Феномен замерзающей воды

Любой владелец дачного домика для сезонного проживания знает, что необходимо в обязательном порядке слить воду из летнего водопровода до прихода устойчивых морозов. Замерзшая вода повредит трубы, сведя на нет все усилия по обустройству автономной системы водоснабжения, на которое было затрачено много средств. Копка колодца или бурение скважины на воду, прокладка труб и организация водопровода в доме, как известно, требуют значительных капитальных вложений.Но процесс замерзания воды, кроме негативных последствий, обладает еще и качеством, которым интересуются даже представители ученых кругов. Это парадоксальная способность горячей воды замерзать быстрее, чем холодной.

Открытие эффекта Мпембы

Впервые эффект ускоренного замерзания жидкости был замечен простым учеником простой школы в Танзании. Эрасто Мпемба обратил внимание на то, что при приготовлении мороженого горячая молочная смесь, поставленная в морозильную камеру, застывает за менее короткий промежуток времени, чем такая же смесь, но предварительно охлажденная. Выяснил он это случайным образом, но, заинтересовавшись явлением, начал проводить опыты уже с водой.Нужно отметить, что с феноменом ускоренного замерзания кипятка были знакомы такие известные личности, как Рене Декарт и Аристотель, но вплотную им занялся именно школьник из Танзании, и произошло это только в середине XX века. Своими исследованиями он поделился с университетским профессором Денисом Осборном. Тот азартно принялся за проведение экспериментов, пригласив в компанию любознательного Мпембу. Результаты опытов позднее были опубликованы в одном из научных журналов, а само свойство воды получили название «эффект Мпембы».

Как ученые объясняют феномен Мпембы

После проведение огромного количества опытов с водой, создавая различные условия, при которых наблюдалось образование льда, ученые сделали вывод, что эффект Мпембы могут вызывать разные факторы. Вот некоторые из них…

Парообразование

Испаряясь, горячая вода начинает терять свой объем, кроме того, процесс испарения сопровождается понижением температуры испаряющейся жидкости. Как следствие, процесс замерзания идет интенсивнее и начинается быстрее, чем у сравнительного образца — емкости с холодной водой.

Температура воды

Большой разрыв между уровнями температуры воды и охлаждающей среды обуславливает увеличенную интенсивность теплообмена, что влечет за собой быстрое охлаждении жидкости.

Эффект переохлаждения

Известно, что процесс полного замерзания переохлажденной жидкости идет за менее короткий срок, чем постепенное образование кристаллов льда. Переохлаждение связано с отсутствием центра кристаллизации, в роли которого могут выступать пузырьки газов. В горячей воде минимальное количество растворенных газов, так как в процессе кипения они в большинстве своем выделились в окружающую среду. Но всегда наступает критический момент, когда в переохлажденной воде начинается образовываться лед, но за счет слишком низкой температуры воды, интенсивность возникновения кристаллов льда значительно возрастает.Кроме перечисленных факторов, ученые упоминают также конвенцию, теплопроводность, различные химические примеси и прочее. Существуют даже формулы, доказывающие существование эффекта Мпембы. Но при этом парадокс так и остается парадоксом, а ученые пока не пришли к единой версии его объяснения.