Dlaczego gorąca woda zamarza szybciej niż zimna woda? Ciepła i zimna woda: tajemnice zamrażania Która woda zamarza szybciej - gorąca czy zimna

Efekt Mpemby, czyli dlaczego gorąca woda zamarza szybciej niż zimna woda? Efekt Mpemby (paradoks Mpemby) to paradoks, który stwierdza, że gorąca woda w pewnych warunkach zamarza szybciej niż zimna woda, chociaż w procesie zamrażania musi przekroczyć temperaturę zimnej wody. Paradoks ten jest faktem eksperymentalnym, który zaprzecza utartym poglądom, zgodnie z którymi w tych samych warunkach bardziej ogrzane ciało potrzebuje więcej czasu na ochłodzenie się do określonej temperatury niż mniej ogrzane ciało, aby ochłodzić się do tej samej temperatury. Zjawisko to zauważyli kiedyś Arystoteles, Francis Bacon i Rene Descartes, ale dopiero w 1963 roku uczeń z Tanzanii Erasto Mpemba odkrył, że gorąca mieszanka lodów zamarza szybciej niż zimna. Jako uczeń Magambi High School w Tanzanii Erasto Mpemba wykonywał praktyczną pracę jako kucharz. Musiał zrobić domowe lody - zagotować mleko, rozpuścić w nim cukier, ostudzić do temperatury pokojowej, a następnie włożyć do lodówki, aby zamrozić. Najwyraźniej Mpemba nie był uczniem szczególnie pilnym i zwlekał z wykonaniem pierwszej części zadania. W obawie, że nie zdąży do końca lekcji, włożył do lodówki jeszcze gorące mleko. Ku jego zdziwieniu zamarzło ono nawet wcześniej niż mleko jego towarzyszy, przygotowane według podanej technologii. Następnie Mpemba eksperymentował nie tylko z mlekiem, ale także ze zwykłą wodą. W każdym razie już jako uczeń Liceum Mkwava zapytał profesora Dennisa Osborne'a z University College w Dar Es Salaam (zaproszonego przez dyrektora szkoły, aby wygłosił dla uczniów wykład z fizyki) konkretnie o wodę: „Jeśli weźmiesz dwa identyczne pojemniki z równą objętością wody tak, aby w jednym z nich woda miała temperaturę 35°C, a w drugim 100°C i włóż je do zamrażarki, wtedy w drugim woda zamarznie szybciej. Dlaczego?" Osborne zainteresował się tym zagadnieniem i wkrótce, w 1969 roku, wraz z Mpembą opublikowali wyniki swoich eksperymentów w czasopiśmie Physics Education. Od tego czasu odkryty przez nich efekt nazwano efektem Mpemby. Do tej pory nikt nie wie dokładnie, jak wyjaśnić ten dziwny efekt. Naukowcy nie mają jednej wersji, choć jest ich wiele. Chodzi o różnicę we właściwościach ciepłej i zimnej wody, ale nie jest jeszcze jasne, które właściwości odgrywają w tym przypadku rolę: różnica w przechłodzeniu, parowaniu, tworzeniu się lodu, konwekcji czy wpływie skroplonych gazów na wodę w temperaturze różne temperatury. Paradoks efektu Mpemby polega na tym, że czas schładzania ciała do temperatury otoczenia powinien być proporcjonalny do różnicy temperatur pomiędzy tym ciałem a otoczeniem. Prawo to zostało ustanowione przez Newtona i od tego czasu zostało wielokrotnie potwierdzone w praktyce. W efekcie woda o temperaturze 100°C ochładza się do temperatury o 0°C szybciej niż taka sama ilość wody o temperaturze 35°C. Nie oznacza to jednak jeszcze paradoksu, ponieważ efekt Mpemby można wyjaśnić w ramach znanej fizyki. Oto kilka wyjaśnień efektu Mpemby: Parowanie Gorąca woda paruje szybciej z pojemnika, zmniejszając w ten sposób swoją objętość, a mniejsza objętość wody o tej samej temperaturze zamarza szybciej. Woda ogrzana do 100 C traci 16% swojej masy po schłodzeniu do 0 C. Efekt parowania jest podwójny. Po pierwsze, zmniejsza się masa wody potrzebnej do chłodzenia. Po drugie, temperatura spada, ponieważ zmniejsza się ciepło parowania przejścia z fazy wodnej do fazy parowej. Różnica temperatur Ze względu na to, że różnica temperatur pomiędzy ciepłą wodą a zimnym powietrzem jest większa, dlatego wymiana ciepła w tym przypadku jest bardziej intensywna, a gorąca woda szybciej się wychładza. Hipotermia Kiedy woda ochładza się poniżej 0 C, nie zawsze zamarza. W pewnych warunkach może ulec przechłodzeniu, pozostając płynnym w temperaturach poniżej zera. W niektórych przypadkach woda może pozostać w stanie ciekłym nawet w temperaturze -20 C. Powodem tego efektu jest to, że aby zaczęły tworzyć się pierwsze kryształki lodu, potrzebne są centra tworzenia kryształów. Jeśli nie są one obecne w wodzie w stanie ciekłym, wówczas przechłodzenie będzie kontynuowane, aż temperatura spadnie na tyle, aby kryształy utworzyły się spontanicznie. Kiedy zaczną się tworzyć w przechłodzonej cieczy, zaczną rosnąć szybciej, tworząc lód pośniegowy, który zamarznie, tworząc lód. Gorąca woda jest najbardziej podatna na hipotermię, ponieważ jej podgrzanie usuwa rozpuszczone gazy i pęcherzyki, które z kolei mogą służyć jako ośrodki tworzenia się kryształków lodu. Dlaczego hipotermia powoduje szybsze zamarzanie gorącej wody? W przypadku zimnej wody, która nie jest przechłodzona, dzieje się co następuje. W takim przypadku na powierzchni naczynia utworzy się cienka warstwa lodu. Ta warstwa lodu będzie działać jako izolator między wodą a zimnym powietrzem i zapobiegnie dalszemu parowaniu. Szybkość tworzenia się kryształków lodu w tym przypadku będzie niższa. W przypadku gorącej wody poddanej przechłodzeniu, przechłodzona woda nie posiada ochronnej warstwy powierzchniowej lodu. Dlatego przez otwarty dach traci ciepło znacznie szybciej. Kiedy proces przechłodzenia kończy się i woda zamarza, traci się znacznie więcej ciepła, w związku z czym tworzy się więcej lodu. Wielu badaczy tego efektu uważa hipotermię za główny czynnik w przypadku efektu Mpemby. Konwekcja Zimna woda zaczyna zamarzać od góry, pogarszając w ten sposób procesy promieniowania cieplnego i konwekcji, a co za tym idzie utratę ciepła, natomiast gorąca woda zaczyna zamarzać od dołu. Efekt ten tłumaczy się anomalią w gęstości wody. Woda ma maksymalną gęstość w temperaturze 4 C. Jeśli schłodzisz wodę do 4 C i ustawisz ją na niższą temperaturę, powierzchniowa warstwa wody zamarznie szybciej. Ponieważ woda ta ma mniejszą gęstość niż woda o temperaturze 4 C, pozostanie na powierzchni, tworząc cienką, zimną warstwę. W tych warunkach na powierzchni wody w krótkim czasie utworzy się cienka warstwa lodu, która jednak będzie pełnić funkcję izolatora, chroniąc dolne warstwy wody, które utrzymają temperaturę 4°C. Dlatego dalszy proces chłodzenia będzie wolniejszy. W przypadku ciepłej wody sytuacja jest zupełnie inna. Powierzchniowa warstwa wody schładza się szybciej w wyniku parowania i większej różnicy temperatur. Ponadto warstwy zimnej wody są gęstsze niż warstwy gorącej wody, więc warstwa zimnej wody opadnie, podnosząc warstwę ciepłej wody na powierzchnię. Ta cyrkulacja wody zapewnia szybki spadek temperatury. Ale dlaczego proces ten nie osiąga punktu równowagi? Aby wyjaśnić efekt Mpemby z tego punktu widzenia konwekcji, należałoby założyć, że zimna i gorąca warstwa wody oddzielają się, a sam proces konwekcji trwa dalej po spadku średniej temperatury wody poniżej 4 C. Nie ma jednak dane eksperymentalne, które potwierdzałyby tę hipotezę, że zimne i gorące warstwy wody oddzielają się w procesie konwekcji. Gazy rozpuszczone w wodzie Woda zawsze zawiera rozpuszczone w niej gazy – tlen i dwutlenek węgla. Gazy te mają zdolność obniżania temperatury zamarzania wody. Podczas podgrzewania wody gazy te są uwalniane z wody, ponieważ ich rozpuszczalność w wodzie jest mniejsza w wysokich temperaturach. Dlatego też, gdy gorąca woda się ochładza, zawsze zawiera mniej rozpuszczonych gazów niż nieogrzewana zimna woda. Dlatego temperatura zamarzania podgrzanej wody jest wyższa i szybciej zamarza. Czynnik ten jest czasami uważany za główny czynnik wyjaśniający efekt Mpemby, chociaż nie ma danych eksperymentalnych potwierdzających ten fakt. Przewodność cieplna Mechanizm ten może odegrać znaczącą rolę, gdy woda zostanie umieszczona w komorze chłodziarki i zamrażarce w małych pojemnikach. Zaobserwowano, że w tych warunkach pojemnik z gorącą wodą topi lód w zamrażarce znajdującej się pod nią, poprawiając w ten sposób kontakt termiczny ze ścianami zamrażarki i przewodność cieplną. Dzięki temu ciepło jest usuwane ze zbiornika z gorącą wodą szybciej niż z zimnego. Z kolei pojemnik z zimną wodą nie roztapia znajdującego się pod nim śniegu. Wszystkie te (i inne) warunki badano w wielu eksperymentach, ale nigdy nie uzyskano jednoznacznej odpowiedzi na pytanie, które z nich zapewniają stuprocentowe odtworzenie efektu Mpemby. Na przykład w 1995 roku niemiecki fizyk David Auerbach badał wpływ przechłodzenia wody na ten efekt. Odkrył, że gorąca woda, osiągając stan przechłodzony, zamarza w wyższej temperaturze niż zimna woda, a zatem szybciej niż ta druga. Ale zimna woda osiąga stan przechłodzony szybciej niż gorąca woda, kompensując w ten sposób poprzednie opóźnienie. Ponadto wyniki Auerbacha zaprzeczyły wcześniejszym danym, że gorąca woda była w stanie osiągnąć większe przechłodzenie ze względu na mniejszą liczbę ośrodków krystalizacji. Po podgrzaniu wody usuwa się z niej rozpuszczone w niej gazy, a po zagotowaniu wytrąca się część rozpuszczonych w niej soli. Na razie można stwierdzić tylko jedno – reprodukcja tego efektu w istotny sposób zależy od warunków, w jakich przeprowadzany jest eksperyment. Właśnie dlatego, że nie zawsze jest powielana. O. V. Mosin

Woda to jedna z najwspanialszych cieczy na świecie, posiadająca niezwykłe właściwości. Na przykład lód, będący cieczą w stanie stałym, ma ciężar właściwy niższy niż sama woda, co w dużej mierze umożliwiło pojawienie się i rozwój życia na Ziemi. Poza tym w świecie pseudonaukowym i naukowym toczą się dyskusje na temat tego, która woda zamarza szybciej – gorąca czy zimna. Każdy, kto udowodni, że gorący płyn zamarza szybciej w określonych warunkach i naukowo uzasadni swoje rozwiązanie, otrzyma nagrodę w wysokości 1000 funtów od Brytyjskiego Królewskiego Towarzystwa Chemicznego.

Tło

Już w średniowieczu zauważono, że pod pewnymi warunkami gorąca woda zamarza szybciej niż zimna. Francis Bacon i René Descartes włożyli wiele wysiłku w wyjaśnienie tego zjawiska. Jednak z punktu widzenia klasycznej ciepłownictwa paradoksu tego nie da się wytłumaczyć i próbowano go nieśmiało przemilczeć. Impulsem do kontynuacji debaty była dość ciekawa historia, która przydarzyła się tanzańskiemu uczniowi Erasto Mpembie w 1963 roku. Któregoś dnia podczas lekcji robienia deserów w szkole kucharzy chłopiec zajęty innymi sprawami nie zdążył schłodzić masy lodowej na czas i włożył do zamrażarki gorący roztwór cukru w mleku. Ku jego zaskoczeniu produkt ostygł nieco szybciej niż produkt jego kolegów, którzy przestrzegali reżimu temperaturowego podczas przygotowywania lodów.

Próbując zrozumieć istotę zjawiska, chłopiec zwrócił się do nauczyciela fizyki, który nie wdając się w szczegóły, wyśmiewał jego eksperymenty kulinarne. Jednak Erasto wyróżniał się godną pozazdroszczenia wytrwałością i kontynuował eksperymenty nie na mleku, ale na wodzie. Doszedł do przekonania, że w niektórych przypadkach gorąca woda zamarza szybciej niż zimna.

Po wstąpieniu na Uniwersytet w Dar es Salaam Erasto Mpembe wziął udział w wykładzie profesora Dennisa G. Osborne'a. Po jej ukończeniu student zaskoczył naukowca problemem dotyczącym szybkości zamarzania wody w zależności od jej temperatury. D.G. Osborne wyśmiał samo postawienie pytania, oświadczając z całą stanowczością, że każdy biedny student wie, że zimna woda zamarza szybciej. Jednak wrodzona wytrwałość młodego człowieka dała się odczuć. Założył się z profesorem, proponując przeprowadzenie eksperymentu tutaj, w laboratorium. Erasto umieściła dwa pojemniki z wodą w zamrażarce, jeden o temperaturze 95°F (35°C), a drugi o temperaturze 212°F (100°C). Wyobraźcie sobie zdziwienie profesora i otaczających go „fanów”, gdy woda w drugim pojemniku zamarzała szybciej. Od tego czasu zjawisko to nazwano „paradoksem Mpemby”.

Jednak do chwili obecnej nie ma spójnej hipotezy teoretycznej wyjaśniającej „Paradoks Mpemby”. Nie jest jasne, jakie czynniki zewnętrzne, skład chemiczny wody, obecność w niej rozpuszczonych gazów i minerałów wpływają na szybkość zamarzania cieczy w różnych temperaturach. Paradoks „efektu Mpemby” polega na tym, że jest on sprzeczny z jednym z praw odkrytych przez I. Newtona, które głosi, że czas chłodzenia wody jest wprost proporcjonalny do różnicy temperatur pomiędzy cieczą a otoczeniem. A jeśli wszystkie inne płyny całkowicie przestrzegają tego prawa, wówczas woda w niektórych przypadkach jest wyjątkiem.

Dlaczego gorąca woda zamarza szybciej?T

Istnieje kilka wersji wyjaśniających, dlaczego gorąca woda zamarza szybciej niż zimna. Najważniejsze z nich to:

gorąca woda paruje szybciej, zmniejsza się jej objętość, a mniejsza objętość cieczy szybciej się wychładza – przy schładzaniu wody od +100°C do 0°C straty objętościowe przy ciśnieniu atmosferycznym sięgają 15%;
im większa różnica temperatur, tym większa różnica temperatur, tym większa intensywność wymiany ciepła między cieczą a otoczeniem, więc utrata ciepła wrzącej wody następuje szybciej;
gdy gorąca woda ochładza się, na jej powierzchni tworzy się skorupa lodowa, zapobiegając całkowitemu zamarznięciu i odparowaniu cieczy;
przy wysokich temperaturach wody następuje mieszanie konwekcyjne, co skraca czas zamarzania;
Gazy rozpuszczone w wodzie obniżają temperaturę zamarzania, usuwając energię do tworzenia kryształów - w gorącej wodzie nie ma rozpuszczonych gazów.

Wszystkie te warunki były wielokrotnie testowane eksperymentalnie. W szczególności niemiecki naukowiec David Auerbach odkrył, że temperatura krystalizacji gorącej wody jest nieco wyższa niż zimnej wody, co umożliwia szybsze zamarzanie tej pierwszej. Jednak później jego eksperymenty spotkały się z krytyką i wielu naukowców jest przekonanych, że „efekt Mpemby”, który decyduje o tym, która woda zamarza szybciej – gorąca czy zimna, można odtworzyć tylko pod pewnymi warunkami, których nikt do tej pory nie poszukiwał i nie określał.

Czy zastanawiałeś się kiedyś, dlaczego woda podgrzana do 82 stopni C zamarza szybciej niż zimna woda? Najprawdopodobniej nie, jestem nawet więcej niż pewien, że nigdy nie przyszło Ci do głowy pytanie: która woda zamarza szybciej, gorąca czy zimna?

Jednak tego niesamowitego odkrycia dokonał zwykły afrykański uczeń, Erasto Mpemba, już w 1963 roku. Było to typowe doświadczenie ciekawskiego chłopca, oczywiście nie potrafił on poprawnie zinterpretować znaczenia swojego słowa, a ponadto naukowcy z całego świata aż do 1966 roku nie byli w stanie dać jasnego i uzasadnionego odpowiedź na pytanie - po co ciepła woda zamarza szybciej niż zimno.

Dlaczego gorąca woda zamarza w temperaturze 4 stopni Celsjusza, a zimna woda w temperaturze 0?

Zimna woda zawiera dużo rozpuszczonego tlenu, to on utrzymuje temperaturę zamarzania wody na poziomie 0 stopni. Jeśli z wody usunie się tlen, a tak się dzieje przy podgrzewaniu wody, to rozpuszczone w wodzie pęcherzyki powietrza, jak to się teraz modnie mówi, zapadają się, woda zamienia się w lód, a nie jak zwykle zero stopni, i już w temperaturze 4°C. To tlen rozpuszczony w wodzie rozrywa wiązania pomiędzy cząsteczkami wody, zapobiegając przejściu wody ze stanu ciekłego w stały i po prostu zamieni się w

Wielu badaczy przedstawiało i przedstawia własne wersje wyjaśniające, dlaczego gorąca woda zamarza szybciej niż zimna. Wydawałoby się to paradoksem – wszak aby zamarznąć, gorąca woda musi najpierw ostygnąć. Fakt pozostaje jednak faktem i naukowcy tłumaczą to na różne sposoby.

W tej chwili istnieje kilka wersji wyjaśniających ten fakt:

Ponieważ gorąca woda paruje szybciej, jej objętość maleje. A zamarznięcie mniejszej ilości wody w tej samej temperaturze następuje szybciej.
Komora zamrażarki lodówki ma warstwę przeciwśnieżną. Pojemnik z gorącą wodą topi znajdujący się pod nim śnieg. Poprawia to kontakt termiczny z zamrażarką.
Zamrażanie zimnej wody, w przeciwieństwie do gorącej wody, rozpoczyna się od góry. Jednocześnie nasilają się konwekcja i promieniowanie cieplne, a w konsekwencji utrata ciepła.
Zimna woda zawiera centra krystalizacji – substancje w niej rozpuszczone. Jeśli ich zawartość w wodzie jest niewielka, oblodzenie jest trudne, chociaż jednocześnie możliwe jest przechłodzenie - w ujemnych temperaturach ma stan ciekły.

Chociaż uczciwie możemy powiedzieć, że efekt ten nie zawsze jest obserwowany. Bardzo często zimna woda zamarza szybciej niż gorąca.

W jakiej temperaturze zamarza woda

Dlaczego woda w ogóle zamarza? Zawiera pewną ilość cząstek mineralnych lub organicznych. Mogą to być na przykład bardzo małe cząstki piasku, pyłu lub gliny. Gdy temperatura powietrza spada, cząstki te stanowią centra, wokół których tworzą się kryształki lodu.

Rolę zarodków krystalizacji mogą pełnić także pęcherzyki powietrza i pęknięcia w pojemniku z wodą. Na szybkość procesu zamiany wody w lód duży wpływ ma liczba takich ośrodków – jeśli jest ich dużo, ciecz zamarza szybciej. W normalnych warunkach, przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym, woda przechodzi w stan stały z cieczy o temperaturze 0 stopni.

Istota efektu Mpemby

Efekt Mpemby to paradoks, którego istota polega na tym, że w pewnych okolicznościach gorąca woda zamarza szybciej niż zimna. Zjawisko to zauważyli Arystoteles i Kartezjusz. Jednak dopiero w 1963 roku uczeń z Tanzanii, Erasto Mpemba, ustalił, że gorące lody zamarzają krócej niż zimne. Do tego wniosku doszedł, wykonując zadanie kulinarne.

Musiał rozpuścić cukier w gotowanym mleku i po ochłodzeniu włożyć do lodówki, aby zamrozić. Najwyraźniej Mpemba nie był szczególnie pracowity i z opóźnieniem zaczął wykonywać pierwszą część zadania. Dlatego nie czekał, aż mleko ostygnie i włożył je do lodówki na gorąco. Bardzo się zdziwił, gdy zamarzł jeszcze szybciej niż u jego kolegów z klasy, którzy wykonywali pracę zgodnie z daną technologią.

Fakt ten bardzo zainteresował młodego człowieka i rozpoczął eksperymenty ze zwykłą wodą. W 1969 roku w czasopiśmie Physics Education opublikowano wyniki badań Mpemby i profesora Dennisa Osborne'a z Uniwersytetu Dar Es Salaam. Opisany przez nich efekt otrzymał nazwę Mpemba. Jednak nawet dzisiaj nie ma jasnego wyjaśnienia tego zjawiska. Wszyscy naukowcy są zgodni, że główną rolę w tym odgrywają różnice we właściwościach wody schłodzonej i gorącej, ale co dokładnie nie jest znane.

Wersja singapurska

Fizyków z jednego z singapurskich uniwersytetów interesowało także pytanie, która woda zamarza szybciej – gorąca czy zimna? Zespół badaczy pod przewodnictwem Xi Zhanga dokładnie wyjaśnił ten paradoks właściwościami wody. Skład wody znają ze szkoły – atom tlenu i dwa atomy wodoru. Tlen w pewnym stopniu odciąga elektrony od wodoru, zatem cząsteczka jest swego rodzaju „magnesem”.

W rezultacie niektóre cząsteczki wody lekko się przyciągają i łączą wiązaniem wodorowym. Jego siła jest wielokrotnie mniejsza niż wiązania kowalencyjnego. Singapurscy badacze uważają, że wyjaśnienie paradoksu Mpemby tkwi właśnie w wiązaniach wodorowych. Jeśli cząsteczki wody zostaną umieszczone bardzo blisko siebie, wówczas tak silne oddziaływanie między cząsteczkami może zdeformować wiązanie kowalencyjne w środku samej cząsteczki.

Ale gdy woda jest podgrzewana, związane cząsteczki oddalają się nieco od siebie. W rezultacie w środku cząsteczek następuje rozluźnienie wiązań kowalencyjnych wraz z uwolnieniem nadmiaru energii i przejściem na niższy poziom energetyczny. Prowadzi to do tego, że gorąca woda zaczyna szybko się ochładzać. Tak przynajmniej wynika z obliczeń teoretycznych przeprowadzonych przez singapurskich naukowców.

Natychmiastowe zamrażanie wody - 5 niesamowitych sztuczek: wideo

Zjawisko zamarzania gorącej wody szybciej niż zimnej znane jest w nauce jako efekt Mpemby. Wielkie umysły, takie jak Arystoteles, Francis Bacon i Rene Descartes, zastanawiały się nad tym paradoksalnym zjawiskiem, ale przez tysiące lat nikt nie był jeszcze w stanie zaoferować rozsądnego wyjaśnienia tego zjawiska.

Dopiero w 1963 roku uczeń z Republiki Tanganiki Erasto Mpemba zauważył ten efekt na przykładzie lodów, jednak żaden dorosły nie udzielił mu wyjaśnienia. Niemniej jednak fizycy i chemicy poważnie zastanawiali się nad tak prostym, ale tak niezrozumiałym zjawiskiem.

Od tego czasu wyrażano różne wersje, z których jedna była następująca: część gorącej wody najpierw po prostu odparowuje, a następnie, gdy zostaje jej mniej, woda zamarza szybciej. Ta wersja, dzięki swojej prostocie, stała się najpopularniejsza, ale nie do końca zadowoliła naukowców.

Teraz zespół naukowców z Uniwersytetu Technologicznego Nanyang w Singapurze, kierowany przez chemika Xi Zhanga, twierdzi, że rozwiązał odwieczną zagadkę, dlaczego ciepła woda zamarza szybciej niż zimna. Jak przekonali się chińscy eksperci, tajemnica tkwi w ilości energii zmagazynowanej w wiązaniach wodorowych pomiędzy cząsteczkami wody.

Jak wiadomo, cząsteczki wody składają się z jednego atomu tlenu i dwóch atomów wodoru, połączonych ze sobą wiązaniami kowalencyjnymi, co na poziomie cząstek wygląda jak wymiana elektronów. Innym znanym faktem jest to, że atomy wodoru przyciągają się do atomów tlenu z sąsiadujących cząsteczek – powstają wiązania wodorowe.

Jednocześnie cząsteczki wody na ogół odpychają się od siebie. Naukowcy z Singapuru zauważyli: im cieplejsza woda, tym większa odległość między cząsteczkami cieczy ze względu na wzrost sił odpychania. W rezultacie wiązania wodorowe ulegają rozciągnięciu i dlatego magazynują więcej energii. Energia ta jest uwalniana, gdy woda się ochładza – cząsteczki zbliżają się do siebie. A uwolnienie energii, jak wiadomo, oznacza chłodzenie.

Jak piszą chemicy w swoim artykule, który można znaleźć na stronie preprint arXiv.org, w gorącej wodzie wiązania wodorowe są silniejsze niż w zimnej wodzie. Okazuje się zatem, że więcej energii magazynuje się w wiązaniach wodorowych gorącej wody, co oznacza, że więcej jej jest uwalniane po schłodzeniu do ujemnych temperatur. Z tego powodu utwardzanie następuje szybciej.

Do tej pory naukowcy rozwiązali tę zagadkę tylko teoretycznie. Kiedy przedstawią przekonujące dowody na swoją wersję, kwestię, dlaczego gorąca woda zamarza szybciej niż zimna, można uznać za zamkniętą.