Феномен застигання гарячої води з більшою швидкістю, ніж холодної, відомий в науці як ефект Мпемби . Над цим парадоксальним явищем міркували такі великі уми як Аристотель, Френсіс Бекон і Рене Декарт , Але за тисячоліття нікому ще не вдавалося запропонувати розумне пояснення цьому феномену.
Лише в 1963 році школяр з республіки Танганьїка, Ераста Мпемби, зауважив цей ефект на прикладі морозива, але пояснення йому не дав ніхто з дорослих. Проте, фізики та хіміки серйозно задумалися над таким простим, але настільки незрозумілим явищем.
З тих пір висловлювалися різні версії, одна з яких звучала наступним чином: частина гарячої води спочатку просто випаровується, а потім, коли залишилося менше її кількість, вода застигає швидше. Ця версія, в силу своєї простоти, стала найпопулярнішою, але вчених задовольняла в повному обсязі.
Нині команда дослідників з Технологічного університету Наньян в Сінгапурі ( Nanyang Technological University ) На чолі з хіміком Сі Чжаном ( Xi Zhang ) Заявила, що їм вдалося вирішити вікову загадку про те, чому тепла вода застигає швидше, ніж холодна. Як з'ясували китайські фахівці, секрет криється в кількості енергії, запасеної в водневих зв'язках між молекулами води.
Як відомо, молекули води складаються з одного атома кисню і двох атомів водню, утримуваних разом ковалентними зв'язками , Що на рівні частинок виглядає як обмін електронами. Інший відомий факт полягає в тому, що атоми водню притягуються до атомам кисню з сусідніх молекул - при цьому утворюються водневі зв'язку .
В цей же час молекули води в цілому відштовхуються одна від одної. Вчені з Сінгапуру помітили: чим тепліше вода, тим більшим виявляється відстань між молекулами рідини через збільшення відразливих сил. В результаті водневі зв'язку розтягуються, а отже, запасають велику енергію. Ця енергія вивільняється при охолодженні води - молекули зближуються один з одним. А віддача енергії, як відомо, і означає охолодження.
Як пишуть хіміки в своїй статті , Яку можна знайти на сайті препринтів arXiv.org, в гарячій воді водневі зв'язку натягуються сильніше, ніж в холодній. Таким чином, виявляється, що в водневих зв'язках гарячої води зберігається більше енергії, а значить, її вивільняється більше при охолодженні до мінусових температур. З цієї причини застигання відбувається швидше.
На сьогоднішній день вчені розгадали цю загадку лише теоретично. Коли вони представлять переконливі докази своєї версії, то питання про те, чому гаряча вода застигає швидше холодної, можна буде вважати закритим.
Також по темі:
Вчені 100 з гаком років не могли зрозуміти, чому свистять чайники
Американський фізик розгадав парадокс кота Шредінгера
Фізики розгадали багаторічну загадку про поведінку електронів
Фізики довели, що магнітне поле змінює передачу тепла матеріалом
У алмазі побачили квантовий ефект Зенона
