Правда ли, что горячая вода замерзает быстрее холодной

Вы ставите в морозилку два стакана — один с горячей водой, другой с холодной. Логично ожидать, что холодный замёрзнет первым. Но иногда всё происходит наоборот: горячая вода превращается в лёд быстрее. Это вполне реальное физическое явление, известное как эффект Мпембы. И да, учёные до сих пор спорят, почему он работает.

Что такое эффект Мпембы и почему горячая вода замерзает быстрее

Эффект назван в честь школьника Эрасто Мпембы, который в 1960-х заметил эту странность на уроке. С тех пор эксперимент повторяли тысячи раз — и он действительно срабатывает.

Вот основные причины, почему горячая вода может замерзать быстрее:

• Испарение. Горячая вода активнее испаряется, теряя часть объёма. Меньше воды — быстрее замерзает.
• Конвекция. В горячей воде сильнее перемешиваются слои. Тепло уходит быстрее, чем в «ленивой» холодной.
• Растворённые газы. При нагреве в воде меняется количество растворённых газов, которые обычно мешают кристаллизации льда.
• Контакт с морозилкой. Горячий стакан может подплавить иней и лучше соприкоснуться с холодной поверхностью, ускоряя охлаждение.

Важно: эффект проявляется не всегда. Он зависит от температуры, формы сосуда, состава воды и условий заморозки.

Можно ли повторить эффект Мпембы дома

Хотите проверить сами? Используйте одинаковые ёмкости, налейте воду из одного источника и поставьте их рядом в морозилке. Иногда результат удивляет.

Эффект Мпембы показывает: в реальном мире интуиция часто проигрывает физике. А ещё это отличный пример того, как простые бытовые наблюдения могут поставить в тупик даже науку.

Почему вылитый кипяток на морозе превращается в снег

Ну а теперь поговорим про красивое зимнее развлечение. Вы точно видели его результат у кого-нибудь на фото. Кипяток резко выплёскивают на морозе, подбрасывая вверх, и он мгновенно замерзает, превращаясь в морозный салют.

Это не эффект Мпембы, как принято считать. Это похожая, но физически другая история, и как раз она хорошо объясняется без парадоксов.

Когда на сильном морозе (обычно −20 °C и ниже) вы резко выплёскиваете горячую воду в воздух, происходит сразу несколько процессов:

1. Мгновенное дробление на каплиВода вылетает не струёй, а облаком микрокапель. У каждой капли — огромная площадь поверхности по сравнению с объёмом, а значит, тепло теряется почти мгновенно.
2. Быстрое испарениеЧасть воды испаряется прямо в полёте. Испарение уносит тепло, резко охлаждая оставшуюся воду.
3. Мгновенная кристаллизацияОставшиеся капли не «остывают», а сразу переохлаждаются и превращаются в мельчайшие кристаллы льда и снежную пыль. Поэтому выглядит так, будто вода «взрывается паром».

Почему именно горячая, а не холодная? Холодная вода хуже испаряется, тяжелее дробится, падает на землю раньше, чем успевает замёрзнуть. А горячая вода идеально подходит для этого трюка.

Вы, наверно, задаётесь вопросом: это пар или лёд? На самом деле — и то и другое:

• белое облако — это смесь водяного пара и микрокристаллов льда
• именно лёд создаёт «пушистую» форму дуги

 Важное предупреждение! Такой эксперимент:

• опасен при ветре (можно получить ожог)
• не работает при −5…−10 °C
• требует очень горячей воды, почти кипятка