热水冷水谁先结冰

    1963年的一天，坦桑尼亚的一个初中生姆潘巴和小伙伴们一起用牛奶制作冰激凌。当他还在煮牛奶时，身旁的小伙伴已经陆续把牛奶晾凉开始往冰箱里塞了，眼看就要没有位置了，一时心急，姆潘巴就把煮热的牛奶直接放进了冰箱。一个半小时后，他惊奇地发现，他的冰激凌已经冻结成块，而其他小伙伴的冰激凌却还是黏稠状。

    为了解释为什么有时候热水结冰比冷水快，50多年来，许多物理学研究者尝试着从不同角度去解释。

    冰霜融化说 液体表面凝结的冰霜会影响其向周围导热的速率。冰霜导热性比水差，热水使得冰霜融化，减少其阻碍作用，优化传热。不过有充分的证据证明，在试验过程中全部排除冰霜的干扰或抑制冰霜的融化，姆潘巴现象依然存在。因此，这种说法并不成立。

    水汽蒸发说 一些学者相信，热水温度较高导致水蒸发的速率变快是造成姆潘巴现象的首要原因，因为蒸发使得水分子减少，要冻结的水分子也相应变少，所以加速了热水结冰速度。不过，一些科学家对结冰前后水的质量进行了测量，发现质量差从未超过3%，尽管蒸发后的水减少了，但是这3%的水分子并不能够显著影响水结冰需要的时间。

    可溶解气体说 温度越高，气体在水中的溶解度就越小，因此热水里溶解的气体要少于冷水，由于水在溶解一些气体后凝固点会降低，而热水的气体含量更低，凝固点也相应变高，这可能是热水结冰较快的一个原因，同时也有实验发现脱气水比非脱气水结冰更快。

    热梯度对流说 由于水的冷却是从容器的表面以及侧面开始，使得冷水下沉，热水上升，因此产生对流。当热水放入低温环境中，靠近容器的水迅速降温，而内部水温不变，这样就产生了温度差并引起热对流。在冷却的过程中，这个热对流一直存在，温差越大对流就越激烈，水冷却就越快。

    过冷现象说 过冷现象指液体或气体的温度到其凝固点以下，但没有凝固的现象，而原本温度较低的水比原本温度较高的水更易发生过冷，那么它的确可能比热水结冰更慢。

    不过，热水结冰比冷水快并不是一个必然现象。因为水中不同的杂质离子可能带来实验上的干扰。此外，水本身因氢键的存在，性质复杂多变，而水降温结冰更是多因素且动态的过程。

    （《科技日报》9.8 陆成宽）