Эффект Мпембы

Эффект Мпембы не первое десятилетие волнует людей, любящих истинную науку. Казалось бы, опыт, проведенный в 2014 году, закрыл вопрос. Ан нет, появляются новые соображения.

Почему горячая вода замерзает быстрее холодной? Как выяснили химики, секрет кроется в количестве энергии, запасенной в водородных связях между молекулами воды.

В декабрьском номере за 2006 год мы опубликовали очередное сообщение об эффекте Мпембе, суть которого состоит в том, что горячая жидкость в холодильнике замерзает быстрее, нежели холодная, и предложили читателям провести опыты с разными жидкостями. Вдруг кому-то удастся наблюдать то же, что видел африканский школьник, который в 1963 году именно из горячего молока раньше всех получил мороженое во время выполнения лабораторной работы.

Не раз и не два мы писали о проблеме замерзания кипящей воды, а ответ на вопрос, какая вода замерзает быстрее, горячая или холодная, так и не получен. Причем не получен он в мировом масштабе, о чем свидетельствует статья Филипа Болла, известного популяризатора науки.

«Горячая вода замерзает быстрее, чем холодная!» Откуда взялось такое парадоксальное утверждение, и правда ли это?

Френсис Бэкон утверждал, что «слегка теплая вода замерзает легче, чем холодная». На первый взгляд совершенно неправдоподобное утверждение привлекает к себе внимание и в наши дни. Отдала дань вопросу и «Химия и жизнь». Обзор большого числа публикаций на эту тему появился и в журнале «Знание — сила». У одних экспериментаторов быстрее замерзала горячая вода, у других — холодная… Присмотримся внимательнее к опыту — как именно его ставили?

В №9 за 1993 год, на с.79, читаю, что горячая вода замерзает быстрее холодной: «Ведь она интенсивно испаряется, а значит, уменьшается ее объем. К тому же поднимающийся пар перемешивает воздух возле чашки. Так ускоряется теплообмен». Ба! Где-то я с этим уже встречался! Но прежде всего решил поступить, как посоветовали юным, — дождаться зимы и поставить опыт.

В январском номере «Химии и жизни» за этот год была опубликована заметка «Эксперимент Эрасто Мпембы». В этой заметке рассказывалось о том, что африканский мальчик Эрасто Мпемба обнаружил удивительное явление: он обнаружил, что горячее подслащенное молоко замерзает быстрее холодного, хотя простой здравый смысл подсказывает, что холодная жидкость должна всегда замерзать быстрее горячей. Сотрудники нашего журнала решили проверить слово делом, повторив эксперимент Эрасто Мпембы — и потерпели неудачу, у них горячее молоко никак не хотело замерзать раньше холодного. Потерпели неудачу и многие читатели «Химии и жизни», пытавшиеся воспроизвести этот нехитрый опыт. Но у некоторых читателей все получилось, как у африканского мальчика.

В африканской стране Танзании, в маленьком городе Магамба, живет смышленый мальчик Эрасто Мпеыба. Он очень любит самодельное мороженое, которое он и его товарищи делают в школе: они кипятят молоко с сахаром, дают ему остыть и ставят в морозильник. И вот какая история произошла однажды с этим мороженым. Опасаясь, что ему не хватит места в холодильнике, Мпемба первым поставил туда свой стакан, не дождавшись, пока он остынет. Это заметил его приятель и, чтобы не отстать, не стал даже кипятить свое молоко, а сразу поставил его в холодильник. Час спустя мальчики открыли дверцу — и не поверили своим глазам: молоко, поставленное в морозильник холодным, еще не замерзло, а в стакане Мпембы оно уже превратилось в сладкую ледышку! Как это могло произойти? Получается, что горячее замерзает быстрее, чем холодное?