Может ли горячая вода замёрзнуть быстрее холодной?

горячей воде нужно лишнее время чтобы остыть до холодной, значит она не может замерзнуть раньше, чем холодная.

вывод - ютуб врет, опять же у нас он заблокирован.

В 2013 году Причина явления была объяснена существованием памяти водородных связей и сверхстастностью поверхности воды. Однако существование эффекта Мпембы было поставлено под сомнение в 2016 году. К сожалению, но «эффект Mpemba» не является реальным физическим эффектом, он просто научная ошибка. Горячая вода не охлаждается быстрее холодной.

https://www.nature.com/articles/srep37665

горячей воде нужно лишнее время

горячая вода очень интенсивно испаряется.

Вообще это противоречит термодинамике. В случае локального равновесия, как только горячая вода остыла до состояния холодной, дальше она будет будет остывать так же как холодная.

Очень гипотетически можно себе представить сильно неравновесную ситуацию, когда тонкий слой горячей воды под вакуумом остынет быстрее чем чем тонкий слой холодной за счет испарения. Но это некорректное сравнение - льда от горячей воды останется меньше чем от холодной.

Как только она доиспаряется до холодной дальше будет остывать так же как холодная.

Но если её останется в два раза меньше…

Как только она доиспаряется до холодной дальше будет остывать так же как холодная.

ютубчик предлагал посмотреть видосик на эту тему, но всё лень было. А потом и ютубчика в Россиюшке не стало…

может всё дело в том, что объем уменьшается, снижается теплоемкость и при определенных условиях она и правда быстрее замерзнет чем холодная?

Пойду сдую пыль с fizikaPerelman1939.djvu, по моему у него такую задачку и объяснение видел когда то)

Если вы любите развлечения, то один польский урод показывает, что теория Эйнштейна-ерунда:

https://www.wattpad.com/story/358459132-cosmocomp-1st-brochure

http://cosmocomp.com/dlaczego.html

По польску не розумею, но у нас своих таких плоскоземельцев хватает, в т.ч. на ЛОРе. Каждый сходит с ума по своему.

Чукча не зритель - чукча комментатор? :-)))

Мда ещё один «очень» и «очень» вымный чукча, посмотреть недосуг, но досуг откомментить.

ютюба в РФ нет. по крайней мере официально. а у меня и физически.

так что давать ссылки на ютюб в рф считается неуважением к собравшимся.

Да уж куда мне до Вас то, дяденька - у меня всего лишь за спиной физфак МГУ, ученая степень да 25 лет работы по специальности которая с термодинамикой в т.ч. неразрывно связана.

Кроме как фейспалмы расставлять других аргументов у Вас нет? По делу возразить не можете? Своими словами кратко ролик пересказать не в силах? Так сфигали Вы приперли эту дичь в S&E, Вам так не терпится стать клоуном всея лора?!

Очень гипотетически можно себе представить сильно неравновесную ситуацию, когда тонкий слой горячей воды под вакуумом остынет быстрее чем чем тонкий слой холодной за счет испарения. Но это некорректное сравнение - льда от горячей воды останется меньше чем от холодной.

Хм, а если в замкнутом объеме? Берутся две одинаковые допустим фляжки. Вода в одну холодная, в другую горячая наливаются и закручиваются крышки.

Давление при остывании во фляге с изначально горячей водой будет меньше. Вода при пониженном давлении емнип замерзает выше чем при нуле Цельсия. Следовательно быстрее замерзнет.

При замкнутом объеме, в случае если есть термодинамическое равновесие - вообще без вариантов. Как тут уже верно заметили, СНАЧАЛА горячая вода остынет до температуры холодной, а ПОТОМ они обои-двое будут остывать одинаковое время.

Если термодинамического равновесия нет то, гипотетически, возможны разные варианты - но тут уже нужно смотреть на детали эксперимента. Хочу заметить две вещи:

1. Неравновесная термодинамика так или иначе предполагает, что ЛОКАЛЬНОЕ термодинамическое равновесие все же есть.

2. Для остывания, и тем более для замерзания, нужно отнять от воды энергию. Чем вода горячее тем больше этой энергии надо отнять, и при ограничениях на теплопередачу тем больше для этого нужно времени. Какие то хитрые варианты что бы это обойти м.б. и можно придумать, но это уже больше имеет отношение к фокусам.

Я прям для нашего ТС-а плоскоземельского (thunar на заметку) закопипащу сюда вики. А то у нас тытруба не функциклирует, а его м.б. в гугле с яндексом забанили и от вики отрубили злодеи:

24 ноября 2016 года в журнале «Scientific Reports[англ.]» (входит в группу «Nature») была опубликована статья, где авторы утверждают, что в опубликованных ранее материалах нет чёткого научного определения эффекта, сами дают такое определение и показывают, что при следовании этому определению эффект не проявляется. В том числе они указывают и на недостаточную строгость утверждения «горячая вода не остывает быстрее, чем холодная» (ожидаемое поведение) — очевидно, что горячую воду можно остудить быстрее, чем холодную, если, к примеру, увеличить мощность, используемую для охлаждения. В статье показано, в частности, что при охлаждении трёх 400-граммовых порций воды, во всём идентичных между собой за исключением начальной температуры (21,8, 57,3 и 84,7 °C), залитых в одинаковые стаканы и помещённых в термостатный морозильник при −18 °C, горячая вода достигала нулевой температуры дольше (соответственно за 6397, 9504 и 10812 секунд), как и следовало ожидать согласно первому закону термодинамики[8]. 

А вот и ссылочка - качай, читай:

[8] Burridge Henry C., Linden Paul F. Questioning the Mpemba effect: hot water does not cool more quickly than cold (англ.) // Scientific Reports. — 2016. — 24 November (vol. 6, no. 1). — P. 37665-1—37665-11. — ISSN 2045—2322. — doi:10.1038/srep37665

Правда там будет скучно и много непонятных слов, ролики на тытрубе конечно куда убедительнее.

Ноооо!

Тем не менее, в 2017 году две исследовательские группы независимо и одновременно нашли теоретические доказательства эффекта Мпембы, а также предсказали новый «обратный» эффект Мпембы, при котором нагрев охлажденной системы, далекой от равновесия, занимает меньше времени, чем в другой системе, которая была изначально ближе к равновесию. Лу и Раз[9] дают общий критерий, основанный на марковской статистической механике, предсказывающий появление обратного эффекта Мпембы в модели Изинга и диффузионной динамике. Ласанта и его коллеги[10] предсказывают также прямые и обратные эффекты Мпембы для сыпучих тел в исходном состоянии, далеком от равновесия. В этой последней работе предполагается, что общий механизм, приводящий к обоим эффектам Мпембы, обусловлен функцией распределения частиц по скоростям, которая значительно отклоняется от распределения Максвелла. 

Т.е., если термодинамического равновесия почему то нет (немаксвелловсковская функция распределения это вот оно самое), то может быть и такое.

Эта тема о чистой H₂O или лужа с лягушками тоже подойдёт?

Вопрос испарения не раскрыт.

Чистая вода, нет. Растворы и взвеси, да. Я знаю в чём секрет :)

там вообще шиза.

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D1%84%D1%84%D0%B5%D0%BA%D1%82_%D0%9C%D0%BF%D0%B5%D0%BC%D0%B1%D1%8B

В 1963 году танганьикский школьник Эрасто Мпемба заинтересовался причинами того, что горячая смесь мороженого замерзает быстрее, чем холодная

речь идет о застывании мороженого!!!.. но каким-то неуловимым образом они перескочили на некую «воду». при том что мороженое это смесь всяких сливок, крахмалов, жиров, еще черти чего… но пишут о воде.

такое впечатление, что орудовали лауреаты шнобелевских премий.

При замкнутом объеме (вода залита в герметичную фляжку) вопрос испарения не роляет.

Все зависит от двух важных деталей:

1. какие граничные условия стоят?
2. какая скорость охлаждения?

Если на границе сосуда фиксирован поток тепла, то остальное уже не важно - горячая вода будет остывать дольше чем холодная, закон сохранения энергии не обманешь.

Если на границе сосуда фиксирована температура, то важна скорость охлаждения и еще всякие нюансы. Если скорость охлаждения низкая то равновесие есть и эффекта нет.

Если скорость охлаждения очень высокая (равновесия нет), то тут могут быть какие то варианты.

но тут уже нужно смотреть на детали эксперимента.

Ага, в горячей воде меньше растворённого кислорода, чем в холодной, что не может не влиять на плотность и теплоёмкость водного раствора.
При быстром охлаждении холодная вода может дольше оставаться жидкой переохлаждённой за счет меньших остаточных турбулентностей, особенно в тонком слое: ячейки Бенара ©.

Давайте определимся для начала - мы говорим о замораживании или об охлаждении (без образования льда)? Вообще то это две большие разницы;-)

мы говорим о замораживании или об охлаждении

ТС в вопросе употребил термин «замёрзнуть».

При замкнутом объеме (вода залита в герметичную фляжку) вопрос испарения не роляет.

Физик и нормальный человек ставят эксперимент по разному. Нормальный берёт две формочки для кубиков льда и ставит их в морозилку.

А физик потом удивляется пересказу.

Речь об переходе из жидкого в состояние твёрдое. Во многих экспериментах выходит так, что горячая вода переходит из жидкого в твёрдое состояние быстрее, чем холодная. Это легко дома проверить же, если морозилка есть. Налить две одинаковых ёмкости, одну холодную, другую горячую, поместить в морозилку обычного бытового холодильника, да посмотреть, какая раньше замёрзнет. Вроде как не заявляется, что она именно быстрее охлаждается при этом (это уже гипотезы и попытки объяснить).

Можно 4 ёмкости взять — две открытых, две закрыть — дабы посмотреть, влияет ли это как-то. Вроде говорят, что не влияет, но я не проверял. Хотя влияние на самом деле звучит весьма логично.

Вода используется не 100% H₂O, а питьевая (из под крана, бутылированная — вроде неважно).

там вообще шиза.

На английской вики более понятнее есть суть. В том числе о том, что холодную воду нужно предварительно нагреть до температуры горячей. А в современных условиях нужно ещё и учитывать соседку с радиоактивной микроволновкой, раз физики не хотят замораживать чистую H₂O в сферическом вакууме.

такое впечатление, что орудовали лауреаты шнобелевских премий.

Будто что-то плохое.

да уж хорошего мало!

А вода в замкнутом объёме? Я видео не смотрел О:-)

На замораживание влияет туева хуча факторов как мы знаем - начиная от химсостава/механических примесей и заканчивая конвекцией.

Против закона сохранения энергии надеюсь никто не возражает? А то щас кинутся делать вечный двигатель на эффекте Мпепбы…

Я тоже не смотрел. ХЗ. Но есть статья в сцайнтифик репорт (выше по треду давал ссылку) где это дело измерили прямыми руками и никаких хитрых эффектов не нашли.

Пар замерзнет быстрее струи холодной воды. Ролик не смотрел, но догадываюсь, что там не льют, а расплескивают.

На замораживание влияет туева хуча факторов как мы знаем - начиная от химсостава/механических примесей и заканчивая конвекцией.

Ну вот дизайн эксперимента такой, как описано выше. Люди хотя простых объяснений, почему так происходит. Состав и механические примеси в рамках одного эксперимента у холодной воды и горячей — одинаковые (по крайней мере были до того, как её нагрели и/или охладили). В разных экспериментах могут варьироваться, но если она всё ещё в рамках обычной питьевой воды «из-под крана», то эффект всё равно воспроизводится.

Против закона сохранения энергии надеюсь никто не возражает? А то щас кинутся делать вечный двигатель на эффекте Мпепбы…

Да обычно никто ни против чего фундаментального не возражает, а теги скорее всего чисто ради наброса. Просто объяснений хочется, почему именно так происходит, если причин несколько, то перечислисть. Я, кстати, тоже не знаю хорошего и точного ответа.

Самым простым кажется вариант с тем, что холодная вода начинает покрываться коркой льда сверху, что ухудшает её дальнейшее охлаждение, а горячая вода начинает замерзать снизу, не покрываясь сверху коркой и продолжая более эффективный теплообмен. Но я не уверен, что оно верное, достаточное или полное. По-хорошему проверить бы равномерно перемешивая воду в обеих ёмкостях — но это уже не так просто осуществить дома с обычной морозилкой.

Если речь про именно замерзнуть, то допускаю вариант, что когда у холодной на поверхности уже образуется лед, горячая продолжит испаряться и с определенного объема замерзание оставшегося объема "горячей" окажется быстрее чем домерзание холодной.

У льда теплопроводность в 4 раза выше чему воды емнип. Но есть ещё конвекция.

Не надо ничего мешать, все уже размешали и ааакратно померяли, ничего такого не нашли.

Во многих экспериментах выходит так, что горячая вода переходит из жидкого в твёрдое состояние быстрее, чем холодная. Это легко дома проверить же, если морозилка есть.

Ты сам своими руками проверял?

Это легко дома проверить же, если морозилка есть. Налить две одинаковых ёмкости, одну холодную, другую горячую, поместить в морозилку обычного бытового холодильника, да посмотреть, какая раньше замёрзнет.

это косорукий эксперимент, что может жать неожданные шнобелевские результаты. и вот почему.

сосуд с горячей водой растопит слой инея, что есть в морозилке, и сосуд встанет прям на решетку испарителя, и вода будет обеспечивать высокую теплопередачу от сосуда к решетке. потом вода(что была инеем) и замерзнет, приморозив стакак к решетке.

а холодная вода не растопит слой инея, и теплопердача будет идти через рыхлый иней, то есть будет не столь интенсивной как в случае 1. и при определенных соотношениях температур, горячая может замерзнуть и раньше холодной.

короче стаканы надо ставить на подставку из теплоизолятора, например пенопласта.

и вообще, закрывайте кейс. это чушь собачья.

Нет. Но проверяли знакомые, и я уверен, что они не соврали о результатах.

Тогда детали проверки в студию.

Есть например ролики в тытрубе где на батарейку вешают проволочку даже контура не замкнув, и проолочка начинает быстро крутиться.

А вот, повторюсь, ссылка где чуваки проверяли не в домашней морозилке а в нормальной лаборатории

Burridge Henry C., Linden Paul F. Questioning the Mpemba effect: hot water does not cool more quickly than cold (англ.) // Scientific Reports. — 2016. — 24 November (vol. 6, no. 1). — P. 37665-1—37665-11. — ISSN 2045—2322. — doi:10.1038/srep37665

это косорукий эксперимент, что может жать неожданные шнобелевские результаты. и вот почему.

Ты уверен, что знаешь, что такое шнобелевская премия? Это не антипремия за лженауку или ошибки, если что.

сосуд с горячей водой растопит слой инея, что есть в морозилке, и сосуд встанет прям на решетку испарителя, и вода будет обеспечивать высокую теплопередачу от сосуда к решетке. потом вода(что была инеем) и замерзнет, приморозив стакак к решетке.

Это было бы хорошим объяснением, но говорят, оно опровергается. Сосуд можно поместить на пенопласт или что-то подобное.

и вообще, закрывайте кейс. это чушь собачья.

А вот это и есть отказ от изучения чего бы то ни было, лишь бы не напрягаться, просто отмахнуться и сказать «чушь».

Эксперимент интересный (да, для шнобелевской премии как раз был бы, пожалуй). И хорошо бы получить внятные и проверяемые объяснения эффекта. С пенопластом проверяли — не в этом дело. Нужно другое.

Посмотрел на канал, типичный научпоповый бред.

Так вопрос не в нарушении законов физики. Вопрос как, какой именно эффект не учтён.

По крайней мере мне интересен ответ на этот вопрос )

Что бы на этот вопрос ответить нужно очень точно описать как именно ставится эксперимент.

Скажем если ставить ёмкости просто на покрытое инеем дно морозилки, то у горячей контакт будет лучше - она иней сразу подплавит. И тд и тп.

Тогда детали проверки в студию.

Воду из московского водопровода налили в электрочайник и вскипятили, затем перелили в небольшую керамическую пиалу. Во вторую точно такую же пиалу налили такую же воду, но без предварительного нагрева, комнатной температуры. Обе пиалы поставили в морозильную камеру обычного холодильника. Впоследствии периодически заглядывали и смотрели, не замёрзла ли вода. Вода, которая была налита горячей, превратилась в лёд раньше, а вода, которая была в начале эксперимента комнатной температуры — позже.

В принципе на ютубе примерно так же у всех, я смотрю. У них результат не отличается вне зависимости от материал сосуда, и если ту, что комнатной температуры сперва тоже прокипятить, а потом охладить — тоже не влияет.

Да, я прекрасно понимаю, что здесь очень много факторов, и хорошо бы проводить с точными значениями температур, зная точный состав воды, и т.д. Но в том и фишка ведь, чтоб объяснить легко наблюдаемый в простом бытовом случае эффект.

Скажем если ставить ёмкости просто на покрытое инеем дно морозилки, то у горячей контакт будет лучше - она иней сразу подплавит. И тд и тп.

Да, такое предположение высказывалось одним из первых. Но его проверяли, подкладывая пенопласт под сосуды. Тут правда я только читал об этом, ни сам ни знакомые не проверяли. Но как-то сомневаюсь, что кому-то понадобилось по этому поводу врать.

И хорошо бы получить внятные и проверяемые объяснения эффекта.

этого эффекта и быть не может. он нарушает законы сохранения. если эффект есть, то будет и эффект, что два сосуда с равной температурой воды будут замерзать за разное время. а если такое возможно - значит у вас в эксперименте неучтенные параметры, что делают сосуды с водой равной температуры разными. то есть у вас эффект от неучтенных параметров(то есть неудачной постановки эксперимента), а не реальный физический.

этого эффекта и быть не может. он нарушает законы сохранения.

Нет, он ничего не нарушает, если мы не делаем далеко идущих выводов.

А эксперимент, штука упрямая, вот воспроизводится, и всё тут.

то будет и эффект, что два сосуда с равной температурой воды будут замерзать за разное время.

Нет, с равной температурой замерзают за равное (с определённой погрешностью) время.

Если речь о том, что в какой-то момент во время непосредственно охлаждения, они имели одинаковую температуру, то возможно (хотя тоже не факт, может мы переохлаждённую получаем в одном случае(. Но на тот момент, значит уже что-то изменилось. И надо понять, что.

значит у вас в эксперименте неучтенные параметры, что делают сосуды с водой равной температуры разными

Ну так в нахождении этих параметров, дабы их учесть, и вся суть.

то есть у вас эффект от неучтенных параметров(то есть неудачной постановки эксперимента)

Нет, не то есть. Это как раз очень удачная постановка эксперимента, если она позволяет выявить какие-то параметры, которые обычно игнорируются, а на практике, оказывается, оказывают существенное влияние на протекание процесса. В их выявлении и смысл.

Есть байка про Френкеля (был такой физик-теоретик), к которому экспериментаторы пришли со странным графиком который не могли понять. Френкль объяснил. Экспериментаторы впечатлились, а потом кто то говорит - ой, мы оси перепутали. Френкель радостно отвечает - так это тогда ещё проще объяснить!

Я эксперимент с пиалами однозначно объяснить не могу, не хватает входных данных. Могу предложить взять термопару, сунуть её спаи в каждую из пиал и померять разницу температур. Если на момент замерзания горячая стала холоднее холодной объяснение одно, если осталась горячее - другое.

Вот напрммер:-)

https://habr.com/ru/articles/545106/