Question

Почему горячая вода замерзает быстрее холодной

Answer 1

Тайна воды (одна из... )
Ученый из Вашингтонского университета предложил объяснение загадочного явления, известного еще со времен Аристотеля: почему горячая вода замерзает быстрее, чем холодная. 
Это странное и труднообъяснимое явление впервые было обнаружено греческим философом. Эти знания воскресил танзанский студент Эрасто Мпемба в 1969 году. Мпемба заметил, что подслащенное молоко, которое он использовал для приготовления мороженного, застывает быстрее, если оно было предварительно нагрето. Явление получило название эффекта Мпембы, оно широко применяется на практике. Например, специалисты советую автомобилистам заливать зимой в бачок омывателя холодную, а не горячую воду. Но что лежит в основе этого явления, долгое время оставалось неизвестным. 
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, сообщает EurekAlert. 
Под растворенными веществами д-р Катц подразумевает бикарбонаты кальция и магния, которые содержатся в жесткой воде. Когда воду нагревают, эти вещества осаждаются, образуя накипь на стенках чайника. Вода, которая никогда не нагревалась, содержит эти примеси. По мере ее замерзания и образования кристаллов льда концентрация примесей в воде увеличивается в 50 раз. Из-за этого понижается точка замерзания воды. «И теперь вода должна еще остывать, чтобы замерзнуть» , - поясняет д-р Катц. 
Существует вторая причина, препятствующая замерзанию не нагревавшейся воды. Понижение точки замерзания воды уменьшает разницу температур между твердой и жидкой фазами. «Поскольку скорость, с которой вода теряет тепло, зависит от этой разницы температур, вода, которая не подвергалась нагреванию, хуже остывает» , - комментирует д-р Катц. 
По мнению ученого, его теория может быть проверена экспериментально, т. к. эффект Мпембы становится более заметным для более жесткой воды.

Answer 2

Этот феномен известен как "эффект Мпемба" и нарушает интуитивное представление о том, как вода должна замерзать. Эффект Мпемба означает, что иногда горячая вода может замерзнуть быстрее, чем холодная. Однако это явление не всегда происходит и зависит от ряда факторов, таких как начальная температура, условия охлаждения и характеристики воды.

Существует несколько гипотез, объясняющих этот эффект:

1. Испарение: Горячая вода испаряется быстрее, чем холодная, и в процессе испарения она теряет тепло. Когда вода испаряется, она теряет энергию, что может привести к более быстрому охлаждению и, как следствие, более быстрому замерзанию.

2. Конвекция: Горячая вода может создавать более интенсивные конвекционные потоки, которые смешивают более теплую поверхностную воду с более холодной водой внутри. Это может ускорить процесс охлаждения.

3. Образование льда: В некоторых случаях горячая вода может начать образовывать лед более быстро из-за наличия более высокой концентрации газов, таких как кислород и азот. Эти газы могут помешать образованию пузырьков воды, что способствует более быстрому замерзанию.

4. Охлаждение парой: Пар может быстрее охлаждаться, чем жидкость, и в случае горячей воды она может быстрее перейти в состояние пара и конденсироваться на холодных поверхностях, что также способствует более быстрому охлаждению.

Важно понимать, что эффект Мпемба не всегда наблюдается и зависит от многих переменных. В разных условиях и с разной водой можно получить разные результаты. Этот феномен до сих пор исследуется, и точная причина его проявления остается предметом дискуссии среди ученых.