Почему горячая вода иногда замерзает быстрее холодной: загадка эффекта Мпембы

На первый взгляд это звучит как абсурд. Логика подсказывает, что холодная вода должна замерзать быстрее горячей, ведь ей нужно пройти меньший путь до нуля градусов. Но в ряде случаев всё происходит наоборот — горячая вода замерзает быстрее. Это странное и удивительное явление получило название эффект Мпембы, и оно уже десятки лет озадачивает учёных, физиков и просто любопытных людей.

Как всё началось

История этого феномена уходит в 1960-е годы в Танзанию. Школьник по имени Эрасто Мпемба, занимаясь приготовлением мороженого, заметил, что горячая смесь замерзает быстрее, чем холодная. Его наблюдение встретили с насмешкой, ведь это противоречило здравому смыслу. Однако Мпемба не отступил, и в итоге его наблюдение подтвердили экспериментально. Так феномен получил его имя и стал одной из научных загадок.

Почему это возможно

Точного ответа на вопрос, почему эффект Мпембы проявляется, нет до сих пор. Учёные выдвинули несколько гипотез, и, вероятно, в разных ситуациях могут работать разные факторы.

1. Испарение

Горячая вода быстрее испаряется, теряя часть объёма. Меньший объём жидкости замерзает быстрее, чем большой, поэтому результат может казаться парадоксальным.

2. Движение молекул

В горячей воде молекулы движутся активнее. При остывании их движение может изменять структуру воды, ускоряя кристаллизацию льда.

3. Переохлаждение

Холодная вода иногда может охладиться ниже 0°C, не превращаясь в лёд, из-за отсутствия кристаллов, с которых начинается замерзание. Горячая вода может миновать этот этап, что ускоряет процесс.

4. Растворённые газы

Вода, которая кипела, содержит меньше растворённых газов. Это может менять её физические свойства и влиять на процесс замерзания.

Когда эффект проявляется

Важно понимать, что эффект Мпембы наблюдается не всегда. Всё зависит от множества условий: начальной температуры, формы и материала ёмкости, температуры окружающей среды, скорости охлаждения и даже чистоты воды. Иногда горячая вода действительно замерзнет быстрее, а иногда — нет.

Подборка по теме на LifeGlobe.net: 10 поразительных парадоксов, которые сбивают с толку

Эксперимент у себя дома

Проверить этот феномен может каждый. Достаточно взять две одинаковые ёмкости, налить в одну холодную воду, а в другую — горячую, и поставить их в морозильник. Но результаты могут вас удивить: в одних случаях горячая вода «победит», в других — нет. Именно эта непредсказуемость и делает эффект Мпембы таким интересным для изучения.

Почему это важно

Хотя на первый взгляд это просто любопытный трюк, изучение эффекта Мпембы помогает глубже понять свойства воды — вещества, без которого невозможно существование жизни. Эти знания могут иметь практическое значение в промышленности, климатологии и даже в космических исследованиях.

Неразгаданная тайна

Прошло более полувека с момента открытия эффекта Мпембы, но он всё ещё не получил однозначного объяснения. Возможно, секрет кроется в комбинации сразу нескольких факторов. А пока учёные продолжают споры и эксперименты, мы можем просто наслаждаться тем, что даже в XXI веке природа умеет нас удивлять.