Почему холодная вода закипает быстрее горячей воды: Ответ на вопрос: какая вода закипает быстрее — холодная или горячая?

Ответ на вопрос: какая вода закипает быстрее — холодная или горячая?

Почему горячая закипит скорее?

Горячая вода закипает быстрее. Почему? Для ответа рассмотрим процесс кипения воды.

В h3O присутствуют молекулы воздуха, когда она нагревается, происходит его выделение. В результате на стенках и дне посуды, в которой кипятят, оседают пузырьки.

Это наблюдается при температуре 65-70 градусов по Цельсию. В процессе нагревания, параллельно с повышением температуры, они растут, так как внутри них происходит испарение.

Пока температура воды не достигла нужного значения, пузырьки разрушаются, до того, как успеют подняться до ее поверхности. Если нагревание продолжается, они всплывают до границы с воздухом и лопаются.

При этом наблюдается выпуск пара, находящегося в пузырьке. Все это сопровождается характерным шумом, напоминающим на слух легкий хлопок.

Очевидно, что закипит и выкипит, т.е. полностью превратится в пар, вода, изначально имеющая более высокую температуру.

Чем это обусловлено?

Горячая вода закипает быстрее холодной, так как для «запуска» процесса кипения ей нужно передать извне меньше энергии.

Сказанное верно, если процесс нагревания осуществляется в одинаковых сосудах и с помощью внешних источников энергии одинаковой мощности. В качестве последнего могут выступать газовые горелки, электроплиты и пр.

Какой должна быть температура жидкости для ускорения процесса?

Чем выше начальная температура воды, тем скорее она закипит.

В зависимости от внешних условий, это происходит при разной температуре. Так, вода кипит ста градусах при атмосферном давлении в 1 атмосферу или 760 мм.рт.ст. (норм. атмосферное давление).

Чтобы быстрее закипеть, она должна быть нагретой почти до 100 градусов.

Но не все так просто! Чем ниже показатель атмосферного давления в данной местности, тем скорее начинается кипение воды.

Так, в городке Эль-Альто, который расположен высоко в Андах (4 тысяч метров н.у.м.), атмосферное давление меньше нормы на 39%. Там достаточно довести температуру воды примерно до 85,5 градусов, чтобы она начала кипеть.

Чтобы иметь возможность готовить еду, для чего требуется более высокая температура, жители Эль-Альто кладут соль. Это немного задерживает закипание и позволяет продуктам развариться.

Что еще влияет на скорость закипания?

На этот показатель влияют:

1. Наличие в воде примесей. Раньше закипит чистая. Перед закипанием молекулы примесей, не способных улетучиваться, занимают на поверхности место молекул воды, покинувших жидкость. Они тормозят процесс кипения.
2. Атмосферное давление. Закипание происходит, когда давление внутри пузырьков становится равным атмосферному, и они получают возможность всплывать на поверхность.
3. То, в какой, открытой или закрытой посуде происходит кипячение. В открытой посуде происходит испарение воды. При этом улетают молекулы с большей кинетической энергией. В результате внутренняя энергия воды уменьшается. Для закипания требуется ее повысить с помощью нагревателя. Для этого требуется время.

Заключение

Кипение — процесс, имеющий широкое применение в разных областях, от кулинарии, до сложных технологических операций в химической промышленности и в атомной энергетике. И вопрос относительно скорости закипания холодной и горячей воды хорошо изучен, не следует верить мифам.

Ускоряет ли соль кипение воды и другие мифы о пузырьках

Иногда такая простая вещь, как кастрюля с водой, может преподнести неожиданно много проблем. Особенно, если вы выльете её кому-то на голову зимой в Оймяконе. Шутки шутками, но не зря же говорят про плохого повара, что он даже воду вскипятить не может.

Вся правда об испарении

В обычном состоянии молекулы воды связаны друг с другом. Лишь самые быстрые из них, чья энергия выше остальных, умудряются улетать из кастрюли. Это называется испарение. Оно, кстати, происходит не только с поверхности, но и в объеме жидкости.

Вода всегда содержит в себе растворенный воздух. В результате увеличения температуры его растворимость уменьшается, и он стремится наверх. Когда его давление становится равно или выше атмосферного давления, происходит кипение. И мы видим, как десятки, а затем сотни маленьких пузырьков устремляются наверх.

Обычно вода кипит при температуре 100 °С. Но это «обычно» для каждого своё. В Гималаях, например, вода кипит при 70 °С. Пониженное атмосферное давление в горах означает, что молекулам воды нужно меньше энергии, т.е. тепла, чтобы испариться. Поэтому пытаться размягчить бобы или отварить пасту на высоте – медленное самоубийство.

Но если вы взяли с собой скороварку, то вы снова в игре. Ни одна приличная горная семья не обходится без этого устройства. Принцип его работы прост: герметичная крышка не позволяет образовавшемуся пару ускользнуть. Оставаясь внутри, он увеличивает давление на жидкость, поэтому молекулам нужно больше энергии, чтобы закипеть. Так средняя скороварка или автоклав, который работает по той же схеме, в среднем увеличивает температуру закипания воды на 20 °С. Независимо от того, готовите вы свое рагу в горах, на плато или в пещере.

Таким об­ра­зом, тем­пе­ра­ту­ра ки­пе­ния воды опре­де­ля­ет­ся дав­ле­ни­ем окружа­ю­щей среды. Чем оно ниже, тем при более низ­кой тем­пе­ра­ту­ре за­ки­па­ет жид­кость, и нао­бо­рот. Кстати, профессиональные повара, путешествуя по миру со своими блюдами, всегда делают поправку на высоту над уровнем моря.

Вам крышка

Идею с созданием внутреннего давления можно использовать, даже когда хочешь просто вскипятить воды летом. Обычная крышка на кастрюле позволит вам помыться немного быстрее – с ней вода будет горячее в среднем на 12 °С.

Но не всё так просто. Вселенной есть, чем удивить вас, уважаемые повара. Допустим, вы решили сварганить рагу в духовом шкафу. Выставляем температуру на 140 °С, засовываем гусятницу внутрь, сидим и спокойно наслаждаемся воскресным утром на кухне. В конце концом, температура внутри блюда должна дойти до 100 °С, верно? Нет. Все дело в испарительном охлаждении. Молекулам при испарении требуется огромное количество энергии, которую они попросту забирают у самой жидкости, охлаждая её. Поэтому рагу в открытой посуде в духовке дойдет примерно до 85 °С. Но есть и хорошие новости: это оптимальная температура для приготовления такого блюда.

Мифы о кипячении

1. Холодная вода закипает быстрее горячей

Абсолютно неверно. Скорость нагревания зависит от разницы начальной температуры и окружающей (например, огня конфорки), поэтому холодной воде сначала нужно добрать градусов для разогрева, а значит она будет закипать дольше.

Но всё равно лучше использовать холодную воду, поскольку в ней содержится меньше растворенных солей из муниципальных труб и посторонних ароматов.

2. Соль повышает температуру кипения

В принципе, да, но на кухне этим значением в доли градуса можно пренебречь. Чтобы повысить температуру на один градус по Цельсию, необходимо будет растворить больше 100 граммов соли. А это означает очень соленые пельмени.

«Но, погодите, я же сам видел, как вода начинает активнее бурлить, если подкинуть немного соли перед её закипанием. Значит, всё-таки есть какой-то эффект?». Есть, но только не реальный эффект, а его видимость. Внутри любого сотейника всегда есть какие-то царапинки. Именно эти неровности становятся местом зарождения пузыриков. По-научному, местами нуклеации или начальными зародышами паровой фазы. Кристаллы соли, попадая в воду, формируют сотни таких участков, которые и позволяют пузырькам быстрее убегать, создавая иллюзию мгновенного закипания.     

То же самое происходит и в бокале шампанского. Тоненький ручеек, который мы так часто видим, льющимся со дна бокала – это 100% какая-то микроскопическая песчинка или неоднородность. Хотя всегда остаётся шанс, что вы просто решили вскипятить свой аперитив. 

3. Кстати, об алкоголе. Говорят, что он полностью улетучивается при приготовлении

Да, температура его кипения 78 °С, поэтому многие предполагают, что он испарится раньше, чем закипит вода. Но это неверно, ведь он разбавлен в вашем блюде, смеси не ведут себя также, как чистые вещества. Даже после трёх часов на огне при температуре свыше 80 °С, около 5% алкоголя всё же останется. А если блюдо готовить в узком и высоком сотейнике при низкой температуре с закрытой крышкой, то содержание алкоголя в финале может повыситься до 49%. Хотя, надеюсь, что это не ваш стиль готовки.  

4. Кипятить одну и ту же воду в чайнике дважды нельзя, потому что образуется тяжёлая вода

Этот миф из советского ядерного прошлого. Что же такое тяжёлая вода? Это вода, в состав которой входит дейтерий — тяжёлый водород — из-за чего её так и назвали. Получается она при электролизе, т.е. при прохождении через неё тока.

Открыта была в 1932 году, кому-то принесла Нобелевскую премию, использовалась в ядерных реакторах. Возможно, эта связь именно отсюда.

Но чтобы получить 1 литр тяжёлой воды, в чайник нужно будет налить 2,1•10 в 30 степени тонн воды. Это в 300 миллионов раз превышает массу Земли.

Нелогичная наука

Когда уже кажется, что всё понятно, на сцену выходит эффект Лейденфроста. Несмотря на «холодную» фамилию, вклад Иоганна Готлоба связан с нагретыми поверхностями.

Благодаря его «Трактату о некоторых свойствах обыкновенной воды» на свет появился однофамильный эффект Лейденфроста. Оказывается, если капля воды попадет на очень горячую поверхность, то пар, который незамедлительно образуется, окутает её, буквально поднимет над поверхностью и будет катать по всей сковороде.

Самое интересное, что, несмотря на температуру, такая капля будет испаряться дольше своих более холодных собратьев, потому что пар будет выступать изолятором и ограждать этот кусочек воды от накаленной поверхности. Чудеса в сковороде!

Этот эффект может быть весьма полезен на кухне. «Уроните» капельку воды на сковородку. Если она останется на месте и быстро испарится, то температура около 180 °С, но если она начинает кататься по всей сковороде, то будьте уверены, что пришло время жарить!

Особенно круто этот эффект работает в паре с молоком. Налейте его слишком рано, и вам обеспечен слой пригоревших белков, но стоит разогреть сотейник посильнее, и эффект Лейденфроста поможет молоку не пригореть. И ваша гречневая каша будет радовать вас еще неделю.

что это такое, при каких условиях кипит и как это определить, как быстро остывает после закипания?

Что это за явление?

Кипение — это процесс перехода воды из жидкого агрегатного состояния в газообразное, то есть ее превращение в пар.

От обычного испарения оно отличается высокой степенью интенсивности: если на испарение воды может потребоваться несколько дней или недель, то выкипеть такой же ее объем сможет за считанные часы.

При необходимости ёмкость можно прикрыть, тогда часть пара будет конденсироваться обратно, становясь капельками воды.

Процесс кипения условно можно разделить на два этапа:

1. сначала вода нагревается до нужной температуры (при нормальном атмосферном давлении — это 100 градусов Цельсия),
2. потом происходит её превращение в пар, в течение которого показания термометра уже не меняются.

Однако источник тепла нужен даже на этой стадии, ведь парообразование тоже требует энергетических затрат.

Какие факторы влияют на закипание?

На кипение влияет множество факторов:

• количество воды;
• наличие примесей;
• емкость, в которой она содержится;
• температура окружающей среды;
• высота, где происходит кипячение;
• давление атмосферы;
• мощность источника тепла.

Чем выше изначальная температура воды и воздуха вокруг, тем быстрее начнётся кипение: на нагревание будет затрачено меньше энергии, а значит, меньше времени уйдёт на её получение.

Также часть тепла забирает ёмкость, в которой содержится вода, ведь она должна дойти до нужной температуры ещё раньше, чем ее содержимое. Поэтому посуда с более тонкими стенками, сделанная из легко проводящего тепло материала, например, металла, лучше подходит для кипячения.

От массы, а значит и от объёма вещества, кипение находится в обратной зависимости. Чем больше вес, тем больше энергии требуется на его нагревание, тем дольше будет необходимо ждать.

При прочих равных условиях вода без соли и других примесей закипает несколько быстрее, чем солёная. Однако, если концентрация соли очень низкая, этой разницы может быть практически незаметно.

Давление также влияет на процесс. Чем оно выше, тем дольше будет закипать вода, потому что давление атмосферы как бы удерживает пузырьки газа внутри, а испаряться она начинает тогда, когда давление пара уравнивается с атмосферным.

Соответственно, влияние оказывает также высота, на которой происходит кипячение, ведь с высотой давление уменьшается, как и температура кипения, потому что слой атмосферы сверху становится тоньше.

Эта разница мало заметна, если сравнивать первый этаж жилого дома с пятым, однако становится ощутима, если речь идёт, например, о подъеме в горы.

В вакууме температура кипения всех веществ очень сильно снижается из-за понижения давления, обычно отличие составляет 100-200 градусов. Для воды она стремится к нулю по мере уменьшения количества воздуха, оставшегося в сосуде.

Не менее важны характеристики источника тепла. Чем больше его мощность, то есть количество выделяемой им энергии за единицу времени, тем быстрее идет процесс кипячения. На практике это означает, что на более сильном огне или при большей температуре конфорки на электроплите вода закипит скорее.

Сколько по времени закипает?

Становится понятно, что время кипения сильно зависит от условий, при которых оно происходит.

Чтобы узнать количество времени (секунд) точно до закипания, можно воспользоваться формулой: t= (c1m1t°C1+ c2m2t°C2 +Lm) / N

Величины:

• c1, L — табличные величины, теплоемкость и удельная теплота парообразования воды;
• m1 — ее масса;
• t°C — разница между изначальной и нужной для кипения температурой;
• N — мощность нагревательного прибора;
• m2 и c2 — характеристики емкости, в которой проводится кипячение (масса и теплоемкость).

Даже эта формула учитывает не все, ведь также существуют потери тепла, которое уходит в окружающую среду.

Однако такая точность редко бывает нужна в быту, кроме того, необходимые данные для расчётов получить затруднительно. Чаще всего кипение литра воды на плите при достаточно большом огне занимает около 10 минут. Здесь некоторую роль играет материал, из которого сделана посуда. Быстрее всего нагревается металл.

Как понять, что жидкость кипит?

По мере приближения к точке кипения в воде появляется все больше пузырьков. Сначала их можно увидеть на стенках сосуда, а потом они начинают всплывать на поверхность, отчего она становится неровной. Пропустить этот момент сложно из-за характерного бурления.

Присмотревшись, над поверхностью воды можно будет увидеть поднимающийся пар. Если нет цели заставить воду выкипать, стоит снять её с плиты.

Даже спустя некоторое время после этого испарение будет продолжаться, потому что температура не сразу опустится ниже точки кипения. Например, от чашки горячего чая еще некоторое время идет пар.

Как быстро остывает после?

Остывание зависит от тех же факторов, что и нагрев: от объема, температуры окружающей среды.

Например, электрочайник, вскипевший за пять минут, будет остывать около двух часов, чтобы дойти до комнатной температуры.

Если объем воды большой, то остывание при прочих равных займет более длительный промежуток времени, а чем холоднее воздух вокруг, тем быстрее охладится и сам кипяток. Его температура будет опускаться до того момента, пока не сравняется с окружающей.

Нюансы процесса

Кипение воды в чайнике и кастрюле немного различается между собой, но в обоих случаях оно происходит при 100 градусах. Рассмотрим особенности каждого процесса.

В чайнике

В электрическом чайнике процесс пойдёт быстрее, чем при кипячении в кастрюле, он займёт 3-4 минуты, точное время зависит от конкретной модели и ее мощности. Не потребуется даже выключать прибор – он сделает это автоматически.

Обычный чайник несильно отличается от металлической кастрюли похожей конфигурации и размера, поэтому время закипания у них приблизительно одинаково.

Свист, которым чайник оповещает, что вода кипит, связан с прохождением пара через крышку на его носике.

В кастрюле

При таком способе кипячения ждать потребуется дольше – около 10 мин. Лучше всего подойдет металлическая кастрюля, она нагреется быстрее, чем емкости из других материалов.

Не стоит наполнять ее до самого верха, потому что в таком случае при кипении брызги будут выплескиваться на плиту. Момент закипания сопровождается громким бурлением. Почти сразу после этого воду можно выключать.

Если накрыть кастрюлю крышкой, можно ускорить нагрев и закипание воды, потому что снизится количество тепла, уходящего в окружающую среду. Однако желательно оставить щель, через которую будет выходить пар.

Видео по теме статьи

О кипении жидкости расскажет видео:

Заключение

Хотя с точки зрения физики кипение — далеко не самый сложный процесс, говорить о нем можно долго, так как он связан со множеством факторов, под воздействием которых особенности его протекания несколько отличаются.

Даже общие знания из этой области могут быть полезны и найдут практическое применение, ведь в быту с необходимостью вскипятить воду регулярно сталкивается каждый.

как понять, что закипает, при скольки градусах образуются пузырьки, как выглядит кипящая жидкость?

От чего зависит вскипание жидкости?

Закипание жидкости напрямую зависит от температуры. Чем сильнее нагревается емкость, тем интенсивнее прогревается содержимое внутри нее.

За счет этого вода быстрее вскипает, достигнув температуры кипения.

Вскипание также зависит от давления воздуха, которое оказывается на поверхность. Если оно падает, то и температура закипания снижается. Вскипание наступает быстрее. Если давление увеличивается, то и температура вскипания уменьшается. Для закипания потребуется большее температурное воздействие.

Вскипание зависит также от диаметра дна кастрюли. Чем оно больше, тем скорее содержимое закипит внутри нее.

Многое зависит от вида применяемого источника нагревания. Вода вскипает через разный временной промежуток, если для ее нагрева используется газовая или электрическая плита.

При скольки градусах вскипает?

На газовой плите вода в таре для варки закипает что с открытой, что с закрытой крышкой при одном и том же температурном значении. Она составляет 100 С.

Крышка влияет на скорость вскипания. За счет нее между паром и водой сохраняется нужный теплообмен. Крышка задерживает нагретый воздух над водой.

Его молекулы не улетучиваются и не уносят энергию, которая была затрачена на нагрев. Она возвращается обратно в воду, и она быстрее достигает 100 С, после чего начинает кипеть.

При открытой крышке молекулы воздуха активно улетучиваются в помещение. Водная поверхность быстрее теряет энергию, идущую на ее нагрев.

Она не возвращается обратно в нее. Из-за этого она дольше достигает температуры в 100 С.

Вода закипает в таре на электроплите что с открытой, что с закрытой крышкой при 100 С. Как и в случае с газовой плитой играет роль не разный температурный показатель кипения воды, а теплообмен.

При закрытой крышке пар над водой интенсивнее передает ей энергию. Она быстрее достигает 100-градусного значения. При открытой крышке теплообмен низкий. Большая часть энергии улетучивается в пространство.

Сколько по времени занимает процесс на газовой плите, электроплите?

На закипание воды в емкости, греющейся на газу и электроплите, уходит разное количество времени. Пол-литра вскипает в таре на газовой плите примерно за 3 минуты.

На кипячение литра уходит чуть больше времени. Обычно вскипание начинается через 5 минут.

На электроплите вскипание происходит дольше. Пол-литра начинает кипеть только по истечении 5 минут после начала нагрева. Литр будет кипятиться еще дольше. На это уйдет около 7-8 минут.

Как ускорить?

Чтобы в емкости быстрее образовался кипяток, можно использовать следующие способы:

1. Накрыть кастрюлю крышкой. Самый действенный вариант. Крышка не позволит теплу уходить в помещение. Теплоотдача останется высокой. Воде потребуется меньше времени для закипания.
2. Использовать кастрюлю с широким днищем. Чем больше диаметр емкости, тем скорее в ней начнется процесс кипения. В таре с широким дном нагрев более равномерный.
3. Использовать самую большую по размеру газовую или электрическую конфорку. Чем больше по диаметру нагревательный источник, тем интенсивнее будет прогреваться дно емкости.

Соль не ускоряет закипание воды. Она лишь вызывает кратковременный эффект появления пузырьков в ней. Особенно это видно при добавлении соли в уже сильно нагретую воду. Но на время ее закипания это не влияет.

Как определить, что скоро закипит?

Незадолго до начала кипения на дне емкости начинают появляться мелкие пузырьки, наполненные воздухом. С каждой секундой их становится все больше.

Они возникают по всему дну емкости. Также они появляются на части боковых стенок тары. Особенно на участках, расположенных близко ко дну емкости.

Перед началом процесса мелкие пузырьки начинают активно подниматься вверх и лопаться на поверхности. На дне емкости формируются уже более крупные пузыри, а мелких становится значительно меньше. Над водой в это время возникает пар.

Как выглядит кипящая h3O?

Кипяток очень подвижен. На дне тары постоянно образуются крупные пузырьки. Они поднимаются вверх в виде вертикальных столбцов.

На поверхности они быстро лопаются. Некоторые из них какое-то время плавают на поверхности, соединяясь с другими пузырями и лопаясь.

Кипяток в кастрюле бурлит. Над ним непрерывно возникают столбы пара.

Какова температура пара и емкости?

Пар, формирующийся над кипящей водной поверхностью, хорошо проводит тепло. Он нагревается до 100 С. Но такая его температура только у самой водной поверхности. После выделения на поверхность пар стремительно охлаждается. Его градусы падают. Чем дальше от кипящей поверхности, тем меньше градусов становится у пара.

Температура емкости, в которой происходит кипение, составляет те же 100 С. При данном значении посуда отдает воде нужное для закипания количество тепла. При длительном кипении дно емкости нагревается свыше 100 С.

Если у емкости толстые стенки, то ей для закипания воды внутри нее нужен нагрев чуть более 100 С. Она может разогреться и до 110 С, прежде чем содержимое внутри нее начнет кипеть.

Заключение

Кипение жидкости в посуде для варки зависит от температуры и давления. Она закипает при нормальном давлении при 100 С, если кипятится на газовой или электрической плите. Наличие крышки ускоряет время начала кипения.

Вода в таре на газу закипает быстрее, чем на электроплите. Предвестниками кипения являются мелкие пузырьки, формирующиеся на дне кастрюли. Кипяток активно бурлит, а над его поверхностью непрерывно образуется пар.

При кипении дно посуды нагрето до 100 С. Если процесс длительный, то посуда перегревается свыше 100 С. Температура пара над поверхностью составляет 100 С.

«Почему вода закипает?» – Яндекс.Кью

Вода, как и вообще всё в этом мире, состоит из молекул. Молекула — это самый маленький кусочек какого-то вещества, например, воды, воздуха или металла.

Пока вода холодная, молекулы в ней связаны между собой. Поэтому, кстати, вода умеет собираться в капли или в струи. Когда воду в кастрюле или чайнике нагревают, молекулы воды в ней от энергии тепла начинают двигаться, вибрировать. Чем сильнее нагревается вода, тем сильнее и энергичнее двигаются молекулы.

Представь, что ты и еще несколько человек взялись за руки и сделали «цепочку» из людей. Примерно так:

Теперь пусть кто-то один начинает быстро и сильно метаться туда-сюда.

Остальным будет сложнее удерживать цепь целой. А уж если все начнут двигаться в разные стороны, то цепь неминуемо порвётся.

Во время кипения происходит именно это. Молекулы начинают двигаться в разные стороны так сильно и быстро, что связь между ними нарушается. Ученые говорят, что вещество переходит в другую фазу. Твердое вещество плавится и становится жидким. А жидкое становится газообразным. Т.е. вода при кипении переходит в газообразное состояние — пар. Молекулы воды в виде пара собираются в пузырьки, которые всплывают на поверхность воды.

Именно этот процесс мы называем кипением.

Горячая вода замерзает быстрее, чем холодная?

Определение того, может ли горячая вода замерзать быстрее, чем холодная, может показаться легкой задачей. Ведь вода замерзает при 0 градусах Цельсия. И не станет ли вода, достаточно горячая, чтобы убить бактерии E. coli (около 120 градусов по Фаренгейту или 50 градусов по Цельсию), пройти более длинный путь, чем более холодная вода на осеннем пляже Новой Англии (около 60 градусов по Фаренгейту или 15 градусов по Цельсию) в сторону холодного будущего как лед? Хотя логичное предположение, оказывается, что при определенных условиях горячая вода может замерзнуть раньше, чем холодная.

Этой очевидной причудой природы является «эффект Мпемба», названный в честь танзанийского старшеклассника Эрасто Мпембы, который впервые наблюдал его в 1963 году. Эффект Мпембы возникает, когда два водоема с разными температурами подвергаются воздействию одинаковых отрицательных температур. окружение и более горячая вода замерзает первой. Наблюдения Мпембы подтвердили догадки некоторых из самых уважаемых мыслителей истории, таких как Аристотель, Рене Декарт и Фрэнсис Бэкон, которые также считали, что горячая вода замерзает быстрее, чем холодная.

Испарение — самый сильный кандидат для объяснения эффекта Мпембы. Когда горячая вода, помещенная в открытый контейнер, начинает остывать, общая масса уменьшается, так как часть воды испаряется. При меньшем количестве воды для замораживания процесс может занять меньше времени. Но это не всегда срабатывает, особенно при использовании закрытых емкостей, предотвращающих утечку испарившейся воды.

И испарение может быть не единственной причиной, по которой вода может замерзнуть быстрее. В более теплой воде может быть меньше растворенного газа, что может снизить ее способность проводить тепло, позволяя ей быстрее остывать.Однако польские физики в 1980-х годах не смогли убедительно продемонстрировать эту взаимосвязь.

Неравномерное распределение температуры в воде также может объяснить эффект Мпембы. Горячая вода поднимается к верху контейнера, прежде чем вытечь, вытесняя холодную воду под собой и создавая «горячий верх». Это движение горячей воды вверх и холодной воды вниз называется конвекционным потоком. Эти токи — популярная форма теплопередачи в жидкостях и газах, возникающая в океане, а также в радиаторах, которые нагревают холодную комнату.При более холодной воде внизу такое неравномерное распределение температуры создает конвекционные потоки, ускоряющие процесс охлаждения. Даже с большим количеством земли, которую нужно укрыть, чтобы замерзнуть, температура более горячей воды может падать быстрее, чем более прохладная.

Поэтому в следующий раз, когда вы наполняете лоток для кубиков льда, попробуйте использовать более теплую воду. У вас могут быть кубики льда, чтобы охладить напиток еще раньше.

Этот ответ предоставлен Scienceline, проектом Программы отчетности по науке, здоровью и окружающей среде Нью-Йоркского университета.

Следите за маленькими загадками жизни в Twitter @llmysteries. Мы также в Facebook и Google+.

.

Тайна того, почему горячая вода замерзает быстрее, чем холодная, разгадана — и все это благодаря странному поведению атомных связей

Раскрыта загадка, почему горячая вода замерзает быстрее, чем холодная, — и все это благодаря странному поведению атомных связей

• Эффект Мпемба, названный в честь студента из Танзании Эрасто Мпембы, представляет собой теорию о том, что более теплая вода может замерзать быстрее, чем более холодная.
  
• Ученые с древних времен пытались объяснить, почему вода ведет себя так странно.

Сара Гриффитс

Опубликовано: 13:09 BST, 1 ноября 2013 г. | Обновлено: 14:49 BST, 1 ноября 2013 г.

Ученые знали, что горячая вода замерзает быстрее, чем холодная вода, еще со времен Аристотеля в Древней Греции.

Однако до сих пор они изо всех сил пытались объяснить, почему.

Команда ученых из Сингапура считает, что наконец-то раскрыла тайну эффекта Мпемба, которая заключается в уникальных свойствах связей, которые удерживают воду вместе.

На этом графике показано, как действует Мпемба — как горячая вода замерзает быстрее, чем холодная. Он показывает, насколько быстро остывает кипящая вода по сравнению с водой, которая начинается с более низкой температуры. Ученые думают, что наконец-то разгадывают загадку, и верят, что секрет кроется в уникальных свойствах скрепляющих воду связей

КАКОВЫ ЭФФЕКТ MPEMBA?

Эффект Мпемба — это теория, согласно которой более теплая вода может замерзнуть быстрее, чем более холодная вода.

Эффект отмечали с древних времен, но ученые изо всех сил пытались объяснить, почему он возникает.

Команда сингапурских ученых, наконец, думает, что они раскрыли тайну, и думают, что секрет кроется в уникальных свойствах связей, которые удерживают воду вместе.

Водородные связи приводят отдельные молекулы воды в тесный контакт, что вызывает естественное отталкивание между молекулами воды и заставляет связи между атомами кислорода и водорода растягиваться, а также сохранять энергию.

Таким образом, когда жидкость нагревается, это заставляет молекулы воды располагаться дальше друг от друга, поскольку водородные связи растягиваются.

Когда молекулы снова сжимаются и теряют свою энергию, это приводит к их охлаждению, что, по словам ученых, означает, что теплая вода остывает быстрее, чем холодная, и объясняет эффект Мпембы.

Эффект Мпемба — почему горячая вода замерзает быстрее, чем холодная — назван в честь студента из Танзании, который посещал кулинарные курсы в 1960-х годах и обнаружил, что смесь горячего мороженого замерзает быстрее, чем холодная.

Но странное поведение замерзающей воды отмечалось великими мыслителями на протяжении всей истории, включая Аристотеля и Декарта.

Ученые уже пытались объяснить эффект Мпембы, и теории включали идею о том, что теплые контейнеры лучше контактируют с фризерами, чтобы быстрее проводить тепло, и что по мере того, как теплая вода испаряется быстрее, она охлаждает воду, что позволяет ей быстрее замерзать.

Но исследование, проведенное Си Чжаном из Технологического университета Наньян в Сингапуре, показало, что причина эффекта Мпемба кроется в уникальных свойствах молекулярных связей, которые удерживают воду вместе, сообщает Physics blog Medium.com сообщил.

Одиночная молекула воды состоит из большого атома кислорода, соединенного с двумя атомами водорода ковалентными связями (химическая связь, которая включает разделение двух электронных пар между атомами).

Но когда атом водорода в одной молекуле приближается к атому кислорода в другой молекуле воды, он связывается с ним, создавая так называемую водородную связь.

Именно эти водородные связи ведут себя своеобразным образом и привлекли внимание исследователей.

Молекула воды состоит из атома кислорода, соединенного с двумя атомами водорода ковалентными связями (связь, которая включает разделение двух электронных пар). Когда атом водорода приближается к атому кислорода, он связывается с ним, создавая водородную связь. Странное поведение этих связей объясняет эффект Мпембы. ковалентные связи, они сильнее, чем «сила Ван-дер-Ваальса», которая представляет собой сумму сил притяжения между молекулами, кроме тех, которые связаны с ковалентными связями.

Химики давно подозревали, что именно водородные связи придают воде странные свойства и позволяют ее температуре кипения быть намного выше, чем у других жидкостей, состоящих из подобных молекул, потому что водородные связи так хорошо удерживают ее вместе.

Исследования точных ролей, которые играют водородные связи, проводились учеными, которые недавно обнаружили, что молекулы воды, ограниченные крошечными трубками, образуют цепочки и связаны между собой водородными связями.

Именно эти крошечные цепочки позволяют растению вытягивать молекулы воды сквозь корни.

Но теперь команда доктора Чжана считает, что эти связи объясняют эффект Мпембы, поскольку водородные связи приводят отдельные молекулы воды в тесный контакт, что вызывает естественное отталкивание между молекулами и заставляет ковалентные связи между кислородными и водородными связями растягиваться, а также сохранять энергия.

Таким образом, когда жидкость нагревается, это заставляет молекулы воды располагаться дальше друг от друга, поскольку водородные связи растягиваются.

Эффект Мпемба назван в честь студента из Танзании, который посещал кулинарные курсы в 1960-х годах и обнаружил, что смесь горячего мороженого замерзает быстрее, чем холодное.

Когда молекулы снова сжимаются и теряют свою энергию, это приводит к их охлаждению, что, по словам ученых, означает, что теплая вода остывает быстрее, чем холодная, и объясняет эффект Мпембы.

Чтобы доказать свою теорию, химики рассчитали величину дополнительного охлаждения, вызванного молекулярной активностью, и показали, что это объясняет наблюдаемые различия между замерзанием горячей и холодной воды в экспериментах.

Однако некоторые физики отметили, что это объяснение в настоящее время не может использоваться для предсказания новых свойств воды, которые могут быть созданы путем сокращения ковалентных связей, например, поэтому остается сделать один шаг, прежде чем загадка будет удовлетворительно решена.

.

Почему вы должны использовать кипящую воду для более быстрого приготовления кубиков льда «Food Hacks :: WonderHowTo

Это небольшое, но очень реальное разочарование: вы хотите выпить охлажденный напиток, но открываете морозильную камеру, но не видите ничего, кроме пустых лотков для льда. К счастью, есть простой способ быстро приготовить кубики льда — использовать горячую воду. Ага, вы правильно прочитали. Горячая вода замерзает быстрее холодной.

На самом деле, горячая вода не только быстрее охлаждает, но и многие люди думают, что она дает кубики льда лучшего качества.И хотя большинство людей думают о льде в последнюю очередь, люди, серьезно относящиеся к своим напиткам, алкогольным и прочим, знают, что лед имеет значение. В конце концов, когда он тает, он придает аромат тому, что вы пьете, будь то водка или вода.

Качественный «вареный» кубик льда против обычного кубика льда из «холодной воды». Удивительно, правда? Изображение isr_Raviv / Instructables

Как это вообще работает?

Феномен, при котором горячая вода превращается в лед быстрее, чем холодная, известен как эффект Мпемба в честь студента из Танзании, который наблюдал, как его смесь горячего мороженого замерзает быстрее, чем холодная версия.

Разделение домашнего мороженого по лоткам для кубиков льда также ускоряет замораживание. Изображение Дж. Кенджи Лопес-Альт / Serious Eats

Недавнее исследование Си Чжан, Зенгшенг Ма и Чанг Кью Сун в Технологическом университете Наньян, Сингапур, помогает пролить свет на возможную причину возникновения этого явления.

Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода, которые связаны друг с другом за счет обмена электронами, известного как ковалентная связь. Затем молекулы воды соединяются друг с другом межмолекулярными силами, известными как водородные связи, что происходит, когда атом водорода одной молекулы воды находится рядом с атомом кислорода другой.

h3O: Одна большая счастливая семья. Изображение предоставлено Lightbulb Books

Как вы можете видеть на приведенной выше иллюстрации, три атома вместе образуют угол. Водородная связь является результатом этой структуры и отвечает за придание воде ее уникальных живительных свойств и ее способности расширяться при замерзании.

Согласно исследованию Nanyang, эти связи лежат в основе эффекта Мпемба, когда водородные связи выполняют свою работу и приводят молекулы воды в тесный контакт.Однако молекулы естественным образом отталкиваются друг от друга. Это действие водородных связей заставляет ковалентные связи раздвигаться и накапливать энергию.

Когда жидкость нагревается, водородные связи растягиваются, и молекулы воды вынуждены отдаляться друг от друга. Соответственно, ковалентные связи внутри атомов воды сжимаются и теряют энергию. Этот процесс сродни остыванию.

На молекулярном уровне эта вода уже остыла. Шутки в сторону. Изображение из Dabblist

По сути, горячая вода уже очень похожа на холодную воду на молекулярном уровне.Энергия в горячей воде намотана так плотно, что при высвобождении охлаждается и замерзает быстрее, чем холодная вода.

Насколько быстрее замерзает горячая вода?

Сложно сказать. Вода достигает точки замерзания при 0 ° C (32 ° F), но время, необходимое для достижения этой точки, может варьироваться. Трудно оценить, насколько быстрее будут образовываться кубики льда с горячей водой, потому что необходимо учитывать множество переменных: начальную температуру воды, объем воды и температуру морозильной камеры.

Где Iceman, когда он вам нужен? Изображение предоставлено Тимом Грейвсом

Тем не менее, нагрев отфильтрованной воды до кипения определенно ускорит процесс замораживания. Некоторые даже говорят, что горячая вода делает кубики льда чище и прозрачнее, в то время как другие ругаются, используя охладители льда или другие методы, кроме использования горячей воды (включая медленное замораживание и лотки для кубиков льда своими руками внутри изолированного холодильника).

Ясно одно: если вы хотите получить кубики льда раньше, чем позже, бросьте их в морозильную камеру, как только сможете разлить их по контейнерам, не расплавив пластик.

Если вы живете в очень прохладном месте, вы можете просто вылить кипяток с балкона, как эти парни.

Хотя у вас может не получиться мгновенно заморозить воду, вы можете провести домашний эксперимент с двумя отдельными лотками для льда и опробовать этот метод с холодной и горячей водой. Худшее, что может случиться, — это когда у вас есть два подноса с кубиками льда, готовые к использованию.

Несколько слов предостережения при использовании горячей воды для кубиков льда — используйте пластиковые противни без бисфенола А, нержавеющую сталь или силиконовые противни. Исследования показали, что горячая вода может вызвать выщелачивание некоторых пластмасс, не содержащих бисфенол А.

Хотите освоить Microsoft Excel и вывести свои перспективы работы на дому на новый уровень? Начните свою карьеру с помощью нашего пакета обучения Microsoft Excel Premium A-to-Z из нового магазина гаджетов и получите пожизненный доступ к более чем 40 часам инструкций от базового до расширенного по функциям, формулам, инструментам и многому другому.

Купить сейчас (97% скидка)>

Изображение на обложке через MzScarlett A.K.A. Мишель / Flickr
.

Почему вода закипает быстрее на большой высоте?

Ты умеешь готовить? Нет, приготовление миски хлопьев не считается! Мы говорим об умении смешивать различные ингредиенты и готовить из них вкусное блюдо.

Как люди, мы знаем, что нам нужно есть, чтобы выжить. С современными удобствами ресторанов и упакованными и готовыми продуктами в продуктовых магазинах нам действительно не нужно знать, как готовить, чтобы насытиться.

На самом деле, кулинария — это навык, которому многие дети не могут научиться, пока не уйдут из дома, чтобы поступить в колледж или сделать карьеру.Если вам за двадцать и ваши кулинарные навыки начинаются и заканчиваются приготовлением замороженного обеда в микроволновой печи, друзья могут подразнить вас, сказав, что вы даже не умеете кипятить воду.

Конечно, это глупо, правда? Кипячение воды — один из самых базовых навыков, которым может быстро овладеть любой. Все, что вам нужно сделать, это наполнить кастрюлю водой и поставить ее на источник тепла, пока она не закипит при 212 ° F. Что может быть проще?

Однако, если вы решите проверить свои навыки кипячения воды в Денвере, штат Колорадо, или на вершине горы, вы можете узнать, что это не так просто, как кажется.Это потому, что вода кипит только при 212º F на уровне моря. На больших высотах температура кипения воды снижается, что приводит к увеличению времени приготовления.

Температура кипения воды — один из научных «фактов», который вы узнаете в начале школы. Всем известно, что температура кипения воды составляет 212º по Фаренгейту или 100º по Цельсию. Однако это верно на уровне моря и может измениться при различных обстоятельствах.

Одно из таких обстоятельств — изменение высоты. На больших высотах давление воздуха ниже.Чем выше мы поднимаемся в атмосферу, тем меньше на нас давит воздуха. Так почему же это влияет на температуру кипения воды?

Чтобы вскипятить воду, вам нужно приложить энергию в виде тепла. Когда энергия передается молекулам воды, они начинают разрывать связи, удерживающие их вместе. Вода закипит или превратится в пар, как только ее внутреннее давление пара сравняется с давлением, оказываемым на нее атмосферой. Когда это происходит, начинают образовываться пузырьки, и вода закипает.

Когда атмосферное давление ниже, например, на большей высоте, для доведения воды до точки кипения требуется меньше энергии. Меньше энергии означает меньше тепла, а это означает, что вода будет кипеть при более низкой температуре на большей высоте.

Некоторые люди думают, что более низкая точка кипения означает, что продукты будут готовиться быстрее на больших высотах. Однако верно обратное. Если вы хотите сварить яйцо, на высоте это займет немного больше времени.

Это потому, что приготовление пищи включает нагревание пищи до определенной температуры в течение определенного периода времени.Если температура понижается из-за высоты (как в случае с кипящей водой), время приготовления должно быть увеличено для завершения процесса приготовления!

.