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    文摘报 2022年11月26日 星期六

    热水和冷水哪个先结冰

    《 文摘报 》( 2022年11月26日   06 版)

        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,网上经常有人发表的在极冷环境下泼水成冰的照片。能够泼水成冰,首先天气得足够冷,第二点就很重要了,泼出去的得是热水。

        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。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,另一方面可能大家也不觉得这是什么了不起的现象。

        直到1963年,坦桑尼亚一位叫姆潘巴的中学生再次注意到了这个现象。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。眼看着冰箱的位置一点一点被占据,姆潘巴就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,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。后来,校长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,但是他还是做了实验,测了不同水温下水的结冰时间。

        1969年,丹尼斯·奥斯本与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。

        姆潘巴现象到底是怎么回事呢?直到今天,科学家们并没有得出一个统一的结论。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……

        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。

        (科普中国微信公众号11.15 田达玮)

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