热水结冰比冷水快_热水结冰快还是冷水结冰快？纯水及各种加糖、牛奶、洗...[数学]

精选知识

都一样,是冷的先,原来一直有个错误的说法就是：热的先,原因是分子建先断裂.这是错的貌似2003年已经被中国孩子解决了,我看过这期的栏目.

其他回答

热水！！！！！！！！！

一楼的你看的什么杂志？

这是常识啊，拜托

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问题1：热水为什么比冷水更快结冰为什么会这样,谢谢[物理科目]

姆潘巴的问题——开水比凉水先结冰的奥秘

如果向你提问：“同样多的开水和冷水一同放进冰箱里,哪个先结冰?”,你很可能带着讥笑回答：“当然是冷水了!”错啦!

1. 姆潘巴的物理问题

坦桑尼亚的马干巴中学三年级曾有一位名叫姆潘巴的学生,在学校他经常与同学一起做冰淇淋吃.他们的做法是这样的：先把生牛奶煮沸,加入糖,等冷却后再倒入冰格中,然后放进冰箱的冷冻室内冷冻.因为学校里的同学很多,所以冷冻室放冰格的位置一直供不应求.

一九六三年的一天,当姆潘巴来做冰淇淋时,冰箱冷冻室内放冰格的空位已经所剩无几了.一位同学为了抢在他前面,竟把生牛奶加糖后立即抢先放在冰格中送进了冰箱的冷冻室.而姆潘巴只好急忙忙把牛奶煮沸,放入糖,等不得冷却,立即把滚烫的牛奶倒入冰格,送入冰箱的冷冻室里.奇迹发生了,过了一个半小时后,姆潘巴发现他的热牛奶已经冻结了,而其他同的冷牛奶却还是粘稠的液,并没有结冰,这个现象使姆潘巴惊愕不已!

2. 嘲笑和回答

姆潘巴百思不得其解,就去请教物理老师：为什么热牛奶反而比冷牛奶先冻结?老师的回答是：“你一定弄错了,这样的事是不可能发生的.”姆潘巴并没有就此罢休,他牢牢地记下了这个不同寻常

的现象,常陷入深思之中……

姆潘巴后来升入了伊林加的姆克瓦高中,他并没有忘记这个问题,又向高中的物理老师请教：“为什么热牛奶和冷牛奶同时放进冰箱,热牛奶先冻结?”他没想到老师却这样嘲笑说：“我所能给你的回

答是：你肯定错了.”当他继续提出疑问与老师辩论时,老师又讥讽他：“这是姆潘巴的物理问.”姆潘巴想不通,不满意,但又不敢顶撞教师.

3. 博士的答卷

终于,一个极好的机会来到了,达累斯萨拉姆大学物理系主任奥斯玻恩博士访问姆克瓦高中.奥斯玻恩博士给学生作完了学术报告,接下去是回答同学的问题.姆潘巴经过充分的酝酿,鼓足勇气向他

提出了那个多年思虑的问题：

如果你取两个相似的容器,放入等容积的水,一个处于35℃,另一个处于100℃,把它们同时放进冰箱,100℃的水先结冰,为什么?

奥斯玻恩博士在小姆潘巴面前接到了一份严肃认真的“考卷”,他还是第一次听说到这个不同寻常的现象.感到为难和迷惑的博士并不掩饰什么,而是实事求是地回答道：“这个,我不知道,不过我

保证在我回到达累斯萨拉姆之后亲自做这个实验.”回去后,他立即和他的助手做了这个实验.结果证明,姆潘巴说的那个现象是一个实实在在的事实!这究竟是怎么一回事?为什么会这样呢?

一九六九年,由姆潘巴和奥斯玻恩两人撰写的一篇文章发表在英国《物理教师》杂志上,文章对“姆潘巴的物理问题”做了详细的实验记录,并对问题的原因作了第一次尝试性的解释.

他们做了一系列的实验.实验用品是直径4.5厘米,容积100毫升的硼硅酸玻璃烧杯,内放70毫升沸腾过的各种不同温度的水.通过对实验结果的定量分析得出了这样的结论：

冷却主要取决于液体表面；

冷却速率决定于液体表面的温度而不是它整体的平均温度；

液体内部的对流使液面温度维持得比体内温度高（假定温度高于4℃）；

即使两杯液体冷却到相同的平均温度,原来热的系统其热量仍要比原来冷的系统损失得多；

液体在冻结之前必然经过一系列的过渡温度,所以用单一的温度来描述系统的状态显然是不够的,还要取决于初始条件的温度梯度.

奥斯玻恩博士虽然没有最终解决姆潘巴的物理问题,但面对科学和事实,他给了小姆潘巴和我们一份科学求实的答卷.

4. 问题远比想象的要复杂

后来许多人也在这方面做了大量的实验和研究,人们发现,这个看来似乎简单的问题实际上要比我们的设想复杂得多,它不但涉及到物理上的原因,而且还涉及到作为结晶中心的微生物的作用,是一

个地地道道的“多变量问题”.

(1). 物理原因

从物理方面来说,致冷有四种并存的机制：辐射、传导、汽化、对流.通过实验观察并对结果进行比较,发现引起热水比冷水先结冰的原因主要是传导、汽化、对流三者相互作用的综合效果.如果把热水和冷水结冰的过程叙述出来并分析其原因就更能说明问题了：

盛有初温4℃冷水的杯,结冰要很长时间,因为水和玻璃都是热传导不良的材料,液体内部的热量很难依靠传导而有效地传递到表面.杯子里的水由于温度下降,体积膨胀,密度变小,集结在表面.所

以水在表面处最先结冰,其次是向底部和四周延伸,进而形成了一个密闭的“冰壳”.这时,内层的水与外界的空气隔绝,只能依靠传导和辐射来散热,所以冷却的速率很小,阻止或延缓了内层水温

继续下降的正常进行.另外由于水结冰时体积要膨胀,已经形成的“冰壳”也对进一步结冰起着某种约束或抑制作用.

盛有初温100℃热水的杯,冷冻的时间相对来说要少得多,看到的现象是表面的冰层总不能连成冰盖,看不到“冰壳”形成的现象,只是沿冰水的界面向液体内生长出针状的冰晶（在初温低于12℃时,看不到这种现象）.随着时间的流逝,冰晶由细变粗,这是因为初温高的热水,上层水冷却后密度变大向下流动,形成了液体内部的对流,使水分子围绕着各自的“结晶中心”结成冰.初温越高,这种对流越剧烈,能量的损耗也越大,正是这种对流,使上层的水不易结成冰盖.由于热传递和相变潜热,在单位时间内的内能损耗较大,冷却速率较大.当水面温度降到0℃以下并有足够的低温时,

水面就开始出现冰晶.初温较高的水,生长冰晶的速度较大,这是由于冰盖未形成和对流剧烈的缘故,最后可以观察到冰盖还是形成了,冷却速率变小了一些,但由于水内部冰晶已经生长而且粗大,

具有较大的表面能,冰晶的生长速率与单位表面能成正比,所以生长速度仍然要比初温低的水快得多.

(2). 生物原因

同雨滴的形成需要“凝结核”一样,水要结成冰,需要水中有许许多多的“结晶中心”.生物实验发现,水中的微生物往往是结晶中心.某些微生物在热水（水温在100℃以下一点）中繁殖比冷水中快,这样一来,热水中的“结晶中心”就要比冷水中的“结晶中心”多得多,加速了热水结冰的协同作用：

围绕“结晶中心”生长出子晶,子晶是外延结晶的晶核.对流又使各种取向的分子流过子晶,依靠晶体表面的分子力,抓住合适取向的水分子,外延生长出分子作有序排列的许多晶粒,悬浮在水中.结晶释放的能量则通过对流放出,而各相邻的冰粒又连结成冰,直到水全部冻结为止.

以上是科学家对观察到的现象进行综合分析所得出的一些结论和提出的一些解释.但要真正解开“姆潘巴问题”的谜,对其做出全面定量而令人满意的结论,还有待于进一步的探索.现在有的学者提

出用高锰酸钾作液体示踪剂,用双层通电玻璃观察窗来进一步观察,有兴趣的读者不妨一试,或许揭开这个历时二十多年奥秘的人将是你

问题2：为什么热水比冷水结冰速度快?说清楚点啊～呵呵[物理科目]

这是号称世界性的难题---------姆潘巴现象

姆潘巴现象

一、中学生姆潘巴的精心观察对权威的牛顿冷却定律提出挑战

我（姆潘巴）在坦桑尼亚的马干巴中学读三年级时,校中的孩子们做冰淇淋总是先煮沸牛奶,待到冷却后再倒入冰盘,放进电冰箱.为了争得电冰箱的最后一只冰盘,我决心冒着弄坏电冰箱的风险而把热牛奶放进去了.一个多小时以后,我们打开电冰箱,里面出现了惊人的奇迹：我的冰盘里的热牛奶已结成坚硬的冰块,而他们的冰里还是稠稠的液体.我飞快地跑去问物理老师,他淡淡地回答说：“这样的事一定不会发生.”

进入高中后,在学习牛顿冷却定律时,我又问物理老师,他同样轻率地否定了我的观察.我继续述说我的理由,可老师不愿意听,在一旁的同学们也帮着老师质问我：“你究竟相不相信牛顿冷却定律?”我只好为自己辩“可定律与我观察的事实不符嘛!”在同学们的讪笑声中,老师带着无可奈何的神情说道：“你说的这些就叫做姆潘巴的物理吧!”从此以后,“姆潘巴的物理”便成了我的绰号,只要我做错一点,同学们就马上说“这是姆潘巴的什么…….”尽管如此,我仍然坚信我的观察是正确的,其中可能包含着更为深刻的道理.

就在这一年,坦桑尼亚最高学府达累斯萨拉姆大学物理系系主任奥斯波恩博士来我校访问,我决心求助于博士,我向他讲述了我的奇遇.他先是笑了一下,然后认真地听取了我的复述,博士回校后亲自动手并观察到了同一事实.他高度评价了我的观察,他说：“姆潘巴的观察,事实上提出了权威物理学家可能遇到的危险,同时也对物理教师提出了一个感兴趣的问题.”

博士邀请我联名发表一篇论文,登载于《英国教育》,对热牛奶在电冰箱中先行冻结的现象作了介绍和解释.其主要内容是：

1．把牛奶换成水以后再进行观察,发现电冰箱中的热水仍在冷水之前冻结成冰.

2．把热水放入电冰箱冷却时,水的上表面（S）与底部（B）之间存在着显著的温度差.缓慢冷却时的温度差几乎是观察不到的.图1-1是初始温度分别为70℃（实线）和47℃（虚线）的水的S-B温度差随时间变化的观测记录图.从图中可看出,初始时,上表面与底部不存在温度差,但一经急剧冷却,温度差就立即出现,其中初温为70℃的水内产生的最高温度差接近14℃,而初温为47℃的水内产生的最高温度差只有10℃左右,这就是我们所观察到的冷、热水在急剧冷却时的重大差别.

在以上定量观测的基础上,我们对热牛奶（或热水）先冻结的现象作出如下解释：

1．冷却的快慢不是由液体的平均温度决定的,而是由液体上表面与底部的温度差决定的,热牛奶急剧冷却时,这种温度差较大,而且在整个冻结前的降温过程中,热牛奶的温度差一直大于冷牛奶的温度差.

2．上表面的温度愈高,从上表面散发的热量就愈多,因而降温就愈快.

基于以上两方面的理由,热牛奶以更高的速度冷却着,这便是热牛奶先冻结的秘密.

除了作出热牛奶先冻结的解释外,我们还大胆地类推出一个有趣的“猜想”：在发生严重冰冻的日子里,热水管应该先于冷水管发生冻结,是不是这样呢?由于我们生活在赤道附近的坦桑尼亚,这里气候四季炎热,难以观察到这十分有趣的现象,欢迎能观察到这一现象的中学朋友们,为我们提供信息,共同讨论.

自从我们的文章发表后,世界上很多科学杂志都刊登了这一自然现象,认为这是对牛顿冷却定律的严峻挑战.而且还以我的名字把这一自然现象命名为“姆潘巴效应”.这真叫人不好意思呀!

二、反思

中学生姆潘巴观察到的现象,可能好多人都遇到过,但是为什么会发生姆潘巴的同学不相信,老师不相信,甚至连物理学博士听后也还是“先笑了一下”呢?他们可能是这样思考的：

冷牛奶从初温开妈到冻结所需时间为t1,热牛奶冷却到初温所需时间t2,则热牛奶从初温开始到冻结所需的全部时间为t1+t2.

显然有（t1+t2）>t1.

由上式可以推导出如下结论：热牛奶先冻结的现象不可能发生.

如果发生了热牛奶先冻结的现象,则必然导出（t1+t2）

问题3：为什么热水比冷水更快结冰?[物理科目]

热水不可能比冷水更快结冰；在很长一段时期内,很多人总认为把同样的一杯水,一杯是热水一杯是冷水放进冰箱内热水会先结冰,有这样认识的原因是国外某个科学家的一次实验,他的实验的确是热水先结的冰,但其实是他冰箱内的问题,我们都知道冰箱是靠（至少是在当时）氟利昂这种物质的液化与汽化来使冰箱达到制冷的效果,而在制冷室的氟利昂通过的地方只是一根管子,因此靠近这根管子的地方温度就比较低,造成温度不平衡（与当时的技术落后有关）,因此他很有可能把热水放在了低温区才会造成了这种科学上的假象.

也不知道人们为什么一直迷信着这种说法,幸好我们国内的几个中学生,亲手做了实验,证明了这种谬论的错误,这件事在CCTV10科学教育频道报道了

问题4：到底是冷水结冰快还是热水结冰快?网络上众说纷纭，把我搞糊涂了。有的说热水快，有的说冷水快。到底是什么？要拿出依据来，最好做过实验.那温水和冷水呢？

看这个吧

百度百科 姆潘巴现象

http://baike.baidu.com/view/118989.htm

通常状况下实验结果都是冷水.热水先凝固是在特殊条件下得出的

问题5：热水为何比冷水结冰快?[物理科目]

从物理方面来说,致冷有四种并存的机制：辐射、传导、汽化、对流.通过实验观察并对结果进行比较,发现引起热水比冷水先结冰的原因主要是传导、汽化、对流三者相互作用的综合效果.如果把热水和冷水结冰的过程叙述出来并分析其原因就更能说明问题了：

盛有初温4℃冷水的杯,结冰要很长时间,因为水和玻璃都是热传导不良的材料,液体内部的热量很难依靠传导而有效地传递到表面.杯子里的水由于温度下降,体积膨胀,密度变小,集结在表面.所

以水在表面处最先结冰,其次是向底部和四周延伸,进而形成了一个密闭的“冰壳”.这时,内层的水与外界的空气隔绝,只能依靠传导和辐射来散热,所以冷却的速率很小,阻止或延缓了内层水温

继续下降的正常进行.另外由于水结冰时体积要膨胀,已经形成的“冰壳”也对进一步结冰起着某种约束或抑制作用.

盛有初温100℃热水的杯,冷冻的时间相对来说要少得多,看到的现象是表面的冰层总不能连成冰盖,看不到“冰壳”形成的现象,只是沿冰水的界面向液体内生长出针状的冰晶（在初温低于12℃时,看不到这种现象）.随着时间的流逝,冰晶由细变粗,这是因为初温高的热水,上层水冷却后密度变大向下流动,形成了液体内部的对流,使水分子围绕着各自的“结晶中心”结成冰.初温越高,这种对流越剧烈,能量的损耗也越大,正是这种对流,使上层的水不易结成冰盖.由于热传递和相变潜热,在单位时间内的内能损耗较大,冷却速率较大.当水面温度降到0℃以下并有足够的低温时,

水面就开始出现冰晶.初温较高的水,生长冰晶的速度较大,这是由于冰盖未形成和对流剧烈的缘故,最后可以观察到冰盖还是形成了,冷却速率变小了一些,但由于水内部冰晶已经生长而且粗大,

具有较大的表面能,冰晶的生长速率与单位表面能成正比,所以生长速度仍然要比初温低的水快得多.