Сахар в горячей воде действительно исчезает быстрее, чем в холодной. Причина не сводится к одному перемешиванию: при нагреве молекулы воды движутся быстрее, столкновения с поверхностью кристалла происходят чаще, а растворимость сахарозы заметно возрастает.
Сначала вода отрывает молекулы от кристалла
Кристалл сахарозы удерживается силами притяжения между молекулами сахара. Когда он попадает в воду, молекулы воды окружают внешние молекулы кристалла и постепенно уводят их в раствор.
При более высокой температуре движение становится интенсивнее. Поэтому поверхность кристалла быстрее контактирует с новыми молекулами воды, а растворённый сахар быстрее уносится от границы кристалла.
Перемешивание дополнительно ускоряет процесс, потому что постоянно подводит к кристаллу свежую воду и убирает уже насыщенный слой раствора вокруг него.
Горячая вода может удержать больше сахара
Для сахарозы растворимость заметно увеличивается с температурой. Это значит, что в одинаковом объёме горячей воды при равновесии можно растворить больше сахара, чем в холодной.
OpenStax приводит сахарозу как наглядный пример твёрдого вещества, растворимость которого существенно растёт при нагреве. Поэтому горячий сироп способен содержать очень высокую концентрацию сахара.
Когда такой насыщенный раствор остывает, избыток сахара уже не всегда может оставаться растворённым. Тогда начинается обратный процесс — кристаллизация.
Температура и перемешивание работают по-разному
Перемешивание в основном влияет на скорость растворения, но само по себе не меняет предельную растворимость при заданной температуре. Если раствор уже насыщен, бесконечно размешивать его бесполезно.
Температура влияет и на скорость, и на то, сколько сахарозы вообще способно удерживаться в растворе. Поэтому два стакана с одинаковым количеством воды, но разной температурой ведут себя по-разному.
Так что знакомая кухонная картина — сахар быстрее исчезает в горячем чае — на самом деле показывает сразу несколько процессов: ускоренное движение молекул, перенос вещества и рост растворимости сахарозы с температурой.