热水和冷水一起放进冰箱,为什么热水能先结冰?

热水和冷水一起放进冰箱,为什么热水能先结冰?

赵泠,遗迹是曾经讴歌繁荣的生命留下的缺页的梦。

题目在描述所谓姆潘巴现象(Mpemba effect):在同等质量和同等冷却环境下,有时候温度略高的液体会比温度略低的液体先结冰。这种现象不是必然发生的。历史上大量的实验发现,热水只是偶尔比冷水结冰更快,大部分情况下还是冷水结冰更快。

2012 年,英国皇家化学学会举办了一场解释姆潘巴现象的比赛,在颁奖典礼上,问题发起者再次提到了相关实验的可重复性问题。获奖选手 Bregovic 的解释是,有时候热水比冷水先结冰,是因为冷水在冰箱里比热水有更高的概率过度冷却,而热水更可能正常结冰。由于对流,热水的降温速度其实相当快,很有可能在过度冷却的冷水结冰之前热水就降到了冰点。

  • 结晶动力学的复杂性和过度冷却过程的不确定性,可以导致水在冷却到零摄氏度之后还没有结冰。
  • 较为纯净的水在容器干净且没有明显划痕的情况下很可能在过度冷却状态保持为液体。例如,在寒冷的冬天购买保暖比较差的小商店里摆放在地面上的大瓶纯净水,你可能会看到这样的情景:在你拿起纯净水走了几步之后,水中迅速出现了冰。
  • 所谓“相同条件”往往只是看起来相同。水中与冰晶形成有关的杂质,例如尘粒、溶解的盐类、细菌,可以改变水的凝固点,核化温度最高的杂质决定了具体的水的冻结温度。热水中杂质的状态很可能与冷水不同。

至于 2013 年新加坡南洋理工大学给出的“氢键”解释(认为氢键在水温高时较长、储存着能量,遭遇低温时迅速缩短、释放出能量并冷却),其实没有实验证据,计算相当粗略,一般不作为主流观点。