Филипп Болл
Глядя в замёрзшую воду
Казалось бы, что может быть проще, чем самое распространённое вещество на нашей планете — вода? Два атома водорода, один кислорода, какие уж тут загадки! Однако иногда появляется ощущение, что поведение гигантских молекул ДНК известно учёным гораздо лучше, чем этой простой молекулы. Взять хотя бы проблему замерзания кипящей воды. Не раз и не два мы писали об этом загадочном явлении, а ответ на вопрос, какая вода замерзает быстрее, горячая или холодная, так и не получен. Причём не получен он в мировом масштабе, о чём свидетельствует статья Филипа Болла, известного популяризатора науки (см. „Химию и жизнь“, 2005, № 8), опубликованная в апрельском номере журнала „Physics World“ за этот год. С любезного разрешения автора приводим здесь эту статью в вольном пересказе.
Из общих соображений следует, что холодная вода замёрзнет быстрее, нежели горячая. Это же следует из выведенного Ньютоном закона охлаждения: время, за которое тело остывает, пропорционально разности температур этого тела и окружающей его среды.
Но почему-то и Аристотель, и Фрэнсис Бэкон, и Рене Декарт утверждали, что горячая вода замерзает быстрее. Эрасто Мпемба из Танзании, будучи учеником средней школы, возможно, не знал о своих великих предшественниках. Однако современный этап этого многотысячелетнего спора начался именно с того наблюдения, которое он сделал в 1963 году. Более того, обсуждаемое явление так и называется „эффект Мпембы“. Опыт же состоял в следующем. Во время школьной лабораторной работы ученики должны были приготовить мороженое: вскипятить молоко, охладить и затем поместить его в холодильник. Опасаясь, что времени для выполнения задания ему не хватит, Мпемба поставил в холодильник ещё горячее молоко, а потом обнаружил, что оно застыло раньше, чем порции мороженого, сделанные его коллегами.
С тех пор одни учёные утверждают, что эффект Мпембы существует, другие же его яростно отрицают. Причём в пользу обеих версий говорят экспериментальные данные: оригинальная особенность эффекта состоит в том, что он проявляется отнюдь не всегда. Как утверждает один из историков эффекта Мпембы Монвеа Джен из университета Южного Иллинойса, учёным гораздо труднее поверить в существование этого явления, чем людям, не учившим физику, поскольку они точно знают, почему оно невозможно. Мпемба первым столкнулся с таким подходом спустя несколько лет после открытия, когда спросил своего учителя по физике, в чём тут может быть дело. „Видимо, это какая-то специальная физика Мпембы, а не общая физика“, — отшутился тот.
Читать далее «эффект Мпембы — горячая вода замерзает быстрее?»