Какво не знаехте за водата. Видео: коя вода замръзва по-бързо - гореща или студена

Коя вода замръзва по-бързо, топла или студена, се влияе от много фактори, но самият въпрос изглежда малко странен. Разбираемо е и е известно от физиката, че горещата вода все още се нуждае от време, за да се охлади до температурата на сравнима студена вода, за да се превърне в лед. Студената вода може да прескочи този етап и съответно печели във времето.

Но отговорът на въпроса коя вода замръзва по-бързо - студена или гореща - на улицата в слана, всеки жител на северните ширини знае. Всъщност научно се оказва, че във всеки случай студената вода просто трябва да замръзне по-бързо.

Така направи и учителят по физика, към когото ученикът Ерасто Мпемба се обърна през 1963 г. с молба да обясни защо студената смес от бъдещ сладолед замръзва по-дълго от подобна, но гореща.

„Това не е световна физика, а някакъв вид физика на Мпемба“

По това време учителят само се засмя на това, но Денис Осборн, професор по физика, който по едно време отиде в същото училище, където учи Ерасто, експериментално потвърди съществуването на такъв ефект, въпреки че тогава нямаше обяснение за това . През 1969 г. популярно научно списание публикува съвместна статия на двамата мъже, които описват този особен ефект.

Оттогава, между другото, въпросът коя вода замръзва по-бързо - гореща или студена, има свое име - ефектът или парадоксът Mpemba.

Въпросът стои отдавна

Естествено, подобно явление се е случвало и преди и е споменато в трудовете на други учени. Не само ученикът се интересуваше от този въпрос, но Рене Декарт и дори Аристотел мислеха за това по едно време.

Ето само подходите за разрешаване на този парадокс започнаха да се търсят едва в края на ХХ век.

Условия за възникване на парадокс

Както при сладоледа, по време на експеримента не замръзва обикновена вода. Трябва да са налице определени условия, за да започнем да спорим коя вода замръзва по-бързо – студена или гореща. Какво влияе върху този процес?

Сега, в 21-ви век, бяха представени няколко варианта, които могат да обяснят този парадокс. Коя вода замръзва по-бързо, гореща или студена, може да зависи от факта, че има по-висока скорост на изпарение от студената вода. Така нейният обем намалява, а с намаляване на обема времето за замръзване става по-кратко, отколкото ако вземем подобен първоначален обем студена вода.

Фризерът отдавна е размразен

Коя вода замръзва по-бързо и защо го прави, може да бъде повлияно от снежната обвивка, която може да присъства във фризера на хладилника, използван за експеримента. Ако вземем два контейнера, които са еднакви по обем, но единият от тях ще съдържа топла вода, а в другата - студена, съд с топла водатопи снега под него, като по този начин подобрява контакта на термичното ниво със стената на хладилника. контейнер с студена водане може да направи това. Ако в хладилника няма такава подплата със сняг, студената вода трябва да замръзне по-бързо.

Горе долу

Също така феноменът коя вода замръзва по-бързо - гореща или студена, се обяснява по следния начин. Следвайки определени закони, студената вода започва да замръзва от горните слоеве, когато топлата го прави обратното - започва да замръзва отдолу нагоре. Оказва се, че студената вода, имайки студен слой отгоре с вече образуван лед на някои места, по този начин влошава процесите на конвекция и топлинно излъчване, като по този начин обяснява коя вода замръзва по-бързо - студена или гореща. Приложена е снимка от любителски опити и тук се вижда ясно.

Топлината излиза навън, като се стреми нагоре и там среща много хладен слой. Няма свободен път за топлинно излъчване, така че процесът на охлаждане става труден. Топлата вода няма абсолютно никакви такива бариери по пътя си. Кое замръзва по-бързо - студено или горещо, от което зависи вероятният резултат, можете да разширите отговора, като кажете, че всяка вода има определени вещества, разтворени в нея.

Примесите в състава на водата като фактор, влияещ върху резултата

Ако не мамите и използвате вода със същия състав, където концентрациите на определени вещества са идентични, тогава студената вода трябва да замръзне по-бързо. Но ако възникне ситуация, когато се разтвори химически елементиналични само в топла вода, докато при студена ги няма, тогава има възможност топлата вода да замръзне по-рано. Това се обяснява с факта, че разтворените във водата вещества създават центрове на кристализация и при малък брой от тези центрове превръщането на водата в твърдо състояние е трудно. Възможно е дори преохлаждане на водата, в смисъл, че при минусови температури тя ще бъде в течно състояние.

Но всички тези версии, очевидно, не отговарят на учените до края и те продължават да работят по този въпрос. През 2013 г. екип от изследователи в Сингапур заяви, че е разрешил вековната мистерия.

Група китайски учени твърдят, че тайната на този ефект се крие в количеството енергия, което се съхранява между водните молекули в нейните връзки, наречени водородни връзки.

Отговорът на китайски учени

Следва допълнителна информация, за чието разбиране е необходимо да имате известни познания по химия, за да разберете коя вода замръзва по-бързо - гореща или студена. Както знаете, той се състои от два атома Н (водород) и един атом О (кислород), държани заедно чрез ковалентни връзки.

Но водородните атоми на една молекула също се привличат към съседните молекули, към техния кислороден компонент. Тези връзки се наричат ​​водородни връзки.

В същото време си струва да запомните, че в същото време водните молекули действат отблъскващо една на друга. Учените отбелязват, че когато водата се нагрява, разстоянието между нейните молекули се увеличава и това се улеснява от отблъскващи сили. Оказва се, че заемайки едно разстояние между молекулите в студено състояние, може да се каже, че те се разтягат и имат по-голям запас от енергия. Именно този енергиен резерв се освобождава, когато водните молекули започнат да се приближават една към друга, тоест настъпва охлаждане. Оказва се, че по-големият запас от енергия в горещата вода и по-голямото й освобождаване при охлаждане до минусови температури става по-бързо, отколкото в студената вода, която има по-малък запас от такава енергия. И така, коя вода замръзва по-бързо - студена или гореща? На улицата и в лабораторията трябва да се случи парадоксът Mpemba и горещата вода трябва да се превърне в лед по-бързо.

Но въпросът все още е отворен

Има само теоретично потвърждение на тази следа - всичко това е написано в красиви формули и изглежда правдоподобно. Но когато експерименталните данни, коя вода замръзва по-бързо - гореща или студена, бъдат поставени в практически смисъл и резултатите от тях бъдат представени, тогава ще бъде възможно да се счита въпросът за парадокса на Мпемба за приключен.

В тази статия ще разгледаме защо топлата вода замръзва по-бързо от студената.

Загрятата вода замръзва много по-бързо от студената вода! Това удивително свойство на водата, чието точно обяснение учените все още не могат да намерят, е известно от древността. Например, дори в Аристотел има описание на зимния риболов: рибарите вмъкват въдици в дупки в леда и за да замръзнат по-бързо, изливат топла вода върху леда. Името на това явление е кръстено на Ерасто Мпемба през 60-те години на ХХ век. Мнемба забеляза странния ефект, докато правеше сладолед и се обърна към учителя си по физика д-р Денис Осбърн за обяснение. Мпемба и д-р Осборн експериментирали с вода различни температурии заключи: почти врящата вода започва да замръзва много по-бързо от водата при стайна температура. Други учени са провеждали свои собствени експерименти и всеки път са получавали подобни резултати.

Обяснение на физическо явление

Няма общоприето обяснение защо това се случва. Много изследователи предполагат, че всичко е свързано с преохлаждането на течността, което се случва, когато температурата й падне под нулата. С други думи, ако водата замръзне при температура под 0°C, тогава преохладената вода може да има температура от например -2°C и да остане течна, без да се превръща в лед. Когато се опитваме да замръзнем студена вода, вероятно е първо да се преохлади и да се втвърди едва след известно време. В нагрятата вода протичат други процеси. По-бързото му превръщане в лед е свързано с конвекцията.

Конвекция- това е физическо явление, при което топлите долни слоеве на течността се издигат, а горните, охладени, падат.

Мпемба ефект(Парадокс на Мпемба) - парадокс, който гласи, че горещата вода при определени условия замръзва по-бързо от студената вода, въпреки че трябва да премине температурата на студената вода в процеса на замръзване. Този парадокс е експериментален факт, който противоречи на обичайните представи, според които при едни и същи условия на по-горещо тяло е необходимо повече време, за да се охлади до определена температура, отколкото на по-хладно тяло, за да се охлади до същата температура.

Това явление е забелязано навремето от Аристотел, Франсис Бейкън и Рене Декарт, но едва през 1963 г. танзанийският ученик Ерасто Мпемба установява, че горещата смес за сладолед замръзва по-бързо от студената.

Като ученик на Магамба гимназияв Танзания, Ерасто Мпемба го направи практическа работав кулинарното изкуство. Трябваше да направи домашен сладолед - да свари мляко, да разтвори в него захар, да го охлади до стайна температура и след това да го постави в хладилника да замръзне. Явно Мпемба не е бил особено прилежен ученик и е протакал първата част от задачата. Страхувайки се, че няма да стигне до края на урока, той сложи още горещото мляко в хладилника. За негова изненада то замръзва дори по-рано от млякото на другарите му, приготвено по зададена технология.

След това Мпемба експериментира не само с мляко, но и с обикновена вода. Във всеки случай, вече като ученик в гимназията Мквава, той попита професор Денис Осборн от университетския колеж в Дар ес Салам (поканен от директора на училището да изнесе лекция по физика на учениците) за водата: „Ако вземете два еднакви съда с равни обеми вода, така че в единия от тях водата да има температура 35 ° C, а в другия - 100 ° C, и ги сложете във фризера, след което във втория водата ще замръзне по-бързо, защо? Озбърн се заинтересува от този въпрос и скоро през 1969 г., заедно с Мпемба, те публикуват резултатите от своите експерименти в списанието "Physics Education". Оттогава ефектът, който откриха, се нарича Мпемба ефект.

Досега никой не знае как точно да обясни този странен ефект. Учените нямат нито една версия, въпреки че има много. Всичко е свързано с разликата в свойствата на топлата и студената вода, но все още не е ясно кои свойства играят роля в този случай: разликата в преохлаждането, изпарението, образуването на лед, конвекцията или ефекта на втечнените газове върху водата при различни температури.

Парадоксът на ефекта Мпемба е, че времето, през което тялото се охлажда до температура заобикаляща среда, трябва да бъде пропорционална на температурната разлика между това тяло и околната среда. Този закон е установен от Нютон и оттогава е потвърден многократно в практиката. При същия ефект водата при 100°C се охлажда до 0°C по-бързо от същото количество вода при 35°C.

Това обаче все още не означава парадокс, тъй като ефектът на Мпемба може да се обясни и от гледна точка на известна физика. Ето някои обяснения за ефекта Мпемба:

Изпарение

Горещата вода се изпарява по-бързо от съда, като по този начин намалява обема си, а по-малък обем вода със същата температура замръзва по-бързо. Водата, загрята до 100 C, губи 16% от масата си, когато се охлади до 0 C.

Ефектът на изпаряване е двоен ефект. Първо, масата на водата, необходима за охлаждане, е намалена. И второ, температурата намалява поради факта, че топлината на изпарение на прехода от водната фаза към парната фаза намалява.

температурна разлика

Поради факта, че температурната разлика между топлата вода и студения въздух е по-голяма - следователно топлообменът в този случай е по-интензивен и топлата вода се охлажда по-бързо.

хипотермия

Когато водата се охлади под 0 C, тя не винаги замръзва. При определени условия той може да претърпи свръхохлаждане, като същевременно продължава да остава течен при температури под точката на замръзване. В някои случаи водата може да остане течна дори при -20 C.

Причината за този ефект е, че за да започнат да се образуват първите ледени кристали, са необходими центрове за образуване на кристали. Ако не са в течна вода, тогава преохлаждането ще продължи, докато температурата спадне достатъчно, за да започнат спонтанно да се образуват кристали. Когато започнат да се образуват в свръхохладената течност, те ще започнат да растат по-бързо, образувайки ледена каша, която ще замръзне и ще образува лед.

Горещата вода е най-податлива на хипотермия, тъй като нагряването й елиминира разтворените газове и мехурчета, които от своя страна могат да служат като центрове за образуване на ледени кристали.

Защо хипотермията кара горещата вода да замръзва по-бързо? При студена вода, която не е преохладена, се получава следното. В този случай на повърхността на съда ще се образува тънък слой лед. Този слой лед ще действа като изолатор между водата и студения въздух и ще предотврати по-нататъшно изпарение. Скоростта на образуване на ледени кристали в този случай ще бъде по-малка. В случай на преохлаждане на гореща вода, преохладената вода няма защитен повърхностен слой от лед. Поради това той губи топлина много по-бързо през отворения връх.

Когато процесът на преохлаждане приключи и водата замръзне, се губи много повече топлина и следователно се образува повече лед.

Много изследователи на този ефект смятат хипотермията за основния фактор в случая на ефекта Mpemba.

Конвекция

Студената вода започва да замръзва отгоре, като по този начин влошава процесите на топлинно излъчване и конвекция, а оттам и загубата на топлина, докато горещата вода започва да замръзва отдолу.

Този ефект се обяснява с аномалия в плътността на водата. Водата има максимална плътностпри 4 C. Ако охладите водата до 4 C и я поставите на по-ниска температура, повърхностният слой вода ще замръзне по-бързо. Тъй като тази вода е по-малко плътна от водата при 4°C, тя ще остане на повърхността, образувайки тънък студен слой. При тези условия на повърхността на водата за кратко време ще се образува тънък слой лед, но този слой лед ще служи като изолатор, защитаващ долните слоеве вода, които ще останат при температура от 4 C. Следователно , по-нататъшният процес на охлаждане ще бъде по-бавен.

При топлата вода ситуацията е съвсем различна. Повърхностен слойводата ще се охлади по-бързо поради изпарение и по-голяма температурна разлика. Освен това слоевете студена вода са по-плътни от слоевете гореща вода, така че слоят студена вода ще потъне надолу, повдигайки слоя топла вода на повърхността. Тази циркулация на водата осигурява бързо понижаване на температурата.

Но защо този процес не достига до точката на равновесие? За да се обясни ефектът Mpemba от тази гледна точка на конвекцията, би било необходимо да се приеме, че студените и горещите слоеве вода са разделени и самият процес на конвекция продължава след средна температураводата пада под 4 С.

Въпреки това, няма експериментални доказателства в подкрепа на тази хипотеза, че студените и горещите слоеве вода са разделени чрез конвекция.

газове, разтворени във вода

Водата винаги съдържа разтворени в нея газове - кислород и въглероден диоксид. Тези газове имат способността да понижават точката на замръзване на водата. Когато водата се нагрява, тези газове се отделят от водата, тъй като тяхната разтворимост във вода при висока температураПо-долу. Следователно, когато горещата вода се охлажда, в нея винаги има по-малко разтворени газове, отколкото в незагрята студена вода. Следователно точката на замръзване на нагрятата вода е по-висока и тя замръзва по-бързо. Този фактор понякога се счита за основен при обяснението на ефекта Мпемба, въпреки че няма експериментални данни, потвърждаващи този факт.

Топлопроводимост

Този механизъм може да играе важна роля, когато водата се поставя в хладилник с фризер в малки контейнери. При тези условия се наблюдава, че контейнерът с гореща вода разтапя леда на фризера отдолу, като по този начин подобрява топлинния контакт със стената на фризера и топлопроводимостта. В резултат на това топлината се отстранява по-бързо от резервоара за гореща вода, отколкото от студената. От своя страна контейнерът със студена вода не топи снега под него.

Всички тези (както и други) условия са изследвани в много експерименти, но недвусмислен отговор на въпроса - кои от тях осигуряват 100% възпроизвеждане на ефекта Mpemba - не е получен.

Така например през 1995 г. немският физик Давид Ауербах изследва влиянието на преохлаждането на водата върху този ефект. Той откри, че горещата вода, достигайки свръхохладено състояние, замръзва при по-висока температура от студената вода и следователно по-бързо от последната. Но студената вода достига преохладеното състояние по-бързо от горещата вода, като по този начин компенсира предишното забавяне.

В допълнение, резултатите на Auerbach противоречат на по-ранни данни, че горещата вода е в състояние да постигне по-голямо преохлаждане поради по-малко центрове на кристализация. Когато водата се нагрява, разтворените в нея газове се отстраняват от нея, а при кипене някои разтворени в нея соли се утаяват.

Засега може да се твърди само едно - възпроизвеждането на този ефект по същество зависи от условията, при които се провежда експериментът. Именно защото не винаги се възпроизвежда.

О. В. Мосин

Литературенизточници:

„Топлата вода замръзва по-бързо от студената вода. Защо го прави?“, Джърл Уокър в The Amateur Scientist, Scientific American, том. 237, бр. 3, стр. 246-257; септември 1977 г.

„Замръзването на топла и студена вода“, Г.С. Кел в American Journal of Physics, Vol. 37, бр. 5, стр. 564-565; май 1969 г.

„Преохлаждане и ефектът на Мпемба“, Дейвид Ауербах, в American Journal of Physics, том. 63, бр. 10, стр. 882-885; октомври 1995 г.

„Ефектът Mpemba: Времената на замръзване на гореща и студена вода“, Charles A. Knight, в American Journal of Physics, том. 64, бр. 5, стр. 524; май 1996 г.

Мпемба ефект или защо горещата вода замръзва по-бързо от студената? Ефектът на Мпемба (парадокс на Мпемба) е парадокс, който гласи, че горещата вода при определени условия замръзва по-бързо от студената вода, въпреки че трябва да премине температурата на студената вода в процеса на замръзване. Този парадокс е експериментален факт, който противоречи на обичайните представи, според които при едни и същи условия на по-горещо тяло е необходимо повече време, за да се охлади до определена температура, отколкото на по-хладно тяло, за да се охлади до същата температура. Това явление е забелязано навремето от Аристотел, Франсис Бейкън и Рене Декарт, но едва през 1963 г. танзанийският ученик Ерасто Мпемба установява, че горещата смес за сладолед замръзва по-бързо от студената. Ерасто Мпемба е бил ученик в гимназията Магамбин в Танзания и се е занимавал с готварска практика. Трябваше да направи домашен сладолед - да свари мляко, да разтвори в него захар, да го охлади до стайна температура и след това да го постави в хладилника да замръзне. Явно Мпемба не е бил особено прилежен ученик и е протакал първата част от задачата. Страхувайки се, че няма да стигне до края на урока, той сложи още горещото мляко в хладилника. За негова изненада то замръзва дори по-рано от млякото на другарите му, приготвено по зададена технология. След това Мпемба експериментира не само с мляко, но и с обикновена вода. Във всеки случай, вече като ученик в гимназията Мквава, той попита професор Денис Осборн от университетския колеж в Дар ес Салам (поканен от директора на училището да изнесе лекция по физика на учениците) за водата: „Ако вземете два еднакви съда с равни обеми вода, така че в единия от тях водата да има температура 35 ° C, а в другия - 100 ° C, и ги сложете във фризера, след което във втория водата ще замръзне по-бързо, защо? Озбърн се заинтересува от този въпрос и скоро през 1969 г., заедно с Мпемба, те публикуват резултатите от своите експерименти в списанието "Physics Education". Оттогава ефектът, който откриха, се нарича ефект на Мпемба. Досега никой не знае как точно да обясни този странен ефект. Учените нямат нито една версия, въпреки че има много. Всичко е свързано с разликата в свойствата на топлата и студената вода, но все още не е ясно кои свойства играят роля в този случай: разликата в преохлаждането, изпарението, образуването на лед, конвекцията или ефекта на втечнените газове върху водата при различни температури. Парадоксът на ефекта Мпемба е, че времето, през което тялото се охлажда до температурата на околната среда, трябва да бъде пропорционално на температурната разлика между това тяло и околната среда. Този закон е установен от Нютон и оттогава е потвърден многократно в практиката. При същия ефект водата при 100°C се охлажда до 0°C по-бързо от същото количество вода при 35°C. Това обаче все още не означава парадокс, тъй като ефектът на Мпемба може да бъде обяснен и в рамките на известната физика. Ето няколко обяснения за ефекта Мпемба: Изпаряване Горещата вода се изпарява по-бързо от съда, като по този начин намалява обема му, а по-малък обем вода при същата температура замръзва по-бързо. Водата, загрята до 100 C, губи 16% от масата си, когато се охлади до 0 C. Ефектът от изпарението е двоен ефект. Първо, масата на водата, необходима за охлаждане, е намалена. И второ, температурата намалява поради факта, че топлината на изпарение на прехода от водната фаза към парната фаза намалява. Температурна разлика Поради факта, че температурната разлика между топлата вода и студения въздух е по-голяма - следователно топлообменът в този случай е по-интензивен и горещата вода се охлажда по-бързо. Преохлаждане Когато водата се охлади под 0 C, тя не винаги замръзва. При определени условия той може да претърпи свръхохлаждане, като същевременно продължава да остава течен при температури под точката на замръзване. В някои случаи водата може да остане течна дори при температура от -20 C. Причината за този ефект е, че за да започнат да се образуват първите ледени кристали, са необходими центрове за образуване на кристали. Ако не са в течна вода, тогава преохлаждането ще продължи, докато температурата спадне достатъчно, за да започнат спонтанно да се образуват кристали. Когато започнат да се образуват в свръхохладената течност, те ще започнат да растат по-бързо, образувайки ледена каша, която ще замръзне и ще образува лед. Горещата вода е най-податлива на хипотермия, тъй като нагряването й елиминира разтворените газове и мехурчета, които от своя страна могат да служат като центрове за образуване на ледени кристали. Защо хипотермията кара горещата вода да замръзва по-бързо? При студена вода, която не е преохладена, се получава следното. В този случай на повърхността на съда ще се образува тънък слой лед. Този слой лед ще действа като изолатор между водата и студения въздух и ще предотврати по-нататъшно изпарение. Скоростта на образуване на ледени кристали в този случай ще бъде по-малка. В случай на преохлаждане на гореща вода, преохладената вода няма защитен повърхностен слой от лед. Поради това той губи топлина много по-бързо през отворения връх. Когато процесът на преохлаждане приключи и водата замръзне, се губи много повече топлина и следователно се образува повече лед. Много изследователи на този ефект смятат хипотермията за основния фактор в случая на ефекта Mpemba. Конвекция Студената вода започва да замръзва отгоре, като по този начин влошава процесите на топлинно излъчване и конвекция, а оттам и загубата на топлина, докато горещата вода започва да замръзва отдолу. Този ефект се обяснява с аномалия в плътността на водата. Водата има максимална плътност при 4 C. Ако охладите водата до 4 C и я поставите на по-ниска температура, повърхностният слой вода ще замръзне по-бързо. Тъй като тази вода е по-малко плътна от водата при 4°C, тя ще остане на повърхността, образувайки тънък студен слой. При тези условия на повърхността на водата за кратко време ще се образува тънък слой лед, но този слой лед ще служи като изолатор, защитаващ долните слоеве вода, които ще останат при температура от 4 C. Следователно , по-нататъшният процес на охлаждане ще бъде по-бавен. При топлата вода ситуацията е съвсем различна. Повърхностният слой вода ще се охлади по-бързо поради изпарение и по-голяма температурна разлика. Освен това слоевете студена вода са по-плътни от слоевете гореща вода, така че слоят студена вода ще потъне надолу, повдигайки слоя топла вода на повърхността. Тази циркулация на водата осигурява бързо понижаване на температурата. Но защо този процес не достига до точката на равновесие? За да се обясни ефектът Mpemba от тази гледна точка на конвекцията, би трябвало да се приеме, че студените и горещи слоеве вода са разделени и самият процес на конвекция продължава, след като средната температура на водата падне под 4 C. Въпреки това, няма експериментални данни това би потвърдило тази хипотеза, че слоевете студена и гореща вода са разделени чрез конвекция. Газове, разтворени във вода Водата винаги съдържа разтворени в нея газове - кислород и въглероден диоксид. Тези газове имат способността да понижават точката на замръзване на водата. Когато водата се нагрява, тези газове се отделят от водата, тъй като тяхната разтворимост във вода при висока температура е по-ниска. Следователно, когато горещата вода се охлажда, в нея винаги има по-малко разтворени газове, отколкото в незагрята студена вода. Следователно точката на замръзване на нагрятата вода е по-висока и тя замръзва по-бързо. Този фактор понякога се счита за основен при обяснението на ефекта Мпемба, въпреки че няма експериментални данни, потвърждаващи този факт. Топлопроводимост Този механизъм може да играе важна роля, когато водата се поставя във фризерен хладилник в малки контейнери. При тези условия се наблюдава, че контейнерът с гореща вода разтапя леда на фризера отдолу, като по този начин подобрява топлинния контакт със стената на фризера и топлопроводимостта. В резултат на това топлината се отстранява по-бързо от резервоара за гореща вода, отколкото от студената. От своя страна контейнерът със студена вода не топи снега под него. Всички тези (както и други) условия са изследвани в много експерименти, но недвусмислен отговор на въпроса - кои от тях осигуряват 100% възпроизвеждане на ефекта Mpemba - не е получен. Така например през 1995 г. немският физик Давид Ауербах изследва влиянието на преохлаждането на водата върху този ефект. Той откри, че горещата вода, достигайки свръхохладено състояние, замръзва при по-висока температура от студената вода и следователно по-бързо от последната. Но студената вода достига преохладеното състояние по-бързо от горещата вода, като по този начин компенсира предишното забавяне. В допълнение, резултатите на Auerbach противоречат на по-ранни данни, че горещата вода е в състояние да постигне по-голямо преохлаждане поради по-малко центрове на кристализация. Когато водата се нагрява, разтворените в нея газове се отстраняват от нея, а при кипене някои разтворени в нея соли се утаяват. Засега може да се твърди само едно - възпроизвеждането на този ефект по същество зависи от условията, при които се провежда експериментът. Именно защото не винаги се възпроизвежда. О. В. Мосин

Изглежда ясно, че студената вода замръзва по-бързо от горещата вода, тъй като при равни условия горещата вода отнема повече време, за да се охлади и впоследствие да замръзне. Въпреки това, хиляди години наблюдения, както и съвременни експерименти, показват, че е вярно и обратното: при определени условия горещата вода замръзва по-бързо от студената. Научният канал Sciencium обяснява този феномен:

Както е обяснено във видеото по-горе, феноменът, при който горещата вода замръзва по-бързо от студената вода, е известен като ефекта на Мпемба, кръстен на Ерасто Мпемба, ученик от Танзания, който направил сладолед като част от училищен проект през 1963 г. Учениците трябваше да доведат сместа от сметана и захар до кипене, да я оставят да изстине и след това да я сложат във фризера.

Вместо това Ерасто постави сместа си веднага, гореща, без да чака да изстине. В резултат на това след 1,5 часа неговата смес вече беше замразена, но смесите на други ученици не бяха. Заинтригуван от феномена, Мпемба започва да изучава въпроса с професора по физика Денис Осборн и през 1969 г. те публикуват статия, в която се казва, че топлата вода замръзва по-бързо от студената. Това е първото рецензирано изследване от този вид, но самият феномен се споменава в трудовете на Аристотел, датиращи от 4 век пр.н.е. д. Франсис Бейкън и Декарт също отбелязват този феномен в своите изследвания.

Видеото изброява няколко опции за обяснение на случващото се:

1. Сланата е диелектрик и следователно мразовитата студена вода съхранява топлината по-добре от топлата чаша, която топи леда в контакт с нея.
2. Студената вода има повече разтворени газове от топлата вода и изследователите спекулират, че това може да играе роля в скоростта на охлаждане, въпреки че все още не е ясно как.
3. Горещата вода губи повече водни молекули чрез изпаряване, оставяйки по-малко да замръзнат
4. Топлата вода може да се охлади по-бързо поради увеличените конвективни течения. Тези течения възникват, защото водата в чашата първо се охлажда от повърхността и отстрани, което кара студената вода да потъва, а горещата вода да се издига. В топло стъкло конвективните течения са по-активни, което може да повлияе на скоростта на охлаждане.

През 2016 г. обаче беше проведено внимателно контролирано проучване, което показа обратното: топлата вода замръзва много по-бавно от студената. В същото време учените забелязаха, че промяната в местоположението на термодвойка - устройство, което определя температурните разлики - само с един сантиметър води до появата на ефекта Mpemba. Проучване на друга подобна работа показа, че във всички случаи, когато се наблюдава този ефект, е имало изместване на термодвойката в рамките на сантиметър.