冷水和热水谁冻结的更快呢

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一、常识的冲击

在寒冷的冬日，手持一杯或者一小桶00℃的热水，作弧形洒出，可观察到热水瞬时成冰的奇特景象。

在南方的冬天，完成这个实验有些难度，因为不够冷。

为了增强实验的说服力，最好取一个对照实验，让另一人取同样的一杯50℃的水洒出，来对比看看实验的结果。实验的结果是本次实验并没有瞬间成冰。

冷水冻结的更快，这似乎理所当然，但实验结果却与常理相悖!

类似现象，古人是否有所察觉呢？

这不，亚里士多德，各领域全能扛把子，就曾说过“先前被加热过的水，有助于它更快地结冰。”此外，弗朗西斯·培根和勒内·笛卡尔等也发现存在热水结冰比冷水快的情况。

他们虽然有所发现，但并未就原理层面留下什么让人信服的解释。这不，少年，咱们出人头地的机会，也还是有的嘛！！

二、姆潘巴现象

96年的夏天，在坦桑尼亚，一位叫姆潘巴的初中生和小伙伴们一起用牛奶制作冰激凌。在制作过程中，需要将牛奶煮沸，晾凉，然后放入冰箱冻结。由于节奏慢于小伙伴们，心急的姆潘巴将煮热的牛奶直接放入了冰箱。一个半小时后，他发现他的冰激凌已经冷冻成块，而小伙伴们的冰激凌还处于黏稠状。

温度高的液体，反而冻结的更快？！无论是姆潘巴，还是读文至此的科学爱好者都不免疑惑。姆潘巴诧异又兴奋，他请教了很多位物理老师，然而都没有答案。幸运的是，当一位大学的物理系博士访问姆潘巴所在的中学时，他抓住机会，提出自己的疑问。博士在耐心听取他的描述后，邀请他一起回到实验室，去重复那个“反常”的实验，并于年共同撰写了关于此现象的一篇论文。

那么什么是姆潘巴现象呢？

在同等容器、同等质量、同等冷却环境下，温度略高的液体比温度略低的液体先结冰的现象。三个“同等”，哈，大家都知道这个实验方法-控制变量法。

三、纷纭的众说

早期的人们认为姆潘巴现象并不存在，曾有人撰写文章《二十世纪十大科学骗局》，认为此现象不过是愚人节的产物。伴随着现象陆续被发现，且可通过实验重现，人们开始正视，并希望获得简明而有力的解释。但学者给出的解释往往艰深难懂，普及效果并不好。我们把这些理论去繁从简，一起看看吧。

最初一些人认为，在冷却冻结的过程中，冷水的侧壁和表面更易先冻结，而这些生成的冰霜的传热效率低，阻碍了其内部的水体的继续冻结，因而冻结时间变长；还有人认为热水的水汽蒸发更快，导致后面需要冻结的水的质量变小，冻结的时间变短。

然而这两种说法中的影响因素对实验的结果影响有限，不足以使人信服。来看看下面的三种解释吧。

、可溶解气体说

（）温度越高，气体在水中的溶解度就越小，故热水里溶解的气体要少于冷水；

（2）水中溶解的气体越多，水的凝固点越低。举个极端的例子：实验发现脱气水比非脱气水结冰更快。所以结合理论（）可以知道热水的凝固点更高，这可能是热水结冰较快的一个原因，

2、过冷现象说

在20年初，英国皇家化学会特意举办了一场比赛，评选姆潘巴现象的最佳原理解释。比赛获胜者提出的解释有两个：一是过冷现象，另一是从对流强弱的角度去解释。

“过冷现象”是指液体或气体的温度到其凝固点以下，但没有凝固的现象。就像是一个举重极限为60kg的运动员，在特殊情况下举起了70kg的物体，而没被压垮，跨越了自己的极限。

“过冷现象”也是类似，水突破了自己的“凝固极限”，明明已经到了凝固点却偏偏没变成冰。

年，德国物理学家戴维·奥尔巴赫进行的实验表明，冷水比热水的过冷温度低。也就是说，温度较低的水比原本温度较高的水更难凝固，那么它的确可能比热水结冰更慢。

、热梯度对流说

热梯度对流观点认为，热水比冷水结冰更快是因为对流的增加。

譬如在生活中，如果急着想喝一杯热水，你可以使用筷子搅拌加速降温。搅拌强化了水体内部的对流。

那么水体内部的对流是怎么实现的呢？这是因为水的冷却是从容器上表面及侧面开始，使得冷水下沉，热水上升，因而产生对流。在冷却的过程中，热水的水体内外温差大，对流更激烈，因而冷却的更快。

四、探索与怀疑

既然存在热水比冷水先冻结，那么逆向思索，是否存在在相同的热源下，冷水比热水先沸腾的情况呢？这种假设大胆而激发求知欲，不过目前还仅是一个预测。

与此同时，依然有学者对姆潘巴现象存疑，他们认为姆潘巴现象的定义并不权威、明确，它的发生究竟是指水体中出现了冰晶还是指水全部完成了冻结呢？

这种忧虑和怀疑有一定的合理性，因为影响姆潘巴现象是否发生的因素太多了，譬如：

（）姆潘巴最初是用牛奶做的实验，是否是因为牛奶这种大颗粒导致姆潘巴现象呢？

（2）若用水做实验，那么溶在水中的矿物质、气体等，是否会影响结果呢？

（）盛水的杯子的形状、材质，冷却环境（冰箱）的温度，内部空间大小、形状是否会影响结果呢？

（4）水的特殊性，水是一个复杂的系统，很难模拟。比如水在4℃时密度最大，在0~4℃反常膨胀。

科学探索确实不易，通向真理路上的每个谬误，皆为真理之基石，是否可说是真理的“一部分”呢？时事造英雄，英雄亦适时，期待你的发现！

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