热水比冷水结冰更快?这个曾入选十大科学骗局的现象正在被证实! 第一,热水比冷水

科普班的春夏天 2024-12-20 12:49:48

热水比冷水结冰更快?这个曾入选十大科学骗局的现象正在被证实! 第一,热水比冷水结冰快的原因有两个:其一是前期热水水温高,温度下降的速率快于冷水,直至两者的温度下降速率逐渐趋同,所以冷水不会先结冰。其二是热水中的含氧量饱和度低,氧气在加热过程中大多已散发,水分子之间的导冷性更强,易先结冰,而冷水中含氧量高,导冷性较差,不易结冰。此外,温差说毫无道理,就一杯水的高度,上下并不存在明显的温差,也就不存在水的对流。 第二,热水比冷水结冰更快的现象被称为“姆潘巴效应”,这一现象在科学界已经得到了广泛的研究和证实。姆潘巴效应指的是在某些条件下,温度较高的水比温度较低的水先结冰。这一现象违反了直觉,因为通常我们认为水温越低,其结冰速度越快。然而,姆潘巴效应的出现并不总是如此简单。姆潘巴效应的发现可以追溯到1969年,当时坦桑尼亚的一名中学生姆潘巴在实验中观察到热水比冷水更快结冰的现象,并将其报告给物理学家奥斯本博士,后者通过实验验证了这一现象。此后,科学家们进行了多次实验,以探索热水比冷水更快结冰的原因。另一方面,关于热水比冷水更快结冰的原因,有多种解释。一种解释是热水中的溶解气体较少,从而减少了对流和蒸发的阻力,使得热水更容易达到冰点并开始结冰。此外,热水在冷却过程中,由于分子运动更活跃,可能会导致热量损失较多,从而加速降温过程。还有研究指出,热水中的氢键网络可能在冷却过程中发生变化,影响了水的结晶速度。总而言之,尽管姆潘巴效应得到了广泛的认可和实验支持,但其背后的机制仍然没有一个统一的解释。一些研究认为,热水比冷水更快结冰的现象可能与水分子的热力学行为有关,例如温度梯度诱导的对流加速了冻结过程。然而,这种现象并不是在所有情况下都发生,而是依赖于特定的实验条件和环境因素。 第三,热水同水蒸气改变了冷藏空间的环境(冷藏空间变得更潮湿,又或者冷藏空间温度的下降),再加上热水在容器中的流动,使热水更容易降温(就像夏天的摇摇冰不是更容易结冰)。还有一点就是热水放入冰箱以后,杯壁会更快的凝结一层冰霜。 第四,其实从粒子状态来看可能比较容易理解。温度越高,粒子越分散,所以放在冰箱里,粒子受冷面积更大,更容易降低温度。另一方面,冰只有热传递没有热对流,冷水在表面形成冰层后,散热能力大幅度下降,形成密度较大的4度水时间较长,水结冰较慢。热水将较长时间保持热对流力,散热能力较强,形成4度水时间较短,水量也较少,结冰较快。 第五,22 年,Ren Tier提出,一些搞出姆潘巴现象的历史实验未注意到装热水的烧杯在冰箱里相对多地融化了与烧杯底接触的冰,改变了传热条件。在装凉水的烧杯底部摆放湿纸巾或在装热水的烧杯冷却到零摄氏度后改变其位置,可以有效地消除姆潘巴现象,同时过冷水也可能是原因之一。 第六,在本世纪布朗里奇的实验与剑桥大学亨利·伯利奇和保罗·林登的实验都充分反驳了姆巴潘效应。事实是热水融化了冰霜直接接触冰柜的面积更大导致的,同时还有其他微小因素不再赘述(在布朗里奇严苛的实验条件下已经证实同样的容器温度低的更容易到达0℃)。换个想法,如果100℃比80℃更容易降到冰点,那意味着冰点加热到80℃的能量比100℃更多,理论上就能发明永动机,同时也违背热力学第一定律,这是不可能的。 你觉得哪一个观点更有说服性?欢迎留下你客观的见解。

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