Каков статус исследований эффекта Мпембы?

Одним скучным утром понедельника в лаборатории наша группа провела эксперимент и, к своему удивлению, обнаружила, что горячая вода (в герметичных контейнерах) замерзает быстрее.

При ближайшем рассмотрении мы обнаружили, что полки в нашем морозильнике были покрыты инеем, как, я думаю, и в большинстве морозильников, а горячая вода растапливала иней и создавала хороший тепловой контакт между стаканом с водой и полкой. Оказалось, поэтому горячая вода замерзала быстрее. Когда мы тщательно почистили полку морозильной камеры, эффект исчез, и горячая вода замерзала дольше.

Я думаю, что слухи о том, что горячая вода замерзает быстрее, иллюстрируют опасность неправильно контролируемых экспериментов. Как упоминает Рон, испарение также может быть фактором, и домашнему экспериментатору будет легко сделать неверный вывод. Добавьте к этому тот факт, что мы все были бы втайне рады, если бы смогли доказать, что горячая вода действительно замерзает быстрее, и вы увидите, как распространились слухи.

Моя статья также участвовала в конкурсе RSC по эффекту Мпембы, но из-за того, что было слишком много работ (более 22000), первый просмотр был сделан командой журналистов. Я даю вам резюме: Молекулы воды расположены и ориентированы в виде диполей, соединенных водородными связями. При нагревании воды эта структура разрушается (возрастает энтропия). После охлаждения воды до более низкой температуры структура восстанавливается не сразу, а требуется некоторое время. Иногдавнутри морозильной камеры недостаточно времени, потому что процесс охлаждения слишком быстрый. Кривые снижения энтропии в зависимости от температуры S=f(T) проявляют запаздывание (запаздывание) относительно кривых роста энтропии. Вода после нагревания и повторного охлаждения при начальной температуре имеет большую энтропию, чем до нагревания. Это означает, что молекулы теперь имеют ту же кинетическую энергию, но тепловое движение до нагревания было более ориентировано упомянутой выше структурой. Повторное охлаждение случайных столкновений более вероятно, что приведет к более быстрому снижению температуры. Посмотрите: новое объяснение

Более теплая вода имеет тенденцию связываться быстрее, но более неорганизованно. Молекулам при температуре, близкой к точке «замерзания», потребуется больше времени для связывания, но фракция упаковки будет более эффективной. Это та же философия, что и в производстве хрусталя. Суть в том, что в одних и тех же условиях более теплая вода будет образовывать лед быстрее, чем более холодная, но лед не один и тот же. лед, приготовленный из более теплой воды, растает быстрее. Я знаю, что есть те, кто сомневается во мне, но спросите людей в Beverly Ice, они скажут вам то же самое. так же как и ваш производитель кристаллов Intel, хороший материал требует времени. О, и я перепроверил прошлой ночью, используя запечатанные пакеты, так что мороз не будет учитываться.

Объяснение состоит в том, что горячая вода испаряется, оставляя меньше воды для замерзания (но см. ответ Джона Ренни о контактном эффекте, который, вероятно, является самым большим фактором для большинства сообщений об этом эффекте. Помимо эффекта Джона ...) это единственный существенной разницы нет, другой нет, несмотря на то, что вы иногда читаете. Эффект испарения даже не такой большой, если добавить к воде 10 градусов температуры, разница в испарении незначительна и горячая вода замерзнет на время, которое больше ровно на время, необходимое для охлаждения дополнительные 10 градусов.

Все эксперименты, утверждающие, что закрытая емкость с горячей водой замерзает быстрее, ненадежны (но см. ответ Джона Ренни). Но никто не замерзает в закрытой таре по понятным причинам. Если вы замораживаете лотки, покрытые полиэтиленовой пленкой, горячая вода замерзает медленнее. Не существует «эффекта Мпембы», и я чувствую, что нехорошо привязывать такую ​​вещь к малоизвестному студенту, который сообщил что-то верное из своего опыта.