Почему горячая вода замерзает быстрее холодной? Новая версия.
Ученые из Наньянского технологического университета (Сингапур), кажется, раскрыли одну из загадок физики: почему теплая вода замерзает быстрее холодной? Дело в том, как энергия хранится в водородных связях между молекулами воды.
Что теплая вода замерзает быстрее холодной, было известно еще Аристотелю (это явление называется эффект Мпембы). Но адекватного объяснения этому феномену пока никто не представил. Вот какую версию предложили сингапурцы.
Молекулы воды состоят из одного атома кислорода и двух атомов водорода, которые удерживаются вместе ковалентными связями (обмен электронами). Но атомы водорода также притягиваются к атомам кислорода из соседних молекул – эта сила и называется водородной связью. При этом в целом молекулы воды отталкивают друг друга.
Сингапурские ученые заметили, что при повышении температуры воды расстояние между молекулами увеличивается (как раз из-за отталкивающей силы, действующей между ними). Из-за этого водородные связи растягиваются, а растягивание связи приводит к накоплению энергии. А потом, при охлаждении воды, эта энергия выделяется. В теплой воде связи растягиваются сильнее, запасается больше энергии – при резком внешнем охлаждении вся она выделяется, и теплая вода быстро замерзает.
Это интересная гипотеза, но чисто умозрительная – сингапурцам или другим ученым нужно будет придумать, как проверить ее на практике. И только тогда научное сообщество согласится с тем, что загадка замерзания теплой воды наконец-то раскрыта.
Исследование представлено в журнале препринтов arXiv.
По материалам Phys.org.
Артём Космарский nauka21vek.ru