Почему горячая вода замерзает быстрее холодной
Автор Ѐок.н Дог задал вопрос в разделе Естественные науки
Неуч-Почемучка Желает Знать: Кипяток замерзает быстрее чем холодная вода? и получил лучший ответ
Ответ от Ёветлана[гуру]
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 .
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 .
При нагревании расстояние между молекулами в воде увеличивается а все знают что по отдельности всё замерзает быстрей, вот они и не успевают передавать тепло другим молекулам и замерзают.
Работаю на хладокомбинате, на складе температура -18. Принес туда две одинаковые чашки с горячей и холодной дистиллированной водой. Горячая замерзла быстрее, однако льда стало чуть чуть меньше чес во второй чашке. Думаю количество льда не влияет на скорость замерзания, так как разница в занимаемом объеме небольшая а разница в скорости замерзания была видна невооруженным глазом
но ученные это еще не доказали
Думается, что значительную роль (помимо теплопроводности стенок, площади поверхности и т. д.) будет играть роль разница температур. Если Т1-Т2 высок, то более нагретая вода остынет быстрее. Какова должна быть эта разница сказать не берусь.
В моем детстве (когда еще зимой во дворах заливали катки) , их заливали горячей водой. Но, как я понимаю, совсем не потому, что горячая вода быстрее застывает, а наоборот. Каток должен быть гладким. Если лить холодную воду, она будет быстро замерзать, не растекаясь по всей поверхности - образуются бугры. Горячая вода поможет выровнять бугорки на льду.
Объяснение д-ра Катца, конечно, правдоподобно, но... Читаем по приведенной выше ссылке про "эффект Мпембы":
"Во время школьной лабораторной работы ученики должны были приготовить мороженое: вскипятить молоко, охладить и затем поместить его в холодильник. Опасаясь, что времени для выполнения задания ему не хватит, Мпемба поставил в холодильник ещё горячее молоко, а потом обнаружил, что оно застыло раньше, чем порции мороженого, сделанные его коллегами"
И что тут загадочного? "Коллеги" охлаждали молоко при комнатной температуре, а Мпемба сразу в морозилке. Естественно, в морозилке молоко охладилось и замерзло быстрее, чем вне ее (в полном соответствии с "выведенным Ньютоном законом охлаждения: время, за которое тело остывает, пропорционально разности температур этого тела и окружающей его среды" - цитата из той же статьи).
Другое характерное замечание: "эффект Мпембы, вообще говоря, хорошо известен людям, не связанным с наукой". А "люди, не связанные с наукой" - это те, кто не утруждает себя
аккуратностью постановки экспериментов, не придает значения всем факторам, могущим повлиять на результат.
И, действительно, может статьи, на которые ссылаемся, стоит читать до конца? Там есть все ответы. И гораздо более толковые, чем тут на mail.ru.
Присоединюсь к тому, что горячая вода пока остывает, холодная замерзнет. Опыт ставить даже нет необходимости.
Про центры кристализации? Гдето читал, что в лаб. условиях чистейшую дистиллированную воду охладили, чуть ли не до -70 градусов, и только тогда она замерзла.
Но примесей в любой воде навалом.
И еще! Как дополнение. Видел по телику.
В Канаде, один чел. при -40, ночевал в палатке (вроде про выживание или какой другой эксперимент? ) , так вот он на этом морозе брал в кружку кипяток, и плескал в воздух, в сторону. Вода превращалась только в пар и исчезала. (Не в снег, не в ледышки, а именно в пар, который в свою очередь быстро развеивался. Холодная вода в льдышки превращалась. Это не фокус, а физика!
Одинаковые количества тёплой и холодной воды зависнут в соответствии со здравым смыслом - сначала бывшая холодной, потом - бывшая тёплой.
Но если ёмкость открыта, обе жидкости будут испаряться. Очень горячая испаряется очень быстро и замерзать остаётся меньшему количеству. За счёт испарения - она охлаждается и довольно быстро может догнать свою соседку. Далее - вопрос соотношения исходных объёмов, температур и плодащи поверхности. При некоторых раскладах бывшая тёплой может замёрзнуть быстрее бывшей холодной.
Естественно, если не обращать внимания на массу получившегося льда, мозг может оказаться в недоумении.
З. Ы. Сомнительно, чтобы примеси в воде своим количеством могли заметно повлиять на результат, хотя как знать.
>^.^<
см. ссылку
"Пока толстый сохнет, худой сдохнет". В переложении на физический язык это означает, что пока горячая вода остынет до температуры холодной - холодная замёрзнет.
Мало ли в интернете всяких дурацких разводок ходит...
По-моему это бред, если я не ошибаюсь, чтобы замерз кипяток нужно использовать больше енергии чем что бы замерзла вода меньшей температуры, еще с уроков физики помню: " сначала столько то энергии до нуля, а потом до заморозки, так нужно больше енегрии потратить на горячее температуру. Возможно ошибаюсь, Конечно это относится к дисциллированной воде)
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.
Ставим на мороз 2 стакана с водой - горячей и холодной. С ОДИНАКОВЫМ ОБЪЕМОМ ВОДЫ. Из горячего вода будет испарятся намного быстрее (из холодного строго говоря тоже будет испарятся, но очень слабо) , поэтому ОБЪЕМ в "горячем" стакане уменьшится. А вот ПЛОЩАДЬ теплообмена (стенки, дно и поверхность) в "горячем" стакане будет уменьшаться медленнее, чем объем! Т. е. "в горячем" стакане на миллилитр объема придется больше квадратных миллиметров поверхности, теряющей тепло. Так вот поскольку скорость остывания зависит от площади теплообмена, то МЕНЬШИЙ ОБЪЕМ воды в "горячем" стакане остынет немного быстрее, чем БОЛЬШИЙ ОБЪЕМ в "холодном". Так что формально - да, горячая вода остынет быстрее. Но льда при этом получится меньше.
Не кипяток замёрзнет быстрее холодной воды, а кипячёная вода быстрее обычной, "сырой", в которой больше примесей.
Но эффект будет мало заметен.
P.S. со своим холодильником экспериментировать не советуется, потому что опыт опровергает этот слух 🙂
а на мороз выносить две чашки (или два ведра) и наблюдать за ними вряд ли кто будет