Чому гаряча вода замерзає швидше, ніж холодна вода Одна з найдавніших загадок фізики а

гаряча

Вся справа в незвичайних властивостях зв’язків, з яких складаються атоми, з яких складаються молекули води.

Молекула води складається з великого атома кисню, пов'язаного двома атомами Гідрогену ковалентними зв'язками (зв'язками, що включають об'єднання двох пар електронів двома атомами)

Але коли атом водню в одній молекулі наближається до атома кисню в іншій молекулі, він також зв’язується з ним через так званий водневий зв’язок.

Ці водневі зв’язки поводяться незвично, і вони привернули увагу дослідників.

Хоча водневі зв’язки, як правило, слабкіші за ковалентні, вони все ж сильніші за ван-дер-ваальсові сили, що є сумою всіх сил притягання між молекулами, крім ковалентних.

Хіміки давно підозрювали, що водневі зв’язки, які пов'язують молекули води, є тим, що надає воді деякі її химерні властивості і роблять температуру кипіння набагато вищою, ніж у інших рідин, що складаються з подібних молекул.

Дослідники в Сінгапурі вважають, що ці водневі зв’язки також пояснюють дію Mpemba, оскільки вони зближують молекули води між собою, що також викликає силу відштовхування між молекулами; в результаті ковалентні зв’язки «розтягуються» і накопичують енергію.

У міру нагрівання рідини молекули води віддаляються одна від одної, «тягнучи» за собою водневі зв’язки. Коли молекули знову стискаються і виділяють енергію, цей процес має ефект охолодження, що, за словами вчених, означає, що гаряча вода охолоджується швидше, ніж холодна вода, і пояснює ефект Мпемба.

Дослідники розрахували величину додаткового охолодження, викликаного молекулярною активністю, і показали, що це виправдовує відмінності, що спостерігаються між замерзанням гарячої та холодної води під час експериментів.

Однак інші фізики стверджують, що теоретичному поясненню, даному сингапурськими спеціалістами, бракує чогось іншого: воно не може передбачити нові властивості води, що виникають, наприклад, внаслідок укорочення ковалентних зв'язків, тому існує ще один крок, до якого воно не буде повністю вирішене. загадка.