Эффект, благодаря которому горячая вода мгновенно замерзает на морозе, носит имя Эрнесто Мпембы из африканской республики Танганьика. Вообще-то об этом природном явлении человечеству известно с древности, о нём упоминают Аристотель и Декарт.
Эрнесто Мпемба и Деннис Осборн опубликовали в 1969 года в журнале «Физика и образование» статью, объясняющую этот эффект – отсюда его экзотическое название.
Согласно легенде, юный Мпемба думал, что он впервые совершил такое открытие и донимал своего школьного учителя, с тем, чтобы тот объяснил явление. Учитель только смеялся и говорил: «О, эффект Мпембы!» Тогда Мпемба обратился к университетскому профессору, физику Осборну – и из этого вышла научно-популярная статья.
Обратимся и мы за комментарием к компетентному университетскому учёному. О природе явления рассказывает физик, старший научный сотрудник лаборатории сенсорики ЮУрГУ Александр Герасимов:
Когда горячую воду распыляют на морозе, она испаряется гораздо быстрее, чем холодная. Чем ближе её температура к точке кипения, тем интенсивнее идёт испарение. А при испарении жидкость активно теряет тепло. Поэтому часть мельчайших капель успевает испариться, а другая часть – моментально замерзает, так как резко переохлаждается.
Похожий принцип работает и в обратную сторону – например, когда тает лёд: он забирает тепло у окружающей воды, и она может снова замёрзнуть. Это взаимосвязанные процессы.
Думаю, этот эффект люди замечали с древних времён, как только научились нагревать воду на морозе, её ведь наверняка часто проливали, случайно или нарочно. Чем ниже температура и чем суше воздух, тем сильнее проявляется явление: в сухом зимнем воздухе испарение идёт легче. При –30 °C или –40 °C эффект уже очень хорошо виден.
Важен и способ разбрызгивания. Чем мельче капли, тем нагляднее результат: образуется больше тумана и ледяных кристаллов. Если же выливать воду крупными порциями, например, из ведра, то для мгновенного замерзания понадобится уже экстремальный холод, около –50 °C. Поэтому лучше разбрызгивать её маленькими струйками, на большую площадь – так физика процесса раскрывается ярче.