姆潘巴现象
年,一位中学三年级的学生姆潘巴经常与同学们一起做冰淇淋吃。在做的过程中,他们总是先把生牛奶煮沸,加入糖,等冷却后倒入冰格中,再放进冰箱冷冻。有一天,当姆潘巴做冰淇淋时,急急忙忙把牛奶煮沸,放入糖,等不及冷却,就把滚烫的牛奶倒入冰格中,并送入冰箱。一个半小时后,姆潘巴发现了一个让他十分困惑的现象:他放入的热牛奶已经结成冰,而其他同学放的冷牛奶还是很稠的液体。照理说,水温越低,结冰的速度越快,而牛奶中含有大量的水,应该是冷牛奶比热牛奶结冰速度快才对,但事实怎么会颠倒过来了?姆潘巴现象作为一种客观事实,数十年来却受到世界物理界的怀疑和争议,这几年国内更是一片否定之声。其实,完成这个证明是十分简单的事:将同质同量而初始温度分别为℃的开水与35℃的凉水同时放进冰箱冷冻室内,如果冷冻室内的温度条件对水形成快速降温状态,我们看到的往往是初温低的水先结冰了,但这仅仅是一个片面现象。只要切断冰箱的电源,使冷冻室内的温度上升,当被冻结的开水与凉水完全溶化后,再一次进行冷冻实验,结果只能是原先的开水先结冰;如果反复这个实验过程,后面的结果都将是同一个结果。所以,在快速降温状态下冷水可以出现、也仅仅出现一次先结冰现象。
如果冰箱冷冻室的温度条件对水形成缓慢降温状态,我们看到的是初温高的开水先结冰。假若此时让冷冻室内的温度上升,当开水和凉水完全溶化后再一次降温冷冻,那么不论冷冻室内的温度条件处于何种状态,结果都是原先的开水先结冰。如此反复操作,同样只能是原先的开水先结冰。因此,在缓慢降温状态下冷水不可能先结冰。姆潘巴现象让我们对水的特性有了更多的了解,而《姆潘巴现象》所受到的遭遇说明科学而认真的态度在认识自然、掌握自然过程中的重要性。
我们知道,水在加热过程中,一些隐藏在水里的易溶物——钙、镁离子等会被驱逐出去,形成沉淀物。我们日常生活中常见的附在水壶内壁上的水垢,就是它们被驱出去的证据。而水在达到沸点以后,就会因硬物被绝大部分清除而软化。同样是冷冻结冰,未经加热的硬水在结冰过程中,由于其内部硬物作祟,使得硬水的要比被加热后的软水冰点降低一些,这就减缓了硬水结冰的速度。这大概便是姆潘巴现象的原因了。
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