热水和冷水哪个先结冰_看完你就知道了

同样体积的冷水跟热水一起放冰箱里,哪个更容易结冰?

你可能会觉得,肯定是冷水,因为要结冰,热水得先变成冷水才可以。

但其实,热水反而会先结冰。这个反直觉的情况,在生活里并不难见到。

比如,你肯定看到过下面这张泼水成冰的图片:

热水和冷水哪个先结冰_看完你就知道了

图片来源于网络

能够泼水成冰,首先天气得足够够冷,第二点就很重要了,泼出去的得是热水。如果泼一瓢冷水,那你可能会把自己浇成落汤鸡,或者泼别人一脑袋水。

这背后一个很重要的原因是,热水挥发会形成大量水蒸气和小液滴,和冷空气接触比表面积大,能够快速冻成冰块,另外还有一个你可能想不到的影响因素,那就是热水本身就比冷水更容易结冰。

这个现象,早在两千年多年前就被人发现了。

最早把它记录下来的人,是亚里士多德。他发现:“被烧过的水更容易结冰。”而且他记录道:“在黑海南岸一个叫本都的地方,人们在冬天去冰上钓鱼的时候,会把温水浇在芦苇上,好让芦苇快速结冰。”

弗朗西斯培根也记录过:“有点温热的水比冷水更容易结冰”。笛卡尔在他的《方法论》里面同样提到了类似的现象。笛卡尔还给出了一个解释;有一些阻止水结冰的小粒子在加热的时候就蒸发掉了,所以更容易结冰。

但是当时,人们并没有深入去研究这个现象。一方面是因为当时人们对微观世界的了解还不够,要知道当时可是连水分子的这样的概念都没有。另一方面,可能大家也不觉得这是什么了不起的现象,顶多作为一个业余爱好研究研究罢了。

热水和冷水哪个先结冰_看完你就知道了

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终于在1963年的时候,一位坦桑尼亚的中学生再次注意到了这个现象,还跟它死磕了下去,发表了一篇论文。

发现这个现象的学生,叫做姆潘巴。

当时,他跟同学们正在一起做牛奶冰淇淋。老师叮嘱他们,牛奶必须得凉了之后才能放进冰箱,不然可能会把冰箱搞坏的。要知道在当时的坦桑尼亚,冰箱可不像现在这么常见,而且也不便宜,老师自然会把冰箱看作“高级设备”了。

但是,姆潘巴班上做冰淇淋的人太多了,而冰箱里的空间是有限的。

眼看着冰箱的位置一点一点被占据,姆潘巴就豁出去了,直接把热牛奶放进了冰箱里。过了一个半小时之后,打开冰箱一看,冰箱不但没坏,甚至他的牛奶已经冻成冰了。但跟他同时放进来的其他冷牛奶却没有结冰,这个现象很反直觉。

姆潘巴就跑去问物理老师。物理老师想都没想,就告诉他:“这不可能,一定是你自己搞错了。”听老师这么说,姆潘巴也就没再追问,也认为可能是自己弄错了。

这事本来就这么过去了。但很快,姆潘巴在跟朋友聊天时,又听到了类似的现象。

朋友告诉他,自己的哥哥是一家冰淇淋店铺的“制冰达人”,做冰淇淋比别人都快。他的秘诀就是把热牛奶放进冰箱里。后来在和另一位卖冰淇淋的朋友聊天时,姆潘巴又听他提到了这个现象。

这时候,姆潘巴认为,说不定是初中物理老师搞错了呢?

于是,在进入高中之后,姆潘巴又向高中物理老师提出了这个问题。得到的答案还是一样的:“你搞错了,这是不可能的,这个现象不是我们这个宇宙的物理学,而是姆潘巴宇宙的物理学。”

玩笑越开越大,人们在数学题做错了想找理由的时候,就说,这是“姆潘巴的数学”。姆潘巴这下可生气了。你们不信,我亲自做给你们看。

他跑去找学校厨房的负责人,借了高级实验设备(冰箱)的一个星期使用权,还拉上几个小伙伴一起做实验。实验结果也确实证实了姆潘巴说的。

这件事越闹越大,最后校长也知道了。校长非常负责,他专门去请教了一位物理学博士丹尼斯·奥斯本。奥斯本听完当然是不信的,但是他也非常有责任心,亲自做了实验,测了不同水温下水的结冰时间,结果发现,还真是这样(见下图)。这可是个有意思的现象,于是1969年,奥斯本拉着姆潘巴一起发表了一份论文,描述这个现象。

这个现象,后来也被称作姆潘巴现象

热水和冷水哪个先结冰_看完你就知道了

那姆潘巴效应到底是怎么回事呢?

其实直到今天,科学家们并没有得出一个统一的结论,但有许许多多猜测。

有人认为,这跟冷水里的溶解气体比热水里的多有关;

有人认为,加热之后的水,氢键能量变高了,这对形成冰块的过程有利;

还有些科学家认为,在冷冻时候,热水的对流比冷水的剧烈,所以整体降温更快。

……

想找到真正的答案,可能还需要很长一段时间。

但姆潘巴现象说明,即便在今天,我们身边依然有很多神奇的未被破解的科学现象。科学探索的道路也远远没有到尽头,如果你也发现了什么反直觉的现象,多多留心,说不定,你就是下一个姆潘巴。

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