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热水和冷水同时放冰箱,谁先结冰?

2021-05-24科学奶爸

家教世界 2021年14期
关键词:塑料杯杯水结冰

文/科学奶爸

想象一下,一杯热水和一杯冷水同时放进冰箱里,哪杯水会先结冰?大家可能会觉得这是一个毫无争议的问题,就日常生活经验而言,肯定是冷水啊。热水必须先被降温成冷水,然后再经历和冷水一样的降温过程,直至结冰。然而就这个问题,科学界却争论了数十年。下面让我们通过实验来了解真相。

准备材料:

凉水、热水、温度计、塑料杯。

操作步骤:

首先,朝塑料杯里倒入温度为24.9°的凉水。

然后,往另一个塑料杯里倒入温度为43.6℃的等量热水。

接着,同时将这两杯水放入冰箱冷冻室。

最后,等待85分钟后取出,观察它们的结冰情况。

装有热水的那杯水表面已有薄冰,而装有冷水的杯子却几乎看不见冰。

原理:姆潘巴效应

一名叫埃拉斯托·姆潘巴的学生,他在热牛奶里加了糖后,直接就放进冰箱里做冰淇淋,因为他想如果等热牛奶凉后放入冰箱,那么别的同学将会把冰箱占满。过了不久,他打开冰箱一看,自己的那杯热牛奶已经变成了一杯可口的冰淇淋,但是一起放进冰箱的其他同学的冷牛奶却还没有。他把这件事告诉了奥斯博尔内教授,这位教授后来做了大量研究,并在1969年发表论文,将这种热奶先冻的现象命名为姆潘巴效应。

其实姆潘巴并不是最早注意到这个现象的人,大约在公元前350年,亚里士多德就观察到,如果想让液体凉得更快,当地的习惯是先让水在太阳下晒一晒。

无数科学家都希望找出这个与直觉不符的现象背后的确切原因,英国皇家化学会甚至还在2012年赞助了一场比赛,有超过22000人参加,最后姆潘巴本人宣布Nikola Bregovivic为获胜者,他提出了造成这种影响的两个原因——较冷的样品过冷而不是冻结,较温暖的样品,通过增强对流保持容器壁上的热梯度而加速冷却。

不过迄今为止,热水结冰这个与直觉不符的现象背后的确切原因,科学界还尚未达成一个广泛的共识。

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