Как приготовить лед, если у вас мало времени, почему горячая вода замерзает быстрее, чем холодная

Как приготовить лед, если у вас мало времени, почему горячая вода замерзает быстрее, чем холодная

Вам отчаянно хочется водки с мартини, но вот неприятное открытие – в доме наступил ледовый кризис. Как вам следует поступить: а) наполнить поддон для льда из только что вскипевшего чайника или б) из крана с холодной водой, которую вы намеренно спустили, чтобы вода была настолько холодной, насколько это возможно?

Выбираем вариант «а», поскольку в большинстве случаев горячая вода замерзает быстрее, чем холодная. Это удивительным образом противоречит общему представлению, но, по утверждению Питера Бархема, является установленным и подтвержденным научным фактом. В своей книге «Искусство кулинарии» он объясняет, как этот замысловатый феномен в XX веке был впервые предъявлен ученым африканским школьником по имени Эрасто Б. Мпемба. Эрасто экспериментировал, используя контейнеры одинакового размера, наполненные совершенно одинаковым количеством горячей и холодной жидкости. Причем каждый раз, как только он начинал приставать к своему учителю физики с вопросами, почему горячая жидкость замерзает быстрее холодной, ему прямо указывали на то, что он совершил какую-то ошибку и сделал неправильный вывод.

Не стоит винить учителя Эрасто, поскольку основные законы физики предполагают более быстрое замерзание холодной воды. Вполне логично предположить, что для начала горячая вода, когда ее помещают в морозилку, должна сравняться по температуре с холодной. – После этого ей потребуется еще столько же времени, как холодной воде, чтобы превратиться в лед. Другими словами, получается нечто вроде игры в догонялки. Именно по этой причине результаты опытов Эрасто всерьез были восприняты только тогда, когда британский профессор физики Осборн посетил школу, в которой учился мальчик. Эрасто задал свой излюбленный вопрос профессору. Первой реакцией Осборна было то же недоумение, что у школьного учителя. Это невозможно! Но, возвратившись домой, профессор повторил эксперимент и, к своему изумлению, обнаружил, что Эрасто прав.

В течение нескольких лет эта головоломка обсуждалась на страницах «Вопросы и ответы» в журнале New Scientist; многие физики делали попытки объяснить, почему горячая вода замерзает быстрее, чем холодная. Вот что говорит Питер Бархем: «Ежегодно я ставлю эту проблему перед своими студентами, и каждый год мы открываем какую-нибудь новую деталь. Недавно один из студентов выяснил, что этот феномен впервые отметили еще в Древней Греции – об этом писал сам Аристотель». Он помолчал, а потом мрачно прибавил: «На данный момент половина кафедры физики работает над этим».

Бархем объясняет, что ключевое звено в решении проблемы, вероятно, переохлаждение – это процесс, при котором жидкость приводится к температуре ниже обычной точки замерзания, минуя промежуточные стадии. «Только одно мы уже знаем точно – когда вы помещаете в морозильник холодную воду, она переохлаждается больше, чем горячая вода, то есть достигает более низкой температуры еще до того, как начинает замораживаться, – вот потому горячей воде и удается выиграть состязание в скорости замерзания, превращаясь в лед при более высокой температуре. Также можно предположить, что кипящая вода содержит частицы, которые способствуют кристаллизации льда. Но до тех пор, пока все части проблемы не собраны в единую картину, мы не можем дать полного объяснения».

Кажется просто невероятным, что в XXI веке нам оказалась не по зубам такая элементарная задача, как эта. А пока, если у вас есть два одинаковых поддона для льда, вы можете для собственного удовольствия провести эксперимент по замораживанию холодной и горячей воды.