Почему горячая вода иногда замерзает быстрее холодной?
Есть один физический парадокс, который звучит как ошибка: горячая вода иногда может замерзнуть раньше холодной.
Кажется невозможным. Ведь горячей воде сначала нужно догнать холодную по температуре, а потом еще превратиться в лед. Но такое действительно наблюдали.
Причем история этого эффекта началась гораздо раньше, чем может показаться. Еще Аристотель больше двух тысяч лет назад писал о странном наблюдении: если нужно быстро охладить горячую воду, ее стоит выставить на солнце. Но название у явления появилось гораздо позже.
В 1960-х годах танзанийский школьник Эрасто Мпемба готовил смесь для мороженого и заметил, что горячая смесь иногда замерзает быстрее холодной. Он рассказал об этом учителю физики Денису Осборну. Осборн сначала тоже не поверил.
Но они решили проверить наблюдение экспериментально. В 1969 году Мпемба и Осборн опубликовали результаты своих опытов в журнале Physics Education. Так странное наблюдение школьника стало научной проблемой, которую начали изучать уже физики (странно, что они не узнали об этом раньше).
За следующие десятилетия ученые провели множество экспериментов, но получили неприятный для простой истории результат: эффект не удавалось стабильно воспроизводить в одинаковых условиях.
В 2012 году группа японских исследователей провела независимые эксперименты в пяти университетах и научных организациях. Эффект им действительно удалось наблюдать, но повторить его снова и снова при одинаковых исходных условиях оказалось практически невозможно.
В 2016 году физики Генри Бёрридж и Пол Линден пошли еще дальше. Они провели тщательно контролируемые эксперименты и опубликовали работу с весьма провокационным названием: «Questioning the Mpemba effect» — «Ставя эффект Мпембы под вопрос». В их опытах они не обнаружили, что горячая вода в обычных условиях охлаждается быстрее холодной.
Казалось бы, всё — эффект разоблачен но нет.
В 2020 году физики Авинаш Кумар и Джон Бехофер провели эксперимент с коллоидной системой и показали воспроизводимый вариант так называемого эффекта Мпембы. Правда, это был уже не обычный стакан воды, а специально подобранная физическая система. Их работа была опубликована в Nature.
А что происходит именно с водой? Здесь ученые рассматривают сразу несколько факторов. Горячая вода быстрее испаряется — значит, жидкости остается меньше. В ней сильнее перемешиваются слои воды, то есть возникает более активная конвекция и меняется теплообмен. При нагревании меняется количество растворенных газов.
А еще есть переохлаждение: вода иногда может оставаться жидкой уже при температуре ниже нуля. Если холодный образец переохладился сильнее, он может начать образовывать лед позже горячего.
И вот совсем свежий эксперимент.
В 2026 году физики Алексей Финкельштейн и Андрей Климов опубликовали работу, в которой специально исследовали замерзание воды. Они обнаружили, что эффект проявлялся в тех условиях, когда температура морозильной среды была близка к температуре, при которой начиналось образование льда. При этом разброс времени замерзания оказался настолько большим, что иногда горячий образец действительно успевал замерзнуть первым. Авторы связывают это прежде всего со случайным характером зарождения льда — невозможно точно предсказать, когда именно в конкретной емкости начнут формироваться первые кристаллы.
А еще в 2026 году вышел эксперимент ученых А. Джанни, С. Б. Ампудиа и Э. Д. Дальберга. Они сделали 176 измерений и получили эффект Мпембы в 46 или 58 случаях — в зависимости от того, каким именно способом его определяли. Исследователи пришли к выводу, что большую роль играют колебания конвективных потоков воздуха вокруг емкостей и различия в переохлаждении воды.
То есть ответ оказался гораздо интереснее простой фразы «горячая вода замерзает быстрее».
Нет, горячая вода не обязана замерзать быстрее холодной.
Но при определенных условиях такое действительно происходит — и физики продолжают разбираться, какие именно процессы дают этот эффект.
Эрасто Мпемба заметил странность, которой сначала никто особенно не верил. Прошло больше полувека, появились точные приборы, десятки экспериментов и целая научная литература — а простой стакан воды всё равно способен поставить физикам интересную задачу.
Горячую воду замораживать я, конечно, не пыталась, но меня часто ставило в тупик, когда я видела незамерзшую воду при нулевой температуре. Какой-то диссонанс возникал в голове. Я же знаю температуру замерзания воды, а это как объяснить? Чертовщина какая-то.
Я это объясняла тем, что я ведь не замеряла температуру в том конкретном месте или тем, что я ведь далеко не физик, так что, видимо, я какие-то факторы не учла. Выходит, что так оно и есть. Причём все факторы учесть не могу не только я, но и ученые с лабораториями. Вот такая интересная история из ничего)
Собственно умные люди ничего особо так и не смогли доказать. Вот уж диво дивное - стакан воды способен поставить ученых со всего мира в тупик. Что уж тут говорить про космос.
Есть один физический парадокс, который звучит как ошибка: горячая вода иногда может замерзнуть раньше холодной.
Кажется невозможным. Ведь горячей воде сначала нужно догнать холодную по температуре, а потом еще превратиться в лед. Но такое действительно наблюдали.
Причем история этого эффекта началась гораздо раньше, чем может показаться. Еще Аристотель больше двух тысяч лет назад писал о странном наблюдении: если нужно быстро охладить горячую воду, ее стоит выставить на солнце. Но название у явления появилось гораздо позже.
В 1960-х годах танзанийский школьник Эрасто Мпемба готовил смесь для мороженого и заметил, что горячая смесь иногда замерзает быстрее холодной. Он рассказал об этом учителю физики Денису Осборну. Осборн сначала тоже не поверил.
Но они решили проверить наблюдение экспериментально. В 1969 году Мпемба и Осборн опубликовали результаты своих опытов в журнале Physics Education. Так странное наблюдение школьника стало научной проблемой, которую начали изучать уже физики (странно, что они не узнали об этом раньше).
За следующие десятилетия ученые провели множество экспериментов, но получили неприятный для простой истории результат: эффект не удавалось стабильно воспроизводить в одинаковых условиях.
В 2012 году группа японских исследователей провела независимые эксперименты в пяти университетах и научных организациях. Эффект им действительно удалось наблюдать, но повторить его снова и снова при одинаковых исходных условиях оказалось практически невозможно.
В 2016 году физики Генри Бёрридж и Пол Линден пошли еще дальше. Они провели тщательно контролируемые эксперименты и опубликовали работу с весьма провокационным названием: «Questioning the Mpemba effect» — «Ставя эффект Мпембы под вопрос». В их опытах они не обнаружили, что горячая вода в обычных условиях охлаждается быстрее холодной.
Казалось бы, всё — эффект разоблачен но нет.
В 2020 году физики Авинаш Кумар и Джон Бехофер провели эксперимент с коллоидной системой и показали воспроизводимый вариант так называемого эффекта Мпембы. Правда, это был уже не обычный стакан воды, а специально подобранная физическая система. Их работа была опубликована в Nature.
А что происходит именно с водой? Здесь ученые рассматривают сразу несколько факторов. Горячая вода быстрее испаряется — значит, жидкости остается меньше. В ней сильнее перемешиваются слои воды, то есть возникает более активная конвекция и меняется теплообмен. При нагревании меняется количество растворенных газов.
А еще есть переохлаждение: вода иногда может оставаться жидкой уже при температуре ниже нуля. Если холодный образец переохладился сильнее, он может начать образовывать лед позже горячего.
И вот совсем свежий эксперимент.
В 2026 году физики Алексей Финкельштейн и Андрей Климов опубликовали работу, в которой специально исследовали замерзание воды. Они обнаружили, что эффект проявлялся в тех условиях, когда температура морозильной среды была близка к температуре, при которой начиналось образование льда. При этом разброс времени замерзания оказался настолько большим, что иногда горячий образец действительно успевал замерзнуть первым. Авторы связывают это прежде всего со случайным характером зарождения льда — невозможно точно предсказать, когда именно в конкретной емкости начнут формироваться первые кристаллы.
А еще в 2026 году вышел эксперимент ученых А. Джанни, С. Б. Ампудиа и Э. Д. Дальберга. Они сделали 176 измерений и получили эффект Мпембы в 46 или 58 случаях — в зависимости от того, каким именно способом его определяли. Исследователи пришли к выводу, что большую роль играют колебания конвективных потоков воздуха вокруг емкостей и различия в переохлаждении воды.
То есть ответ оказался гораздо интереснее простой фразы «горячая вода замерзает быстрее».
Нет, горячая вода не обязана замерзать быстрее холодной.
Но при определенных условиях такое действительно происходит — и физики продолжают разбираться, какие именно процессы дают этот эффект.
Эрасто Мпемба заметил странность, которой сначала никто особенно не верил. Прошло больше полувека, появились точные приборы, десятки экспериментов и целая научная литература — а простой стакан воды всё равно способен поставить физикам интересную задачу.
Горячую воду замораживать я, конечно, не пыталась, но меня часто ставило в тупик, когда я видела незамерзшую воду при нулевой температуре. Какой-то диссонанс возникал в голове. Я же знаю температуру замерзания воды, а это как объяснить? Чертовщина какая-то.
Я это объясняла тем, что я ведь не замеряла температуру в том конкретном месте или тем, что я ведь далеко не физик, так что, видимо, я какие-то факторы не учла. Выходит, что так оно и есть. Причём все факторы учесть не могу не только я, но и ученые с лабораториями. Вот такая интересная история из ничего)
Собственно умные люди ничего особо так и не смогли доказать. Вот уж диво дивное - стакан воды способен поставить ученых со всего мира в тупик. Что уж тут говорить про космос.
