономить время при подготовке площадок для зимних видов спорта.

Помимо этого, эффект Мпембы иногда используется и в промышленности — для сокращения времени заморозки продуктов, веществ и материалов, содержащих воду.

Эффект Мпембы
(Парадокс Мпембы) — парадокс, который гласит, что горячая вода при некоторых условиях замерзает быстрее, чем холодная, хотя при этом она должна пройти температуру холодной воды в процессе замерзания. Данный парадокс является экспериментальным фактом, противоречащим обычным представлениям, согласно которым при одних и тех же условиях более нагретому телу для охлаждения до некоторой температуры требуется больше времени, чем менее нагретому телу для охлаждения до той же температуры.

Этот феномен замечали в своё время Аристотель, Френсис Бэкон и Рене Декарт, однако лишь в 1963 году танзанийский школьник Эрасто Мпемба установил, что горячая смесь мороженого замерзает быстрее, чем холодная.

Будучи учеником Магамбинской средней школы в Танзании Эрасто Мпемба делал практическую работу по поварскому делу. Ему нужно было изготовить самодельное мороженое — вскипятить молоко, растворить в нем сахар, охладить его до комнатной температуры, а затем поставить в холодильник для замерзания. По-видимому, Мпемба не был особо усердным учеником и промедлил с выполнением первой части задания. Опасаясь, что не успеет к концу урока, он поставил в холодильник еще горячее молоко. К его удивлению, оно замерзло даже раньше, чем молоко его товарищей, приготовленное по заданной технологии.

После этого Мпемба экспериментировал не только с молоком, но и с обычной водой. Во всяком случае, уже будучи учеником Мквавской средней школы он задал вопрос профессору Деннису Осборну из университетского колледжа в Дар-Эс-Саламе (приглашенному директором школы прочесть ученикам лекцию по физике) именно по поводу воды: «Если взять два одинаковых контейнера с равными объемами воды так, что в одном из них вода имеет температуру 35°С, а в другом — 100°С, и поставить их в морозилку, то во втором вода замерзнет быстрее. Почему?» Осборн заинтересовался этим вопросом и вскоре в 1969 году они вместе с Мпембой опубликовали результаты своих экспериментов в журнале «Physics Education». С тех пор обнаруженный ими эффект называется эффектом Мпембы
.

До сих пор никто точно не знает, как объяснить этот странный эффект. У учёных нет единой версии, хотя существует много. Всё дело в разнице свойств горячей и холодной воды, но пока не понятно, какие именно свойства играют роль в этом случае: разница в переохлаждении, испарении, формировании льда, конвекции или воздействии разжиженных газов на воду при разных температурах.

Парадоксальность эффекта Мпембы в том, что время, в течение которого тело остывает до температуры окружающей среды, должно быть пропорционально разности температур этого тела и окружающей среды. Этот закон был установлен еще Ньютоном и с тех пор много раз подтверждался на практике. В данном же эффекте вода с температурой 100°С остывает до температуры 0°С быстрее, чем такое же количество воды с температурой 35°С.

Тем не менее, это еще не предполагает парадокс, поскольку эффекту Мпембы можно найти объяснение и в рамках известной физики. Вот несколько объяснений эффекта Мпембы:

Испарение

Горячая вода быстрее испаряется из контейнера, уменьшая тем самым свой объём, а меньший объем воды с той же температурой замерзает быстрее. Нагретая до 100 С вода теряет 16% своей массы при охлаждении до 0 С.

Эффект испарения – двойной эффект. Во-первых, уменьшается масса воды, которая необходима для охлаждения. И во-вторых, снижается температура из-за того, что уменьшается теплота испарения перехода из фазы воды в фазу пара.

Разница температур

Из-за того, что разница температур между горячей водой и холодным воздухом больше — следовательно теплообмен в этом случае идет интенсивнее и горячая вода быстрее охлаждается.

Переохлаждение

Когда вода охлаждается ниже 0 С она не всегда замерзает. При некоторых условиях она может претерпевать переохлаждение, продолжая оставаться жидкой при температурах ниже температуры точки замерзания. В некоторых случаях вода может оставаться жидкой даже при температуре –20 С.

Причина этому эффекту в том, что для того, чтобы начали формироваться первые кристаллы льда нужны центры кристаллообразования. Если их нет в жидкой воде, тогда переохлаждение будет продолжаться до тех пор, пока температура не понизится настолько, что кристаллы начнут формироваться спонтанно. Когда они начнут формироваться в переохлаждённой жидкости, они начнут расти быстрее, формируя лёдовую шугу, которая замерзая, будет образовывать лёд.

Горячая вода больше всего подвержена переохлаждению поскольку её нагревание устраняет растворённые газы и пузырьки, которые в свою очередь, могут служить центрами образования кристаллов льда.

Почему же переохлаждение заставляет горячую воду застывать быстрее? В случае с холодной водой, которая не переохлаждается происходит следующее. В этом случае тонкий слой льда будет образовываться на поверхности сосуда. Этот слой льда будет действовать как изолятор между водой и холодным воздухом и будет препятствовать дальнейшему испарению. Скорость формирования кристаллов льда в этом случае будет меньше. В случае с горячей водой, подвергающейся переохлаждению, переохлаждённая вода не имеет защитного поверхностного слоя льда. Поэтому она теряет тепло намного быстрее через открытый верх.

Когда процесс переохлаждения заканчивается и вода замерзает, теряется намного больше тепла и поэтому формируется больше льда.

Многие исследователи этого эффекта считают переохлаждение главным фактором в случае с эффектом Мпемба.

Конвекция

Холодная вода начинает замерзать сверху, ухудшая тем самым процессы теплоизлучения и конвекции, а значит и убыли тепла, тогда как горячая вода начинает замерзать снизу.

Объясняется этот эффект аномалией плотности воды. Вода имеет максимальную плотность при 4 С. Если охладить воду до 4 С и положить её при более низкой температуре, поверхностный слой воды замерзнет быстрее. Потому что эта вода менее плотная чем вода при температуре 4 С, она останется на поверхности, формируя тонкий холодный слой. При этих условиях тонкий слой льда будет формироваться на поверхности воды в течение короткого времени, но этот слой льда будет служить изолятором, защищающим нижние слои воды, которые будут оставаться при температуре 4 С. Поэтому дальнейший процесс охлаждения будет проходить медленнее.

В случае с горячей водой ситуация совершенно иная. Поверхностный слой воды будет охлаждаться более быстрее за счёт испарения и большей разницы температур. Кроме того, холодный слои воды более плотные, чем слои горячей воды, поэтому слой холодной воды будет опускаться вниз, поднимая слой тёплой воды на поверхность. Такая циркуляция воды обеспечивает быстрое падение температуры.

Но почему этот процесс не достигает точки равновесия? Для объяснения эффекта Мпембы с этой точки зрения конвекции следовало бы принять, что холодные и горячие слои воды разделены и сам процесс конвекции продолжается после того, как средняя температура воды опустится ниже 4 С.

Однако, нет экспериментальных данных, которые подтверждали бы эту гипотезу, что холодные и горячие слои воды разделены в процессе конвекции.

Растворённые в воде газы

Вода всегда содержит растворённые в ней газы – кислород и углекислый газ. Эти газы имеют способность уменьшать точку замерзания воды. Когда вода нагрета, эти газы выделяются из воды, поскольку их растворимость в воде при высокой температуре ниже. Поэтому когда горячая вода охлаждается, в ней всегда меньше растворённых газов, чем в не нагретой холодной воде. Поэтому точка замерзания нагретой воды выше и она замерзает быстрее. Этот фактор иногда рассматривается как главный при объяснении эффекта Мпембы, хотя никаких экспериментальных данных, подтверждающих этот факт нет.

Теплопроводность

Этот механизм может играть существенную роль когда вода помещается в морозильник холодильной камеры в небольших контейнерах. В этих условиях замечено, что контейнер с горячей водой протаивает под собой лёд морозильной камеры, улучшая тем самым тепловой контакт со стенкой морозилки и теплопроводность. В результате чего, тепло отводится от контейнера с горячей водой быстрее, чем от холодного. В свою очередь контейнер с холодной водой не протаивает под собой снег.

Все эти (а также другие) условия изучались во многих экспериментах, но однозначного ответа на вопрос — какие из них обеспечивают стопроцентное воспроизводство эффекта Мпембы — так и не было получено.

Так, например, в 1995 году немецкий физик Давид Ауэрбах изучал влияние переохлаждения воды на этот эффект. Он обнаружил, что горячая вода, достигая переохлажденного состояния, замерзает при более высокой температуре, чем холодная, а значит быстрее последней. Зато холодная вода достигает переохлажденного состояния быстрее горячей, компенсируя тем самым предыдущее отставание.

Кроме того, результаты Ауэрбаха противоречили полученным ранее данным, что горячая вода способна достичь большего переохлаждения из-за меньшего количества центров кристаллизации. При нагревании воды из нее удаляются растворенные в ней газы, а при ее кипячении выпадают в осадок некоторые растворенные в ней соли.

Утверждать пока можно только одно — воспроизводство этого эффекта существенно зависит от условий, в которых проводится эксперимент. Именно потому, что воспроизводится он далеко не всегда.

Вода – одна из самых удивительных жидкостей на свете, которой присущи необычные свойства. Например, лед – твердое состояние жидкости, имеет удельный вес ниже, чем сама вода, что сделало во многом возможным возникновение и развитие жизни на Земле. Кроме того, в околонаучном, да и научном мире ведутся дискуссии по поводу, какая вода быстрее замерзает – горячая или холодная. Тот, кто докажет более быстрое замерзание горячей жидкости в определенных условиях и научно обоснует свое решение, получит от Британского королевского общества химиков награду в 1000 фунтов стерлингов.

История вопроса

О том, что при выполнении ряда условий горячая вода по скорости замерзания опережает холодную, было замечено еще в Средневековье. Объяснению этого феномена затратили немало усилий Френсис Бэкон (Francis Bacon) и Рене Декарт (René Descartes). Однако, с точки зрения классической теплотехники, этот парадокс объяснить невозможно, и о нем старались стыдливо замалчивать. Толчком к продолжению споров послужила несколько курьезная история, случившаяся с танзанийским школьником Эрасто Мпембе (Erasto Mpemba) в 1963 году. Однажды во время урока по приготовлению десертов в школе поваров, мальчик, отвлекшись на посторонние дела, не успел охладить смесь для мороженого вовремя и сунул в морозильную камеру раствор сахара в молоке горячим. На его удивление, продукт охладился несколько быстрее, чем у его соучеников, соблюдающих температурный режим приготовления мороженого.

Пытаясь уяснить сущность явления, мальчик обратился к учителю физики, который, не вдаваясь в подробности, высмеял его кулинарные опыты. Однако Эрасто отличался завидным упорством и продолжил свои эксперименты уже не на молоке, а на воде. Он убедился, что в ряде случаев замерзание горячей воды происходит быстрее, чем холодной.

Поступив в университет в Дар-эс-Саламе (University of Dar es Salaam), Эрасто Мпембе посетил лекцию профессора Дениса Г. Осборна (Dennis G. Osborne). После её окончания студент озадачил ученого проблемой о скорости замерзания воды в зависимости от ее температуры. Д.Г. Осборн высмеял саму постановку вопроса, заявив с апломбом, что любому двоечнику известно, что холодная вода замерзнет быстрее. Однако природное упорство юноши дало о себе знать. Он заключил с профессором пари, предложив здесь же, в лаборатории, провести экспериментальную проверку. Эрасто поместил в морозилку два контейнера с водой, температура которой в одном была равной 95°F (35°C), а во втором – 212°F (100°C). Каково же было удивление профессора и окружающих «болельщиков», когда вода во втором контейнере замерзла быстрее. С тех пор это явление получило название «Парадокса Мпембы».

Однако до настоящего времени нет стройной теоретической гипотезы, объясняющей «Парадокс Мпембы». Не ясно, какие внешние факторы, химический состав воды, наличие в ней растворенных газов и минеральных веществ оказывают влияние на скорость замерзания жидкостей, находящихся при разных температурах. Парадоксальность «Эффекта Мпембы» в том, что он противоречит одному из законов, открытых еще И. Ньютоном, который гласит, что время остывания воды прямо пропорционально разности температур жидкости и окружающей среды. И если все остальные жидкости полностью подчиняются этому закону, то вода в ряде случаев является исключением.

Почему горячая вода быстрее замерзае
т

Существует несколько версий, почему горячая вода замерзает быстрее холодной. Основными из них считаются:

горячая вода быстрее испаряется, при этом уменьшается ее объем, а меньший объем жидкости остывает быстрее – при охлаждении воды от + 100°С до 0°С объемные потери при атмосферном давлении достигают 15%;
интенсивность теплообмена между жидкостью и окружающей средой тем выше, чем больше разница температур, поэтому тепловые потери кипятка проходят быстрее;
при остывании горячей воды на ее поверхности образуется корочка льда, препятствующая полному промерзанию жидкости и ее испарению;
при высокой температуре воды происходит ее конвекционное перемешивание, сокращающее время замерзания;
растворенные в воде газы понижают точку замерзания, отбирая энергию на кристаллообразование, – в горячей воде растворенные газы отсутствуют.

Все эти условия неоднократно подвергались экспериментальной проверке. В частности, германский ученый Давид Ауэрбах (David Auerbach) обнаружил, что температура кристаллизации горячей воды несколько выше, чем у холодной, что делает возможным более быстрое замерзание первой. Однако позднее его опыты были подвергнуты критике и многие ученые убеждены, что «Эффект Мпембы» о том, какая вода быстрее замерзает – горячая или холодная, можно воспроизвести только в определенных условиях, поисками и конкретизацией которых до настоящего времени никто не занимался.

Британское Королевское химическое общество предлагает награду в 1 тысячу фунтов стерлингов тому, кто сможет объяснить с научной точки зрения, почему в некоторых случаях горячая вода замерзает быстрее, чем холодная.

«Современная наука все еще не может ответить на этот простой на первый взгляд вопрос. Производители мороженого и бармены используют этот эффект в своей повседневной работе, но никто в действительности не знает, почему это работает. Эта проблема известна уже тысячелетия, такие философы, как Аристотель и Декарт размышляли о ней», — сказал президент Британского Королевского химического общества, профессор Дэвид Филипс, слова которого приводятся в пресс-релизе Общества.

Как поваренок из Африки победил британского профессора физики

Это не первоапрельская шутка, а суровая физическая реальность. Нынешняя наука, с легкостью оперирующая галактиками и черными дырами, строящая гигантские ускорители для поиска кварков и бозонов, не может пояснить, как «работает» элементарная вода. Школьный учебник однозначно утверждает, что для охлаждения более нагретого тела требуется больше времени, чем для охлаждения тела холодного. А вот для воды данный закон соблюдается не всегда. На этот парадокс обращал внимание еще Аристотель в 4 веке до н. э. Вот что писал древний грек в книге «Meteorologica I»: «Тот факт, что вода предварительно нагревается, способствует ее замерзанию. Поэтому многие люди, когда они хотят быстрей охладить горячую воду, сначала ставят ее на солнце…» В средние века данный феномен пытались объяснить Френсис Бэкон и Рене Декарт. Увы, это не удалось ни великим философам, ни многочисленным ученым, развивавшим классическую теплофизику, а посему о таком неудобном факте надолго «забыли».

И только в 1968 году «вспомнили» благодаря школьнику Эрасто Мпембе из далекой от всякой науки Танзании. Обучаясь в щколе поварского искусства, в 1963 году 13-летний Мпембе получил задание сделать мороженое. По технологии, надо было вскипятить молоко, растворить в нем сахар, охладить его до комнатной температуры, а затем поставить в холодильник для замерзания. По-видимому, Мпемба не был усердным учеником и замешкался. Опасаясь, что не успеет к концу урока, он поставил в холодильник еще горячее молоко. К его удивлению, оно замерзло даже раньше, чем молоко его товарищей, приготовленное по всем правилам.

Когда Мпемба поделился своим открытием с учителем физики, тот поднял его на смех перед всем классом. Мпемба запомнил обиду. Через пять лет, уже будучи студентом университета в Дар-эс-Саламе, он оказался на лекции известного физика Дениса Г. Осборна. После лекции он задал ученому вопрос: «Если вы возьмете два одинаковых контейнера с равным количеством воды, один с температурой 35 °C (95 °F) , а другой — 100 °C (212 °F) , и поместите их в морозильник, то вода в горячем контейнере замерзнет быстрей. Почему?» Можете себе представить реакцию британского профессора на вопрос юноши из забытой Богом Танзании. Он высмеял студента. Однако Мпемба был готов к такому ответу и вызвал ученого на пари. Их спор завершился экспериментальной проверкой, подтвердившей правоту Мпембы и поражение Осборна. Так ученик-поваренок вписал свое имя в историю науки, и отныне этот феномен носит название «эффекта Мпембы». Отбросить его, объявить как бы «несуществующим» не получается. Явление существует, и, как писал поэт, «ни в зуб ногой».

Виноваты пылинки и растворенные вещества?

За прошедшие годы многие пытались разгадать тайну замерзающей воды. Был предложен целый букет объяснений этого явления: испарение, конвекция, влияние растворенных веществ — но ни один из этих факторов нельзя признать окончательным. Ряд ученых посвятил эффекту Мпемба всю жизнь. Сотрудник кафедры радиационной безопасности Государственного университета Нью-Йорка – Джеймс Браунридж (James Brownridge) – в свободное время занимается изучением парадокса вот уже на протяжении десятилетия. Проведя сотни экспериментов, учёный утверждает, что имеет доказательства «вины» переохлаждения. Браунридж объясняет, что при 0°С вода лишь переохлаждается, а замерзать начинает, когда температура опускается ниже. Точка замерзания регулируется находящимися в воде примесями — именно они изменяют скорость формирования кристалликов льда. Примеси, а это пылинки, бактерии и растворённые соли, имеют характерную для них температуру нуклеации, когда вокруг центров кристаллизации формируются кристаллики льда. Когда в воде находятся сразу несколько элементов, температура замерзания определяется тем из них, который имеет самую высокую температуру нуклеации.

Для опыта Браунридж взял две пробы воды одинаковой температуры и поместил их в морозильную камеру. Он обнаружил, что один из экземпляров всегда замерзает раньше другого – предположительно, из-за разного сочетания примесей.

Браунридж утверждает, что горячая вода остывает быстрее из-за большей разницы между температурами воды и морозильной камеры – это помогает ей достичь своей точки замерзания прежде, чем холодная вода достигнет своей естественной точки замерзания, которая ниже, по крайней мере, на 5° С.

Впрочем, рассуждения Браунриджа вызывают много вопросов. Поэтому у тех, кто сумеет по-своему объяснить эффект Мпембы, есть шанс побороться за тысячу фунтов стерлингов от Британского королевского химического общества.

Многими исследователями выдвигались и выдвигаются свои версии относительно того, почему горячая вода замерзает быстрее холодной. Казалось бы, парадокс – ведь для того, чтобы замёрзнуть, горячей воде для начала нужно остыть. Однако факт остаётся фактом, и учёные объясняют его по-разному.

На данный момент существуют несколько версий, которые объясняют данный факт:

Поскольку испарение в горячей воде происходит быстрее, её объем уменьшается. А замерзание меньшого количества воды той же температуры происходит быстрее.
Морозильная камера холодильника имеет снеговую прокладку. Контейнер, в котором содержится горячая вода, растапливает снег под собой. При этом улучшается тепловой контакт с морозилкой.
Замерзание холодной воды, в отличие от горячей, начинается сверху. При этом конвекция и теплоизлучение, а, следовательно, тепловая убыль ухудшаются.
В холодной воде имеются центры кристаллизации – растворенные в ней вещества. При небольшом их содержании в воде заледенение затруднено, хотя в то же время возможно её переохлаждение – когда при минусовой температуре она имеет жидкое состояние.

Хотя справедливости ради можно сказать, что данный эффект наблюдается не всегда. Очень часто замерзание холодной воды происходит быстрее, чем горячей.

При какой температуре вода замерзает

Почему вообще происходит замерзание воды? В её составе содержится определённое количество минеральных либо органических частиц. Это, например, могут быть очень мелкие частицы песка, пыли или глины. При снижении температуры воздуха эти частицы являются центрами, вокруг которых образовываются ледяные кристаллы.

Роль ядер кристаллизации могут также выполнять пузырьки воздуха и трещины в ёмкости, где содержится вода. На скорость процесса превращения воды в лёд во многом влияет количество таких центров – если их много, жидкость замерзает быстрее. При обычных условиях, с нормальным атмосферным давлением, вода переходит в твердое состояние из жидкого при температуре 0 градусов.

Суть эффекта Мпембы

Под эффектом Мпембы понимают парадокс, суть которого в том, что при определённых обстоятельствах горячая вода замерзает быстрее холодной. Этот феномен был замечен ещё Аристотелем и Декартом. Тем не менее только в 1963 году школьник из Танзании Эрасто Мпемба определил, что горячее мороженое замерзает за более короткое время, чем холодное. Такой вывод он сделал, выполняя задание по поварскому делу.

Он должен был растворить в закипевшем молоке сахар и, охладив его, поместить для замерзания в холодильник. Судя по всему, Мпемба особым усердием не отличался и первую часть задания начал выполнять с опозданием. Поэтому он не стал дожидаться остывания молока, и определил его в холодильник горячим. Он очень сильно удивился, когда оно замерзло ещё быстрее, чем у его одноклассников, которые выполняли работу в соответствии с заданной технологией.

Этот факт очень заинтересовал юношу, и он начал эксперименты с простой водой. В 1969 году журнал Physics Education опубликовал результаты исследований Мпембы и профессора Денниса Осборна из университета в Дар-Эс-Саламе. Описанному ими эффекту дали имя Мпембы. Однако и сегодня феномену нет чёткого объяснения. Все учёные сходятся во мнении, что основная роль принадлежит в этом отличиям свойств охлаждённой и горячей воды, однако каким именно – неизвестно.

Сингапурская версия

Физиков одного из сингапурских университетов также заинтересовал вопрос, какая вода быстрее замерзает – горячая или холодная? Команда исследователей под руководством Си Чзана объяснила этот парадокс именно свойствами воды. Всем ещё со школьной скамьи известен состав воды – атом кислорода и два водородных атома. Кислород в некоторой мере оттягивает от водорода электроны, поэтому молекула являет собой определенного рода «магнит».

В итоге определённые молекулы в воде немного притягиваются между собой и объединяются связью водорода. Её прочность во много раз ниже ковалентной связи. Сингапурские исследователи считают, что объяснение парадокса Мпембы как раз в водородных связях. Если молекулы воды размещены между собой очень плотно, то такое сильное взаимодействие между молекулами способно деформировать ковалентную связь в середине самой молекулы.

А вот при нагревании воды связанные молекулы слегка удаляются друг от друга. В результате в середине молекул происходит релаксация ковалентных связей с отдачей лишней энергии и переходом на низший энергетический уровень. Это приводит к тому, что горячая вода начинает ускоренно охлаждаться. По крайней мере, так показывают теоретические расчеты, которые провели сингапурские учёные.

Моментальная заморозка воды – 5 невероятных трюков: Видео

какая вода замерзает быстрее – горячая или холодная. Почему горячая вода замерзает быстрее, чем холодная

История вопроса

Почему горячая вода быстрее замерзае
т

Существует несколько версий, почему горячая вода замерзает быстрее холодной. Основными из них считаются:

горячая вода быстрее испаряется, при этом уменьшается ее объем, а меньший объем жидкости остывает быстрее – при охлаждении воды от + 100°С до 0°С объемные потери при атмосферном давлении достигают 15%;
интенсивность теплообмена между жидкостью и окружающей средой тем выше, чем больше разница температур, поэтому тепловые потери кипятка проходят быстрее;
при остывании горячей воды на ее поверхности образуется корочка льда, препятствующая полному промерзанию жидкости и ее испарению;
при высокой температуре воды происходит ее конвекционное перемешивание, сокращающее время замерзания;
растворенные в воде газы понижают точку замерзания, отбирая энергию на кристаллообразование, – в горячей воде растворенные газы отсутствуют.

Кажется очевидным, что холодная вода замерзает быстрее горячей, поскольку в равных условиях горячей воде требуется больше времени, чтобы остыть и впоследствии — замерзнуть. Однако тысячелетние наблюдения, а также современные эксперименты показали, что верно и обратное: при определенных условиях горячая вода замерзает быстрее холодной. Научный канал Sciencium объясняет это явление:

Как объясняется на видео выше, феномен, когда горячая вода замерзает быстрее холодной, известен как эффект Мпембы, названный по имени Эрасто Мпемба — студента из Танзании, который в 1963 году делал мороженое как часть школьного проекта. Студенты должны были довести до кипения смесь сливок и сахара, дать ему остыть, а затем положить в морозилку.

Вместо этого Эрасто поставил свою смесь сразу, раскаленной, не дожидаясь, пока она остынет. В итоге, через 1,5 часа его смесь уже была заморожена, а смеси других учеников — нет. Заинтересовавшись явлением, Мпемба начал изучать вопрос вместе с профессором физики Денисом Осборном, и в 1969 году они опубликовали статью, в которой говорилось, что теплая вода замерзает быстрее, чем холодная вода. Это было первое рецензируемое подобное исследование, однако само явление упоминается еще в бумагах Аристотеля, датируемых IV веком до н. э. Френсис Бэкон и Декарт также отмечали это явление в своих исследованиях.

В видео перечислены несколько вариантов объяснений происходящего:

Мороз является диэлектриком, и поэтому морозная холодная вода хранит тепло лучше, чем теплый стакан, что плавит лед, соприкасаясь с ним
В холодной воде больше растворенных газов, чем в теплой, и исследователи предполагают, что это может играть роль в скорости охлаждения, хотя пока непонятно как
Горячая вода теряет больше водных молекул за счет испарения, поэтому их меньше остается для заморозки
Теплая вода может охлаждаться быстрее за счет увеличения конвективных течений. Эти течения возникают, поскольку в первую очередь вода в стакане охлаждается на поверхности и по бокам, заставляя холодную воду тонуть, а горячую — подниматься. В теплом стакане конвективные течения более активны, что может повлиять на скорость охлаждения.

Однако в 2016 году было проведено тщательно контролируемое исследование, которое, показала обратное: горячая вода замерзала намного медленнее холодной. При этом ученые заметили, что изменение местоположения термопары — прибора, определяющего перепады температуры, — всего на сантиметр ведет к появлению эффекта Мпемба. Изучение других подобных работ показало, что во всех случаях, когда наблюдался этот эффект, имело место смещение термопары в пределах сантиметра.

Феномен застывания горячей воды с большей скоростью, чем холодной, известен в науке как эффект Мпембы . Над этим парадоксальным явлением размышляли такие великие умы как Аристотель, Френсис Бэкон и Рене Декарт , но за тысячелетия никому ещё не удавалось предложить разумное объяснение этому феномену.

Лишь в 1963 году школьник из республики Танганьика, Эрасто Мпемба, заметил этот эффект на примере мороженого, но объяснения ему не дал никто из взрослых. Тем не менее, физики и химики серьёзно задумались над столь простым, но столь непонятным явлением.

С тех пор высказывались разные версии, одна из которых звучала следующим образом: часть горячей воды сначала просто испаряется, а потом, когда осталось меньшее её количество, вода застывает быстрее. Эта версия, в силу своей простоты, стала самой популярной, но учёных удовлетворяла не полностью.

Ныне команда исследователей из Технологического университета Наньян в Сингапуре (Nanyang Technological University) во главе с химиком Си Чжаном (Xi Zhang) заявила, что им удалось разрешить вековую загадку о том, почему тёплая вода застывает быстрее, чем холодная. Как выяснили китайские специалисты, секрет кроется в количестве энергии, запасённой в водородных связях между молекулами воды.

Как известно, молекулы воды состоят из одного атома кислорода и двух атомов водорода, удерживаемых вместе ковалентными связями , что на уровне частиц выглядит как обмен электронами. Другой известный факт заключается в том, что атомы водорода притягиваются к атомам кислорода из соседних молекул — при этом образуются водородные связи .

В это же время молекулы воды в целом отталкиваются друг от друга. Учёные из Сингапура заметили: 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.

Как пишут химики в своей статье , которую можно найти на сайте препринтов arXiv.org, в горячей воде водородные связи натягиваются сильнее, чем в холодной. Таким образом, оказывается, что в водородных связях горячей воды хранится больше энергии, а значит, её высвобождается больше при охлаждении до минусовых температур. По этой причине застывание происходит быстрее.

На сегодняшний день учёные разгадали эту загадку лишь теоретически. Когда они представят убедительные доказательства своей версии, то вопрос о том, почему горячая вода застывает быстрее холодной, можно будет считать закрытым.

21.11.2017 11.10.2018

Александр Фирцев

Так почему же горячая вода обгоняет холодную на пути к замерзанию? Попробуем разобраться.

История наблюдений и исследований

Долгое время явление никак не изучалось и не вызывало особого интереса среди учёных.

С тех пор явление называли эффектом Мпембы
.

За всю историю научных наблюдений было выдвинуто множество гипотез о причинах возникновения феномена.

Эффект Мпембы в реальной жизни

Одним из моих самых любимых предметов в школе была химия. Как-то раз преподаватель химии дал нам очень странное и тяжелое задание. Он дал нам список вопросов, на которые мы должны были ответить с точки зрения химии. На это задание нам дали несколько дней и разрешили пользоваться библиотеками и другими доступными источниками информации. Один из этих вопросов касался температуры замерзания воды. Я точно не помню, как звучал вопрос, но речь шла о том, что если взять два деревянных ведра одинакового размера, одно с горячей водой, другое с холодной (с точно указанной температурой), и поместить их в среду с определенной температурой, какое из них замерзнет быстрее? Конечно сразу же напрашивался ответ – ведро с холодной водой, но нам показалось это слишком просто. Но этого было недостаточно, чтобы дать полный ответ, нам нужно было доказать это с химической точки зрения. Несмотря на все мои размышления и исследования, я не смог сделать логического вывода. В этот день я даже решил пропустить этот урок, поэтому я так и не узнал решение этой загадки.

Прошли годы, и я узнал много бытовых мифов про температуру кипения и замерзания воды, и один миф гласил: «горячая вода замерзает быстрее». Я просмотрел множество веб сайтов, но информация была слишком противоречивой. И это были всего лишь мнения, необоснованные с точки зрения науки. И я решился провести собственный опыт. Поскольку мне не удалось найти деревянные ведра, я использовал морозильную камеру, плиту, немного воды и цифровой термометр. О результатах моего опыта я расскажу немного позже. Вначале я поделюсь с вами некоторыми интересными доводами по поводу воды:

Горячая вода замерзает быстрее холодной. Большинство экспертов утверждают, что холодная вода замерзнет быстрее, чем горячая. Но одно забавное явлений (так называемый эффект Мемба), по непонятным причинам, доказывает обратное: Горячая вода замерзает быстрее холодной. Одним из нескольких объяснений является процесс испарения: если очень горячую воду поместить в холодную среду, то вода начнет испаряться (оставшееся количество воды замерзнет быстрее). И согласно законам химии это совсем не миф, и вероятнее всего именно это преподаватель хотел от нас услышать.

Кипяченая вода замерзает быстрее водопроводной воды. Несмотря на предыдущее объяснение, некоторые эксперты утверждают, что кипяченая вода, остывшая до комнатной температуры, должна замерзнуть быстрее, потому что в результате кипения сокращается количество кислорода.

Холодная вода закипает быстрее горячей воды. Если горячая вода замерзает быстрее, то, возможно, холодная вода быстрее закипает! Это противоречит здравому смыслу и ученые утверждают, что этого просто не может быть. Горячая вода с крана на самом деле должна закипать быстрее, чем холодная. Но, используя горячую воду для кипячения, вы не экономите энергию. Возможно вы и потратите меньше газа или света, но водонагреватель будет использовать то же количество энергии, которое необходимо для нагревания холодной воды. (С солнечной энергией дело обстоит немного иначе). В результате нагревания воды водонагревателем, может появиться осадок, поэтому вода будет нагреваться дольше.

Если в воду добавить соль, она закипит быстрее. Соль увеличивает температуру кипения (и соответственно понижает температуру замерзания – вот почему некоторые хозяйки добавляют в мороженное немного каменной соли). Но нас в данном случае интересует другой вопрос: как долго вода будет закипать и может ли температура кипения в этом случае подняться выше 100°C). Несмотря на то, что пишут в кулинарных книгах, ученые утверждают, что количество соли, которое мы добавляем в кипящую воду, недостаточно для того, чтобы повлиять на время или температуру кипения.

Но вот что получилось у меня:

Холодная вода: я использовал три стеклянных стакана по 100 мл очищенной воды: один стакан с комнатной температурой (72°F/22°C), один — с горячей водой (115°F/46°C), и один с кипяченой (212°F/100°C). Все три стакана я поместил в морозильную камеру при температуре –18°C. И поскольку я знал, что вода не сразу превратиться в лед, степень замораживания я определял по «деревянному поплавку». Когда палочка, помещенная в центр стакана, больше не касалась основания, я считал, что вода замерзла. Стаканы я проверял каждые пять минут. И каковы мои результаты? Вода в первом стакане замерзла через 50 минут. Горячая вода замерзла через 80 минут. Кипяченая – через 95 минут. Мои выводы: учитывая условия в морозильной камере и воду, которую я использовал, мне не удалось воспроизвести эффект Мемба.

Я также пробовал провести такой опыт с ранее кипяченой водой, остывшей до комнатной температуры. Она замерзла через 60 минут — все равно понадобилось больше времени, чем для замерзания холодной воды.

Кипяченная вода: я взял литр воды при комнатной температуре и поставил ее на огонь. Она закипела за 6 минут. Затем я снова ее охладил до комнатной температуры и добавил в ее в горячую. При таком же огне, горячая вода закипела за 4 часа и 30 минут. Вывод: как и ожидалось, горячая вода закипает значительно быстрее.

Кипяченная вода (с солью): я добавил 2 большие ложки столовой соли на 1 литр воды. Она закипела через 6 минут 33 секунды, и как показал термометр достигла температуры 102°C. Несомненно соль влияет на температуру кипения, но не сильно. Вывод: соль в воде не силбно влияет на температуру и время кипения.
Я честно признаю, что мою кухну тяжело назвать лабораторией, и возможно мои выводы противоречат действительности. Моя морозильная камера может неравномерно замораживать продукты. Мои стеклянные стаканы могли быть неправильной формы, И т.д. Но что бы не получилось в лабораторных условиях, когда речь идет о замораживании или кипячении воды на кухни, самое главное – это здравый смысл.

ссылочка с занимательными фактами о водевсе о воде
как подсказали на форуме forum.ixbt.com этот эффект (эффект замерзания горячей воды быстрее чем холодной) называется «эффект Аристотеля-Мпембы»

Т.е. быстрее замерзает кипяченая вода (охлажденная) нежели «сырая»

Ученые смогли объяснить, почему горячая вода замерзает быстрее

Природная вода – из родника, из крана, из скважины, из колодца – с одной стороны, простая жидкость, с другой стороны, обладающая необъяснимыми качествами. Вот один из примеров: холодная вода замерзает медленнее горячей – это парадоксальное свойство пытались объяснить многие ученые умы, предлагая разные версии.

Парадокс Мпембы

Эрасто Мпемба, ученик средней школы Танганьики, однажды задал вопрос взрослым, почему горячая вода обладает таким феноменальным качеством.

Эффект быстрого замерзания горячей воды он заметил на шарике мороженого. Внятного ответа мальчик не получил, потому что на тот момент – а шел 1963 год – обоснования явлению и не существовало.

Одна из версий такова: горячая вода успевает частично испариться, а оставшийся меньший объем быстрее поддается кристаллизации. Но многие ученые сомневались в объективности подобного объяснения эффекта Мпембы.

Версия ученых XXI века

Группа китайских ученых из Технологического университета Наньян (Сингапур), возглавляемая химиком Си Чжаном, уверяет, что тайна феномена горячей воды раскрыта! Специалисты считают, что причину ускоренной кристаллизации горячей воды следует искать в количестве энергии, которая высвобождается при охлаждении воды. Во время замерзания горячей воды энергии высвобождается значительно больше, чем при кристаллизации холодной воды.

Это обусловлено водородными связями молекул воды, образующимися, когда атом водорода одной молекулы притягивается к атомам кислорода соседних молекул. Но, как известно, молекулы при этом отталкиваются друг от друга, и чем теплее вода, тем больше расстояние между ними, так как отталкивающие силы возрастают.

Между расходящимися молекулами воды растягиваются водородные связи, и энергия запасается в значительном количестве. Во время охлаждения происходит высвобождение энергии, так как молекулы начинают сближаться друг с другом. Чем больше энергии отдано, тем сильнее охлаждается объект. Отсюда следует, если в горячей воде энергии больше, чем в холодной, значит, ее охлаждение происходит быстрее, и вода замерзает в более короткий интервал времени.
Пока что ученые не могут подтвердить теорию бесспорными доказательствами, но они утверждают, что это лишь вопрос времени.

Почему кипяченая вода замерзает быстрее сырой. Почему горячая вода замерзает быстрее, чем холодная

На то, какая вода быстрее замерзает, горячая или холодная, влияет множество факторов, но сам по себе вопрос кажется немного странным. Подразумевается, и это известно из физики, что горячей воде еще нужно время для того, чтобы остыть до температуры сравниваемой холодной воды, чтобы превратиться в лед. Холодной воде этот этап можно пропустить, а, соответственно, по времени она выигрывает.

Но ответ на вопрос о том, какая вода замерзает быстрее — холодная или горячая — на улице в мороз, знает любой житель северных широт. По сути, по-научному, выходит, что в любом случае холодная вода просто обязана замерзнуть быстрее.

Так же подумал и учитель физики, к которому обратился школьник Эрасто Мпемба в 1963 году с просьбой объяснить, почему холодная смесь будущего мороженого замерзает дольше, чем аналогичная, но горячая.

«Это не всемирная физика, а какая-то физика Мпембы»

В тот раз учитель только посмеялся над этим, но Денисс Осборн, профессор физики, который в свое время заехал в ту же школу, где учился Эрасто, экспериментально подтвердил наличие такого эффекта, хотя и объяснения тогда этому не нашлось. В 1969 году в популярном научном журнале вышла совместная статья этих двух людей, которые описали этот своеобразный эффект.

С тех пор, кстати, вопрос о том, какая вода быстрее замерзает — горячая или холодная, имеет собственное название — эффект, или же парадокс, Мпембы.

Вопрос возникал давно

Естественно, что и раньше такой феномен имел место быть, и он был упомянут в работах других ученых. Не только школьник интересовался этим вопросом, но и свое время об этом думал Рене Декарт и даже Аристотель.

Вот только подходы к решению данного парадокса приступили искать только в конце двадцатого века.

Условия для того, чтобы произошел парадокс

Как и в случае с мороженым, не просто обычная вода замерзает в процессе эксперимента. Должны присутствовать определённые условия для того, чтобы начать спорить, какая вода замерзает быстрее — холодная или горячая. Что влияет на протекание данного процесса?

Сейчас, в 21 веке, выдвинуто несколько вариантов, которые могут объяснить даный парадокс. То, какая вода замерзает быстрее, горячая или холодная, может зависеть от того, что у имеется большая, чем у холодой, скорость испарения. Таким образом, уменьшается ее объем, а при уменьшении объема и время замерзания становится меньше, нежели если взять аналогичный изначальный объем холодной воды.

Давно размораживали морозилку

На то, какая вода замерзает быстрее, и почему это происходит, может повлиять снеговая подкладка, которая может иметь место в морозилке холодильника, используемого для эксперимента. Если взять два контейнера, идентичных по объему, но в одном из них будет горячая вода, а в другом — холодная, контейнер с горячей водой расплавит под собой снег, тем самым улучшая контакт теплового уровня со стенкой холодильника. Контейнер с холодной водой такого сделать не может. Если же таковой подкладки со снегом в холодильной камере нет, холодная вода должна замерзнуть быстрее.

Верх — внизу

Также явление того, какая вода быстрее замерзает — горячая или холодная, объясняется следующим образом. Следуя определенным законам, холодная вода замерзать начинает с верхних слоев, когда горячая делает это наоборот — начинает замерзать снизу вверх. При этом выходит, что холодная вода, имея сверху холодную прослойку с уже местами образовавшимся льдом, ухудшает себе таким образом процессы конвекции и теплового излучения, тем самым объясняется, какая вода замерзает быстрее — холодная или горячая. Фото с любительских экспериментов прилагается, и здесь это четко видно.

Тепло выходит наружу, стремясь вверх, а там встречается с очень охлажденным слоем. Свободного пути для теплоизлучения не имеется, потому процесс охлаждения становится затруднительным. Таких преград на своем пути абсолютно не имеет горячая вода. Какая замерзает быстрее — холодная или горячая, от чего зависит вероятный исход, можно расширить ответ тем, что любая вода имеет определенные вещества, растворенные в ней.

Примеси в составе воды как фактор, влияющий на исход

Если не жульничать и использовать воду с одинаковым составом, где концентрации определенных веществ являются идентичными, то холодная вода должна замерзнуть быстрее. Но если же происходит ситуация, когда растворённые химические элементы в наличии только в горячей воде, а холодная вода при этом ими не обладает, тогда есть возможность у горячей воды замерзнуть раньше. Объясняется это тем, что растворенные вещества в воде создают центры кристаллизации, и при малом количестве этих центров превращение воды в твердое состоянии затруднено. Возможно даже переохлаждение воды, в том плане, что при минусовой температуре она будет находиться в жидком состоянии.

Но все эти версии, видно, не до конца устраивали ученых и они продолжали работать над этим вопросом. В 2013 году команда исследователей в Сингапуре заявила, что им удалось разгадать вековую загадку.

Группа из китайских ученых утверждает, что секрет данного эффекта состоит в количестве энергии, которая запасена между молекулами воды в ее связях, именуемых водородными.

Разгадка от китайских ученых

Далее последует информация, для понимания которой необходимо иметь некоторые знания в химии, чтобы разобраться в том, какая вода замерзает быстрее — горячая или холодная. Как известно, состоит из двух атомов Н (водорода) и одного атома О (кислорода), удерживаемых между собой ковалентными связями.

Но также атомы водорода одной молекулы притягиваются и к соседним молекулам, к их кислородной составляющей. Именно такие связи называются водородными.

При этом стоит помнить, что в то же время молекулы воды действуют друг на друга отталкивающее. Ученые отметили, что при нагревании воды между ее молекулами увеличивается расстояние, и этому способствуют как раз отталкивающие силы. Получается так, что занимая одно расстояние между молекулами в холодном состоянии, можно сказать, растягиваются, и у них появляется больший запас энергии. Именно этот запас энергии высвобождается, когда молекулы воды начинают сближаться друг с другом, то есть, происходит охлаждение. Выходит, что больший запас энергии в горячей воде, и ее большее высвобождение при охлаждении до минусовых температур, происходит быстрее, чем в холодной воде, у которой запас такой энергии меньше. Так какая вода замерзает быстрее — холодная или горячая? На улице и в лаборатории должен происходить парадокс Мпембы, и горячая вода должна превращаться в лед быстрее.

Но вопрос все еще открыт

Существует лишь теоретическое подтверждение данной разгадки — все это написано красивыми формулами и кажется правдоподобным. Но вот когда данные экспериментов, какая вода быстрее замерзает — горячая или холодная, будут поставлены в практическом смысле, и их результаты будут представлены, тогда и можно будет считать вопрос парадокса Мпембы закрытым.

Испарение

Разница температур

Переохлаждение

Многие исследователи этого эффекта считают переохлаждение главным фактором в случае с эффектом Мпемба.

Конвекция

Растворённые в воде газы

Теплопроводность

О. В. Мосин

Литературные
источники
:

«Hot water freezes faster than cold water. Why does it do so?», Jearl Walker in The Amateur Scientist, Scientific American, Vol. 237, No. 3, pp 246-257; September, 1977.

«The Freezing of Hot and Cold Water», G
.S. Kell in American Journal of Physics, Vol. 37, No. 5, pp 564-565; May, 1969.

«Supercooling and the Mpemba effect», David Auerbach, in American Journal of Physics, Vol. 63, No. 10, pp 882-885; Oct, 1995.

«The Mpemba effect: The freezing times of hot and cold water», Charles A. Knight, in American Journal of Physics, Vol. 64, No. 5, p 524; May, 1996.

Эффект Мпембы или почему горячая вода замерзает быстрее холодной?
Эффект Мпембы (Парадокс Мпембы) — парадокс, который гласит, что горячая вода при некоторых условиях замерзает быстрее, чем холодная, хотя при этом она должна пройти температуру холодной воды в процессе замерзания. Данный парадокс является экспериментальным фактом, противоречащим обычным представлениям, согласно которым при одних и тех же условиях более нагретому телу для охлаждения до некоторой температуры требуется больше времени, чем менее нагретому телу для охлаждения до той же температуры.
Этот феномен замечали в своё время Аристотель, Френсис Бэкон и Рене Декарт, однако лишь в 1963 году танзанийский школьник Эрасто Мпемба установил, что горячая смесь мороженого замерзает быстрее, чем холодная.
Будучи учеником Магамбинской средней школы в Танзании Эрасто Мпемба делал практическую работу по поварскому делу. Ему нужно было изготовить самодельное мороженое — вскипятить молоко, растворить в нем сахар, охладить его до комнатной температуры, а затем поставить в холодильник для замерзания. По-видимому, Мпемба не был особо усердным учеником и промедлил с выполнением первой части задания. Опасаясь, что не успеет к концу урока, он поставил в холодильник еще горячее молоко. К его удивлению, оно замерзло даже раньше, чем молоко его товарищей, приготовленное по заданной технологии.
После этого Мпемба экспериментировал не только с молоком, но и с обычной водой. Во всяком случае, уже будучи учеником Мквавской средней школы он задал вопрос профессору Деннису Осборну из университетского колледжа в Дар-Эс-Саламе (приглашенному директором школы прочесть ученикам лекцию по физике) именно по поводу воды: «Если взять два одинаковых контейнера с равными объемами воды так, что в одном из них вода имеет температуру 35°С, а в другом — 100°С, и поставить их в морозилку, то во втором вода замерзнет быстрее. Почему?» Осборн заинтересовался этим вопросом и вскоре в 1969 году они вместе с Мпембой опубликовали результаты своих экспериментов в журнале «Physics Education». С тех пор обнаруженный ими эффект называется эффектом Мпембы.
До сих пор никто точно не знает, как объяснить этот странный эффект. У учёных нет единой версии, хотя существует много. Всё дело в разнице свойств горячей и холодной воды, но пока не понятно, какие именно свойства играют роль в этом случае: разница в переохлаждении, испарении, формировании льда, конвекции или воздействии разжиженных газов на воду при разных температурах.
Парадоксальность эффекта Мпембы в том, что время, в течение которого тело остывает до температуры окружающей среды, должно быть пропорционально разности температур этого тела и окружающей среды. Этот закон был установлен еще Ньютоном и с тех пор много раз подтверждался на практике. В данном же эффекте вода с температурой 100°С остывает до температуры 0°С быстрее, чем такое же количество воды с температурой 35°С.
Тем не менее, это еще не предполагает парадокс, поскольку эффекту Мпембы можно найти объяснение и в рамках известной физики. Вот несколько объяснений эффекта Мпембы:
Испарение
Горячая вода быстрее испаряется из контейнера, уменьшая тем самым свой объём, а меньший объем воды с той же температурой замерзает быстрее. Нагретая до 100 С вода теряет 16% своей массы при охлаждении до 0 С.
Эффект испарения – двойной эффект. Во-первых, уменьшается масса воды, которая необходима для охлаждения. И во-вторых, снижается температура из-за того, что уменьшается теплота испарения перехода из фазы воды в фазу пара.
Разница температур
Из-за того, что разница температур между горячей водой и холодным воздухом больше — следовательно теплообмен в этом случае идет интенсивнее и горячая вода быстрее охлаждается.
Переохлаждение
Когда вода охлаждается ниже 0 С она не всегда замерзает. При некоторых условиях она может претерпевать переохлаждение, продолжая оставаться жидкой при температурах ниже температуры точки замерзания. В некоторых случаях вода может оставаться жидкой даже при температуре –20 С.
Причина этого эффекта в том, что для того, чтобы начали формироваться первые кристаллы льда нужны центры кристаллообразования. Если их нет в жидкой воде, тогда переохлаждение будет продолжаться до тех пор, пока температура не понизится настолько, что кристаллы начнут формироваться спонтанно. Когда они начнут формироваться в переохлаждённой жидкости, они начнут расти быстрее, формируя лёдовую шугу, которая замерзая, будет образовывать лёд.
Горячая вода больше всего подвержена переохлаждению поскольку её нагревание устраняет растворённые газы и пузырьки, которые в свою очередь, могут служить центрами образования кристаллов льда.
Почему же переохлаждение заставляет горячую воду застывать быстрее? В случае с холодной водой, которая не переохлаждается происходит следующее. В этом случае тонкий слой льда будет образовываться на поверхности сосуда. Этот слой льда будет действовать как изолятор между водой и холодным воздухом и будет препятствовать дальнейшему испарению. Скорость формирования кристаллов льда в этом случае будет меньше. В случае с горячей водой, подвергающейся переохлаждению, переохлаждённая вода не имеет защитного поверхностного слоя льда. Поэтому она теряет тепло намного быстрее через открытый верх.
Когда процесс переохлаждения заканчивается и вода замерзает, теряется намного больше тепла и поэтому формируется больше льда.
Многие исследователи этого эффекта считают переохлаждение главным фактором в случае с эффектом Мпемба.
Конвекция
Холодная вода начинает замерзать сверху, ухудшая тем самым процессы теплоизлучения и конвекции, а значит и убыли тепла, тогда как горячая вода начинает замерзать снизу.
Объясняется этот эффект аномалией плотности воды. Вода имеет максимальную плотность при 4 С. Если охладить воду до 4 С и положить её при более низкой температуре, поверхностный слой воды замерзнет быстрее. Потому что эта вода менее плотная чем вода при температуре 4 С, она останется на поверхности, формируя тонкий холодный слой. При этих условиях тонкий слой льда будет формироваться на поверхности воды в течение короткого времени, но этот слой льда будет служить изолятором, защищающим нижние слои воды, которые будут оставаться при температуре 4 С. Поэтому дальнейший процесс охлаждения будет проходить медленнее.
В случае с горячей водой ситуация совершенно иная. Поверхностный слой воды будет охлаждаться более быстрее за счёт испарения и большей разницы температур. Кроме того, холодный слои воды более плотные, чем слои горячей воды, поэтому слой холодной воды будет опускаться вниз, поднимая слой тёплой воды на поверхность. Такая циркуляция воды обеспечивает быстрое падение температуры.
Но почему этот процесс не достигает точки равновесия? Для объяснения эффекта Мпембы с этой точки зрения конвекции следовало бы принять, что холодные и горячие слои воды разделены и сам процесс конвекции продолжается после того, как средняя температура воды опустится ниже 4 С.
Однако, нет экспериментальных данных, которые подтверждали бы эту гипотезу, что холодные и горячие слои воды разделены в процессе конвекции.
Растворённые в воде газы
Вода всегда содержит растворённые в ней газы – кислород и углекислый газ. Эти газы имеют способность уменьшать точку замерзания воды. Когда вода нагрета, эти газы выделяются из воды, поскольку их растворимость в воде при высокой температуре ниже. Поэтому когда горячая вода охлаждается, в ней всегда меньше растворённых газов, чем в не нагретой холодной воде. Поэтому точка замерзания нагретой воды выше и она замерзает быстрее. Этот фактор иногда рассматривается как главный при объяснении эффекта Мпембы, хотя никаких экспериментальных данных, подтверждающих этот факт нет.
Теплопроводность
Этот механизм может играть существенную роль когда вода помещается в морозильник холодильной камеры в небольших контейнерах. В этих условиях замечено, что контейнер с горячей водой протаивает под собой лёд морозильной камеры, улучшая тем самым тепловой контакт со стенкой морозилки и теплопроводность. В результате чего, тепло отводится от контейнера с горячей водой быстрее, чем от холодного. В свою очередь контейнер с холодной водой не протаивает под собой снег.
Все эти (а также другие) условия изучались во многих экспериментах, но однозначного ответа на вопрос — какие из них обеспечивают стопроцентное воспроизводство эффекта Мпембы — так и не было получено.
Так, например, в 1995 году немецкий физик Давид Ауэрбах изучал влияние переохлаждения воды на этот эффект. Он обнаружил, что горячая вода, достигая переохлажденного состояния, замерзает при более высокой температуре, чем холодная, а значит быстрее последней. Зато холодная вода достигает переохлажденного состояния быстрее горячей, компенсируя тем самым предыдущее отставание.
Кроме того, результаты Ауэрбаха противоречили полученным ранее данным, что горячая вода способна достичь большего переохлаждения из-за меньшего количества центров кристаллизации. При нагревании воды из нее удаляются растворенные в ней газы, а при ее кипячении выпадают в осадок некоторые растворенные в ней соли.
Утверждать пока можно только одно — воспроизводство этого эффекта существенно зависит от условий, в которых проводится эксперимент. Именно потому, что воспроизводится он далеко не всегда.
О. В. Мосин

Основные версии

На данный момент существуют несколько версий, которые объясняют данный факт:

Поскольку испарение в горячей воде происходит быстрее, её объем уменьшается. А замерзание меньшого количества воды той же температуры происходит быстрее.
Морозильная камера холодильника имеет снеговую прокладку. Контейнер, в котором содержится горячая вода, растапливает снег под собой. При этом улучшается тепловой контакт с морозилкой.
Замерзание холодной воды, в отличие от горячей, начинается сверху. При этом конвекция и теплоизлучение, а, следовательно, тепловая убыль ухудшаются.
В холодной воде имеются центры кристаллизации – растворенные в ней вещества. При небольшом их содержании в воде заледенение затруднено, хотя в то же время возможно её переохлаждение – когда при минусовой температуре она имеет жидкое состояние.

Хотя справедливости ради можно сказать, что данный эффект наблюдается не всегда. Очень часто замерзание холодной воды происходит быстрее, чем горячей.

При какой температуре вода замерзает

Суть эффекта Мпембы

Сингапурская версия

Моментальная заморозка воды – 5 невероятных трюков: Видео

Что быстрее замерзает кипяток или холодная вода. Почему горячая вода замерзает быстрее холодной? История наблюдений и исследований

На данный момент существуют несколько версий, которые объясняют данный факт:

Поскольку испарение в горячей воде происходит быстрее, её объем уменьшается. А замерзание меньшого количества воды той же температуры происходит быстрее.
Морозильная камера холодильника имеет снеговую прокладку. Контейнер, в котором содержится горячая вода, растапливает снег под собой. При этом улучшается тепловой контакт с морозилкой.
Замерзание холодной воды, в отличие от горячей, начинается сверху. При этом конвекция и теплоизлучение, а, следовательно, тепловая убыль ухудшаются.
В холодной воде имеются центры кристаллизации – растворенные в ней вещества. При небольшом их содержании в воде заледенение затруднено, хотя в то же время возможно её переохлаждение – когда при минусовой температуре она имеет жидкое состояние.

Хотя справедливости ради можно сказать, что данный эффект наблюдается не всегда. Очень часто замерзание холодной воды происходит быстрее, чем горячей.

При какой температуре вода замерзает

Суть эффекта Мпембы

Сингапурская версия

Моментальная заморозка воды – 5 невероятных трюков: Видео

Испарение

Разница температур

Переохлаждение

Многие исследователи этого эффекта считают переохлаждение главным фактором в случае с эффектом Мпемба.

Конвекция

Растворённые в воде газы

Теплопроводность

Но вот что получилось у меня:

Т.е. быстрее замерзает кипяченая вода (охлажденная) нежели «сырая»

История вопроса

Почему горячая вода быстрее замерзае
т

Существует несколько версий, почему горячая вода замерзает быстрее холодной. Основными из них считаются:

горячая вода быстрее испаряется, при этом уменьшается ее объем, а меньший объем жидкости остывает быстрее – при охлаждении воды от + 100°С до 0°С объемные потери при атмосферном давлении достигают 15%;
интенсивность теплообмена между жидкостью и окружающей средой тем выше, чем больше разница температур, поэтому тепловые потери кипятка проходят быстрее;
при остывании горячей воды на ее поверхности образуется корочка льда, препятствующая полному промерзанию жидкости и ее испарению;
при высокой температуре воды происходит ее конвекционное перемешивание, сокращающее время замерзания;
растворенные в воде газы понижают точку замерзания, отбирая энергию на кристаллообразование, – в горячей воде растворенные газы отсутствуют.

Какая вода быстрее замерзает горячая или. Почему горячая вода замерзает быстрее холодной

В этой статье мы рассмотрим вопрос, почему горячая вода замерзает быстрее холодной.

Нагретая вода замерзает намного быстрее, чем холодная! Это удивительное свойство воды, точное объяснение которому ученые не могут найти до сих пор, известно с древнейших времен. Например, еще у Аристотеля встречается описание зимней рыбалки: рыбаки вставляли удочки в отверстия во льду, и, чтобы они скорее вмерзли, поливали лед теплой водой. Название этого явления получило по имени Эрасто Мпембы в 60-е годы XX века. Мнемба заметил странный эффект, когда готовил мороженое, и обратился за объяснениями к своему преподавателю физики — доктору Денису Осборну. Мпемба и доктор Осборн экспериментировали с водой разной температуры и сделали вывод: почти кипящая вода начинает замерзать гораздо быстрее, чем вода комнатной температуры. Другие ученые проводили собственные эксперименты и каждый раз получали похожие результаты.

Объяснение физического явления

Общепризнанного объяснения, почему же так происходит, пока нет. Многие исследователи предполагают, что все дело в переохлаждении жидкости, которое происходит, когда ее температура опускается ниже температуры замерзания. Иначе говоря, если вода замерзает при температуре ниже 0°С, то переохлажденная вода может иметь температуру, к примеру, -2°С и при этом оставаться жидкой, не превращаясь в лед. Когда мы пытаемся заморозить холодную воду, есть вероятность, что она сначала переохладится, а затвердеет только через какое-то время. В нагретой воде происходят другие процессы. Ее более быстрое превращение в лед связывают с конвекцией.

Конвекция
— это физическое явление, при котором теплые нижние слои жидкости поднимаются, а верхние, остывшие, опускаются.

Основные версии

На данный момент существуют несколько версий, которые объясняют данный факт:

Поскольку испарение в горячей воде происходит быстрее, её объем уменьшается. А замерзание меньшого количества воды той же температуры происходит быстрее.
Морозильная камера холодильника имеет снеговую прокладку. Контейнер, в котором содержится горячая вода, растапливает снег под собой. При этом улучшается тепловой контакт с морозилкой.
Замерзание холодной воды, в отличие от горячей, начинается сверху. При этом конвекция и теплоизлучение, а, следовательно, тепловая убыль ухудшаются.
В холодной воде имеются центры кристаллизации – растворенные в ней вещества. При небольшом их содержании в воде заледенение затруднено, хотя в то же время возможно её переохлаждение – когда при минусовой температуре она имеет жидкое состояние.

Хотя справедливости ради можно сказать, что данный эффект наблюдается не всегда. Очень часто замерзание холодной воды происходит быстрее, чем горячей.

При какой температуре вода замерзает

Суть эффекта Мпембы

Сингапурская версия

Моментальная заморозка воды – 5 невероятных трюков: Видео

Испарение

Разница температур

Переохлаждение

Многие исследователи этого эффекта считают переохлаждение главным фактором в случае с эффектом Мпемба.

Конвекция

Растворённые в воде газы

Теплопроводность

О. В. Мосин

Литературные
источники
:

«Hot water freezes faster than cold water. Why does it do so?», Jearl Walker in The Amateur Scientist, Scientific American, Vol. 237, No. 3, pp 246-257; September, 1977.

«The Freezing of Hot and Cold Water», G
.S. Kell in American Journal of Physics, Vol. 37, No. 5, pp 564-565; May, 1969.

«Supercooling and the Mpemba effect», David Auerbach, in American Journal of Physics, Vol. 63, No. 10, pp 882-885; Oct, 1995.

«The Mpemba effect: The freezing times of hot and cold water», Charles A. Knight, in American Journal of Physics, Vol. 64, No. 5, p 524; May, 1996.

21.11.2017 11.10.2018

Александр Фирцев

Так почему же горячая вода обгоняет холодную на пути к замерзанию? Попробуем разобраться.

История наблюдений и исследований

Долгое время явление никак не изучалось и не вызывало особого интереса среди учёных.

С тех пор явление называли эффектом Мпембы
.

За всю историю научных наблюдений было выдвинуто множество гипотез о причинах возникновения феномена.

Эффект Мпембы в реальной жизни

Как поваренок из Африки победил британского профессора физики

Виноваты пылинки и растворенные вещества?

горячая или холодная? От чего это зависит Почему гагары не замерзают в холодной воде

Одной из частых проблем в туалете является то, что бачок унитаза попросту не наполняется водой. Такого рода неисправность необходимо оперативно устранять в связи с тем, что это может стать причиной значительного снижения гигиены санузла, а также появления неприятного запаха.

Источниками возникновения данной проблемы может быть большое количество различных факторов. Для их выявления прежде всего нужно разобраться в самой конструкции сливного бачка. Только после этого можно будет говорить о том, что нужно сделать, чтобы самостоятельно устранить такую проблему.

Общие характеристики

Принцип работы сливного бачка полностью основан на законе гравитации. Именно за счет него набранная в резервуар вода, после нажатия спусковой кнопки, с нужной скоростью спускается в унитаз.

Механизм, который отвечает за осуществление набора воды в бачок и процесса слива, называется запорной арматурой.
Самый большой элемент этой конструкции – это поплавок. Именно он ответственен за механизм осуществления смыва. Он необходим для того, чтобы контролировать уровень воды.

После того, как нажимается кнопка спуска, количество воды внутри ёмкости уменьшается, и поплавок опускается. За счет этого открывается запорный клапан, через который и наливается заново вода.

При этом, поплавковые клапаны бывают разными по положению в бачке. Так, есть боковые и нижние варианты.

Также в таком устройстве есть система слива и перелива, которая представляет собой целый комплекс элементов.

Она не позволяет набраться воде больше, чем заданное значение во избежание выливания её из бачка в санузел.

Работа сливного механизма происходит следующим образом:

Сначала набирается необходимый уровень воды, после чего поплавок всплывает, при этом поднимается за ним и коромысло.
Во время этого самое коромысло поворачивается и прижимает клапан, который перекрывает поступление воды. Когда её набирается в бачке нужное количество – поступление прекращается за счет плотного перекрытия канала.

Примите во внимание:
чтобы в сливной системе изменить максимальный уровень жидкости, который будет набираться, достаточно просто немного выгнуть коромысло.

Пусковым механизмом является кнопка, расположенная чаще всего на крышке унитаза, а в некоторых моделях (особенно старых) это цепочка, находящаяся сборку корпуса. Но более часто встречается первый вариант, так как он и удобней и компактней.

Есть также и третий вариант, где бачок встроен в стену и из неё просто выглядывает кнопка. Он выглядит очень эстетично и сам по себе экономный, однако при необходимости осуществить ремонт, такой вариант крайне неудобен.

Виды поломок

Самые часто встречающиеся причины того, что вода перестала поступать в бачок унитаза — это:

1. Отсутствие подачи воды.
  Это весьма банальная причина, когда в кране просто нет воды. Поэтому в этом случае механизм бачка будет вовсе не причем.
2. Ржавчина в фильтре.
  Здесь причина заключается в том, что со временем в системе забивается фильтр, после чего вода течет все медленнее, а далее вовсе перестает поступать. Исправить это можно просто почистив фильтр, после чего вода снова побежит с нужной силой.
3. Перекос поплавка.
  Чаще всего возникает в довольно старых моделях из-за того, что механизм уже разболтался и поплавок после смыва сместился в бок, тем самым, после того как вода ушла, он не опустился. Здесь будет достаточно его просто поставить на прежнее место.

Износ выпускного клапана.
В тех случаях, когда возраст бачка значительный, это может означать выход из строя всего механизма. Для решения такой проблемы необходимо полностью заменить выпускной клапан.
Загрязнение механизма.
На элементах внутренностей бачка со временем образуется слизь и налет, которые мешают им должным образом выполнять соответствующие функции. Чтобы возобновить работу устройства – нужно снять механизм и полностью его очистить.
Настройка впускного тракта.
Если во время сборки системы, элементы в ней были слишком туго закреплены – вода будет поступать очень медленно и долго. Решить этот вопрос можно, просто ослабив определенные крепления.

В том случае если вы считаете, что определенные детали вышли из строя, не нужно пытаться их ремонтировать или вызывать ремонтников. Дело в том, что запорная арматура стоит недорого, поэтому, купив новую, можно хорошо сэкономить деньги, которые были бы потрачены на работу сантехника.

Замена

Для осуществления замены арматуры, желательно сперва выбрать правильный вариант. В этом случае нужно учитывать особенности имеющегося у вас текущего механизма и стараться выбирать похожий.

Если у вас есть сомнения – стоит попросить консультацию у продавца.

После приобретения всех деталей можно начинать сам процесс монтажа:

Сначала нужно отключить воду либо на стояке, либо конкретно на трубе, от которой шланг идет к унитазу.
Далее снимается кнопка, а после этого и крышка бачка.
Теперь отсоединяется подводка и сливная колонка. Все это делать нужно по частям.
После этого снимается сам бачок, для этого откручиваются его крепежи и относится в удобное место, где будут с ним осуществляться дальнейшие работы.
Далее вынимаем из него все внутренности старого механизма, чистим стенки горячей водой и устанавливаем новые элементы.
В конце монтируем бачок обратно на место, где подключаем к водопроводу и унитазу.

Стоит отметить:
если установка и подключение нового механизма была осуществлена правильно – все будет работать, в противном случае нужно вызывать мастера, который сам все корректно подключит.

Подобные неполадки в работе бачка далеко не являются трагедией и проблемой, которая требует больших затрат на её решение. Однако если у вас нет опыта и умений работы с подобными механизмами, не стоит пытаться починить систему самостоятельно, лучше сразу вызвать сантехника, чтобы не навредить еще больше.

Смотрите видео, в котором опытный пользователь подробно разъясняет, что делать, если в бачок унитаза не набирается вода:

Свойства воды не перестают удивлять ученых. Вода — довольно простое вещество с химической точки зрения, однако при этом она обладает рядом необычных свойств, которые не перестают удивлять ученых. Ниже предложены несколько фактов, о которых мало кто знает.

1. Какая вода замерзает быстрее — холодная или горячая?

Возьмем две емкости с водой: в одну нальем горячую, а в другую — холодную воду, и поместим их в морозильную камеру. Горячая вода замерзнет быстрее холодной, хотя по логике вещей, первой должна была превратиться в лед холодная вода: ведь горячей воде надо сначала остыть до температуры холодной, а потом уже превращаться в лед, в то время как холодной воде остывать не надо. Почему же так происходит?

В 1963 году один танзанский студент по имени Эрасто Б. Мпемба (Erasto B. Mpemba) замораживая приготовленную смесь для мороженого, заметил, что горячая смесь застывает в морозильной камере быстрее, чем холодная. Когда юноша поделился своим открытием с учителем физики, тот лишь посмеялся над ним. К счастью, ученик оказался настойчивым и убедил учителя провести эксперимент, который и подтвердил его открытие: в определенных условиях горячая вода действительно замерзает быстрее холодной.

Теперь этот феномен горячей воды, замерзающей быстрее холодной, носит название «эффект Мпемба». Правда, за долго до него это уникальное свойство воды было отмечено Аристотелем, Фрэнсисом Бэконом и Рене Декартом.

Ученые так до конца и не понимают природу этого явления, объясняя его либо разницей в переохлаждении, испарении, образовании льда, конвекции, либо воздействием разжиженных газов на горячую и холодную воду.

2. Она способна замерзать мгновенно

Все знают, что вода всегда превращается в лед при охлаждении до 0 °C … за исключением некоторых случаев! Таким случаем, например, является сверхохлаждение, которое представляет собой свойство очень чистой воды оставаться жидкой, даже будучи охлажденной до температуры ниже точки замерзания. Это явление становится возможным благодаря тому, что окружающая среда не содержит центров или ядер кристаллизации, которые могли бы спровоцировать образование кристаллов льда. И поэтому вода остается в жидкой форме, даже будучи охлажденной до температуры ниже нуля градусов по Цельсию.

Процесс кристаллизации может быть спровоцирован, например, пузырьками газа, примесями (загрязнениями), неровной поверхностью емкости. Без них вода будет оставаться в жидком состоянии. Когда процесс кристаллизации запускается, можно наблюдать, как сверхохлажденная вода моментально превращается в лед.

Заметьте, что «сверхнагретая» вода также остается жидкой, даже будучи нагретой до температуры выше точки закипания.

3. 19 состояний воды

Не задумываясь, назовите, сколько различных состояний есть у воды? Если вы ответили три: твердое, жидкое, газообразное, то вы ошиблись. Ученые выделяют как минимум 5 различных состояний воды в жидком виде и 14 состояний в замерзшем виде.

Помните разговор про сверхохлажденную воду? Так вот, что бы вы ни делали, при температуре -38 °C даже самая чистая сверхохлажденная вода внезапно превратится в лед. Что же произойдет при дальнейшем понижении температуры? При -120 °C с водой начинает происходить что-то странное: она становится сверхвязкой или тягучей, как патока, а при температуре ниже -135 °C она превращается в «стеклянную» или «стекловидную» воду – твердое вещество, в котором отсутствует кристаллическая структура.

4. Вода удивляет физиков

На молекулярном уровне вода удивляет ещё больше. В 1995 году проводимый учеными эксперимент по рассеянию нейтронов дал неожиданный результат: физики обнаружили, что нейтроны, направленные на молекулы воды, «видят» на 25% меньше протонов водорода, чем ожидалось.

Оказалось, что на скорости одной аттосекунды (10 -18 секунд) имеет место необычный квантовый эффект, и химическая формула воды вместо h3O, становится h2.5O!

5. Память воды

Альтернативная официальной медицине гомеопатия утверждает, что разбавленный раствор лекарственного препарата может оказывать лечебный эффект на организм, даже если коэффициент разбавления настолько велик, что в растворе уже не осталось ничего, кроме молекул воды. Сторонники гомеопатии объясняют этот парадокс концепцией под названием «память воды», согласно которой вода на молекулярном уровне обладает «памятью» о веществе, некогда в ней растворенном и сохраняет свойства раствора первоначальной концентрации после того, как в нём не остается ни одной молекулы ингредиента.

Международная группа ученых во главе с профессором Мэдлин Эннис (Madeleine Ennis) из Королевского университета в Белфасте (Queen’s University of Belfast), критиковавшая принципы гомеопатии, в 2002 году провела эксперимент, чтобы раз и навсегда опровергнуть эту концепцию. Результат оказался обратным. После чего, ученые заявили, что им удалось доказать реальность эффекта «памяти воды». Однако опыты, проведенные под наблюдением независимых экспертов, результатов не принесли. Споры о существовании феномена «памяти воды» продолжаются.

Вода обладает множеством других необычных свойств, о которых мы не рассказали в этой статье. Например, плотность воды меняется в зависимости от температуры (плотность льда меньше плотности воды)

вода обладает довольно большой величиной поверхностного натяжения

в жидком состоянии вода представляет собой сложную и динамически меняющуюся сеть из водных кластеров, и именно поведение кластеров влияет на структуру воды и т.д.

Об этих и о многих других неожиданных особенностях воды можно прочитать в статье «Аномальные свойства воды», автором которой является Мартин Чаплин, профессор Лондонского университета.

В современных условиях человеческий организм испытывает водное голодание: по большей части это связано с особенностями искусственной среды, в которой мы живем, обезвоживающим влиянием кондиционированного воздуха и пищи, которую мы едим. Мы привыкли не просто утолять жажду, но извлекать из питья какой-нибудь дополнительный эффект: приятный вкус прохладительных напитков, тонизирующие свойства кофе или чая. Мы разучились просто пить воду.

Питье мое

ПИТЬ ВОДУ КОМНАТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ЧАСТО И ПОНЕМНОГУ, НЕ ДОЖИДАЯСЬ ОЩУЩЕНИЯ СИЛЬНОЙ ЖАЖДЫ

В газированные напитки часто входит кукурузный сироп, содержащий большое количество фруктозы, которая трансформируется прямо в триглицериды (строительный материал для жира), а не в глюкозу, являющуюся топливом для работы мозга. Теперь о молоке: его белок переваривается довольно долго, а для расщепления лактозы (молочного сахара) требуется фермент лактаза, который вырабатывается не у всех людей. Свежевыжатые соки полезнее, но это тоже своего рода суперконцентрированный искусственный напиток – гораздо полезнее было бы съесть фрукт целиком, вместе с содержащейся в нем клетчаткой, балластными веществами. Словом, никакие другие жидкости – даже те, которые мы привыкли считать полезными и натуральными, – не заменят нам обычной питьевой воды.

Одна вода

Уроки химии у многих оставили в памяти лишь формулу воды h3O, а также уверенность, что без воды жизнь вообще не возникла бы на нашей планете. Это так: при ее непосредственном участии идут практически все биохимические реакции. Ведь вода является универсальным растворителем. Строительный материал для постоянного обновления организма (то есть для синтеза белков) и источники энергии (углеводы), кислород, гормоны и ферменты циркулируют в межклеточном пространстве и поступают в клетки, будучи растворенными в воде. А продукты обмена веществ выводятся из клеток и из организма также в растворе.

Вода «входит и выходит» через особые водные каналы, расположенные в плазматической оболочке клеток и называемые «аквапоринами» (за их открытие двум американским ученым – Питеру Агре (Peter Agree) и Родерику Маккинону (Roderic МcKinnon) – была присуждена в 2003 году Нобелевская премия по химии). Если же к молекуле воды присоединяются другие вещества – ведь процесс растворения сопровождается сложными взаимодействиями с солями, сахарами, кислотами, алкоголем, химическими веществами, возникшими в процессе усвоения лекарств или добавок в пище, – то эти громоздкие образования пройти через маленькую водную пору не способны. Вода в организме вроде бы есть (иногда ее даже слишком много, и мы называем это задержкой жидкости, отеками), но в клетки не проникает, в результате чего процессы обмена тормозятся, шлаки не выводятся. Естественно, человек чувствует непонятное недомогание, усталость, причина которых буквально растворена в воде.

Выбрать хороший фильтр

При всем разнообразии фильтров для воды выполняют они одну и ту же задачу: очищают воду от механических загрязнений (песка, окалины, ржавчины), частично от химических (хлора, солей тяжелых металлов, гербицидов, пестицидов, нефтепродуктов), а также от бактерий и вирусов. Принцип действия также похож: вода проходит через сменные кассеты с фильтрующим веществом. В большинстве из них «работает» универсальный адсорбент – активированный уголь и ионообменные смолы, различные у каждого производителя. Чем медленнее вода проходит через фильтр, тем она чище. Для тех, кто хочет быть уверен, что вода будет очищена на 97–99%, существуют фильтры, основанные на системе обратного осмоса. Там очистка происходит при пропускании воды через многослойную мембрану под давлением 3,5–4 атмосферы. Размеры ячеек в мембране столь малы, что через них могут пройти только молекулы Н2О и растворенных в воде водорода и кислорода. Достоинства такой воды в том, что можно быть действительно уверенным в ее чистоте. Недостатки: у нее отсутствует вкус, ее можно считать приближенной к дистиллированной, от которой организму нет никакой пользы.

Из-под крана и из-под бутылки

Водопроводная вода, возможно, не полезна (все-таки она проходит через километры труб), но по крайней мере безопасна – прежде всего благодаря ионам хлора, который используют для ее обеззараживания. Действие хлора губительно для любой живой клетки – от бактерий до клеток нашего организма, поэтому, прежде чем пить водопроводную воду, ее лучше фильтровать. «В принципе, есть два выхода: фильтровать водопроводную воду или покупать бутилированную, но я для себя так и не решил, что будет правильнее, – признается Валерий Сергеев. – С одной стороны, бутилированная вода дорога, при этом не всегда есть уверенность в ее качестве: не подсунули ли нам вместо артезианской воды отфильтрованную воду из-под крана? А с другой стороны, отфильтрованная вода становится несбалансированной, «холостой». В процессе фильтрации она лишается практически всех солей, в том числе нужных, например солей кальция (что может привести к хрупкости костей), а также важнейших микроэлементов».

По мнению терапевта Сергея Стеблецова, даже родниковая вода из предгорий Альп или полученная в результате таяния ледников не всегда приносит гарантированную пользу: пить лучше местную воду, к электролитному составу которой человек адаптировался. Наиболее разумным представляется компромиссный вариант: не бояться фильтрованной воды из-под крана, но вне дома взять себе за правило пить качественную бутилированную воду.

Количество икачество

Когда и как, а главное, сколько воды пить – мнения специалистов на этот счет расходятся. Согласно аюрведе, пить надо от двух до трех литров воды в день, а температура ее должна быть максимально высокой – какую только можно вытерпеть. «Если выпить много воды сразу, то не будет достигнута главная цель – очищение организма, – объясняет Мохаммед Али, врач из аюрведического центра «Керала». – Поэтому пить нужно постоянно, но понемногу: два-три глотка через 10–15 минут». Утро, по его словам, нужно начинать со стакана воды комнатной температуры. Ее, как лекарство, надо принять натощак, не вставая с постели. Причем вода не должна стоять в стакане ночь – в этом случае она становится «мертвой» – и не должна быть водопроводной. По словам Мохаммеда Али, древние учителя аюрведы советовали пить дождевую воду, но сейчас этого делать не стоит в силу понятных причин – она слишком загрязнена. Вероятно, лучше всего с утра пить воду из только что открытой бутылки.

ОЩУЩЕНИЕ КОМФОРТА — ГЛАВНЫЙ ЗНАК, КОТОРЫЙ ДАСТ ПОНЯТЬ, КАКОЕ КОЛИЧЕСТВО ВОДЫ ОРГАНИЗМУ НЕОБХОДИМО

Когда мы пьем в воду в течение дня, согласно аюрведе , стоит принять во внимание: если мы желаем похудеть, лучше пить ее до еды, а если стремимся набрать вес, то после. Соответственно, тем, кто хочет сохранить свои килограммы в неприкосновенности, можно пить воду во время приема пищи.

Представитель другой восточной школы, профессор китайской медицины Гао Янь считает, что лучше всего пить воду комнатной температуры. «Она чуть прохладней, чем температура тела, и запускает процессы очищения организма», – объясняет он. Европейские специалисты тоже считают, что нам необходимо от двух до трех литров воды в день – особенно летом, в жару. «Она должна быть слабоминерализованной, с преобладанием анионов хлора и катионов кальция, магния, калия, – поясняет Валерий Сергеев. – Это восполняет естественные потери солей при усиленном потоотделении». Так что воду типа «Славяновской», «Смирновской», «Кашинской», «Новотерской» можно пить без ограничений. А вот сильноминерализованные воды, такие, как «Ессентуки-17», – это лечебное средство при заболеваниях желудочно-кишечного тракта, которое стимулирует выделение желудочного сока и моторику кишечника. «Если вы любите газированную минеральную воду, то и на здоровье, – считает Валерий Сергеев. – Она лучше утоляет жажду, стимулирует деятельность желудочно-кишечного тракта. Но если есть какие-то нарушения в деятельности желудка, изжога и дискомфорт, лучше перейти на негазированную воду».

Доверять ощущениям

Итак, пить около двух литров воды в день считается физиологической нормой. Но, если у нас еще не выработалось привычки пить воду, должны ли мы считать выпитые стаканы, словно выполняем предписание врачей? «Организм сам знает, сколько воды ему необходимо, – считает Сергей Стеблецов. – Одному полутора литров в сутки достаточно, другому маловато и двух с половиной. Все зависит от того, в каком режиме работают почки, легкие, кожа и желудочно-кишечный тракт, через которые вода покидает тело. Главный показатель, на который стоит ориентироваться, – это ощущение комфорта».

«Простейшее устойчивое соединение водорода с кислородом», — такое определение воды дает Краткая химическая энциклопедия. Но, если разобраться, не так уж проста эта жидкость. Она имеет много необыкновенных, удивительных и совершенно особенных свойств. Об уникальных способностях воды нам рассказал украинский акваисследователь Станислав Супруненко
.

Вода нагревается в пять раз медленнее песка и в десять раз медленнее железа. Чтобы нагреть на один градус литр воды, тепла потребуется в 3300 раз больше, чем для нагрева литра воздуха. Поглощая огромное количество теплоты, сама субстанция существенно не нагревается. Зато, когда она остывает, отдает столько же тепла, сколько забрала при нагреве. Такая способность накапливать и отдавать тепло позволяет сглаживать резкие температурные колебания на поверхности земли. Но и это еще не все! Теплоемкость воды снижается при повышении температуры от 0 до 370С, то есть в этих рамках нагреть ее легко, понадобится не так много тепла и времени. Но после температурной границы в 370С ее теплоемкость возрастает, а значит, для нагрева придется приложить больше усилий. Установлено: минимальную теплоемкость вода имеет при температуре 36, 790С, а ведь это — нормальная температура человеческого тела! Так что именно это качество воды обеспечивает стабильность температуры человеческого тела.

Поверхностное натяжение — это сила притяжения, сцепления между молекулами. Зрительно его можно наблюдать в чашке, наполненной чаем . Если медленно доливать в ее воду, она будет выливаться через край не сразу. Присмотритесь: над поверхностью жидкости можно увидеть тончайшую пленку — она и не дает жидкости вылиться. Она набухает по мере доливания и только при «последней капле» это все-таки случится.
Все жидкости имеют поверхностное натяжение, но у всех оно разное. У воды поверхностное натяжение — одно из самых высоких. Больше — только у ртути, вот почему при разливе она сразу превращается в шарики: молекулы вещества крепко «привязаны» друг к другу. А вот у спирта, эфира и уксусной кислоты поверхностное натяжение значительно ниже. Их молекулы меньше притягиваются друг к другу и, соответственно, именно поэтому быстрее испаряются и распространяют свой запах.

Фото Shutterstock

Чтобы выпарить воду, потребуется в пять с половиной раз больше тепла, чем для ее вскипячения. Если бы не это свойство воды — медленно испаряться, — многие озера и реки просто пересыхали бы в жаркое лето.
В глобальных масштабах каждую минуту из гидросферы испаряется миллион тонн воды. В результате в атмосферу поступает колоссальное количество теплоты, эквивалентное работе 40 тысяч электростанций мощностью 1 млрд Квт каждая.

При понижении температуры все вещества сжимаются. Все, но только не вода. Пока температура не опустится ниже 40С, вода ведет себя совсем обычно — немного уплотняясь, уменьшает свой объем. Но после 3, 980С она свое поведение, точнее — начинает расширяться, несмотря на понижение температуры! Процесс идет плавно до температуры 00С, пока вода не замерзает. Как только образовывается лед, объем уже твердой воды резко возрастает на 10%.

Почему вода замерзает? Вода – удивительное чудо природы. Она необходима для всего живого на земле. Именно в воде, как утверждают ученые, зародилась жизнь. Удивительно, что вода способна пребывать в трех состояниях: жидком, твердом и газообразном. При этом она может переходить из одного состояния в другое. Подавляющая часть воды на планете имеет состояние жидкости. Твердое состояние воды – лед.

Почему вода замерзает на холоде

На свойство воды переходить в различные состояния влияет ее состав. Молекулы воды слабо связаны между собой; они всегда движутся и группируются, но при этом не могут образовать определенную структуру. Вода принимает форму того сосуда, в который ее помещают, но самостоятельно она не может удерживать какую-то определенную модель. Например, нальем воду в кастрюлю, и жидкость примет ее форму, но вне посуды удержать не сможет.

При нагревании молекулы воды начинают перемещаться по отношению друг к другу еще быстрее и хаотичнее, теряя связь между собой в большей мере. При этом вода становится паром.

При влиянии на воду низких температур движение молекул затормаживается, связь между ними укрепляется, и тогда они могут построить структуру – кристаллы шестигранной формы. Состояние преобразования влаги в лед называется кристаллизацией, затвердеванием.

В таком крепком состоянии может долгое время сохранять различную приобретенную ею форму. Замерзать вода начинает при температуре 0 градусов по Цельсию. Таким образом, переход воды из жидкого состояния в твердое, в лед, обусловлен физическими свойствами воды, ее составом.

Почему горячая вода замерзает быстрее холодной

Говоря о «превращении» воды в лед, наблюдаются любопытные явления. Горячая замерзает быстрее, чем холодная, как бы маловероятно сия данность не выглядела. Об этом факте было известно давно, но долгое время не удавалось раскрыть тайну загадочного свойства воды. Лишь в двадцатом веке ученые всего мира попытались объяснить причину более быстрого замерзания горячей воды по сравнению с холодной.

В 1963 году мальчик по имени Мпемба из Танзании заметил, когда готовил мороженое, что вкусный деликатес застывает быстрее, если сделан из теплого, а не холодного молока. Над ним начали насмехаться, когда он поделился своими наблюдениями с учителем и друзьями. Лишь один человек – профессор Деннис Осборн, с которым Мпемба познакомился уже взрослым, обратил внимание на этот факт.

Выдвигалось много гипотез по поводу быстрого замерзания горячей воды, нежели холодной, но все они остались предположениями. «Странное» поведение воды называют «Эффект Мпембы». Исследования проводятся до сих пор. Ученые многих стран пытаются доказать «Эффект Мпембы», но пока что безрезультатно.

Многие исследователи считают этот факт, не заслуживающим внимания, так как мороженое имеет другие свойства в отличие от жесткой воды. Физики из Сингапура в 2013 году теоретически доказали загадку эффекта Мпембы, а подтверждений лабораторных исследований непонятного явления не существует до сих пор.

Вода замерзает сверху, а не снизу

Почти всем известно, что на водоемах при низких температурах сначала образуется тонкая ледяная корочка, которая становится толще и крепче при усилении морозов. И если бы не это удивительное свойство воды, то вряд ли, кто-нибудь смог бы покататься на коньках, так как лед просто опускался бы на дно водоема.

Вода, как и большая часть аналогичных веществ, при охлаждении сжимается и уменьшается в объеме, но до температуры не ниже 3 градусов по Цельсию. При более низких температурах вода, наоборот, расширяется, увеличивается ее плотность. Лед легче воды, и это удерживает его сверху.

Почему дистиллированная вода не замерзает

Дистиллированную воду называют чистой, она « освобождена» от всяких примесей, кислорода. Примеси являются теми фрагментами, к которым крепятся молекулы воды. При переходе из жидкого состояния в лед, примеси, присутствующие в воде, сжимаются, Дистиллированная вода из-за отсутствия других веществ расширяется, дистанция между молекулами увеличивается.

Образовавшийся лед будет плавать на поверхности, так как легче воды. И все же дистиллированная вода может замерзать, но температура ее замерзания гораздо ниже, чем обычной воды. При этом было замечено, что стоит ударить, например, по бутылке с дистиллированной водой или встряхнуть, и вода тут же начнет замерзать. Объясняется это сцеплением молекул при ударе.

Температура замерзания минеральной воды

Минеральная вода насыщена солями, химическими веществами, полезными для человека. Температура замерзания минеральной воды ниже, чем у обычной. При ударе по сосуду с водой или встряхивании процесс замерзания ускорится так же, как и в случае с дистиллированной водой. Молекулы воды будут сцепляться друг с другом и структурироваться в кристаллы, соответственно, вода будет замерзать.

Замерзает ли соленая вода

Есть люди, считающие, что не замерзает. Это утверждение не совсем верно. Соленая вода тоже имеет свойство замерзать, но температура ее замерзания значительно ниже нулевой отметки. Объяснение этому заключается в молекулярном составе воды.

Соль, а точнее, ее маленькие кристаллы не позволяют молекулам воды соединиться. Замерзание соленой воды зависит от концентрации соли, содержащейся в ней. Чем больше соли в воде, тем ниже температура замерзания. Почему же антарктические льды и айсберги являются запасами пресной воды? По версии ученых, это фрагменты материка, отколовшиеся миллионы лет тому назад. Их образованию способствовало не то место, где они находятся.

Морская вода тоже замерзает при очень низких температурах. Кристаллы льда, образовавшиеся на поверхности воды, выталкивают кристаллы соли, поэтому, чем глубже, соляной раствор становится насыщеннее. Если взять лед с водной поверхности моря и растопить его, то растаявшая вода будет почти пресной.

Замерзает ли крещенская вода

Крещенскую воду называют «святой». Бытует мнение, что в Крещенскую ночь и в дальнейшие три дня вода во всех водоемах становится «святой», обладающей магическими свойствами исцеления. Она действительно может храниться долгое время, не изменяя своих вкусовых качеств, но замерзает. В этом может убедиться каждый желающий. Поместите на мороз 2 бутылочки, заполненные простой водой, и набранной в Крещенскую ночь. Вода одинаково замерзнет в обеих бутылках.

Замерзает ли вода в колодце

Люди предпочитают пить воду из колодца, считая ее более полезной и пригодной для организма. Замерзает ли вода в колодце зимой? Ответ на этот вопрос очевиден. Если колодец достаточно глубокий, уровень воды не поднимается выше точки промерзания земли, соответственно, что вода в колодце не замерзнет. Если колодец мелкий, то верхний слой воды может покрыться ледяной коркой или значительным пластом льда.

Вода – поразительное вещество, способное переходить из одного состояния в другое, благодаря своему химическому составу. Температура замерзания воды различна. Вода – единственное, вероятно, исключительное вещество, способное расширяться при низких температурах.

Замороженная вода

О значении и пользе воды для жизни известно всем. Оказывается, что оттаявшая после замерзания вода обладает целебными свойствами на организм человека. Она меняет свою структуру после процессов замораживания и оттаивания. Долголетию горцев многие приписывают употребление ими талой воды из источников, протекающих в горах.

просмотров

Эффект Мпембы | Что замерзает быстрее — теплая вода или холодная?

Несколько человек, прочитавших нашу недавнюю статью «Как защитить курицу от замерзания», подняли вопрос: «Какой тип воды замерзает быстрее, теплая (или горячая) вода или холодная?»

Считыватели взвешивают

Прокомментировал один читатель,

Горячая / теплая вода замерзает вдвое быстрее холодной! Я экспериментировал на прошлых выходных. Пейте холодную воду.

Другой сказал:

Теплая вода замерзает быстрее, чем холодная.Это связано с тем, что при нагревании воды высвобождается содержащийся в ней кислород, и чем меньше в воде содержится кислорода, тем быстрее она замерзает. Холодная вода содержит гораздо больше кислорода, чем теплая вода, и для того, чтобы холодная вода замерзла, она должна потерять часть этого кислорода. По мере того, как он медленно это делает, он начинает замерзать. Попробуйте, вы убедитесь, что это действительно так. Я был неверующим, пока не экспериментировал сам … это не наука круто!

Другой читатель не согласился,

Теплая вода замерзает не быстрее, чем холодная.Скорость потери теплой воды выше, чем теплее. Скорость не постоянная, она замедляется по мере охлаждения воды. Поэтому есть смысл начать с теплой воды.

И другой читатель сказал:

У меня теплая вода не замерзает быстрее, чем холодная. Теплая вода не замерзнет, пока не потеряет тепло и не превратится в холодную. В конце концов, это холодная вода, замерзающая, а не теплая. Так в чем же может быть разница?

Я читал об этом явлении много лет назад в журнале Scientific American и после этих комментариев провел еще немного исследований.Оказывается, другой читатель дал наиболее точный комментарий, который также послужил хорошей отправной точкой для начала исследования:

Сначала может замерзнуть горячая вода — это явление известно как «эффект Мпембы».

Эффект Мпембы

Эрасто Мпемба учился в средней школе в Танзании в 1963 году. Он готовил мороженое в классе в школе. Он очень спешил, и хотя ему сказали охладить нагретую смесь молока и сахара перед тем, как положить ее в морозильную камеру, он этого не сделал.Он просто положил горячую жидкую смесь в морозилку вместе с предварительно охлажденной смесью своего одноклассника. К большому удивлению Мпембы, его смесь превратилась в мороженое раньше, чем его одноклассник. Он спросил своего учителя: «Почему?» и получил объяснение: «Вы запутались, этого не может быть».

Мпемба сначала поверил объяснению своего учителя, но позже обсудил этот вопрос с другом, который делал и продавал мороженое, и его друг сказал ему, что он всегда замораживает горячие смеси, чтобы сделать мороженое.Другие производители мороженого в этом районе сделали то же самое.

Несколько лет спустя, когда Мпемба учился в старшей школе, он спросил приглашенного профессора Дениса Осборна, почему горячая (212 ° F) вода замерзает быстрее, чем теплая (95 ° F). Осборн не получил немедленного объяснения, но попросил техника провести эксперимент в своей лаборатории. Техник подтвердил, что более горячая вода действительно замерзала быстрее, чем более холодная.

Мпемба был не первым, кто обнаружил этот эффект. Аналогичные наблюдения сделали Аристотель, Фрэнсис Бэкон и Рене Декарт.

Выводы

Всегда ли возникает эффект Мпембы? Нет. Это зависит от содержания газа и растворенных минералов в воде, размера емкости, ее состава и формы, а также от окружающей среды вокруг емкости с водой. Причины эффекта Мпемба не совсем понятны, равно как и условия, при которых он возникает. Некоторые факторы, объясняющие это, включают испарение, растворенные газы и минералы, распределение температуры в воде, переохлаждение и изменения в окружающей среде.

Возникнет ли эффект Мпемба в моей поилке для кур? Сложно сказать. Если вам нравится экспериментировать, вы можете попробовать это с двумя поилками для курицы одинакового размера и дизайна, одна из которых наполнена холодной водой, а другая — горячей. Если вам не нравится экспериментировать, я рекомендую использовать любую доступную вам воду и не слишком беспокоиться о ее температуре. Если вы узнаете что-то интересное из своих экспериментов, оставьте нам ответ.

Ссылки и дополнительная информация об эффекте Мпемба

Есть ли правда в утверждении, что теплая или горячая вода замерзает быстрее, чем холодная? | Примечания и запросы

СПЕКУЛЯТИВНАЯ НАУКА

Есть ли правда в утверждении, что теплая или горячая вода замерзает быстрее, чем холодная?

ДА, кипящая вода замерзнет быстрее, чем вода комнатной температуры, если испарение допустимо (например, с открытыми контейнерами), потому что из-за повышенного испарения теряется достаточная масса, чтобы компенсировать более высокую начальную температуру.Для получения дополнительной информации см. Http://www.urbanlegends.com/science и научные ссылки в нем. (Д-р) Ричард Бальтазор, Группа моделирования верхних слоев атмосферы, Школа математики и статистики, Университет Шеффилда ([email protected])

ЭТО КАЖЕТСЯ невозможным, но ответ — да. Это эффект Мпембы, обнаруженный африканским школьником (с таким именем), которого учителя не восприняли всерьез, когда он настаивал на том, чтобы сказать им это: группа посетителей из Британия послушала его и обнаружила, что он провел экспериментальную работу над этим эффектом, и это действительно произошло.Человек, который расскажет вам из первых рук, — это Джон Льюис из Malvern School. Я сообщаю об этом из четвертых рук; он объяснит это из первых рук. Я попробовал этот эксперимент, и он работает стабильно, и я поручил студентам подтвердить результат. Работает каждый раз. Но, конечно, обе партии воды в какой-то момент имеют одинаковую температуру … Объяснения, связанные с инерцией поглощения воды, кажутся наиболее вероятным объяснением маловероятного происшествия. Но, конечно, бывает.Дэвид Хендерсон, Хоршем ([email protected])

ЭФФЕКТ был хорошо известен в древнем мире, поскольку следующий отрывок из «Метеорологии Аристотеля» (350 г. до н.э.) показывает: «Тот факт, что вода ранее была нагрета, способствует ее быстрому замерзанию: так она быстрее остывает. Следовательно, она быстрее остывает. многие люди, когда хотят быстро охладить горячую воду, начинают с того, что ставят ее на солнце «. Джон В. Райан, Канберра, Австралия ([email protected])

Я СЛЫШАЛ следующее объяснение, данное Джерл Уокер на захватывающей демонстрационной лекции на ежегодной конференции Американской ассоциации учителей физики в конце семидесятых.Игнорируя эффект испарения, и начиная с двух ведер с водой равного объема, одно при 100 ° C, а другое при 0 ° C, более горячее ведро имеет меньшую массу [из-за теплового расширения воды]. Доминирующим фактором является не охлаждение, а процесс замораживания, потому что «скрытая теплота плавления» воды — энергия, необходимая для ее замораживания — на единицу массы очень велика. Таким образом, полное горячее ведро имеет достаточно меньшую массу, чтобы перекрыть потери энергии при охлаждении горячего ведра со 100 ° C до 0 ° C, и горячее ведро замерзнет раньше.Ян Фэйрвезер, Будапешт, Венгрия.

ОБЪЯСНЕНИЕ, что в данном объеме воды при 100 ° C меньше веса и, следовательно, для замораживания требуется меньше тепла, неверно. Скрытая теплота, необходимая для плавления 1 кг воды, составляет 333,5 кДж. Тот же объем воды при 100 ° C будет весить 0,958 кг, так что содержание скрытой теплоты будет 319,5 кДж, но удельная теплота, отводимая при охлаждении этого количества воды от 100 ° C до 0 ° C, составляет 402 кДж (0.958 х 100 х 4,2). Таким образом, от горячей воды необходимо отводить более чем в два раза больше тепла. Некоторые люди предположили, что более высокая скорость замерзания (названная эффектом Мпемба в честь танзанийского школьника, которому приписывают это открытие) происходит из-за того, что конвекционные потоки сильнее в горячей воде, увеличивая скорость передачи тепла в окружающую среду. Если это так, то эффект Мпембы предположительно возникает только тогда, когда охлаждающая среда намного больше, чем охлаждаемый сосуд. Между прочим, если вы проведете этот эксперимент дома, два сосуда должны находиться в морозильной камере одновременно.Филип Уорд, Шеффилд ([email protected])

ПРЕДПОЛАГАЯ, что в одном ведре с водой температура 100 ° C, а в другом — при комнатной температуре, горячее ведро замерзнет первым, потому что вихревые токи возникают в горячем ведре, а не в холодном. Горячая вода у стенок ведра быстро остывает и, будучи более плотной, тонет. Горячая вода в центре ведра поднимается, и эти термики поддерживаются почти до точки замерзания. Следовательно, горячее ведро обгоняет ведро комнатной температуры.Брайан Уайт, Хемлингтон, Кливленд.

Ответ Лори Браун — чушь. Когда я изучал физику A’Level, мы фактически проверили эту гипотезу и доказали, что она верна. Моя память отрывочна, как это было девять лет назад, но я думаю, что это произошло из-за того, что горячая вода теряет тепло быстрее, чем холодная, и поэтому быстрее замерзает.
Мириам Оснер, Лидс

Добавьте свой ответ

Что быстрее замерзает холодная или горячая вода? — Мворганизация.org

Что замерзает быстрее, холодная или горячая вода?

Если вода изначально горячая, охлажденная вода внизу более плотная, чем горячая вода вверху, поэтому конвекции не будет, и нижняя часть начнет замерзать, пока верхняя часть еще теплая. В некоторых случаях из-за этого эффекта в сочетании с эффектом испарения горячая вода замерзает быстрее, чем холодная.

Горячая вода замерзает быстрее, чем холодная в морозилке?

Горячая вода может замерзнуть быстрее, чем холодная, в широком диапазоне экспериментальных условий.Это явление крайне противоречиво и удивительно даже для большинства ученых, но на самом деле оно реально. Явление, когда горячая вода может замерзнуть быстрее, чем холодная, часто называют эффектом Мпембы.

Горячая вода замерзает быстрее, чем гипотеза эксперимента с холодной водой?

Горячая вода замерзает быстрее, чем холодная? Это извечный вопрос, на который есть простой ответ: нет. Со времен Аристотеля исследователи и ученые-любители спорят с нелогичной теорией, согласно которой горячая вода замерзает быстрее, чем холодная.

Что лучше делать кубики льда из горячей воды?

Не беспокойтесь, попробуйте этот трюк с кубиками льда, которые быстро замерзают: наполните лоток для льда горячей водой и положите его в морозильную камеру. Это явление, называемое эффектом Мпембы, может показаться обратным, но на самом деле надежно работает. Вы получите замороженные кубики льда значительно быстрее, если начнете с горячей воды, чем с холодной.

Открывает ли теплая вода поры?

Хотя теплая вода на самом деле не открывает ваши поры, она может помочь очистить от грязи, грязи и кожного жира, накопившихся внутри.«Приготовление на пару или использование слишком горячей воды может фактически разрушить белки кожи и сделать вас более восприимчивыми к экземе, высыпаниям и раздражениям».

Какая вода открывает поры?

По словам Лупо: «Холодная вода может уберечь ваши поры от образования избыточного масла, но они никогда не закроются. С другой стороны, пар не заставит их открыться, но он будет стимулировать сальные железы ».

Как я могу прочистить поры?

6 способов прочистить поры навсегда, по мнению дерматологов

Используйте салициловую кислоту.
Маска углем или глиной 1 раз в неделю.
Купите экстрактор комедонов.
Используйте ретинол в повседневной жизни.
Не откажите себе в еженедельной полоске пор.
Выбирайте уход за лицом от прыщей в офисе.

Как закрыть поры?

Как уменьшить поры

Мыть моющими средствами. Кожа, которая часто бывает жирной или имеет закупоренные поры, может получить пользу от ежедневного очищающего средства.
Используйте актуальные ретиноиды.
Посидеть в парилке.
Нанесите эфирное масло.
Отшелушивайте кожу.
Используйте глиняную маску.
Попробуйте химический пилинг.

Почему горячая вода замерзает быстрее, чем холодная?

(Последнее обновление: 13 августа 2019 г.)

Почему горячая вода замерзает быстрее, чем холодная?

Если вы когда-либо наливали в морозильную камеру немного горячей и холодной воды одновременно, то, возможно, заметили, что горячая вода замерзает раньше, чем холодная.Или, может быть, нет (что делает всю эту тему такой привередливой). Наблюдали ли вы это явление лично или нет, интуитивно; это не имеет смысла. Горячая вода находится дальше от температуры замерзания воды, и при условии, что температура и состояние вещества не меняются одновременно; сначала должен замерзнуть холод. У него меньше изменений температуры, прежде чем он начнет замерзать. Так что с этим? Почему горячая вода замерзает быстрее, чем холодная?

Эффект Мпембы

Если вы думали, что мы дергаем вас за ногу со всем этим, на самом деле есть название всему этому испытанию.Это, как следует из подзаголовка, называется эффектом Мпемба .

Его происхождение не так грандиозно, как выполнение кучи математики или столкновение частиц друг с другом; они на самом деле довольно приземленные. Возможно, не так обыденно, как яблоко, упавшее кому-то на голову, но мы отвлеклись. Истоки эффекта Мпембы на самом деле лежат в производстве мороженого в средней школе.

Верно, Эрасто Мпемба, тогдашний танзанийский ученик средней школы, сделал открытие, что горячая вода может замерзать быстрее, чем холодная.Но для ясности: да, Фрэнсис Бэкон, Рене Декарт и другие ранее делали аналогичные заявления. Но только после случайного открытия Мпембы в 1960-х годах, когда он смог описать явления более подробно, чем его предшественники, эта идея получила распространение.

История гласит, что Мпемба делал мороженое в школьной лаборатории; в какой-то момент потребовалось вскипятить молоко. Вместо того, чтобы дать смеси остыть перед тем, как положить ее в морозильную камеру, Мпемба поместил ее в морозильную камеру, которая все еще кипела.Оказалось, что его микс схватился быстрее, чем другие студенты, и в 1969 году он помог опубликовать статью, объясняющую это испытание. Таким образом, эффект Мпембы.

Что-то не так с горячей и холодной водой

Сразу же невозможно воспроизвести эффект Мпембы со 100% уверенностью или точностью. Это означает, что горячая вода не может замерзать быстрее, чем холодная. Так что это просто, правда? Отбросьте представление о том, что горячая вода замерзает быстрее, следуйте нашей интуиции, двигайтесь дальше? Нет, мы тоже не можем этого сделать.Оказывается, достаточно раз, когда горячая вода замерзает , а не холодная, чтобы мы могли сохранить эффект Мпембы.

Существует лотов теорий относительно того, как именно работает эффект Мпемба. Но даже самые распространенные теории, похоже, рушатся.

Горячая вода испаряется быстрее

Одна из первоначальных распространенных теорий, оправдывающих эффект Мпембы, заключалась в том, как быстро вода испаряется. Учитывая, что горячая вода ближе к кипению, чем холодная, она быстрее испаряется.За это можно благодарить давление пара.

Итак, поскольку горячая вода испаряется быстрее, часть жидкости становится газообразной, когда вода замерзает. Следовательно, к моменту замерзания образцов горячей / холодной воды в горячем образце будет меньше жидкой массы. Чем меньше жидкой массы, тем быстрее он замерзнет.

Проблема в том, что вы сами можете доказать, что это непоследовательно. Мы налили горячую и холодную воду в герметичные контейнеры, чтобы предотвратить испарение, но мы все равно получаем неоднозначные результаты.По логике вещей, если эта гипотеза верна, сначала должна замерзнуть холодная вода. Оказывается, мы заставили горячую воду сначала замерзнуть даже в этих условиях, так что эта теория не выдерживает критики.

Конвекционное охлаждение

Мы знаем, что горячая вода менее плотная, чем холодная — вы наблюдаете это при повышении температуры. Таким образом, другая гипотеза гласит, что горячая вода имеет больший температурный градиент при замерзании. Поскольку она более горячая, и горячая вода поднимается, температура пробы горячей воды будет менее однородной, чем холодной.

Из-за температурного градиента возникает конвекционный поток (горячее вещество поднимается, охлаждается, опускается на дно, выталкивая вверх новый, относительно более теплый материал, который охлаждает и продлевает цикл). Следовательно, образец горячей воды теряет тепло быстрее, чем холодная, поэтому он сначала замерзает.

Но, увы, оказалось, что мы не полностью опровергли эту теорию.

Горячие контейнеры; Холодная вода

Есть еще одна теория относительно контейнеров.Горячая вода нагревает свой контейнер, и тогда контейнер обеспечивает лучший тепловой контакт с морозильной камерой, чем холодный контейнер. Следовательно, более быстрое замораживание.

Нам это тоже не показалось убедительным.

Водородные связи

Мы не собираемся вдаваться в подробности того, что такое водородные связи; межмолекулярные силы — время. Но вы должны знать, что вода может их создавать, и она может образовывать водородные связи с собой. Мы имеем в виду, что молекулы воды образуют водородные связи друг с другом, а не одна молекула сама с собой.Водородные связи также являются одним из наиболее сильных типов межмолекулярных сил.

Си Чжан из Технологического университета Наньян в Сингапуре (и вы знаете, ее команда) выдвигает теорию, связанную с водородными связями.

Мы можем визуализировать такую молекулу воды под (Пикассо гордился бы) .

Большой синий кружок — атом кислорода; красные кружки — атомы водорода.

Теория Со Кси Чжан: водородные связи между несколькими молекулами воды сближают их.Однако эти молекулы также отталкиваются друг от друга (потому что, если бы молекулы и атомы действительно соприкоснулись, мы получили бы ядерный синтез, а это плохо). Из-за этого отталкивания связи в молекуле воды немного растягиваются. Это означает, что они содержат больше энергии, чем если бы связи не были растянуты.

Когда мы нагреваем воду, она позволяет водородным связям между молекулами растягиваться. В результате связи внутри молекулы воды могут немного сжиматься. Когда они сокращаются, они могут высвободить энергию, которая была у них при растяжении.С точки зрения термодинамики, потеря энергии в основном приводит к охлаждению. Согласно этой теории, горячая вода имеет доступ к методу охлаждения, которого у холодной воды просто нет на молекулярном и атомарном уровне.

После некоторых вычислений команда Кси Чжана смогла фактически определить поддающуюся количественной оценке разницу в скорости охлаждения, связанную с этим фиаско с облигациями. Хотя это, вероятно, не конец исследования эффекта Мпембы, мы на этом сейчас и находимся.

Думаете, теперь вы эксперт по воде? Посмотри, как хорошо ты знаешь все эти влажные слова.

испанских исследователей обнаружили этот эффект в гранулированной среде, открыв дверь к теоретическому пониманию эффекта Мпембы — ScienceDaily

Группа исследователей из Мадридского университета Карлоса III, Университета Эстремадура и Университета Севильи определила Теоретическая основа, которая могла бы объяснить эффект Мпембы, парадоксальное физическое явление, обнаруженное, когда горячая вода замерзает быстрее, чем холодная.

Исследователи, которые недавно опубликовали результаты в Physical Review Letters , подтвердили, как это явление происходит в гранулированных жидкостях, то есть тех, которые состоят из очень маленьких частиц и взаимодействуют между теми, которые теряют часть своей кинетической энергии. Благодаря этой теоретической характеристике, «мы можем моделировать на компьютере и проводить аналитические расчеты, чтобы знать, как и когда произойдет эффект Мпембы», — сказал Антонио Ласанта. Ласанта из Института моделирования и моделирования жидкостей, нанонауки и промышленной математики при Университете Грегорио Миллана Барбани (UC3M).«Фактически, — сказал он, — мы обнаруживаем не только то, что самые горячие могут охлаждаться быстрее, но также и обратный эффект: самые холодные могут нагреваться быстрее, что можно было бы назвать обратным эффектом Мпембы».

Тот факт, что предварительно нагретые жидкости замерзают быстрее, чем уже остывшие, впервые наблюдал Аристотель в 4 веке нашей эры. Фрэнсис Бэкон, отец научного эмпиризма, и Рене Декарт, французский философ, также интересовались этим явлением, которое стало теорией, когда в 1960 году танзанийский студент по имени Эрасто Мпемба объяснил своему учителю в классе, что самая горячая смесь мороженого замерзало быстрее, чем холодное.Этот анекдот вдохновил на создание технического документа по данному предмету, и эффект стал анализироваться в образовательных и научных журналах. Однако его причины и последствия до сих пор практически не изучены.

«Исторически сложилось так, что этот эффект не рассматривался строго, а просто как аномалия и дидактическое любопытство», — сказал Антонио Прадос, один из исследователей из отдела теоретической физики Университета Севильи. «С нашей точки зрения, было важно изучить его в системе с минимальным количеством ингредиентов, чтобы иметь возможность контролировать и понимать его поведение», — сказал он.Это позволило им понять, в каких сценариях легче происходить, что является одним из основных вкладов этого научного исследования. «Благодаря этому мы определили некоторые ингредиенты, так что эффект проявляется в некоторых физических системах, которые мы можем хорошо описать теоретически», — заявили исследователь Франсиско Вега Рейес и Андрес Сантос из Universidad de Extremadura Instituto de Computación Científica Avanzada (Институт передовых научных вычислений).

«Сценарий, при котором эффект будет наиболее легко проявиться, — это когда скорости частиц перед нагреванием или охлаждением имеют определенное расположение — например, с высокой дисперсией вокруг среднего значения», — сказал он.Таким образом, на изменение температуры жидкости можно значительно повлиять, если состояние частиц подготовлено перед охлаждением.

Это исследование «фундаментальной науки», помимо вклада в улучшение фундаментальных знаний, может иметь другие приложения в среднесрочной или долгосрочной перспективе. Фактически, эта группа исследователей планирует провести эксперимент, подтверждающий теорию. Ученые считают, что обучение подражанию и использованию этого эффекта может найти применение в нашей повседневной жизни.Например, его можно использовать для изготовления электронных устройств, которые мы хотим быстрее охладить.

Видео (испанский с английскими субтитрами): https://youtu.be/esHynYASgeY

История Источник:

Материалы предоставлены Мадридским университетом Карлоса III . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Почему горячая вода замерзает быстрее холодной

Эффект Мпемба. Изображение: Джеймс Браунридж

(PhysOrg.com) — На протяжении поколений ученые знали, что горячая вода может замерзать быстрее, чем холодная, эффект, известный как эффект Мпембы, но до сих пор не понимали, почему. Было предложено несколько теорий, но один ученый считает, что у него есть ответ.

Теории эффекта Мпембы включают:

более быстрое испарение горячей воды, что уменьшает объем, оставшийся для замерзания

Образование наледи на холодной воде, изолируя ее

различных концентраций растворенных веществ, таких как углекислый газ, который удаляется при нагревании воды.

Проблема в том, что эффект не всегда проявляется, а холодная вода часто замерзает быстрее, чем горячая.

Сотрудник по радиационной безопасности Университета штата Нью-Йорк Джеймс Браунридж изучал эффект в свободное время в течение последнего десятилетия, проводя сотни экспериментов, и теперь говорит, что у него есть доказательства того, что переохлаждение имеет место. Браунридж сказал, что он обнаружил, что вода обычно переохлаждена при 0 ° C и начинает замерзать только ниже этой температуры. Температура замерзания определяется примесями в воде, которые вызывают образование кристаллов льда. Примеси, такие как пыль, бактерии и растворенные соли, имеют характерную температуру зародышеобразования, а когда их несколько, точка замерзания определяется той, которая имеет самую высокую температуру зародышеобразования.

В своих экспериментах Браунридж взял две пробы воды с одинаковой температурой и поместил их в морозильную камеру. Он обнаружил, что один обычно замерзает раньше другого, предположительно из-за немного другого состава примесей. Затем он вынул образцы из морозильной камеры, нагрел один до комнатной температуры, а другой до 80 ° C, а затем снова заморозил. Результаты заключались в том, что если разница в температуре замерзания составляла не менее 5 ° C, продукт с самой высокой точкой замерзания всегда замерзал раньше другого, если его нагревали до 80 ° C, а затем повторно замораживали.

Браунридж сказал, что горячая вода остывает быстрее из-за большей разницы температур между водой и морозильной камерой, и это помогает ей достичь точки замерзания до того, как холодная вода достигнет своей естественной точки замерзания, которая как минимум на 5 ° C ниже. Он также сказал, что необходимо контролировать все условия, такие как расположение образцов в морозильной камере и тип контейнера, чего, по его словам, другие исследователи не делали.

Эффект, теперь известный как эффект Мпембы, был впервые отмечен в 4 веке до нашей эры Аристотелем, и многие ученые отмечали то же явление за столетия, прошедшие со времен Аристотеля.Это было названо эффектом Мпембы в 1960-х годах, когда школьник Эрасто Мпемба из Танзании заявил на своем уроке естественных наук, что мороженое замерзнет быстрее, если его сначала нагреть, а затем положить в морозильную камеру. Смех закончился только тогда, когда школьный инспектор сам попробовал эксперимент и подтвердил его.

Температура замерзания переохлажденной воды зависит от электрического заряда.

Дополнительная информация:
Эффект Мпемба — статья в Wiki;

Джеймс Д.Веб-страница Браунриджа;

научная статья об эффекте Мпемба, март 2010 г., Джеймс Д. Браунридж;

через Newscientist

Ссылка :
Эффект Мпембы: почему горячая вода может замерзать быстрее, чем холодная (2010, 26 марта)
получено 30 сентября 2021 г.
с https: // физ.org / news / 2010-03-mpemba-effect-hot-fast-cold.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Cracked, холодный случай, почему кипяток быстрее замерзает | CBE

Микропузырьки и эффект Мпембы: профессор Уилл Циммерман появляется в Times и комментирует загадку физической химии.

Я исследую то, что я считал загадкой физической химии, которой уже более 50 лет. Оказывается, он старше. Аристотель заметил это явление. Да Винчи это прокомментировал. Но ученик средней школы из Танзании (Эрасто Мпемба) с упорством, которое редко можно увидеть, заметил это в 1964 году. И все время указывал на это. В конце концов, уважаемый дипломат и профессор физики сэр Денис Осборн отстаивал свое дело, и они опубликовали основополагающую статью в 1969 году.

Вкратце, Мпемба работал в кафе после школы.Одной из его задач было приготовление мороженого. Он заметил, что если кипятить молоко, горячее кипяченое молоко замерзает раньше, чем холодное. Никто ему не поверил. Мпемба и Осборн (1969) опубликовали набор обманчиво простых экспериментов, проведенных старшеклассниками, в которых они кипятили воду из-под крана, а затем давали ей остыть до заданной температуры, прежде чем положить горячую воду в морозильную камеру, а затем наблюдали время до начала замерзания (первого затвердевания). Они рассчитали, сколько времени это заняло. Самая быстрая была при начальной температуре 95 ° C (и при самой высокой тестируемой температуре).Самый медленный имел начальную температуру 18,5 ° C.

старшеклассников за последние пятьдесят лет опробовали эти эксперименты. Об эффекте Мпембы бушуют дебаты, так как нет согласованного объяснения. В 2012 году Королевское химическое общество провело международный конкурс на лучшее «решение», в котором приняли участие более 22000 участников. Никто этого не решил. Мпемба и Осборн присутствовали на церемонии награждения Бреговича (2012), который был признан автором лучшей работы с некоторыми очень хорошо выполненными экспериментами и сопоставлением идей.

Том Уиппл, научный обозреватель «Таймс», написал об этом хорошую статью в январе 2013 года, и это первое, что я услышал об этом противоречии. Я читал его во время остановки в пяти часах езды на юг Англии (там такое плохое движение!) И ломал голову над тем, что написали Бреговичу. И меня осенило, где образуются микропузырьки и как они ответственны за гораздо более быструю передачу тепла.

В тот вечер я пошел и купил «Таймс», и в следующем месяце разработал уравнения моей новой теории.Я представил их в Кембриджском университете в 2015 году. Но новая теория — это в лучшем случае только половина научной истории. Для проверки новой теории требуется предсказание, а это обычно означает проведение новых экспериментов. Вероятно, как и в большинстве университетских лабораторий, проведение новых экспериментов было запрещено в прошлом году, за исключением случаев с высоким приоритетом. В декабре прошлого года меня осенило, что я должен проанализировать уже опубликованные эксперименты по этой теме. Я сделал это, и предсказание, которое моя теория делает о микропузырьках и растворенных газах, прекрасно коррелирует с работой Мпембы и Осборна 1969 года.Ни у кого больше нет теории, которая коррелирует какие-либо физические свойства с этими экспериментами. Так что у меня есть объяснение. Это делают микропузырьки.

Прочтите статью: «На пути к конденсатору микропузырьков: диспергированные микропузырьки, обеспечивающие дополнительный теплоперенос в водных растворах из-за динамики фазового перехода в эрлифтовых сосудах».