Вода – это источник всего живого на нашей Земле. Если взглянуть на ее химический состав, то можно подумать, что она предельно проста, а значит, никакими уникальными свойствами не обладает. Но это далеко не так. На самом деле обычная вода не раз удивляла и до сих пор удивляет ученых своими необычными свойствами. В этой статье я хочу рассказать вам о так называемом парадоксе Мпембы – когда горячая вода застывает быстрее, чем холодная. Итак, начнем.
История Парадокса
На самом деле данный эффект наблюдался еще такими учеными мыслителями как: Аристотель, Ф. Бэкон и Р. Декарт. Но в современную физику этот парадокс занесен под именем Э. Мпемба, который еще будучи учеником в 1963 году озадачил учителя физики очень простым вопросом:
Почему в его морозилке теплое мороженное застыло быстрее, чем холодное?
На что учитель ответил, что он (ученик) открыл новую физику – Физику Мпембе.
Уже став учеником средней школы пытливый ученик задал вопрос по поводу воды профессору Д. Осборну (который был приглашен из колледжа в Дар-Эс-Саламе, для ведения уроков по физике), который звучал так:
"Если взять два одинаковых контейнера и поместить в них воду, в один теплую с температурой 35 градусов по Цельсию, а во второй горячую с температурой 100 градусов по Цельсию, то во втором контейнере (с горячей водой) быстрее образуется лед. Почему так происходит?"
Профессора заинтересовала данная тема и уже в 1969 году была опубликована совместная научная работа ученика и профессора в журнале Physics Education. Именно с того момента этот эффект и получил название парадокс Мпембе.
Интересно?! Тогда давайте разбираться, почему так происходит и правда это или нет.
Научное объяснение эффекта Мпембе
Итак, парадокс Мпембе гласит, что при определенных условиях горячая вода быстрее замерзает, чем холодная, хотя при этом она должна пройти температуру холодной воды во время процесса охлаждения.
Объяснений данному парадоксу было выдвинуто просто огромное количество и в последнее время наиболее логичным выглядело объяснение согласно которому:
Часть горячей воды банально просто испаряется, тем самым уменьшается общее ее количество, а значит процесс застывания происходит быстрее.
Но научная группа из Технологического Сингапурского университета Наньян, которая возглавляется химиком Си Чжаном, выступила с заявлением, что они разрешили эту загадку, но пока только теоретически.
Оказалось, что секрет кроется в количестве запасенной энергии в водородных связях между молекулами воды.
Все мы с вами знаем, что молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. И эти молекулы соединены водородными связями, а в процессе нагрева данные связи растягиваются, то есть запасают энергию.
И получается, что в процессе охлаждения происходит сжимание этих связей, что приводит к выделению энергии, а значит к дополнительному охлаждению. Но еще раз повторюсь, что это всего лишь теоретическая выкладка.
На самом деле парадокс - фейк
Но большинство ученого сообщества склонно считать, что данный парадокс всего лишь научный фейк и весь секрет заключен в теплопроводности, а именно:
Итак, если мы с вами возьмем два сосуда и поместим его в морозильную камеру холодильника (где и был замечен этот эффект), то единственным вариантом, когда проявится парадокс Мпембе - это если в камере холодильника будет присутствовать корка изо льда. В таком варианте холодный стакан с водой будет охлаждаться исключительно за счет холодного воздуха в камере.
А вот сосуд с горячей водой обязательно проплавит корку изо льда тем самым обеспечив гораздо более лучшую теплопроводность с сосудом за счет контакта с испарителем, а это даст ускоренное охлаждение жидкости, а следовательно и замерзать она будет быстрее.
И как говорится, никакого секрета больше нет.
Понравилась статья, ставим палец вверх и подписываемся. Есть что сказать, милости просим в комментарии.