Представьте, что вам нужно сделать лёд. У вас есть два стакана — в одном вода комнатной температуры, в другом с кипятком. Что вы поставите в морозилку? Здравый смысл подсказывает: холодную. Но не спешите. Опыт показывает, что первым замёрзнет… кипяток.
Это не шутка, а реальное физическое явление, которое учёные называют эффектом Мпембы. Звучит парадоксально: горячей воде нужно сначала остыть до температуры холодной, а уже потом начинать замерзать. Логично, что это должно занять больше времени. Но на практике всё происходит с точностью до наоборот.
Феномен заметили ещё в древности. О нём упоминали Аристотель и философ Фрэнсис Бэкон. Но своё современное название эффект получил благодаря школьнику из Танзании Эрасто Мпембе. В 1963 году на уроке кулинарии он вместе с одноклассниками готовил мороженое. Эрасто, чтобы сэкономить время, поставил в морозильник ещё горячую смесь. К его удивлению, она замёрзла раньше, чем остывшие смеси других ребят.
Учитель, услышав об этом, лишь посмеялся. Но Мпемба оказался настойчивым. Он добился встречи с профессором физики Деннисом Осборном, который провёл лабораторные опыты и подтвердил: школьник прав. Горячая вода действительно замерзает быстрее при определённых условиях. Так имя танзанийского подростка навсегда вошло в учебники.
Но почему так происходит? Учёные до сих пор спорят, предлагая разные объяснения. Единой причины нет, скорее всего, работает комбинация факторов.
Во-первых, горячая вода активнее испаряется. Её становится немного меньше по объёму, и меньшей массе проще охладиться.
Во-вторых, в такой воде меньше растворённых газов (они улетучиваются при нагреве). Считается, что это тоже может ускорять процесс кристаллизации.
В-третьих, горячая вода создаёт более интенсивные потоки при охлаждении. Она лучше перемешивается, и тепло отходит равномерно по всему объёму. Холодная вода часто замерзает сверху, образуя ледяную корку, которая работает как термос и замедляет остывание нижних слоёв.
В следующий раз, когда будете готовить лёд для напитков, попробуйте поэкспериментировать. Налейте в две одинаковые формочки холодную и тёплую воду и поставьте в морозилку. Возможно, именно вы сможете своими глазами увидеть этот удивительный парадокс.
Эффект Мпембы — отличный пример того, как важны наблюдательность и смелость задавать вопросы. Иногда открытия рождаются не в лабораториях, а на обычных школьных уроках, стоит только внимательно посмотреть на привычные вещи.