1樓：匿名使用者
對這個現象的解釋是：
1．冷卻的快慢不是由液體的平均溫度決定的，而是由液體上表面與底部的溫度差決定的，熱牛奶急劇冷卻時，這種溫度差較大，而且在整個凍結前的降溫過程中，熱牛奶的溫度差一直大於冷牛奶的溫度差。
2．上表面的溫度愈高，從上表面散發的熱量就愈多，因而降溫就愈快。
基於以上兩方面的理由，熱牛奶以更高的速度冷卻著，這便是熱牛奶先凍結的秘密。
也有人是這麼解釋的：
從物理方面來說，致冷有四種並存的機制：輻射、傳導、汽化、對流。通過實驗觀察並對結果進行比較，發現引起熱水比冷水先結冰的原因主要是傳導、汽化、對流三者相互作用的綜合效果。
如果把熱水和冷水結冰的過程敘述出來並分析其原因就更能說明問題了：
盛有初溫4℃冷水的杯，結冰要很長時間，因為水和玻璃都是熱傳導不良的材料，液體內部的熱量很難依靠傳導而有效地傳遞到表面。杯子裡的水由於溫度下降，體積膨脹，密度變小，集結在表面。所以水在表面處最先結冰，其次是向底部和四周延伸，進而形成了乙個密閉的「冰殼」。
這時，內層的水與外界的空氣隔絕，只能依靠傳導和輻射來散熱，所以冷卻的速率很小，阻止或延緩了內層水溫繼續下降的正常進行。另外由於水結冰時體積要膨脹，已經形成的「冰殼」也對進一步結冰起著某種約束或抑制作用。
盛有初溫100℃熱水的杯，冷凍的時間相對來說要少得多，看到的現象是表面的冰層總不能連成冰蓋，看不到「冰殼」形成的現象，只是沿冰水的介面向液體內生長出針狀的冰晶（在初溫低於12℃時，看不到這種現象）。隨著時間的流逝，冰晶由細變粗，這是因為初溫高的熱水，上層水冷卻後密度變大向下流動，形成了液體內部的對流，使水分子圍繞著各自的「結晶中心」結成冰。初溫越高，這種對流越劇烈，能量的損耗也越大，正是這種對流，使上層的水不易結成冰蓋。
由於熱傳遞和相變潛熱，在單位時間內的內能損耗較大，冷卻速率較大。當水面溫度降到0℃以下並有足夠的低溫時，水面就開始出現冰晶。初溫較高的水，生長冰晶的速度較大，這是由於冰蓋未形成和對流劇烈的緣故，最後可以觀察到冰蓋還是形成了，冷卻速率變小了一些，但由於水內部冰晶已經生長而且粗大，具有較大的表面能，冰晶的生長速率與單位表面能成正比，所以生長速度仍然要比初溫低的水快得多。
為什麼熱水比冷水更容易凍成冰呢?
2樓：科學探索之路
熱水比冷水更容易結冰，這是什麼原理？看完漲知識了！
3樓：天天冷知識
熱水與冷水在同質同量同外部環境溫度條件下不但它們的溫度在變化，它們各自的密度、體積、質量和密封狀態下受到的氣壓等等都在發生變化，使得初溫高的水降溫速度始終快於初溫低的水，只要外部環境溫度持續下降，最終必然是初溫高的水溫度更低。
為什麼熱水結冰的速度要比冷水快
4樓：玩心小散
據英國《新科學家》雜誌報道,有時候,熱水的凍結速度反而會超過冷水,這是為什麼呢?這種怪異的現象困擾了幾代科學家.經過數百次實驗,紐約州立大學賓厄姆頓分校負責輻射安全的**詹姆斯·布朗里奇最終發現證據,證明這種現象可能與水中雜亂無章的雜質有關.
熱水快速凍結現象被稱之為「姆佩巴效應」,以坦尚尼亞學生埃拉斯托·姆佩巴的名字命名.對於姆佩巴效應,物理學家曾提出幾種可能的假設,其中包括水分更快蒸發導致熱水體積變小,一層霜隔絕了溫度更低的水以及溶質濃度存在差異.但任何一種解釋都很難讓人信服,因為這種效應並不可靠,冷水凍結速度往往還是超過熱水.
布朗里奇認為,雜亂無章的雜質才是導致熱水更快速凍結的關鍵因素.過去10年時間裡,他利用空閒時間進行了數百次有關姆佩巴效應的實驗,最終發現這種效應基於不穩定過度冷卻現象的證據.
布朗里奇說：「水幾乎從不在溫度降到零度時凍結,通常是在更低溫度下才開始凍結,也就是所說的過度冷卻現象.凍結點取決於水中與冰晶形成有關的雜質.
通常情況下,水可能含有幾種型別雜質,其中包括塵粒、被溶解的鹽類以及細菌,每一種雜質都能在特定溫度下觸發凍結機關.核化溫度最高的雜質決定了水的凍結溫度.」
布朗里奇對兩個同樣溫度的水樣——20攝氏度的自來水——進行了實驗.他把水樣裝入試管,而後放入冰箱中冷凍.由於雜質的隨機混合導致其擁有更高凍結點,其中乙個水樣將首先凍結.
如果這種差異足夠大,姆佩巴效應便會出現.布朗里奇選擇自然凍結點更高的水樣,並將其加熱到80攝氏度,另乙個則只加熱到室溫,而後將試管放回冰箱.他表示,如果熱水凍結點至少高出5攝氏度,其凍結速度往往會超過冷水.
可能讓人感到驚訝的是,區區5攝氏度就是乙個足夠大的差異,幫助溫度更高的水首先「衝過終點線」.而如果以60攝氏度作為起步點,它們在這場凍結較量中便要以失敗告終.物體與周圍環境——具體到這項實驗,指的就是冰箱——的溫差越大,其凍結的速度就越快.
也就是說,在溫度較低的水樣達到零下7攝氏度這一凍結點前,熱水樣首先達到零下2攝氏度這一凍結點,進而以更快的速度凍結,
為什麼其他人沒有注意到這一點?布朗里奇表示,其他人在一次研究乙個因素時並沒有很好地控制實驗環境,例如必須控制容器的型別以及水樣在冰箱中的位置.但布朗里奇所做的工作不可能終結有關姆佩巴效應的爭論.
美國密蘇里州聖路易斯華盛頓大學的喬納森?卡特茲便持懷疑態度.
根據卡特茲的理論,加熱能夠驅除二氧化碳等雜質,進而提高水的凍結點.這也就意味著,加熱實際上提高了水首先凍結的機會,而不是布朗里奇所說的與雜亂無章的雜質有關.他說：
「他可能發現了一種與姆佩巴類似的過度冷卻效應.」
姆佩巴效應得名由來
這種怪異的現象擁有很長的歷史.西元前4世紀,亞里斯多德首次發現姆佩巴效應.他這樣寫道：
「之前被加熱的水凍結速度更快.因此,在希望快速冷卻熱水的時候,很多人會首先將它放在陽光下加熱.」
弗朗西斯?培根也曾發現這種現象.他在1620年寫道：
「與溫度極低的水相比,溫度稍高的水更容易凍結.」萊恩?笛卡爾在1637年指出：
「經驗告訴我們,在火上長時間加熱的水凍結速度超過其他水.」
上世紀60年代,這種效應開始走進現代科學界的視線.當時,坦尚尼亞學生姆佩巴對他的老師說,通過將一種加熱過的混合物放入冰箱,他能夠以比正常情況更快的速度製作冰激凌.這種觀點一度讓姆佩巴成為同學們的笑柄,直到學校的一名督學在三蘭港重複這項實驗證明他的話所言非虛,姆佩巴才得到「平反」.
為何熱水放入冰箱比冷水放入冰箱凍結的快呢？
5樓：唯美
有人說在冰箱冷凍室內放入熱水比放入冷水凍結得更快，是這樣嗎？如果是這樣，那是為什麼？
這個問題在《新科學家》上提出來已經有好些年了，一直沒有得到令人滿意的答案。這一次，我們有意給出幾位做過實驗的讀者的答案，希望能夠引起討論。事實好像違反直覺，但是，熱水似乎確實比冷水凍結得更快。
對這種現象的最好解釋，大概是把盛熱水的容器放進制冰室，熱接觸變得更好了，同時，出現了一種不同的熱對流方式加快了水凍結成冰。究竟哪一種效應是主要的，則取決於冰箱、盛水容器和容器擺放的位置。——《新科學家》編者
提問題的朋友提到的那種說法是正確的。制冰塊用熱水的確比用冷水凍結得更快。如果把盛熱水的容器擺放在冷凍室的霜層或冰層上面，就會出現這種效果。
這時，溫度較高的容器底將下面與之接觸的冰層表面融化，極大地改善了容器底與冰層的熱接觸，加快了容器的散熱效率。散熱效率的提高，足以抵償因為是熱水而需要散失更多熱量而有餘。如果將容器架空，或者擺放在冷凍室的沒有霜或冰的幹表面上，就不會有這種效果。
最早注意到這種效應的是生活在16～17世紀的那位大名鼎鼎的哲學家弗朗西斯·培根，他把乙隻盛水的木桶放在冰上做實驗。我做的實驗表明，只要冰箱冷凍室的結霜足夠厚，用熱水，15分鐘就結成了冰塊，而用冷水，則需要20分鐘。顯然，住在澳大利亞的人要比住在寒冷國家的人更希望利用冰箱制冰塊的時間能夠短一些。
最早注意到這種效應的不是弗朗西斯·培根，而是亞里斯多德。亞里斯多德在他的《氣象學》一書中有一段敘述指的就是這種效應：「許多人為了將水盡快冷卻，會把水先在太陽下曬一會兒。
在冰上捕魚（在冰層上鑿洞，然後在洞口捕魚）的人，為了在冰上搭建臨時棚屋，會在立桿周圍澆熱水加快凍結，使它們盡快穩固。」
但是，說「如果將容器架空，或者擺放在冷凍室的沒有霜或冰的幹表面上，就不會有這種效果」，似乎不一定對……——《新科學家》編者
這個問題，《新科學家》早在1969年就提出來了，提問題的讀者是坦尚尼亞的一位學生伊拉斯託·姆佩姆巴。他發現，將製冰淇淋的混合液趁熱放入冰箱，要比等它涼至室溫再放入冰箱，凍結得要快些。我在完成六年級布置的自行設計實驗作業時，也同姆佩姆巴一樣，實驗結果受到了老師的懷疑。
我的實驗首先證明了，無論用自來水還是用蒸餾水，結果同姆佩姆巴的冰淇淋混合液是一樣的。這說明，這種效果與液體的化學組成無關。其次，我的實驗還證明，熱水凍結得反而更快，不是熱水蒸發體積變小了的緣故。
我把熱電偶插入水中測量溫度，發現溫度為10℃的水要比溫度為30℃的水更快達到凝固點，這與牛頓的冷卻定律是一致的。但是，達到凝固點之後，原來溫度較高的水反而會凝固得更快。
我的實驗表明，把水放入冰箱凍結為固體，所需時間最長的是溫度大約為5℃的水；所需時間最短的是溫度大約為35℃的水。這個好像不合理的結果可以用水中的垂直溫度梯度來加以說明。如果表面一層液體的溫度始終都比下面液體的溫度高的話，那麼，從液面散失熱量的速度就會比液體內溫度作均勻分布時，從僅具有平均溫度的液面散失熱量的速度更快。
如果不是把水盛在乙個淺碟中，而是盛在乙個高金屬罐中，就不會有熱水先凍結的結果。我猜想，這大概是高金屬罐的側壁散熱效果也很好，使得水中的熱傳導出現了短路的緣故。
當實驗結果與根據原來知道的正確知識所預料的結果不相符時，我也是一下子難以放心地接受的。
驗證這個問題的經典實驗方法，是在寒冷的冬天用兩隻金屬桶分別裝上冷水和熱水於夜間放置在露天，有風的天氣更好。靜置不動的水導熱性能不好，它的頂層和周圍很快就會結冰。如果原來的溫度為10℃左右，水體的核心部分會冷卻得非常慢，尤其在頂層有浮冰的場合，正常的對流將受到抑制。
沒有對流，核心部分溫度較高的水便沒有辦法移動到溫度較低的金屬桶壁，在那裡把能量傳遞到外界。
為什麼熱水比冷水更容易凍，為什麼冷水解凍比熱水快？
過冷在此效應上，可能是重要的。過冷現象是水在低於0 時才結冰的現象。有乙個實驗發現，熱水比冷水較少會過冷。這意味著熱水會先結冰，因為它在較高的溫度下結冰。但這也不能完成解釋mpemba效應，因為我們仍需解釋為什麼熱水較少會過冷。在很多情況下，熱水較冷水先結冰，但並不是在所有實驗中都能觀察到這種現象。...
溫水結冰為何比冷水快，為什麼熱水結冰比冷水快
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