У старій добрій формулою H2 O, здавалося б, не укладено жодних таємниць. Але насправді вода - джерело життя і найвідоміша рідина в світі - таїть в собі безліч загадок, які часом не під силу розгадати навіть ученим.
Перед вами 5 найцікавіших фактів про воду [1]:
1. Гаряча вода замерзає швидше холодної
Візьмемо дві ємності з водою: в одну наллємо гарячу, а в іншу - холодну воду, і помістимо їх в морозильну камеру. Гаряча вода замерзне швидше холодної, хоча за логікою речей, першою повинна була перетворитися в лід холодна вода: адже гарячій воді треба спочатку охолонути до температури холодної, а потім вже перетворюватися в лід, в той час як холодній воді остигати не треба. Чому ж так відбувається?
У 1963 році, Ераста Б. Мпемби (Erasto B. Mpemba), учень старших класів середньої школи в Танзанії, заморожуючи приготовлену суміш для морозива зауважив, що гаряча суміш застигає в морозильній камері швидше, ніж холодна. Коли юнак поділився своїм відкриттям з учителем фізики, той лише посміявся над ним. На щастя, учень виявився наполегливим і переконав вчителя провести експеримент, який і підтвердив його відкриття: в певних умовах гаряча вода дійсно замерзає швидше холодної.
Тепер цей феномен гарячої води, замерзає швидше холодної, носить назву "ефект Мпемби". Правда, за довго до нього це унікальна властивість води було відзначено Аристотелем, Френсісом Беконом і Рене Декартом.
Вчені так до кінця і не розуміють природу цього явища, пояснюючи його або різницею в переохолодженні, випаровуванні, утворенні льоду, конвекції, або впливом розріджених газів на гарячу і холодну воду.
Примітка від Х.RU до теми "Гаряча вода замерзає швидше холодної".
Так як питання охолодження, нам, ХОЛОДИЛЬЩИК, ближчі, то дозволимо собі кілька заглибитися в суть даної проблеми і наведемо дві думки про природу настільки загадкового явища.
1. Вчений з Вашингтонського університету запропонував пояснення загадкового явища, відомого ще з часів Аристотеля: чому гаряча вода замерзає швидше, ніж холодна.
Явище, яке отримало назву ефекту Мпемби широко застосовується на практиці. Наприклад, фахівці радять автомобілістам заливати взимку в бачок омивача холодну, а не гарячу воду. Але що лежить в основі цього явища, довгий час залишалося невідомим.
Д-р Джонатан Катц (Jonathan Katz) з Вашингтонського університету досліджував це явище і прийшов до висновку, що важливу роль в ньому відіграють розчинені у воді речовини, які при нагріванні осідають, повідомляє EurekAlert.
Під розчиненими речовинами д-р Катц увазі бікарбонати кальцію і магнію, які містяться в жорсткій воді. Коли воду нагрівають, ці речовини осідають, утворюючи накип на стінках чайника. Вода, яка ніколи не нагрівалася, містить ці домішки. У міру її замерзання і утворення кристалів льоду концентрація домішок у воді збільшується в 50 разів. Через це знижується точка замерзання води. "І тепер вода повинна ще остигати, щоб замерзнути", - пояснює д-р Катц.
На думку вченого, його теорія може бути перевірена експериментально, тому що ефект Мпемби стає більш помітним для більш жорсткої води [2].
2. Кисень плюс водень плюс холод породжують лід. На перший погляд, це прозора речовина здається дуже простим. Насправді ж, лід таїть в собі безліч загадок. Лід, створений африканцем Ераста Мпемби не думав про славу. Стояли спекотні дні. Йому хотілося фруктового льоду. Він брав упаковку соку і клав її в морозильник. Він робив це не раз і тому помітив, що особливо швидко сік замерзає, якщо перед цим потримати його на сонці - прямо-таки загострити! Дивно це, думав танзанійський школяр, який надходив наперекір життєвої мудрості. Невже, щоб рідина швидше перетворилася в лід, її треба попередньо. нагріти? Юнак був такий здивований, що поділився своєю здогадкою з учителем. Той повідомив про цей курйоз у пресі.
Ця історія трапилася ще в шістдесяті роки минулого століття. Тепер "ефект Мпемби" добре відомий вченим. Але довгий час цей начебто простий феномен залишався загадкою. Чому ж гаряча вода замерзає швидше холодної?
Навряд чи знайдеться речовина, яке виникало б на наших очах з такою ж легкістю, як лід. Він складається лише з молекул води - тобто елементарних молекул, що містять два атоми водню і один - кисню. Проте, лід, можливо, найзагадковіше речовина у Всесвіті. Деякі його властивості вчені так і не зуміли поки пояснити [3].
2. надохолоджених і "миттєве" замерзання
Всі знають, що вода завжди перетворюється на лід при охолодженні до 0 ° C. за винятком деяких випадків! Таким випадком, наприклад, є "надохолоджених", яке представляє собою властивість дуже чистої води залишатися рідкою, навіть будучи охолодженої до температури нижче точки замерзання. Це явище стає можливим завдяки тому, що навколишнє середовище не містить центрів або ядер кристалізації, які могли б спровокувати утворення кристалів льоду. І тому вода залишається в рідкій формі, навіть будучи охолодженої до температури нижче нуля градусів за Цельсієм.
Зауваження. Сверхнагретая вода також залишається рідкою, навіть будучи нагрітої до температури вище точки закипання.
3. "Скляна" вода
Швидко і не замислюючись, назвіть, скільки різних станів є у води?
Якщо ви відповіли три (тверде, рідке, газоподібне), то ви помилилися. Вчені виділяють як мінімум 5 різних станів води в рідкому вигляді і 14 станів льоду.
Пам'ятайте розмова про надохолоджених воду? Так ось, що б ви не робили, при температурі -38 ° C навіть найчистіша надохолоджених вода раптово перетворюється в лід. Що ж відбувається при подальшому зниженні
температури? При -120 ° C з водою починає відбуватися щось дивне: вона стає сверхвязкой або тягучою, як патока, а при температурі нижче -135 ° C - перетворюється в "скляну" або "склоподібну" воду - тверда речовина, в якому відсутня кристалічна структура.
4. Квантові властивості води
Виявилося, що на швидкості однієї аттосекунди (10 -18 секунд) має місце незвичайний квантовий ефект, і хімічна формула води замість звичної - H2 O, стає H1,5 O!
5. Чи є у води пам'ять?
Вода має безліч інших незвичайних властивостей, про які ми не розповіли в даній статті.