热水和冷水一起放进冰箱,谁先结冰?你绝对猜不到!

热水和冷水一起放进冰箱,谁先结冰?你绝对猜不到!

图源:freepik

但当天制作冰淇淋的同学很多,眼看冰箱的空位所剩无几,姆潘巴便直接将热奶浆放入冷冻室。

一个半小时后,姆潘巴发现自己的热奶浆已经冻成了冰淇淋,而其他同学放入的常温奶浆还是粘稠的液体状态。

姆潘巴把这一反常识的的现象告诉了物理老师。物理老师认为姆潘巴可能是搞错了冰淇淋盒子,并没有在意。

姆潘巴学校礼堂。图源:参考资料[1]

但姆潘巴没有放弃对这一现象的思考,直到他与物理学博士丹尼斯·奥斯本合作实验,多次验证了“热水比冷水更快结冰”这个现象是存在的,并在1969年正式发表文章,对该现象做了第一次尝试性解释。[1]

从此,这个现象便以姆潘巴的名字闻名于世。

过去的几十年里,科学家们不断研究姆潘巴现象背后的科学原理。但他们发现,姆潘巴效应是多种因素综合作用的结果,难以稳定地复现。

所以,截至目前,科学界也没有得出统一的结论,但有许多关于成因的猜测。

有学者认为,热水蒸发速度更快,导致水量减少、体积缩小,需冻结的水量减少。此外,蒸发本身是一个吸热过程,能进一步加速降温。

网络上很火的“泼水成冰”现象也是生活中常见的姆潘巴效应。图源:花瓣网

也有学者认为,温度较高的水,密度较小,会上升;温度较低的水,密度较大,会下沉。热水在冷却过程中,内部会因为温差形成强烈对流。

对流现象能够加速热量的散失,使整体降温速度加快。相比之下,冷水的对流现象较弱,热量散失主要依靠传导,速度较慢。

还有学者认为,在温度下降的情况下,冷水表面更容易形成“冰盖”,使得内层的水与外部空气隔绝,冷却的速度变慢。[2]

一块冰块,中心部分的白色区域是微小的空气气泡。图源:wikipedia

还有许多学者从水中微生物、溶解气体、水分子结构等方面作出了自己的解释。[3]

由于姆潘巴和奥斯本发表的文章,只是解释了该现象的存在,并没有给出明确的详细的实验细节 ,比如容器、水量、初始温度、冰箱环境、水质差异 等,所以后来许多科学家,对姆潘巴效应进行实验验证时,该现象不会稳定地复现。很多人便怀疑,姆潘巴效应是否真的存在。

目前,科学界已经得出了确切的结论:理论上存在。

为什么是理论上存在,因为科学家用计算机模拟和数学手段,证明了姆潘巴效应的可行性。

今天是4月23日世界读书日,以往每年的这个时候,我们都会为大家精心推荐一系列的好书,与大家共享阅读的乐趣。如果想查看往期书单,请点击下面蓝字。

今年,我们想尝试一种新的方式——邀请大家一起参与“姆潘巴效应”趣味小实验,通过动手实践,打开一个不一样的世界读书日。

大家可以按照下面的步骤进行实验,并拍照记录实验过程,扫描下方二维码投稿实验结果。

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实验步骤:

step1:找两个相同大小的杯子

step2:一杯倒入热水(建议25ml),一杯倒入等量的冷水,分别做标签记号

step3:放入同一个冰箱的同一个冷冻室(建议温度-14°)

step4:大约每30分钟观测并记录1次实验结果,直至两个水杯都完全结冰,实验就结束了。

🔺扫码投稿参与实验

赢取惊喜礼物

参考资料

[2]许翠霞,周莹.为什么热水比冷水先结冰?——姆潘巴现象的成因探究[J].化学教与学,2024,(01):84-87.

[3]钟韫珩.冷水和热水哪个先结冰?[J].课堂内外创新作文(初中版),2021,(11):44-45.返回搜狐,查看更多

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