Эффект Мпембы - мое объяснение
Горячая вода застывает быстрее холодной.
Как так? В ней же больше тепла, она должна терять его медленнее! Однако любой домашний эксперимент подтвердит, что таки да - горячая вода застывает быстрее холодной.
Однако эффект Мпембы наблюдается не всегда. Если остужать быстро, то да, горячая вода застынет быстрее и более гладким слоем, чем холодная, которая застынет позже и буграми. Именно поэтому, кстати, при заливке льда используется горячая вода тонким слоем.
Если же горячую воду остужать достаточно медленно, то эффект Мпембы сходит на нет.
Ученые всё выдвигают и выдвигают версии, копаются в энергиях химических связей.
А мне кажется, все проще и сложнее одновременно.
Помним, что, если металл остужать быстро, то в нём остаются кристаллические структуры, свойственные более горячим стадиям. Они попросту не успевают перестроиться.
А если в воде есть кристаллические структуры? И при быстром отъеме тепла от воды в ней останутся кристаллические структуры, свойственные более нагретому состоянию воды?
Вспомним, что при более крутом градиенте, при быстрых изменениях кристаллические структуры более тонкие, имеют больше площадь поверхности для обмена с окружающей средой. А при пологом градиенте изменений (меньших изменениях) кристаллы будут толще, площадь обмена теплом с окружающей средой меньше.
Помещаем в морозилку (-180С) стаканы с одинаковыми объемами воды с температурой 500С и 200С. Обе порции воды начинают остывать. Но более нагретая вода имеет более крутой градиент, различие температур с окружающей средой (-180С и 500С), соответственно, формируются более тонкие кристаллические структуры. А прохладная вода имеет градиент поменьше (-180С в морозилке и 200С в стакане), сформируются веточки потолще.
После застывания - вода с разной исходной температурой
Если быстро охлаждать воду, то изначально тонкие веточки не успевают перестраиваться, подстраиваться под изменения и переходят в неизменном виде в состояние с более низкой температурой. А там уже им температура не позволяет перестроиться. Такие ветки остаются тонкими и продолжают терять тепло быстрее, чем толстые ветки. Отсюда и более гладкое, более равномерное, более быстрое застывание горячей воды.
А холодная вода с более толстой и грубой кристаллической структурой формирует грубые кристаллы и теряет тепло медленнее.
Однако, если процесс потери тепла медленный, кристаллические структуры успевают перестраиваться. Тонкие веточки и кристаллы успевают округлиться, стать толстыми/более объёмными, структура тонкой и равномерной сети потеряется (эффект отжига в металлургии).
Здесь придется признать и то, что у воды есть "память". То есть, при достаточно быстрых изменениях в воде останутся структуры-наследники предыдущих состояний (гомеопатия сюда же). И, как и в металлах, при слишком низкой температуре они уже не смогут перестроиться в другую форму.
Почему такая версия с кристаллическими структурами воды не обсуждается учеными, хотя эту самую кристаллическую структуру можно видеть даже невооруженным глазом? Потому что держатся за "классические" представления о том, что такое жидкость.
В ХХ веке свойство памяти воды противоречило научному пониманию физической химии и отрицалось научным сообществом..Редактор журнала Nature Джон Мэддокс заметил: «Наш ум не столько закрыт, сколько не готов изменить представление о том, как устроена современная наука».