Личный кабинет
Холодная и горячая вода: тайны кристаллизации
Вода не первый раз подкидывает ученым головоломки. Например, при замерзании расширяется и в твердом состояние имеет меньшую плотность, чем в жидком виде. Ещё один парадокс, связанный с замерзанием — горячая вода кристаллизуется быстрее холодной. Почему? По всем законам природы ей нужно сначала остынуть, а потому уже замерзнуть. Но случается ровно наоборот: горячая вода застывает быстрее, чем холодная. Ученые по-разному объясняют этот факт…
Ключевые версии
Наука на этот счет выдвигает четыре предположения:
- Испарение в нагретой воде происходит быстрее, следовательно, объем жидкости уменьшается. Меньшее количество быстрее замерзает.
- Горячая вода нагревает стенки емкости, что позволяет повысить тепловой контакт с охладителем.
- Холодная вода замерзает сверху, тогда как горячая снизу. Это позволяет нагретой жидкости быстрее кристаллизироваться.
- В холодной воде имеются центры кристаллизации — растворенные вещества, микротрещины и сколы в поверхности емкости и т.д. Вокруг них осуществляется процесс оледенения, тогда как основная масса воды остается в жидком состоянии очень долго.
При какой температуре замерзает вода?
Виной тому, что вода превращается в лед, являются минеральные или органические вещества в составе. Например, небольшие частицы песка, пыли, глины и т.д. Когда температура окружающего воздуха снижается, вокруг частиц быстрее образуются ледяные кристаллы. В качестве центров кристаллизации легко выступают и трещины в емкости, и даже пузыри воздуха.
Соответственно чем больше таких центров оледенения в воде, тем быстрее она замерзает. При нормальных атмосферных условиях, Н2О кристаллизуется при нулевой температуре.
Эффект Мпембы
Этот парадокс, когда горячая вода замерзает быстрее холодной, был выявлен ещё Аристотелем и спустя несколько веков подтвержден Декартом. К таким же точно выводам, но на основе мороженого, пришел и школьник из Танзании Эрасто Мпемба. В 1963 году, будучи учеником повара, мальчик выполнял домашнее задание. Суть его была в том, чтобы растворить в кипящем молоке сахар, охладить этот состав до комнатной температуры и поместить в морозильную камеру. Мпемба, видимо, все спутал или очень спешил, поэтому поместил горячее молоко с сахаром сразу в холодильник, не остужая.
Удивительный эффект подтвердился. Мороженое Мпембы замерзло быстрее, чем у его одноклассников. Уже в 1969 года Эрасто совместно с профессором Деннисом Осборном поставил ряд опытов по замораживанию горячей и холодной воды. Сам парадокс стали называть эффектом Мпембы.
Версия из Сингапура
Коллектив физиков-исследователей из Сингапура, под руководством Си Чзана, попытались объяснить этот парадокс на ряде опытов. Все мы знаем, что вода — это два атома водорода и один кислорода. Однако не многим известно, как единственный кислородный атом ведет себя в этой структуре. Физики доказали, что он в некоторых условиях выступает магнитом, то есть оттягивает на себя водород. Прочность такой решетки снижается при нагревании и молекулы отдаляются друг от друга. Как результат происходит релаксация ковалентных связей с выбросом лишней энергии и быстрым охлаждением горячей воды. В итоге жидкость замерзает быстрее.
Уважаемые читатели!
Спасибо, что читаете наш блог! Получайте самые интересные публикации раз в месяц оформив подписку. Новым читателям предлагаем попробовать нашу воду бесплатно, при первом заказе выберите 12 бутылок (2 упаковки) минеральной воды BioVita или питьевой воды Stelmas. Операторы свяжутся с Вами и уточнят детали. Тел. 8 (800) 100-15-15
* Акция для Москвы, МО, Санкт-петербурга, ЛО
