Правда ли, что горячая вода замерзает быстрее холодной

При определенных условиях горячая вода действительно может замерзнуть раньше холодной. Результат зависит от испарения, движения жидкости и момента появления первых кристаллов.

Горячая вода действительно может превратиться в лед быстрее, чем холодная, но для этого нужны определенные условия

Источник: Image by Freepik

Правда ли, что горячая вода замерзает быстрее холодной

Кажется очевидным, что холодная вода должна замерзнуть первой: ведь ей нужно потерять меньше тепла. В большинстве бытовых ситуаций именно так и происходит. Однако при определённых условиях более горячая вода действительно может превратиться в лёд раньше. Это явление называют эффектом Мпембы.

Современное название появилось благодаря танзанийскому школьнику Эрасто Мпембе. В 1963 году он готовил мороженое и поставил в морозильник ещё горячую смесь. Неожиданно она застыла раньше охлаждённых порций одноклассников. Позже наблюдение проверил физик Денис Осборн, а в 1969 году они вместе опубликовали результаты экспериментов.

Почему так происходит

Единого объяснения эффекта Мпембы пока нет. На результат могут одновременно влиять несколько процессов.

Испарение. Горячая вода испаряется быстрее и теряет часть массы. Чем меньше жидкости остаётся в сосуде, тем меньше энергии требуется для её замерзания.

Перемешивание воды. В горячей жидкости возникают сильные конвекционные потоки. Они переносят тепло из глубины к поверхности и стенкам сосуда, ускоряя охлаждение.

Контакт с морозильником. Горячая ёмкость может растопить слой инея под собой и плотнее соприкоснуться с холодной полкой. В таком случае она будет отдавать тепло быстрее, чем сосуд, стоящий на снежной «подушке».

Переохлаждение. Вода не всегда превращается в лёд ровно при 0 °C. Она может остыть ниже нуля и некоторое время оставаться жидкой. Иногда холодный образец переохлаждается сильнее, тогда как в первоначально горячем раньше появляются первые кристаллы.

Эффект Мпембы существует как возможный сценарий, а не как универсальный закон

Источник: Magnific

Почему опыт трудно повторить

Результат зависит от объёма и состава воды, формы сосудов, наличия крышки, движения воздуха и даже царапин на стенках ёмкости. Кроме того, важно заранее решить, что считать замерзанием: достижение 0 °C, появление первого льда или полное затвердевание воды.

Поэтому два внешне одинаковых опыта могут закончиться по-разному. В одном холодная вода уверенно победит, в другом горячая начнёт покрываться льдом первой.

Что в итоге

Горячая вода может замерзнуть быстрее холодной, но только при определённых условиях. Эффект Мпембы не нарушает законы физики и не означает, что кипяток всегда стоит ставить в морозильник.

Точнее будет сказать так: холодная вода обычно замерзает первой, но испарение, перемешивание и особенности образования кристаллов иногда дают горячей воде неожиданное преимущество.