Исследователи, которые недавно опубликовали результаты в Physical Review Letters, подтвердили, как это явление происходит в гранулированных жидкостях, то есть тех, которые состоят из очень маленьких частиц и взаимодействуют между теми, которые теряют часть своей кинетической энергии. Благодаря этой теоретической характеристике, «мы можем моделировать на компьютере и проводить аналитические расчеты, чтобы знать, как и когда произойдет эффект Мпембы», — сказал Антонио Ласанта. Ласанта из Института моделирования и симуляции жидкостей, нанонауки и промышленной математики при Университете Грегорио Миллана Барбани (UC3M). «Фактически, — сказал он, — мы обнаруживаем не только то, что самые горячие могут охлаждаться быстрее, но также и обратный эффект: самые холодные могут нагреваться быстрее, что можно было бы назвать обратным эффектом Мпембы."
Тот факт, что предварительно нагретые жидкости замерзают быстрее, чем уже остывшие, впервые наблюдал Аристотель в 4 веке нашей эры.
Фрэнсис Бэкон, отец научного эмпиризма, и Рене Декарт, французский философ, также интересовались этим явлением, которое стало теорией, когда в 1960 году танзанийский студент по имени Эрасто Мпемба объяснил своему учителю в классе, что самая горячая смесь мороженого замерзло быстрее, чем холодное. Этот анекдот вдохновил на создание технического документа по этому вопросу, и эффект стал анализироваться в образовательных и научных журналах.
Однако его причины и последствия до сих пор практически не изучены.
«Это эффект, который исторически не рассматривался строго, а просто как аномалия и дидактическое любопытство», — сказал Антонио Прадос, один из исследователей с факультета теоретической физики Университета Севильи. «С нашей точки зрения, было важно изучить его в системе с минимальным количеством ингредиентов, чтобы иметь возможность контролировать и понимать его поведение», — сказал он. Это позволило им понять, в каких сценариях легче происходить, что является одним из основных вкладов этого научного исследования. «Благодаря этому мы определили некоторые из ингредиентов, так что эффект проявляется в некоторых физических системах, которые мы можем хорошо описать теоретически», — заявили исследователь Франсиско Вега Рейес и Андрес Сантос из Universidad de Extremadura Instituto de Computacion Cientifica Avanzada (Институт передовых научных вычислений).
«Сценарий, в котором эффект будет наиболее легко проявиться, — это когда скорости частиц перед нагреванием или охлаждением имеют определенное расположение — например, с высокой дисперсией вокруг среднего значения», — сказал он. Таким образом, на изменение температуры жидкости можно значительно повлиять, если состояние частиц подготовлено до охлаждения.
Это исследование «фундаментальной науки», помимо вклада в улучшение фундаментальных знаний, может иметь другие приложения в среднесрочной или долгосрочной перспективе. Фактически, эта группа исследователей планирует провести эксперимент, подтверждающий теорию.
Ученые считают, что обучение подражанию и использованию этого эффекта может найти применение в нашей повседневной жизни. Например, его можно использовать для изготовления электронных устройств, которые мы хотим охладить быстрее.
Видео (испанский с английскими субтитрами): https: // youtu.быть / esHynYASgeY