Agua- una sustancia bastante simple desde un punto de vista químico, sin embargo, tiene una serie de propiedades inusuales que nunca dejan de asombrar a los científicos. A continuación se presentan algunos hechos que pocas personas conocen.

1. ¿Qué agua se congela más rápido, fría o caliente?

Tome dos recipientes de agua: vierta agua caliente en uno y agua fría en el otro, y colóquelos en el congelador. El agua caliente se congelará más rápido que el agua fría, aunque lógicamente, el agua fría debería haberse convertido primero en hielo: después de todo, el agua caliente primero debe enfriarse a temperatura fría y luego convertirse en hielo, mientras que el agua fría no necesita enfriarse. ¿Por qué está pasando esto?

En 1963, un estudiante de Tanzania llamado Erasto B. Mpemba, mientras congelaba una mezcla de helado preparada, notó que la mezcla caliente se solidificaba más rápido en el congelador que la fría. Cuando el joven compartió su descubrimiento con un profesor de física, este solo se rió de él. Afortunadamente, el alumno fue persistente y convenció al maestro para que realizara un experimento, que confirmó su descubrimiento: bajo ciertas condiciones, el agua caliente realmente se congela más rápido que el agua fría.

Ahora bien, este fenómeno del agua caliente que se congela más rápido que el agua fría se llama " efecto mpemba". Cierto, mucho antes propiedad única El agua fue señalada por Aristóteles, Francis Bacon y René Descartes.

Los científicos no entienden completamente la naturaleza de este fenómeno, y lo explican por la diferencia en la hipotermia, la evaporación, la formación de hielo, la convección o el efecto de los gases licuados en el agua fría y caliente.

2. Es capaz de congelarse instantáneamente.

Todos saben eso agua siempre se convierte en hielo cuando se enfría a 0 °C... ¡excepto en algunos casos! Tal caso es, por ejemplo, el sobreenfriamiento, que es la propiedad del agua muy pura de permanecer líquida incluso cuando se enfría a una temperatura por debajo del punto de congelación. Este fenómeno es posible debido a que el ambiente no contiene centros de cristalización o núcleos que puedan provocar la formación de cristales de hielo. Y así el agua permanece en forma líquida, incluso cuando se enfría a temperaturas bajo cero grados centígrados.

proceso de cristalización puede ser provocada, por ejemplo, por burbujas de gas, impurezas (contaminación), superficie irregular del recipiente. Sin ellos, el agua permanecerá en estado líquido. Cuando comienza el proceso de cristalización, puede observar cómo el agua súper enfriada se convierte instantáneamente en hielo.

Tenga en cuenta que el agua "sobrecalentada" también permanece líquida incluso cuando se calienta por encima de su punto de ebullición.

3. 19 estados de agua

Sin dudarlo, nombra cuántos estados diferentes tiene el agua. Si respondió tres: sólido, líquido, gaseoso, entonces está equivocado. Los científicos distinguen al menos 5 estados diferentes de agua en forma líquida y 14 estados en forma congelada.

¿Recuerdas la conversación sobre el agua súper enfriada? Entonces, hagas lo que hagas, a -38 °C, incluso el agua superenfriada más pura se convertirá repentinamente en hielo. ¿Qué sucede cuando la temperatura desciende aún más? A -120°C, algo extraño comienza a sucederle al agua: se vuelve superviscosa o viscosa, como la melaza, y a temperaturas inferiores a -135°C, se convierte en agua "vidriada" o "vidriosa", un sólido que carece estructura cristalina.

4. El agua sorprende a los físicos

En nivel molecular el agua sorprende aún más. En 1995, un experimento de dispersión de neutrones realizado por científicos dio un resultado inesperado: los físicos descubrieron que los neutrones dirigidos a las moléculas de agua "ven" un 25 % menos de protones de hidrógeno de lo esperado.

Resultó que a la velocidad de un attosegundo (10 -18 segundos) se produce un efecto cuántico inusual, y fórmula química agua en su lugar H2O, se convierte en H1.5O!

5. Memoria del agua

Alternativa medicina oficial homeopatía establece que una solución diluida producto medicinal puede proporcionar efecto curativo en el organismo, incluso si el factor de dilución es tan grande que no queda nada en la solución sino moléculas de agua. Los defensores de la homeopatía explican esta paradoja con un concepto llamado " memoria del agua”, según la cual el agua a nivel molecular tiene una “memoria” de una sustancia una vez disuelta en ella y retiene las propiedades de una solución de la concentración inicial después de que no queda ni una sola molécula de ingrediente en ella.

Un equipo internacional de científicos dirigido por la profesora Madeleine Ennis de la Queen's University of Belfast, que criticó los principios de la homeopatía, realizó un experimento en 2002 para refutar el concepto de una vez por todas. El resultado fue todo lo contrario. Después de eso, los científicos dijeron que lograron probar la realidad del efecto " memoria del agua". Sin embargo, los experimentos realizados bajo la supervisión de expertos independientes no dieron resultados. Disputas sobre la existencia del fenómeno” memoria del agua" continuar.

El agua tiene muchas otras propiedades inusuales que no hemos cubierto en este artículo. Por ejemplo, la densidad del agua varía con la temperatura (la densidad del hielo es menor que la del agua); el agua tiene una tensión superficial bastante grande; en estado líquido, el agua es una red compleja y dinámicamente cambiante de grupos de agua, y es el comportamiento de los grupos lo que afecta la estructura del agua, etc.

Sobre estas y muchas otras características inesperadas agua se puede leer en el articulo Propiedades anómalas del agua.”, cuyo autor es Martin Chaplin, profesor de la Universidad de Londres.

Muchos investigadores han presentado y presentan sus propias versiones de por qué el agua caliente se congela más rápido que el agua fría. Parecería una paradoja: después de todo, para congelar, el agua caliente primero debe enfriarse. Sin embargo, el hecho permanece, y los científicos lo explican de diferentes maneras.

Versiones principales

En este momento Hay varias versiones que explican este hecho:

1. Dado que la evaporación en agua caliente es más rápida, su volumen disminuye. Una cantidad menor de agua a la misma temperatura se congela más rápido.
2. El compartimento congelador del frigorífico tiene un revestimiento de nieve. Un recipiente que contiene agua caliente derrite la nieve que hay debajo. Esto mejora el contacto térmico con el congelador.
3. La congelación del agua fría, a diferencia de la caliente, comienza desde arriba. En este caso, empeoran la convección y la radiación de calor y, en consecuencia, la pérdida de calor.
4. En agua fría hay centros de cristalización, sustancias disueltas en ella. Con un pequeño contenido de ellos en agua, la formación de hielo es difícil, aunque al mismo tiempo es posible su hipotermia, cuando tiene un estado líquido a temperaturas bajo cero.

Aunque para ser justos se puede decir que este efecto no siempre se observa. El agua fría a menudo se congela más rápido que el agua caliente.

a que temperatura se congela el agua

¿Por qué el agua se congela en absoluto? Contiene una cierta cantidad de partículas minerales u orgánicas. Esto, por ejemplo, puede ser muy pequeñas partículas arena, polvo o arcilla. A medida que desciende la temperatura del aire, estas partículas se convierten en centros alrededor de los cuales se forman cristales de hielo.

El papel de los núcleos de cristalización también puede ser realizado por burbujas de aire y grietas en un recipiente que contiene agua. La velocidad del proceso de convertir el agua en hielo está influenciada en gran medida por la cantidad de dichos centros; si hay muchos de ellos, el líquido se congela más rápido. En condiciones normales, con normalidad presión atmosférica, el agua se convierte en un estado sólido de un líquido a una temperatura de 0 grados.

La esencia del efecto Mpemba

El efecto Mpemba se entiende como una paradoja, cuya esencia es que, en determinadas circunstancias, el agua caliente se congela más rápido que el agua fría. Este fenómeno fue advertido por Aristóteles y Descartes. Sin embargo, no fue sino hasta 1963 que Erasto Mpemba, un escolar de Tanzania, determinó que el helado caliente se congela en más de un tiempo corto que frio Hizo tal conclusión mientras realizaba la tarea de cocinar.

Tuvo que disolver azúcar en leche hervida y, después de enfriarla, colocarla en el refrigerador para que se congelara. Aparentemente, Mpemba no se diferenció en la diligencia especial y comenzó tarde a realizar la primera parte de la tarea. Por lo tanto, no esperó a que la leche se enfriara y la metió en el refrigerador caliente. Se sorprendió mucho cuando se congeló incluso más rápido que el de sus compañeros de clase, quienes hicieron el trabajo de acuerdo con la tecnología dada.

Este hecho interesó mucho al joven, y comenzó a experimentar con agua corriente. En 1969, la revista Physics Education publicó los resultados de la investigación realizada por Mpemba y el profesor Dennis Osborn de la Universidad de Dar es Salaam. El efecto que describieron recibió el nombre de Mpemba. Sin embargo, aún hoy no existe una explicación clara para el fenómeno. Todos los científicos están de acuerdo en que el papel principal en esto pertenece a las diferencias en las propiedades del agua fría y caliente, pero se desconoce exactamente qué.

Versión de Singapur

Los físicos de una de las universidades de Singapur también estaban interesados ​​en la pregunta, ¿qué agua se congela más rápido, caliente o fría? Un equipo de investigadores dirigido por Xi Zhang explicó esta paradoja precisamente por las propiedades del agua. Todos todavía conocen la composición del agua de la escuela: un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno. El oxígeno, en cierta medida, extrae electrones del hidrógeno, por lo que la molécula es un cierto tipo de "imán".

Como resultado, ciertas moléculas en el agua se atraen ligeramente entre sí y están unidas por un enlace de hidrógeno. Su fuerza es muchas veces menor que el enlace covalente. Investigadores de Singapur creen que la explicación de la paradoja de Mpemba radica precisamente en los enlaces de hidrógeno. Si las moléculas de agua se colocan muy juntas, entonces una interacción tan fuerte entre las moléculas puede deformar el enlace covalente en el medio de la molécula misma.

Pero cuando se calienta el agua, las moléculas unidas se alejan ligeramente unas de otras. Como resultado, la relajación de los enlaces covalentes ocurre en el medio de las moléculas con el retorno del exceso de energía y la transición al nivel de energía más bajo. Esto lleva al hecho de que el agua caliente comienza a enfriarse rápidamente. Al menos, así lo demuestran los cálculos teóricos realizados por científicos singapurenses.

Congelación Instantánea de Agua - 5 Trucos Increíbles: Video

Parece claro que el agua fría se congela más rápido que el agua caliente, ya que en igualdad de condiciones el agua caliente tarda más en enfriarse y congelarse posteriormente. Sin embargo, miles de años de observaciones, así como experimentos modernos, han demostrado que lo contrario también es cierto: bajo ciertas condiciones, el agua caliente se congela más rápido que el agua fría. El canal científico Sciencium explica este fenómeno:

Como se explica en el video anterior, el fenómeno en el que el agua caliente se congela más rápido que el agua fría se conoce como el efecto Mpemba, llamado así por Erasto Mpemba, un estudiante de Tanzania que hizo helado como parte de un proyecto escolar en 1963. Los alumnos tenían que llevar a ebullición la mezcla de nata y azúcar, dejarla enfriar y luego ponerla en el congelador.

En cambio, Erasto puso su mezcla de inmediato, caliente, sin esperar a que se enfriara. Como resultado, después de 1,5 horas, su mezcla ya estaba congelada, pero las mezclas de otros estudiantes no. Intrigado por el fenómeno, Mpemba comenzó a estudiar el tema con el profesor de física Denis Osborn, y en 1969 publicaron un artículo que decía que el agua caliente se congela más rápido que el agua fría. Este fue el primer estudio revisado por pares de este tipo, pero el fenómeno en sí se menciona en los documentos de Aristóteles que datan del siglo IV a. mi. Francis Bacon y Descartes también notaron este fenómeno en sus estudios.

El video enumera varias opciones para explicar lo que está sucediendo:

1. La escarcha es un dieléctrico y, por lo tanto, el agua helada almacena el calor mejor que un vaso tibio que derrite el hielo en contacto con ella.
2. El agua fría tiene más gases disueltos que el agua caliente, y los investigadores especulan que esto puede desempeñar un papel en la velocidad de enfriamiento, aunque aún no está claro cómo.
3. El agua caliente pierde más moléculas de agua a través de la evaporación, dejando menos para congelar
4. El agua caliente puede enfriarse más rápido debido al aumento de las corrientes convectivas. Estas corrientes ocurren porque el agua en el vaso primero se enfría en la superficie y los lados, lo que hace que el agua fría se hunda y el agua caliente suba. En un vidrio tibio, las corrientes convectivas son más activas, lo que puede afectar la velocidad de enfriamiento.

Sin embargo, en 2016 se realizó un estudio cuidadosamente controlado que demostró lo contrario: el agua caliente se congelaba mucho más lentamente que el agua fría. Al mismo tiempo, los científicos notaron que un cambio en la ubicación de un termopar, un dispositivo que determina las diferencias de temperatura, por solo un centímetro conduce a la aparición del efecto Mpemba. El examen de otros trabajos similares mostró que en todos los casos cuando se observó este efecto, hubo un desplazamiento del termopar dentro de un centímetro.

Esto es cierto, aunque suene increíble, porque en el proceso de congelación, el agua precalentada debe pasar la temperatura del agua fría. Mientras tanto, este efecto es ampliamente utilizado.Por ejemplo, las pistas de hielo y los toboganes se llenan de agua caliente en invierno, no agua fría. Los expertos aconsejan a los automovilistas que viertan agua fría en lugar de agua caliente en el depósito de la lavadora en invierno. La paradoja es conocida mundialmente como el "Efecto Mpemba".

Este fenómeno fue mencionado en su momento por Aristóteles, Francis Bacon y René Descartes, pero recién en 1963 los profesores de física le prestaron atención y trataron de investigarlo. Todo comenzó cuando el escolar tanzano Erasto Mpemba notó que la leche endulzada que usaba para hacer helado se solidificaba más rápido si se precalentaba y sugirió que el agua caliente se congela más rápido que el agua fría. Se dirigió al profesor de física en busca de aclaraciones, pero solo se rió del estudiante y dijo lo siguiente: "Esto no es física mundial, sino la física de Mpemba".

Afortunadamente, Dennis Osborne, profesor de física de la Universidad de Dar es Salaam, visitó la escuela un día. Y Mpemba se volvió hacia él con la misma pregunta. El profesor se mostró menos escéptico, dijo que no podía juzgar lo que nunca había visto y, al regresar a casa, pidió al personal que realizara los experimentos apropiados. Parece que confirmaron las palabras del chico. De todos modos, en 1969, Osborne habló sobre trabajar con Mpemba en la revista "Eng. FísicaEducación". En el mismo año, George Kell del Consejo Nacional de Investigación de Canadá publicó un artículo que describe el fenómeno en inglés. AmericanoDiariodeFísica».

Hay varias explicaciones posibles para esta paradoja:

• El agua caliente se evapora más rápido, reduciendo así su volumen, y un volumen menor de agua a la misma temperatura se congela más rápido. En recipientes herméticos, el agua fría debería congelarse más rápido.
• La presencia de revestimiento de nieve. El depósito de agua caliente derrite la nieve que hay debajo, mejorando así el contacto térmico con la superficie de refrigeración. El agua fría no derrite la nieve debajo de ella. Sin revestimiento de nieve, el recipiente de agua fría debería congelarse más rápido.
• El agua fría comienza a congelarse desde arriba, lo que empeora los procesos de radiación y convección de calor y, por lo tanto, la pérdida de calor, mientras que el agua caliente comienza a congelarse desde abajo. Con agitación mecánica adicional del agua en los recipientes, el agua fría debería congelarse más rápido.
• La presencia de centros de cristalización en el agua enfriada - sustancias disueltas en ella. Con un pequeño número de tales centros en agua fría, la transformación del agua en hielo es difícil, e incluso su sobreenfriamiento es posible cuando permanece en estado líquido, con una temperatura bajo cero.

Recientemente se ha publicado otra explicación. Dr. jonathan Katz (Jonathan Katz) de la Universidad de Washington investigó este fenómeno y llegó a la conclusión de que papel importante está protagonizada por sustancias disueltas en agua, que precipitan al calentarse.
Bajo disuelto sustancias dr Katz se refiere a los bicarbonatos de calcio y magnesio que se encuentran en el agua dura. Cuando el agua se calienta, estas sustancias precipitan, el agua se vuelve "blanda". El agua que nunca ha sido calentada contiene estas impurezas y es "dura". A medida que se congela y se forman cristales de hielo, la concentración de impurezas en el agua aumenta 50 veces. Esto reduce el punto de congelación del agua.

Esta explicación no me parece convincente, porque. no debemos olvidar que el efecto se encontró en experimentos con helado, y no con agua dura. Lo más probable es que las causas del fenómeno sean termofísicas y no químicas.

Hasta el momento, no se ha recibido ninguna explicación inequívoca de la paradoja de Mpemba. Hay que decir que algunos científicos no consideran digna de atención esta paradoja. Sin embargo, es muy interesante que un simple colegial haya logrado el reconocimiento del efecto físico y ganado popularidad debido a su curiosidad y perseverancia.

Agregado en febrero de 2014

La nota fue escrita en 2011. Desde entonces, han aparecido nuevos estudios sobre el efecto Mpemba y nuevos intentos de explicarlo. Así, en 2012, la Royal Society of Chemistry of Great Britain anunció Competicion internacional para resolver el misterio científico del "Efecto Mpemba" con un fondo de premios de 1000 libras. El plazo se fijó el 30 de julio de 2012. El ganador fue Nikola Bregovik del laboratorio de la Universidad de Zagreb. Publicó su trabajo, en el que analizaba los intentos anteriores de explicar este fenómeno y llegaba a la conclusión de que no eran convincentes. El modelo que propuso se basa en las propiedades fundamentales del agua. Los interesados ​​pueden encontrar trabajo en http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

La investigación no terminó ahí. En 2013, físicos de Singapur demostraron teóricamente la causa del efecto Mepemba. El trabajo se puede encontrar en http://arxiv.org/abs/1310.6514.

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Comentarios:

Aleksey Mishnev. , 06.10.2012 04:14

¿Por qué el agua caliente se evapora más rápido? Los científicos han demostrado prácticamente que un vaso de agua caliente se congela más rápido que el agua fría. Los científicos no pueden explicar este fenómeno porque no comprenden la esencia de los fenómenos: ¡calor y frío! El calor y el frío son sensaciones físicas provocadas por la interacción de partículas de Materia, en forma de contracompresión de ondas magnéticas que se desplazan desde el costado del espacio y desde el centro de la tierra. Por lo tanto, cuanto mayor es la diferencia de potencial de este voltaje magnético, más rápido se lleva a cabo el intercambio de energía por el método de contrapenetración de una onda en otra. Es decir, ¡por difusión! En respuesta a mi artículo, un opositor escribe: 1) “...El agua caliente se evapora MÁS RÁPIDO, como resultado hay menos, por lo que se congela más rápido” ¡Pregunta! ¿Qué energía hace que el agua se evapore más rápido? 2) En mi artículo, estamos hablando de un vaso, y no de un abrevadero de madera, que el oponente cita como contraargumento. ¡Qué no es correcto! Respondo a la pregunta: “¿POR QUÉ MOTIVO SE EVAPORA EL AGUA EN LA NATURALEZA?” Las ondas magnéticas, que siempre se mueven desde el centro de la tierra hacia el espacio, superando la contrapresión de las ondas magnéticas de compresión (que siempre se mueven desde el espacio hacia el centro de la tierra), al mismo tiempo, rocían partículas de agua, ya que se mueven hacia el espacio , aumentan de volumen. Es decir, expandir! En caso de vencer las ondas magnéticas de compresión, estos vapores de agua se comprimen (condensan) y bajo la influencia de estas fuerzas de compresión magnética, ¡el agua regresa al suelo en forma de precipitación! ¡Atentamente! Aleksey Mishnev. 6 de octubre de 2012.

Aleksey Mishnev. , 06.10.2012 04:19

¿Qué es la temperatura? La temperatura es el grado de estrés electromagnético de las ondas magnéticas con la energía de compresión y expansión. En el caso de un estado de equilibrio de estas energías, la temperatura del cuerpo o sustancia se encuentra en un estado estable. Si se perturba el estado de equilibrio de estas energías, hacia la energía de expansión, el cuerpo o sustancia aumenta en el volumen del espacio. En caso de exceder la energía de las ondas magnéticas en la dirección de compresión, el cuerpo o sustancia disminuye en el volumen del espacio. El grado de estrés electromagnético está determinado por el grado de expansión o contracción del cuerpo de referencia. Aleksey Mishnev.

Moiseeva Natalia, 23.10.2012 11:36 | VNIIM

Alexey, estás hablando de un artículo que resume tus pensamientos sobre el concepto de temperatura. Pero nadie lo leyó. Por favor, dame un enlace. En general, sus puntos de vista sobre la física son muy peculiares. Nunca he oído hablar de "expansión electromagnética del cuerpo de referencia".

Yuri Kuznetsov , 12/04/2012 12:32

Se propone una hipótesis de que este es el trabajo de resonancia intermolecular y la atracción ponderomotriz entre moléculas generada por ella. En agua fría, las moléculas se mueven y vibran al azar, con diferentes frecuencias. Cuando el agua se calienta, con un aumento en la frecuencia de oscilación, su rango se estrecha (la diferencia de frecuencia desde el agua caliente líquida hasta el punto de vaporización disminuye), las frecuencias de oscilación de las moléculas se acercan entre sí, como resultado de lo cual se produce una resonancia. entre las moléculas. Cuando se enfría, esta resonancia se conserva parcialmente, no se extingue de inmediato. Intenta presionar una de las dos cuerdas de guitarra que están en resonancia. Ahora suéltelo: la cuerda comenzará a vibrar nuevamente, la resonancia restaurará sus vibraciones. Entonces, en el agua congelada, las moléculas enfriadas exteriores intentan perder la amplitud y la frecuencia de las oscilaciones, pero las moléculas "calientes" dentro del recipiente "jalan" las oscilaciones hacia atrás, actúan como vibradores, y las exteriores actúan como resonadores. Es entre los vibradores y los resonadores donde surge la atracción ponderomotriz*. Cuando la fuerza ponderomotriz se convierte en más poder, causado por la energía cinética de las moléculas (que no solo vibran, sino que también se mueven linealmente), se produce una cristalización acelerada: el "Efecto Mpemba". La conexión ponderomotriz es muy inestable, el efecto Mpemba depende en gran medida de todos los factores que lo acompañan: el volumen de agua a congelar, la naturaleza de su calentamiento, las condiciones de congelación, la temperatura, la convección, las condiciones de intercambio de calor, la saturación de gas, la vibración de la unidad de refrigeración , ventilación, impurezas, evaporación, etc. Quizás incluso de la iluminación... Por lo tanto, el efecto tiene muchas explicaciones ya veces es difícil de reproducir. Por la misma razón "resonante" agua hervida hierve más rápido que sin hervir: la resonancia durante algún tiempo después de la ebullición retiene la intensidad de las vibraciones de las moléculas de agua (la pérdida de energía durante el enfriamiento se debe principalmente a la pérdida de energía cinética del movimiento lineal de las moléculas). Con un calentamiento intenso, las moléculas vibradoras cambian de papel con las moléculas resonadoras en comparación con la congelación: la frecuencia de los vibradores es menor que la frecuencia de los resonadores, lo que significa que no hay atracción entre las moléculas, sino repulsión, lo que acelera la transición a otra. estado de agregación (par).

Vlad, 11.12.2012 03:42

me rompió el cerebro...

Antón , 04.02.2013 02:02

1. ¿Esta atracción ponderomotriz es realmente tan grande que afecta el proceso de transferencia de calor? 2. ¿Significa esto que cuando todos los cuerpos se calientan a cierta temperatura, sus partículas estructurales entran en resonancia? 3. ¿Por qué desaparece esta resonancia al enfriarse? 4. ¿Es esta su suposición? Si hay una fuente, por favor indíquela. 5. De acuerdo con esta teoría, la forma del recipiente jugará un papel importante y, si es delgado y plano, la diferencia en el tiempo de congelación no será grande, es decir, usted puede comprobarlo.

Gudrat , 03.11.2013 10:12 | METAK

El agua fría ya tiene átomos de nitrógeno y las distancias entre las moléculas de agua son más cercanas que en el agua caliente. Es decir, la conclusión: el agua caliente absorbe los átomos de nitrógeno más rápido y al mismo tiempo se congela rápidamente que el agua fría; esto es comparable al endurecimiento del hierro, ya que el agua caliente se convierte en hielo y el hierro caliente se endurece al enfriarse rápidamente.

Vladímir , 13/03/2013 06:50

o tal vez esto: la densidad del agua caliente y el hielo es menor que la densidad del agua fría, y por lo tanto el agua no necesita cambiar su densidad, pierde algo de tiempo en esto y se congela.

Alexey Mishnev , 21/03/2013 11:50 am

Antes de hablar de resonancias, atracción y vibraciones de partículas, es necesario comprender y responder a la pregunta: ¿Qué fuerzas hacen vibrar a las partículas? Ya que, sin energía cinética, no se puede comprimir. Sin compresión, no puede haber expansión. ¡Sin expansión, no puede haber energía cinética! Cuando empiezas a hablar de la resonancia de las cuerdas, ¡primero hiciste un esfuerzo para que una de estas cuerdas comenzara a vibrar! ¡Cuando se habla de atracción, primero hay que indicar la fuerza que hace que estos cuerpos se atraigan! Afirmo que todos los cuerpos son comprimidos por la energía electromagnética de la atmósfera y que comprime todos los cuerpos, sustancias y partículas elementales con una fuerza de 1,33 kg. no por cm2, sino por partícula elemental.¡Ya que la presión de la atmósfera no puede ser selectiva!¡No la confundas con la cantidad de fuerza!

Dodik , 31/05/2013 02:59

Me parece que has olvidado una verdad: "La ciencia comienza donde comienzan las mediciones". ¿Cuál es la temperatura del agua "caliente"? ¿Cuál es la temperatura del agua "fría"? El artículo no dice una palabra al respecto. De esto podemos concluir: ¡todo el artículo es una mierda!

Grigori, 04/06/2013 12:17

Dodik, antes de llamar a un artículo una tontería, uno debe pensar en aprender, al menos un poco. Y no solo medir.

Dmitri , 24/12/2013 10:57 a. m.

Las moléculas de agua caliente se mueven más rápido que en el frío, debido a esto hay un contacto más cercano con el medio ambiente, parecen absorber todo el frío, disminuyendo la velocidad rápidamente.

Iván, 10.01.2014 05:53

Es sorprendente que un artículo tan anónimo apareciera en este sitio. El artículo es completamente acientífico. Tanto el autor como los comentaristas competían entre sí en busca de una explicación del fenómeno, sin molestarse en averiguar si el fenómeno se observa en absoluto, y si se observa, entonces bajo qué condiciones. Además, ¡ni siquiera hay un acuerdo sobre lo que realmente observamos! Entonces, el autor insiste en la necesidad de explicar el efecto de la congelación rápida del helado caliente, aunque de todo el texto (y las palabras "el efecto se encontró en experimentos con helado") se deduce que él mismo no estableció tal experimentos De las variantes de "explicación" del fenómeno enumeradas en el artículo, se puede ver que se describen experimentos completamente diferentes, ambientados en diferentes condiciones con diferente soluciones acuosas. Tanto la esencia de las explicaciones como el modo subjuntivo en ellas sugieren que ni siquiera se llevó a cabo una verificación elemental de las ideas expresadas. Alguien escuchó accidentalmente una historia curiosa y casualmente expresó su conclusión especulativa. lo siento pero no es fisico Investigación científica, y conversación en un salón de fumadores.

Iván , 10/01/2014 06:10

Con respecto a los comentarios en el artículo sobre el llenado de los rodillos con agua caliente y depósitos de agua fría. Todo es simple desde el punto de vista de la física elemental. La pista de patinaje se llena de agua caliente solo porque se congela más lentamente. La pista debe estar nivelada y lisa. Trate de llenarlo con agua fría; obtendrá golpes y "afluencias", porque. el agua se congelará _rápidamente_ sin tener tiempo de extenderse en una capa uniforme. Y el caliente tendrá tiempo de extenderse en una capa uniforme, y derretirá los montículos de hielo y nieve existentes. Con una lavadora tampoco es difícil: verter agua limpia no tiene sentido en las heladas: se congela en el vidrio (incluso caliente); y el anticongelante caliente puede hacer que el vidrio frío se agriete, además el vidrio tendrá temperatura elevada congelación debido a la evaporación acelerada de los alcoholes que aún se encuentran en el camino hacia el vaso (¿todos conocen el principio de funcionamiento del alcohol ilegal todavía? - el alcohol se evapora, el agua permanece).

Iván , 10/01/2014 06:34

Pero, de hecho, el fenómeno, es una tontería preguntar por qué dos experimentos diferentes en condiciones diferentes proceden de manera diferente. Si el experimento se configura limpiamente, entonces debe tomar agua fría y caliente del mismo composición química- tomar agua hirviendo previamente enfriada de la misma tetera. Vierta en recipientes idénticos (por ejemplo, vasos de paredes delgadas). No ponemos sobre la nieve, sino sobre la misma base uniforme y seca, por ejemplo, una mesa de madera. Y no en un microcongelador, sino en un termostato suficientemente voluminoso: realicé un experimento hace un par de años en el campo, cuando afuera había un clima helado estable, alrededor de -25C. El agua cristaliza a cierta temperatura después de la liberación del calor de cristalización. La hipótesis se reduce a la afirmación de que el agua caliente se enfría más rápido (esto es cierto, de acuerdo con la física clásica, la tasa de transferencia de calor es proporcional a la diferencia de temperatura), pero retiene mayor velocidad enfriamiento incluso cuando su temperatura es igual a la temperatura del agua fría. La pregunta es, ¿en qué se diferencia el agua que se ha enfriado a una temperatura de +20C en el exterior de exactamente la misma agua que se ha enfriado a una temperatura de +20C una hora antes, pero en una habitación? La física clásica (por cierto, basada no en charlas en una sala de fumadores, sino en cientos de miles y millones de experimentos) dice: sí, nada, la dinámica de enfriamiento adicional será la misma (solo el agua hirviendo alcanzará el punto +20 más tarde ). Y el experimento demuestra lo mismo: cuando ya hay una costra sólida de hielo en un vaso de agua inicialmente fría, el agua caliente ni siquiera piensa en congelarse. PD A los comentarios de Yuri Kuznetsov. La presencia de un determinado efecto puede considerarse establecida cuando se describen las condiciones para su ocurrencia y se reproduce de manera estable. Y cuando tenemos experimentos incomprensibles con condiciones desconocidas, es prematuro construir teorías de su explicación y esto no da nada con punto científico visión. P.P.D. Bueno, es imposible leer los comentarios de Alexei Mishnev sin lágrimas de emoción: una persona vive en una especie de mundo ficticio que no tiene nada que ver con la física y los experimentos reales.

Grigori, 13/01/2014 10:58

Ivan, entiendo que refutas el efecto Mpemba? ¿No existe, como muestran sus experimentos? ¿Por qué es tan famoso en la física y por qué muchos tratan de explicarlo?

Iván , 14/02/2014 01:51

¡Buenas tardes, Gregorio! El efecto de un experimento impuramente escenificado existe. Pero, como comprenderá, esta no es una razón para buscar nuevos patrones en física, sino una razón para mejorar la habilidad del experimentador. Como ya señalé en los comentarios, en todos los intentos mencionados de explicar el "efecto Mpemba", los investigadores ni siquiera pueden articular claramente qué es exactamente y en qué condiciones están midiendo. ¿Y quieres decir que estos son físicos experimentales? No me hagas reír. El efecto no se conoce en física, sino en discusiones pseudocientíficas en varios foros y blogs, de los cuales el mar es ahora. Como un efecto físico real (en el sentido de que es consecuencia de unas nuevas leyes físicas, y no de una interpretación incorrecta o simplemente de un mito), lo perciben las personas alejadas de la física. Por lo tanto, no hay razón para hablar como un solo efecto físico sobre los resultados de diferentes experimentos realizados en condiciones completamente diferentes.

Pablo, 18/02/2014 09:59

hmm, chicos... artículo para "Speed ​​Info"... Sin ofender... ;) Iván tiene razón en todo...

Gregorio, 19/02/2014 12:50 p. m.

Iván, estoy de acuerdo en que ahora hay muchos sitios pseudocientíficos que publican material sensacionalista no verificado. Después de todo, todavía se está estudiando el efecto de Mpemba. Además, los científicos de las universidades están investigando. Por ejemplo, en 2013, este efecto fue estudiado por un grupo de la Universidad Tecnológica de Singapur. Mire el enlace http://arxiv.org/abs/1310.6514. Creen haber encontrado una explicación a este efecto. No escribiré en detalle sobre la esencia del descubrimiento, pero en su opinión, el efecto está asociado con la diferencia en las energías almacenadas en los enlaces de hidrógeno.

Moiseeva N.P. , 19/02/2014 03:04

Para todos los interesados ​​en la investigación sobre el efecto Mpemba, complementé ligeramente el material del artículo y proporcioné enlaces donde pueden leer últimos resultados(ver texto). Gracias por los comentarios.

Ildar , 24/02/2014 04:12 | no tiene sentido enumerar todo

Si este efecto Mpemba realmente tiene lugar, entonces la explicación debe buscarse, creo, en la estructura molecular del agua. El agua (como aprendí de la literatura científica popular) no existe como moléculas individuales de H2O, sino como grupos de varias moléculas (incluso docenas). Con un aumento en la temperatura del agua, aumenta la velocidad de movimiento de las moléculas, los grupos se rompen entre sí y los enlaces de valencia de las moléculas no tienen tiempo para formar grupos grandes. Se necesita un poco más de tiempo para formar grupos que para reducir la velocidad de las moléculas. Y dado que los cúmulos son más pequeños, la formación de la red cristalina es más rápida. Aparentemente, en agua fría, los cúmulos grandes y bastante estables impiden la formación de una red; su destrucción lleva algún tiempo. Yo mismo vi en la televisión un efecto curioso, cuando el agua fría que se encontraba tranquilamente en un frasco permaneció líquida durante varias horas en el frío. Pero tan pronto como la jarra fue levantada, es decir, ligeramente movida de su lugar, el agua de la jarra inmediatamente se cristalizó, se volvió opaca y la jarra reventó. Bueno, el sacerdote que mostró este efecto lo explicó por el hecho de que el agua estaba consagrada. Por cierto, resulta que el agua cambia mucho su viscosidad según la temperatura. Nosotros, como criaturas grandes, no nos damos cuenta de esto, pero a nivel de crustáceos pequeños (mm y menos), y más aún de bacterias, la viscosidad del agua es un factor muy importante. Esta viscosidad, creo, también viene dada por el tamaño de los cúmulos de agua.

GRIS , 15/03/2014 05:30

todo lo que vemos a nuestro alrededor son características superficiales (propiedades), por lo que tomamos como energía solo lo que podemos medir o probar la existencia de alguna manera, de lo contrario es un callejón sin salida. Este fenómeno, el efecto Mpemba, solo puede explicarse mediante una teoría volumétrica simple que unirá todos los modelos físicos en una única estructura de interacción. en realidad es sencillo

Nikita, 06/06/2014 04:27 | auto

pero como hacer que el agua se quede fria y no este caliente cuando vas en el carro!

alexey, 03.10.2014 01:09

Y aquí hay otro "descubrimiento", sobre la marcha. Agua en botella de plástico se congela mucho más rápido con un corcho abierto. Por diversión, experimenté muchas veces con helada severa. El efecto es obvio. ¡Hola teóricos!

Eugenio , 27/12/2014 08:40

El principio de un enfriador evaporativo. Tomamos dos botellas herméticamente cerradas con agua fría y caliente. Lo ponemos en frío. El agua fría se congela más rápido. Ahora tomamos las mismas botellas con agua fría y caliente, las abrimos y las ponemos en el frío. El agua caliente se congelará más rápido que el agua fría. Si tomamos dos recipientes con agua fría y caliente, el agua caliente se congelará mucho más rápido. Esto se debe a que aumentamos el contacto con la atmósfera. Cuanto más intensa es la evaporación, más rápido desciende la temperatura. Aquí es necesario mencionar el factor de humedad. Cuanto menor sea la humedad, mayor será la evaporación y mayor será el enfriamiento.

gris TOMSK, 01/03/2015 10:55

GREY, 15.03.2014 05:30 - continuación Lo que sabes sobre la temperatura no lo es todo. Hay algo mas. Si compone correctamente un modelo físico de temperatura, se convertirá en la clave para describir los procesos energéticos desde la difusión, fusión y cristalización hasta escalas tales como un aumento de temperatura con un aumento de presión, un aumento de presión con un aumento de temperatura. Incluso el modelo físico de la energía del Sol quedará claro a partir de lo anterior. estoy en invierno . a principios de la primavera de 20013, después de mirar los modelos de temperatura, compilé un modelo de temperatura general. Después de un par de meses, recordé la paradoja de la temperatura y luego me di cuenta... que mi modelo de temperatura también describe la paradoja de Mpemba. Esto fue en mayo - junio de 2013. Un año tarde, pero eso es lo mejor. Mi modelo físico es un cuadro congelado y se puede desplazar tanto hacia adelante como hacia atrás y tiene las habilidades motoras de la actividad, la misma actividad en la que todo se mueve. Tengo 8 clases de escuela y 2 años de universidad con una repetición del tema. Han pasado 20 años. Así que no puedo atribuir ningún tipo de modelos físicos de científicos famosos, así como fórmulas. Lo siento mucho.

Andrey , 08.11.2015 08:52

En general, tengo una idea de por qué el agua caliente se congela más rápido que el agua fría. Y en mis explicaciones todo es muy simple si estás interesado entonces escríbeme un correo electrónico: [correo electrónico protegido]

Andrey , 08.11.2015 08:58

Lo siento, di la incorrecta. Buzón aquí está el correo electrónico correcto: [correo electrónico protegido]

Víctor , 23/12/2015 10:37

Me parece que todo es más simple, la nieve cae con nosotros, es gas evaporado, enfriado, entonces tal vez en las heladas se enfría más rápido en caliente porque se evapora y cristaliza inmediatamente lejos de subir, y el agua en estado gaseoso se enfría más rápido que en líquido )

Bekzhan , 28/01/2016 09:18

Incluso si alguien revelara estas leyes del mundo que están asociadas con este efecto, no escribiría aquí, desde mi punto de vista, no sería lógico revelar sus secretos a los usuarios de Internet cuando puede publicarlos en revistas científicas famosas y probarlo él mismo frente a la gente Entonces, lo que se escribirá sobre este efecto aquí, toda esta mayoría no es lógica.)))

Alex , 22/02/2016 12:48 p. m.

Hola Experimentadores Tienes razón al decir que la Ciencia comienza donde... no Mediciones, sino Cálculos. "Experimento": un argumento eterno e indispensable para aquellos privados de imaginación y pensamiento lineal Ofendidos a todos, ahora en el caso de E \u003d mc2, ¿todos recuerdan? La velocidad de las moléculas que salen del agua fría hacia la atmósfera determina la cantidad de energía que se llevan del agua (enfriamiento - pérdida de energía) La velocidad de las moléculas del agua caliente es mucho mayor y la energía que se lleva se eleva al cuadrado (la velocidad de enfriamiento de la masa restante de agua) Eso es todo, si dejas de "experimentación" y recuerdas los fundamentos de la ciencia

Vladímir , 25/04/2016 10:53 | tiempo

En aquellos días en que el anticongelante era una rareza, el agua del sistema de refrigeración de los automóviles en un garaje sin calefacción de una flota de automóviles se drenaba después de un día de trabajo para no descongelar el bloque de cilindros o el radiador, a veces ambos juntos. El agua caliente se vertió en la mañana. En heladas severas, los motores arrancaban sin problemas. De alguna manera, debido a la falta de agua caliente, se vertió agua del grifo. El agua se congeló inmediatamente. El experimento fue costoso, exactamente tanto como cuesta comprar y reemplazar el bloque de cilindros y el radiador de un automóvil ZIL-131. Quien no crea, que lo compruebe. y Mpemba experimentó con helado. En el helado, la cristalización procede de manera diferente que en el agua. Intente morder un trozo de helado y un trozo de hielo con los dientes. Lo más probable es que no se congeló, sino que se espesó como resultado del enfriamiento. Y el agua dulce, ya sea fría o caliente, se congela a 0°C. El agua fría es rápida, pero el agua caliente necesita tiempo para enfriarse.

Vagabundo , 06.05.2016 12:54 | a alex

"c" - velocidad de la luz en el vacío E=mc^2 - fórmula que expresa la equivalencia de masa y energía

Alberto , 27/07/2016 08:22

Primero, una analogía con los sólidos (no hay proceso de evaporación). Tuberías de agua de cobre recién soldadas. El proceso ocurre calentando el quemador de gas a la temperatura de fusión de la soldadura. El tiempo de calentamiento de una junta con el acoplamiento es de aproximadamente un minuto. Soldé una junta con el acoplamiento y después de un par de minutos me di cuenta de que lo había soldado mal. Se tomó un poco para desplazar la tubería en el acoplamiento. Comencé a calentar el porro nuevamente con un quemador y, sorprendentemente, tomó 3-4 minutos calentar el porro hasta el punto de fusión. ¿¡Cómo es eso!? Después de todo, la tubería todavía está caliente y parece que se necesita mucha menos energía para calentarla hasta el punto de fusión, pero resultó ser todo lo contrario. Se trata de la conductividad térmica, que es mucho más alta para una tubería ya calentada y el límite entre las tuberías calentadas y frías logró alejarse de la unión en dos minutos. Ahora sobre el agua. Operaremos con los conceptos de recipiente caliente y semicalentado. En un recipiente caliente, se forma una estrecha interfase de temperatura entre las partículas calientes altamente móviles y las frías de movimiento lento, que se mueve relativamente rápido desde la periferia hacia el centro, porque en este límite, las partículas rápidas ceden rápidamente su energía (frías). ) por partículas en el otro lado del límite. Dado que el volumen de las partículas frías exteriores es mayor, entonces las partículas rápidas, dando su energía térmica, no puede calentar significativamente las partículas frías exteriores. Por lo tanto, el proceso de enfriamiento del agua caliente se produce con relativa rapidez. El agua semicalentada, por otro lado, tiene una conductividad térmica mucho más baja, y el ancho del límite entre las partículas semicalentadas y frías es mucho más amplio. El desplazamiento hacia el centro de un límite tan ancho ocurre mucho más lentamente que en el caso de un recipiente caliente. Como resultado, un recipiente caliente se enfría más rápido que uno tibio. Creo que es necesario rastrear el proceso de enfriamiento en dinámica de diferentes maneras. temperatura del agua colocando varios sensores de temperatura desde el centro hasta el borde del recipiente.

Max , 19/11/2016 05:07

Se ha comprobado: en Yamal, con heladas, una tubería con agua caliente se congela y hay que calentarla, ¡pero no enfriarla!

Artem, 09.12.2016 01:25

Es difícil, pero creo que el agua fría es más densa que el agua caliente, incluso mejor que el agua hervida, y luego hay una aceleración en el enfriamiento, es decir el agua caliente alcanza la temperatura fría y la supera, y si se tiene en cuenta que el agua caliente se congela desde abajo y no desde arriba, como está escrito arriba, ¡esto acelera mucho el proceso!

alexander sergeev, 21.08.2017 10:52

No hay tal efecto. Pobre de mí. En 2016, se publicó un artículo detallado sobre el tema en Nature: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect De él queda claro que si los experimentos se llevan a cabo con cuidado (si las muestras de agua fría y caliente son igual en todo excepto en la temperatura), no se observa el efecto.

Headlab, 22/08/2017 05:31

Víctor , 27/10/2017 03:52 a. m.

"Realmente es." - si la escuela no entendió qué es la capacidad calorífica y la ley de conservación de la energía. Es fácil de verificar: para esto necesita: un deseo, una cabeza, manos, agua, un refrigerador y un despertador. Y las pistas de patinaje, como escriben los expertos, se congelan (llenan) con agua fría, y con agua tibia nivelan el hielo cortado. Y en invierno, debe verter líquido anticongelante en el depósito de la lavadora, no agua. El agua se congelará de todos modos, y el agua fría se congelará más rápido.

Irina , 23/01/2018 10:58

Los científicos de todo el mundo han estado luchando con esta paradoja desde la época de Aristóteles, y Viktor, Zavlab y Sergeev resultaron ser los más inteligentes.

Daniel , 02/01/2018 08:51

Todo correcto en el artículo. Pero la razón es algo diferente. En el proceso de ebullición, el aire disuelto en él se evapora del agua, por lo tanto, a medida que el agua hirviendo se enfría, su densidad será menor que la del agua cruda de la misma temperatura. No hay otras razones para una conductividad térmica diferente excepto por una densidad diferente.

Headlab, 01/03/2018 08:58 | laboratorio principal

Irina :), los "científicos de todo el mundo" no luchan contra esta "paradoja", para los verdaderos científicos esta "paradoja" simplemente no existe; esto se verifica fácilmente en condiciones bien reproducibles. La "paradoja" apareció debido a los experimentos irreproducibles del niño africano Mpemba y fue inflada por "científicos" similares :)

En 1963, un escolar de Tanzania llamado Erasto Mpemba le hizo una pregunta estúpida a su maestro: ¿por qué el helado tibio se congelaba más rápido que el helado frío en su congelador?

Como alumno del Magamba escuela secundaria en Tanzania, Erasto Mpemba hizo trabajo practico en las artes culinarias. Tenía que hacer helado casero: hervir la leche, disolver el azúcar en ella, enfriarla a temperatura ambiente y luego ponerla en el refrigerador para que se congelara. Aparentemente, Mpemba no era un estudiante particularmente diligente y postergó la primera parte de la tarea. Temiendo no llegar a tiempo al final de la lección, puso leche todavía caliente en el refrigerador. Para su sorpresa, se congeló incluso antes que la leche de sus camaradas, preparada según una determinada tecnología.

Se dirigió al profesor de física en busca de aclaraciones, pero solo se rió del estudiante y dijo lo siguiente: "Esto no es física mundial, sino la física de Mpemba". Después de eso, Mpemba experimentó no solo con leche, sino también con agua ordinaria.

En cualquier caso, siendo ya estudiante de la Escuela Secundaria Mkwawa, le preguntó al profesor Dennis Osborne del University College de Dar es Salaam (invitado por el director de la escuela para dar una conferencia sobre física a los estudiantes) sobre el agua: “Si tomas dos recipientes idénticos con volúmenes iguales de agua para que en uno de ellos el agua tenga una temperatura de 35 ° C, y en el otro - 100 ° C, y póngalos en el congelador, luego en el segundo el agua se congelará más rápido. ¿Por qué?" Osborn se interesó por este tema y pronto en 1969, junto con Mpemba, publicaron los resultados de sus experimentos en la revista Physics Education. Desde entonces, el efecto que descubrieron se llama efecto Mpemba.

¿Tienes curiosidad por saber por qué sucede esto? Hace apenas unos años, los científicos lograron explicar este fenómeno...

El efecto Mpemba (Mpemba Paradox) es una paradoja que afirma que el agua caliente bajo ciertas condiciones se congela más rápido que el agua fría, aunque debe pasar la temperatura del agua fría en el proceso de congelación. Esta paradoja es un hecho experimental que contradice las ideas habituales, según las cuales, en las mismas condiciones, un cuerpo más caliente necesita más tiempo para enfriarse hasta una determinada temperatura que un cuerpo más frío para enfriarse hasta la misma temperatura.

Este fenómeno fue advertido en su momento por Aristóteles, Francis Bacon y René Descartes. Hasta ahora, nadie sabe exactamente cómo explicar este extraño efecto. Los científicos no tienen una sola versión, aunque hay muchas. Se trata de la diferencia en las propiedades del agua fría y caliente, pero aún no está claro qué propiedades juegan un papel en este caso: la diferencia en el sobreenfriamiento, la evaporación, la formación de hielo, la convección o el efecto de los gases licuados en el agua durante diferentes temperaturas. La paradoja del efecto Mpemba es que el tiempo durante el cual el cuerpo se enfría a la temperatura ambiente, debe ser proporcional a la diferencia de temperatura entre este cuerpo y el ambiente. Esta ley fue establecida por Newton y desde entonces ha sido confirmada muchas veces en la práctica. En el mismo efecto, el agua a 100°C se enfría a 0°C más rápido que la misma cantidad de agua a 35°C.

Desde entonces se han expresado diferentes versiones, una de las cuales era la siguiente: parte del agua caliente simplemente se evapora al principio, y luego, cuando queda una cantidad menor, el agua se solidifica más rápido. Esta versión, por su sencillez, se convirtió en la más popular, pero los científicos no quedaron completamente satisfechos.

Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur, dirigido por el químico Xi Zhang, dice que han resuelto el antiguo misterio de por qué el agua tibia se congela más rápido que el agua fría. Como descubrieron los expertos chinos, el secreto radica en la cantidad de energía almacenada en los enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua.

Como saben, las moléculas de agua consisten en un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno unidos por enlaces covalentes, lo que a nivel de partículas parece un intercambio de electrones. Otro hecho conocido es que los átomos de hidrógeno son atraídos por los átomos de oxígeno de las moléculas vecinas; en este caso, se forman enlaces de hidrógeno.

Al mismo tiempo, las moléculas de agua en su conjunto se repelen entre sí. Científicos de Singapur notaron que cuanto más caliente está el agua, mayor es la distancia entre las moléculas del líquido debido al aumento de las fuerzas de repulsión. Como resultado, los enlaces de hidrógeno se estiran y, por lo tanto, almacenan más energía. Esta energía se libera cuando el agua se enfría: las moléculas se acercan entre sí. Y el retorno de la energía, como saben, significa enfriamiento.

Estas son las hipótesis presentadas por los científicos:

Evaporación

El agua caliente se evapora más rápido del recipiente, lo que reduce su volumen, y un volumen menor de agua con la misma temperatura se congela más rápido. El agua calentada a 100°C pierde el 16% de su masa cuando se enfría a 0°C. El efecto de evaporación es un doble efecto. En primer lugar, se reduce la masa de agua necesaria para la refrigeración. Y en segundo lugar, debido a la evaporación, su temperatura disminuye.

diferencia de temperatura

Debido al hecho de que la diferencia de temperatura entre el agua caliente y el aire frío es mayor, la transferencia de calor en este caso es más intensa y el agua caliente se enfría más rápido.

hipotermia
Cuando el agua se enfría por debajo de 0°C, no siempre se congela. Bajo ciertas condiciones, puede sufrir un sobreenfriamiento mientras continúa siendo líquido a temperaturas por debajo del punto de congelación. En algunos casos, el agua puede permanecer líquida incluso a -20°C. La razón de este efecto es que para que comiencen a formarse los primeros cristales de hielo, se necesitan centros de formación de cristales. Si no están en agua líquida, el sobreenfriamiento continuará hasta que la temperatura baje lo suficiente como para que los cristales comiencen a formarse espontáneamente. Cuando comiencen a formarse en el líquido sobreenfriado, comenzarán a crecer más rápido, formando un granizado de hielo que se congelará para formar hielo. El agua caliente es más susceptible a la hipotermia porque al calentarla se eliminan los gases disueltos y las burbujas, que a su vez pueden servir como centros para la formación de cristales de hielo. ¿Por qué la hipotermia hace que el agua caliente se congele más rápido? En el caso del agua fría que no está sobreenfriada, lo que sucede es que en su superficie se forma una fina capa de hielo, que actúa como aislante entre el agua y el aire frío, y así evita que se siga evaporando. La tasa de formación de cristales de hielo en este caso será menor. En el caso de agua caliente sometida a subenfriamiento, el agua subenfriada no tiene una capa superficial protectora de hielo. Por lo tanto, pierde calor mucho más rápido a través de la parte superior abierta. Cuando finaliza el proceso de sobreenfriamiento y el agua se congela, se pierde mucho más calor y, por lo tanto, más hielo. Muchos investigadores de este efecto consideran que la hipotermia es el factor principal en el caso del efecto Mpemba.
Convección

El agua fría comienza a congelarse desde arriba, lo que empeora los procesos de radiación y convección de calor y, por lo tanto, la pérdida de calor, mientras que el agua caliente comienza a congelarse desde abajo. Este efecto se explica por una anomalía en la densidad del agua. El agua tiene una densidad máxima a 4°C. Si enfría el agua a 4°C y la coloca en un ambiente con una temperatura más baja, la capa superficial de agua se congelará más rápido. Debido a que esta agua es menos densa que el agua a 4°C, permanecerá en la superficie, formando una fina capa fría. En estas condiciones, se formará una fina capa de hielo en la superficie del agua por un corto tiempo, pero esta capa de hielo servirá como aislante protegiendo las capas inferiores de agua, que permanecerán a 4°C. Por lo tanto, el proceso de enfriamiento adicional será más lento. En el caso del agua caliente, la situación es completamente diferente. La capa superficial de agua se enfriará más rápidamente debido a la evaporación y a las mayores diferencias de temperatura. Además, las capas de agua fría son más densas que las capas de agua caliente, por lo que la capa de agua fría se hundirá y elevará la capa. agua tibia a la superficie. Esta circulación de agua asegura un rápido descenso de la temperatura. Pero, ¿por qué este proceso no alcanza el punto de equilibrio? Para explicar el efecto Mpemba desde el punto de vista de la convección, se debe suponer que las capas de agua fría y caliente se separan y que el proceso de convección continúa después de temperatura media el agua cae por debajo de 4°C. Sin embargo, no hay evidencia experimental que apoye esta hipótesis de que las capas de agua fría y caliente están separadas por convección.

gases disueltos en agua

El agua siempre contiene gases disueltos en ella: oxígeno y dióxido de carbono. Estos gases tienen la capacidad de bajar el punto de congelación del agua. Cuando el agua se calienta, estos gases se liberan del agua debido a su solubilidad en agua a alta temperatura abajo. Por lo tanto, cuando se enfría agua caliente, siempre hay menos gases disueltos en ella que en agua fría sin calentar. Por lo tanto, el punto de congelación del agua calentada es más alto y se congela más rápido. Este factor se considera a veces como el principal para explicar el efecto Mpemba, aunque no existen datos experimentales que confirmen este hecho.

Conductividad térmica

Este mecanismo puede desempeñar un papel importante cuando se coloca agua en un congelador frigorífico en recipientes pequeños. En estas condiciones se ha observado que el recipiente con agua caliente derrite el hielo del congelador que se encuentra debajo, mejorando así el contacto térmico con la pared del congelador y la conductividad térmica. Como resultado, el calor se elimina del recipiente de agua caliente más rápido que del recipiente de agua fría. A su vez, el recipiente con agua fría no derrite la nieve debajo. Todas estas (así como otras) condiciones se han estudiado en muchos experimentos, pero no se ha obtenido una respuesta inequívoca a la pregunta: ¿cuál de ellas proporciona una reproducción del 100% del efecto Mpemba? Así, por ejemplo, en 1995, el físico alemán David Auerbach estudió la influencia del sobreenfriamiento del agua sobre este efecto. Descubrió que el agua caliente, al alcanzar un estado sobreenfriado, se congela a una temperatura más alta que el agua fría y, por lo tanto, más rápido que esta última. Pero el agua fría alcanza un estado sobreenfriado más rápido que el agua caliente, compensando así el retraso anterior. Además, los resultados de Auerbach contradijeron los datos anteriores de que el agua caliente puede lograr un mayor sobreenfriamiento debido a la menor cantidad de centros de cristalización. Cuando se calienta el agua, se le quitan los gases disueltos en ella, y cuando se hierve, precipitan algunas sales disueltas en ella. Hasta ahora, solo se puede afirmar una cosa: la reproducción de este efecto depende significativamente de las condiciones en las que se lleva a cabo el experimento. Precisamente porque no siempre se reproduce.

Y aquí está la razón más probable.

Como escriben los químicos en su artículo, que se puede encontrar en el sitio de preimpresión arXiv.org, los enlaces de hidrógeno se estiran con más fuerza en el agua caliente que en el agua fría. Por lo tanto, resulta que se almacena más energía en los enlaces de hidrógeno del agua caliente, lo que significa que se libera más cuando se enfría a temperaturas bajo cero. Por esta razón, la congelación es más rápida.

Hasta la fecha, los científicos han resuelto este enigma solo teóricamente. Cuando presentan evidencia convincente de su versión, entonces la pregunta de por qué el agua caliente se congela más rápido que el agua fría puede considerarse cerrada.