Почему у пингвинов не мерзнут лапы? и еще 114 вопросов, которые поставят в тупик любого ученого

В классическом эксперименте два металлических ведра выставляют на улицу в холодную и предпочтительно вет­реную ночь. Стоячая вода плохо проводит тепло, лед об­разуется на поверхности и возле стенок. Если изначальная температура воды около 10 °С, в глубине вода охлаждается очень медленно, особенно после того, как поверхность за­тягивает лед, препятствуя нормальной конвекции. Более теплая вода не может вступить в контакт с остывшим вед­ром, и теплообмена не происходит.

Если начальная температура воды близка к 40 °С, силь­ная конвекция устанавливается до замерзания воды, вся ее масса остывает быстро и единообразно. Несмотря на то что лед начинает формироваться позже, чем на про­хладной воде, полное замерзание горячей воды происхо­дит быстрее, чем замерзание холодной.

В данном случае важны дополнительные условия. Оче­видно, если начальная температура холодного ведра 0,1 °С, а горячего — 99,9 °С, результаты эксперимента вряд ли ока­жутся неожиданностью. Сосуды должны быть достаточно большими, чтобы конвекция наблюдалась при малых пере­падах температур, но при этом настолько маленькими, что­бы тепло быстро улетучивалось с поверхности. Помогает принудительное воздушное охлаждение в ветреную ночь.

В домашнем морозильнике трудно создать подобные условия, но опыт можно воспроизвести в промышленном морозильнике или в лабораторной камере с искусствен­ным климатом.

Алан Калверд  Бишопс-Стортфорд, Хартфордшир, Великобритания

Это правда, я лично проводил подобный опыт. Единствен­ное условие заключается в том, что сосуд с водой должен быть относительно маленьким, чтобы способность моро­зильника отводить тепло не стала ограничивающим фак­тором.

На холодной воде раньше образуется плавучий лед, который препятствует в дальнейшем конвективному теплопереносу с поверхности воды. На горячей воде лед в первую очередь образуется у стенок и дна сосуда, а на поверхности вода остается чистой и сравнительно горя­чей, что обеспечивает теплопередачу в ускоренном тем­пе. Большой перепад температур приводит к интенсив­ной конвективной циркуляции, которая выносит тепло на поверхность даже после того, как большая часть воды замерзнет.

Том Херинг Кегуорт, Лестершир, Великобритания

Это культурный миф. Горячая вода не будет замерзать в морозильнике быстрее, чем холодная. Но если горячую воду охладить до комнатной температуры, она замерзнет быстрее, чем вода, которую вообще не нагревали. Дело в том, что при нагревании из воды улетучиваются раство­ренные газы (в основном азот и кислород), которые замед­ляют процесс кристаллизации льда.

Том Тралл Университет Тасмании, Австралия

Скептически настроенному Тому Траллу из Университета Тасмании было бы полезно заглянуть в холодильник автора первого письма, Майкла Дэвиса, также из Университета Тасмании. Эксперименты подтверждают, что эффект действительно существует, а отсутствие растворен­ных газов может быть еще одним фактором, ускоряющим льдообразование.

Возможно, существует еще один фактор, о котором не упомянул ни один из корреспондентов, — переохлаж­дение. Недавние исследования показывают, что, посколь­ку вода может замерзать при перепаде температур» го­рячая вода начинает замерзать прежде, чем остынет.

Но замерзнет ли она полностью первой - это уже другой вопрос. — Ред.

В научных экспериментах этот эффект выглядит убеди­тельно. Мы исходим из предположения, что температура в морозильнике остается постоянной на протяжении все­го процесса замораживания, а также не меняются другие показатели: размер сосуда, теплопроводные и конвектив­ные свойства внутри и снаружи его.