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熱水比冷水容易結冰

生活 更新时间:2024-07-27 01:23:03

人們通常認為,當一杯冷水和一杯熱水同時放入冰箱時,冷水很快就會結冰。事實并非如此。有經驗的汽車司機都知道冬天最好用冷水洗車,而不是用溫水,否則溫水一進車就會立刻結冰。溫水比冷水結冰快嗎?為什麼?

熱水比冷水容易結冰(熱水和冷水相比更容易結冰嗎)1

從做冰淇淋中發現的“姆潘巴效應”

1963年的一天,在熱帶坦桑尼亞的一所中學裡,一群學生想做些冷凍食品來降溫。一個名叫埃拉斯托·姆潘巴的學生在熱牛奶裡加了糖,準備放進冰箱裡做冰淇淋。

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他以為如果熱牛奶涼了放進冰箱,其他同學就會把冰箱裝滿,于是他把熱牛奶放進冰箱。過了一會兒,他打開冰箱,發現自己的杯子變成了美味的冰淇淋,而其他同學用冷水做的冰激淩還沒有結冰。姆帕巴告訴達累斯薩拉姆大學物理學教授奧斯本博士關于這一特殊現象。尊重科學的奧斯本又進行了一次實驗,結果完全符合姆潘巴的描述。這無疑證實了熱水在低溫下比冷水結冰快。從那時起,世界上許多科學期刊都介紹了這種自然現象,并将其命名為“姆潘巴現象”。

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“姆潘巴效應”是特例嗎?

一些研究人員曾多次用純淨水做過類似的實驗,結果沒有發現“姆潘巴現象”。一些對此感興趣的研究人員通過實驗證實,隻有當冰箱内溫度有明顯差異,或牛奶中的糖含量不同,或糖沒有溶解,或冰淇淋液體中澱粉等非液體成分較多時,才會出現“姆潘巴現象”。

科學家揭開謎底

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美國華盛頓大學的喬納森·卡茨在深入研究“姆潘巴現象”後認為,這種現象其實與水中的溶解物質有關。在水加熱過程中,一些通常使水“變硬”的溶解物質,主要是碳酸鈣、碳酸鎂等,會被“排出”形成固體沉澱,這是日常生活中常見的附着在水壺内壁上的水垢。當水達到沸點時,除去大部分硬物質,水就會變軟。卡茨發現,由于冷凍過程中的内部“硬物質”,不加熱的硬水的冰點低于加熱後的軟水,這減慢了硬水的凍結速度。

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然而,單靠這一發現并不能直接解決“姆潘巴現象”,因為姆潘巴的學生在制作冰激淩的過程中煮了生牛奶。那麼,為什麼姆潘巴的熱牛奶先凍住了?卡茨發現,原因是水裡的“硬東西”:他們在牛奶裡加了糖,以便得到美味的冰淇淋,實際上,這會使牛奶變得“硬”。然而,熱牛奶的硬度低于冷牛奶。硬度的不同導緻凝固點的不同。硬度較高的冷牛奶凝固點較低。這樣一來,冰點稍高的熱牛奶自然會比冰點稍低的冷牛奶先結冰。

那麼,為什麼在許多實驗中“姆潘巴現象”并不每次都出現?卡茨認為原因是實驗者從軟水開始。用同樣的軟水做冷熱實驗,由于水的冰點相同,而散熱速度對凍結速度影響不大,所以“姆潘巴現象”就不那麼明顯了。

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