為什麼溫水比冷水先冷卻,為什麼熱水比涼水結冰要快?

時間 2023-01-08 06:55:32

1樓:匿名使用者

為什麼溫水比冷水結冰快。

有經驗的汽車駕駛員都知道,冬天洗車最好用冷水而不用溫水,否則溫水一沾到車廂便會馬上結冰。難道溫水比冷水結冰快?這是為什麼呢?

今天的科技**報道稱,其實,解釋不了這個奇怪的自然現象是非常正常的,因為迄今為止,連科學家也沒有搞清楚:為什麼冬天溫水比冷水凍得快?當今世界上還沒有人能夠破解這個看似稀鬆平常的自然之謎。

據說,古希臘人曾發現了這個有意思的自然現象,但他們沒有找到答案。

1969年,一名坦尚尼亞大學生艾拉斯托·穆賓巴正式向全世界提出這個問題——為什麼冬天溫水比冷水凍得快?從那以後,這個問題才被全世界科學家所關注。 據說,1969年盛夏,艾拉斯托·穆賓巴想親手製作冰激凌,他把一杯由牛奶和糖水等物質相混合的、還沒有放涼的溫熱液體放進了冰箱冷凍室,結果他驚訝地發現,這次液體結晶得比以往任何一次都快,他很快就吃到了自己親手製作的冰激凌。

這個有趣的發現激發他深入研究的慾望。從那以後,艾拉斯托·穆賓巴相繼做了很多溫水冷凍實驗,寫了很多篇研究報告。由於艾拉斯托·穆賓巴的突出貢獻,這個神奇的自然現象現在被科學界稱為「穆賓巴效應」。

現在,在許多解釋中最為普遍的理論為:溫差理論,即冬天溫水比冷水凍得快,是因為溫水與周圍環境之間的溫差大於冷水與周圍環境之間的溫差,溫差大溫水中水分子的能量會很快散發到周圍環境中。當然,這個理論仍然遭到許多科學家的質疑。

因為按照這個理論,冷水與周圍環境之間的溫差小,冷水分子能量失去較慢,那麼出現的問題是,溫水終究要變成冷水,它變成冷水後結晶速度應該與冷水直接冷凍一樣。因此,考慮到把溫水冷卻成冷水時耗費的時間,應該得出結論,即無論怎樣冷水都應比溫水冷凍得快。看來,這個「溫差理論」也不值得推敲。

報道稱,那麼,溫水到底緣何比冷水冷凍得快呢?溫水在冷凍過程中肯定還有乙個至今未被人們認知的機理。也許不久的將來,科學家會解開藏在我們身邊的這個謎團。

2樓:匿名使用者

溫水因為溫度高,揮發的比冷水快,揮發需要熱量,所以就比冷水先冷卻。

3樓:匿名使用者

熱水比冷水結冰快這理論是錯誤的!

為什麼熱水比涼水結冰要快?

4樓:罡錚之狼

這種現象是姆潘巴現象(mupainmubar effect),又名姆佩姆巴效應,指在同等體積、同等質量和同等冷卻環境下,溫度略高的液體比溫度略低的液體先結冰的現象。

對於姆佩巴效應一般會分別考慮這四個因素:

1、蒸發——在熱水冷卻到冷水的初溫的過程中,熱水由於蒸發會失去一部分水。質量較少,令水較容易冷卻和結冰。這樣熱水就可能較冷水早結冰。

2、溶解氣體——熱水比冷水能夠留住較少溶解氣體,隨著沸騰,大量氣體會逃出水面。溶解氣體會改變水的性質。或者令它較易形成對流(因而較易冷卻),或減少單位質量的水結冰所需的熱量,或者改變沸點。

3、對流——由於冷卻,水會形成對流,和不均勻的溫度分布。溫度上公升,水的密度就會下降,所以水的表面比水底部熱—叫"熱頂"。如果水主要透過表面失熱,那麼,"熱頂"的水失熱會比溫度均勻的快。

4、周圍的事物——兩杯水的最後的乙個分別,與它們自己無關,而與它們周圍的環境有關。初溫較高的水可能會以複雜的方式,改變它周圍的環境,從而影響到冷卻過程。

5樓:旭子講科學

以上就是關於熱水結冰比涼水快的原因解釋,歡迎各位補充。

6樓:小七的二十

如果把一杯熱水同一杯冷水同時放入冰箱,誰會更先結冰?按我們的常識來講,我們通常都會認為冷水會更快結冰,因為冷水的水溫顯然比熱水水溫更接近結冰的冰點。不過事實卻並非如此,事實上,相較於冷水,熱水反倒會更快結冰。

那麼這其中的原因究竟又是為什麼呢?

有實驗得出,對一杯熱水同一杯冷水同時進行降溫處理時,通常熱水要比涼水結冰更快。這種現象最早在西元前4世紀的時候就被古希臘哲學家亞里斯多德發現了,隨後驗證這種現象的還有培根等近代西方哲學家。到了60年代的時候這種熱水比冷水結冰更快的想象被美國坦尚尼亞的學生姆佩巴發現,同時也被命名為「姆佩巴」現象。

姆佩巴現象,又叫姆潘巴效應,是指在同等質量和同等冷卻環境下,溫度略高的液體比溫度略低的液體先結冰的現象。此效應的乙個解釋是,在熱水冷卻的過程中,會因蒸發而減少它的質量。質量越少,也就冷卻得較快,因此,熱水就會較先結冰。

所以說,從這個解釋看來,如果水只是透過蒸發來冷卻,和溫度分布維持均勻,那麼,熱水會先結冰。

另乙個解釋是,認為熱水在冷卻過程中,裡面溶解氣體逐漸放出,會改變水的一些性質,這些改變能解釋此效應。水冷卻時,熱水內部會形成溫度梯度和對流。在大部分溫度下,水的密度會隨著溫度的上公升而減少。

隨著水的冷卻,也會形成水的表面比平均水溫或底部的水熱。相對於冷水,熱水會迅速地冷卻,很快地形成對流,所以從頂到底,水溫變化很大。而冷水冷卻得較慢,因而會較遲形成對流。

因此,比較熱水和冷水,熱水會有較大的對流,從而有較快的冷卻速率。熱水可能改變周圍環境,從而令它以後較快地冷卻。

7樓:匿名使用者

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多年來,許多科學家對不符合我們生活常識的現象感到困惑:由於某種原因,熱水似乎比冷水凍結得更快。後來由張曦領導的物理學家團隊發現,這種效應背後的原因是由於水中存在的共價鍵。

每個水分子由兩個與單個氧原子共價鍵合的氫原子組成。這些涉及原子共享電子的鍵。

為什麼熱水會先結冰呢?

1. 蒸發由於最初較暖的水冷卻到最初較冷的水的初始溫度,它可能會損失大量的水來蒸發。質量減少將使水更容易冷卻和凍結。

然後,最初較暖的水可以在最初較冷的水之前凍結,但會產生較少的冰。理論計算表明,如果假設水僅通過蒸發損失熱量,蒸發可以解釋姆潘巴現象。這種解釋直觀的,在大多數情況下蒸發無疑是重要的。

但是,它不是唯一的機制。蒸發不能解釋在密閉容器中進行的實驗,其中蒸發沒有損失質量。許多科學家聲稱單靠蒸發不足以解釋他們的結果。

2. 溶解氣體 - 熱水可以比冷水容納更少的溶解氣體,並且沸騰時會有大量氣體逸出。因此,最初較溫暖的水可能比最初較冷的水具有更少的溶解氣體。

據推測,這會以某種方式改變水的性質,可能更容易產生對流(從而使其更容易冷卻),或減少冷凍單位質量水所需的熱量,或者改變沸點。有一些實驗支援這種解釋,但沒有支援理論計算。

3. 對流 - 隨著水的冷卻,它最終會產生對流和不均勻的溫度分布。在大多數溫度下,密度隨著溫度的公升高而降低,因此水的表面將比底部溫暖:

這被稱為「熱頂」。現在,如果水主要通過表面失去熱量,那麼具有「熱頂」的水將比我們根據其平均溫度所預期的更快地失去熱量。當最初較暖的水冷卻到與最初較冷的水的初始溫度相同的平均溫度時,它將具有「熱頂」,因此其冷卻速率將比最初冷卻器的冷卻速度快。

然實驗已經看到了「熱頂」和相關的對流,但是對流是否可以解釋姆潘巴現象尚不清楚。

最初較溫暖的水可能以某種複雜的方式改變其周圍的環境溫度,從而影響冷卻過程。例如,如果容器位於一層導熱不良的霜層上,熱水可能會熔化該層霜,從而冷卻得更快。顯然,這樣的解釋並不是很普遍,因為大多數實驗都不是用容器放在霜層上完成的。

簡而言之,在各種情況下,熱水比冷水更快凍結。這不是不可能的,並且已經被發現在許多實驗中發生。然而對於這種現象如何發生並沒有得到很好的解釋。

雖然已經提出了不同的假設,但實驗證據尚無結論。

為什麼溫水比冷水結冰快?

8樓:裴甲慕容璐

01 溫水的內部空間大,密度小,且水分子活躍,相互碰撞較頻繁。而冷水的密度較大,水分子活動也較慢,冷氣溫在冷水裡的整體傳播速度也就緩慢,所以溫水比冷水結冰快。

在生活中,有很多細節之處我們都不明所以,其中的原理我們也不清楚,甚至會因為理所當然而造成錯誤的想法。當有人詢問你:熱水和冷水哪乙個結冰會更快?

很多人都會理所當然的認為是冷水了。但是事實卻是相反,並不是冷水,而是熱水,這個現象被稱為「姆潘巴問題」。

我們會遇到這樣乙個現象,就是熱水會比冷水結冰更加快,很多人都覺得不可思議,這是為什麼呢?首先冷水結冰需要很長時間,這是因為水和玻璃都是熱傳導不良的材料,水杯裡的水因為溫度下降,體積膨脹,這時候水在最表面處先結冰,其次是底部和四周。這時候被封閉的內層的水就與外界的空氣隔絕,只能靠傳導和輻射來散熱,所以冷卻就會很慢。

而熱水冷卻的時間卻少的多是因為,上層水冷卻後向下流動,形成了液體內部的對流。溫度越高,對流就會越劇烈,這時候能量的消耗就會變大。當水面溫度降到0℃以下並有溫度足夠低時,水面就開始出現冰晶。

而水杯內部中的冰晶已經生長了,於是水分子就會圍著結晶中心結成冰。這就是為什麼熱水比冷水結冰快。

我們肯定會在生活中遇到這種現象,就是當兩個玻璃不小心沾了水放在一起時,我們會發現它們會黏在一起,並且這時候我們很難將兩塊玻璃分開。這是因為玻璃看似很光滑,但是兩塊玻璃之前仍然存在著很多微小的空隙,當我們不小心在兩塊玻璃間抹上水後,這些空隙就會被水填滿,又因為外部的壓強會將兩塊玻璃緊緊地壓在一起,再加上水分子之間的引力,玻璃就很難被分開了。

9樓:數學核心素養的培養

是的。這是姆潘巴現象。人們通常都會認為,一杯冷水和一杯熱水同時放入冰箱時,冷水結冰快。

事實並非如此。1963年的一天,在地處非洲熱帶的坦尚尼亞一所中學裡,一群學生想做一點冰凍食品降溫。乙個名叫埃拉斯托·姆佩巴的學生在熱牛奶裡加了糖後,準備放進冰箱裡做冰淇淋。

他想,如果等熱牛奶涼後放入冰箱,那麼別的同學將會把冰箱佔滿,於是就將熱牛奶放進了冰箱。過了不久,他開啟冰箱一看,令人驚奇的是,自己的那杯冰淇淋已經變成了一杯可口的冰淇淋,而其他同學用冷水做的冰淇淋還沒有結冰。他的這一發現並沒有引起老師和同學們的注意,相反在為他們的笑料。

姆佩巴把這特殊現象告訴了達累薩拉姆大學的物理學教授奧斯博爾內博士。奧斯博爾內聽了姆佩巴的敘述後也感到有點驚奇,但他相信姆佩巴講的一定是事實。尊重科學的奧斯博爾內又進行了實驗,其結果也姆佩巴的敘述完全相符。

這就確切地肯定了在低溫環境中,熱水比冷水結冰快。此後,世界上許多科學雜誌載文介紹了這種自然現象,還將這種現象命名為"姆佩巴效應"(mpembaeffect)。

根據中學物理理論: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。(注:

在常壓條件下,當二者初始溫度均不低於4℃時可成立;當二者初溫均不高於4℃時不成立;當二者中其一不高於4℃,另一不低於4℃時,則需針對它們的初始溫度、密度、體積、質量和密封狀態下的氣壓等討論。)姆潘巴問題討論初始溫度分別為35℃的水和100℃的水,二者均高於4℃,因此會產生姆潘巴現象.

1.冰箱溫度並不均勻,如果姆潘巴將其冰盒正巧放在冷卻管附近,甚至與冷卻管相接觸,完全有可能熱牛奶比冷牛奶先結冰;

2.如果姆潘巴不喜歡吃甜,在冰淇淋中少放了糖,或者因為匆忙沒來得及攪拌、糖粒沉在盒底形成固體,實驗證明可先結冰;

3.姆潘巴自製的冰淇淋中不僅牛奶加糖,還加入了澱粉類物質,在其少放糖、少放牛奶時會先結冰。

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