Ефект Мпемби, або чому гаряча вода замерзає швидше ніж холодна?

Ефект Мпемби (Парадокс Мпемби) - парадокс, який свідчить, що гаряча вода за деяких умов замерзає швидше, ніж холодна, хоча при цьому вона повинна пройти температуру холодної води в процесі замерзання. Даний парадокс є експериментальним фактом, що суперечить традиційним уявленням, згідно з якими при одних і тих же умовах більш нагрітого тіла для охолодження до деякої температури потрібно більше часу, ніж менш нагрітого тіла для охолодження до тієї ж температури.

Цей феномен помічали свого часу Арістотель, Френсіс Бекон і Рене Декарт, проте лише у 1963 році танзанійський школяр Ераста Мпемба встановив, що гаряча суміш морозива замерзає швидше, ніж холодна.

Будучи учнем Магамбінської середньої школи в Танзанії Ераста Мпемба робив практичну роботу з кухарської справи. Йому потрібно було виготовити саморобне морозиво - закип'ятити молоко, розчинити в ньому цукор, охолодити його до кімнатної температури, а потім поставити в холодильник для замерзання. Мабуть, Мпемба не був особливо старанним учнем і забарився з виконанням першої частини завдання. Побоюючись, що не встигне до кінця уроку, він поставив в холодильник ще гаряче молоко. На його подив, воно замерзло навіть раніше, ніж молоко його товаришів, приготоване за заданою технологією.

Після цього Мпемба експериментував не тільки з молоком, але й зі звичайною водою. У всякому разі, вже будучи учнем Мквавської середньої школи він поставив запитання професору Деннісу Осборну з університетського коледжу в Дар-Ес-Саламі (який був запрошений директором школи прочитати учням лекцію з фізики) саме з приводу води: "Якщо взяти два однакових контейнери з рівними обсягами води так, що в одному з них вода має температуру 35 °С, а в іншому 100 °С, і поставити їх в морозилку, то в другому вода замерзне швидше. Чому?" Осборн зацікавився цим питанням і незабаром у 1969 році вони разом з Мпембою опублікували результати своїх експериментів у журналі "Physics Education". Відтоді виявлений ними ефект називається ефектом Мпемби.

Досі ніхто точно не знає, як пояснити цей дивний ефект. У вчених немає єдиної версії, хоча їх існує багато. Вся справа в різниці властивостей гарячої та холодної води, але поки не зрозуміло, які саме властивості відіграють роль в цьому випадку: різниця в переохолодженні, випаровуванні, формуванні льоду, конвекції або впливі розріджених газів на воду при різних температурах.

Парадоксальність ефекту Мпемби в тому, що час, протягом якого тіло охолоджується до температури навколишнього середовища, має бути пропорційний різниці температур цього тіла і навколишнього середовища. Цей закон був встановлений ще Ньютоном і відтоді багато разів підтверджувався на практиці. У даному ж ефекті вода з температурою 100 °С охолоджується до температури 0 °С швидше, ніж така ж кількість води з температурою 35 °С.

Оптичні ілюзії

Людей завжди приваблювало все незрозуміле і дивне, і оптичні ілюзії відносяться саме до цієї категорії незвіданого і незрозумілого.

Спіраль Фрейзера

Ця картинка створює ілюзію, ніби сегменти утворюють спіраль, насправді ж, якщо придивитися, це кола.

Крутяться колеса

Дивлячись на картинку, здається, що всі колеса крутяться, причому, в різні боки. Однак якщо придивитися до якогось одному колесі, то воно «зупиниться», хоча всі інші будуть «крутитися» далі.

Ілюзія Еббінгауза

Герман Еббінгауз звернув увагу, що якщо навколо двох кіл однакового діаметра розмістити кола більшого і меншого розміру, то коло, оточене великими колами, буде здаватися менше, ніж коло, оточене маленькими колами.