Парадокс Мпембы
Його не можна не відзначити увагою, розповідаючи про кристалізації води. Таке явище, як парадокс Мпембы, цікаво як мінімум своєю формулюванням. Звучить фраза так: «Гаряча вода замерзає швидше холодної». Інтригує і спантеличує. Як таке можливо? Адже вода перед переходом у стадію кристалізації повинна пройти «холодний» етап – охолонути!
Суперечність першого початку термодинаміки наявності. Але на те він і парадокс – логічного пояснення немає, але на практиці існує. Хоча з першим можна посперечатися. Пояснення все-таки є, і ось деякі з них:
- Гаряча вода починає процес випаровування. Однак у холодному повітрі вона перетворюється в лід і падає, утворюючи крижану кірку.
- Коли гаряча вода випаровується з посудини, її обсяг зменшується. Чим менше рідини, тим швидше вона кристалізується. Чарка окропу швидше кристалізується, ніж пляшка води кімнатної температурі.
- Снігова підкладка в морозилці. Посудину з окропом її плавить, встановлюючи тепловий контакт зі стінкою камери. А ось під контейнером з холодною водою сніг не тане.
- Окріп охолоджується знизу. А холодна вода – зверху, що погіршує конвекцію і тепловипромінювання. На убутку тепла це теж відбивається.
- Відстань між молекулами в гарячій воді більше, ніж у холодній. Це відбивається на розтягуванні водневих зв’язків. Отже, вони запасають велику енергію. Вона, в свою чергу, вивільняється в процесі охолодження рідини, і молекули йдуть на зближення. Вважається, що це змінює властивості окропу, і тому він замерзає швидше.
Є ще кілька цікавих спроб обґрунтувати парадокс Мпембы, але однозначна причина досі невідома. Можливо, одного разу вчені проведуть грунтовне дослідження, результат якого допоможе остаточно розібратися в даному ефекті.
