Почему горячая вода замерзает быстрее чем холодная
Есть несколько вариантов объяснения этого парадокса:
Горячая вода быстрее испаряется, уменьшая тем самым свой объем, а меньший объем воды с той же температурой замерзает быстрее. В герметичных контейнерах холодная вода должна замерзать быстрее.
Наличие снеговой подкладки. Контейнер с горячей водой протаивает под собой снег, улучшая тем самым тепловой контакт с охлаждающей поверхностью. Холодная вода не протаивает под собой снег. При отсутствии снеговой подкладки контейнер с холодной водой должен замерзать быстрее.
Холодная вода начинает замерзать сверху, ухудшая тем самым процессы теплоизлучения и конвекции, а значит и убыли тепла, тогда как горячая вода начинает замерзать снизу. При дополнительном механическом перемешивании воды в контейнерах холодная вода должна замерзать быстрее.
Наличие центров кристаллизации в охлаждаемой воде — растворенных в ней веществ. При малом количестве таких центров в холодной воде превращение воды в лед затруднено и возможно даже ее переохлаждение, когда она остается в жидком состоянии, имея минусовую температуру.
Недавно было опубликовано еще одно объяснение. Д-р Джонатан Катц (Jonathan Katz) из Вашингтонского университета исследовал это явление и пришел к выводу, что важную роль в нем играют растворенные в воде вещества, которые при нагревании осаждаются.
Под растворенными веществами д-р Катц подразумевает бикарбонаты кальция и магния, которые содержатся в жесткой воде. Когда воду нагревают, эти вещества осаждаются, вода становится «мягкой» . Вода, которая никогда не нагревалась, содержит эти примеси, она «жесткая» . По мере ее замерзания и образования кристаллов льда концентрация примесей в воде увеличивается в 50 раз. Из-за этого понижается точка замерзания воды.
Мне это объяснение не кажется убедительным, т. к. не надо забывать, что эффект был обнаружен в опытах с мороженным, а не с жесткой водой. Скорее всего причины явления теплофизические, а не химические.
Пока однозначного объяснения парадокса Мпембы не получено. Надо сказать, что некоторые ученые не считают этот парадокс заслуживающим внимания. Однако это очень интересно, что простой школьник добился признания физического эффекта и получил популярность из-за своей любознательности и настойчивости.
Этот эффект назвали в честь школьника из Танзании Эрасто Мпемба, который поставил эксперимент, делая мороженое из молока в 1963 году. Ученики должны были нагреть молоко и дать ему остыть, затем поместить в морозилку для замораживания. Но мальчик беспокоился, что ему не хватит места в морозилке и поместил молоко, когда оно было еще горячим, и оно замерзло быстрее, чем у остальных.
Ученые так до конца и не понимают природу этого явления, объясняя его либо разницей в переохлаждении, испарении, образовании льда, конвекции, либо воздействием разжиженных газов на горячую и холодную воду.
1. Горячая вода быстро испаряется, что снижает ее объем, а меньший объем воды с той же температурой замерзает быстрее. Поэтому холодная вода в герметичных контейнерах должна замерзать быстрее.
2. Наличие снеговой подкладки. Контейнер с горячей водой топит под собой снег, что улучшает контакт с охлаждающей поверхностью. В то же время холодная вода не тает снег. Если снеговой подкладки нет, то контейнер с холодной водой должен замерзать быстрее.
3. Холодная вода начинает замерзать сверху, что ухудшает процессы теплоизлучения и конвекции, а значит, увеличивает потерю тепла. А горячая вода начинает замерзать снизу. Если происходит дополнительное механическое перемешивание воды в контейнерах, то холодная вода должна замерзать быстрее.
4. Наличие центров кристаллизации в охлаждаемой воде - веществ, которые растворены в ней. Если в холодной воде мало таких центров, то превращение воды в лед затруднено, а возможно даже переохлаждение, когда вода остается в жидком состоянии при минусовой температуре.
Артём, да что ты черт возьми...
https://ok.ru/video/6118901212
Давайте на примере:
Берём 3 бассейна 1 бассейн заливаем водой в 5°, 2 бассейн заливаем водой в 15°, а 3 бассейн в 35°.
Если сначала искупаться в бассейне 2 а потом зайти в бассейн 1 то вам будет не так холодно, потому-что вы привыкли к холоду, а если из бассейна 3 зайти в бассейн 1, то вам станет жутко холодно от того, что вы привыкли к теплу. Так, что всё зависит от привыкания к холоду.