热水结冰为何快于冷水

时间：2015-04-11 12:20:46 物理故事收藏本文下载本文

　　古希腊哲学家亚里士多德曾最先记载过这样一个奇特现象——在同等低温条件下，温度高的水结冰速度快于冷水。坦桑尼亚学生姆潘巴1969年使这一现象变得更为人知晓，他发现加糖的牛奶加热后比未加热的牛奶结冰速度快。
　　这种现象也被称为“姆潘巴现象”。但个中原因是什么呢？
　　美国华盛顿大学的乔纳森•卡茨在对“姆潘巴现象”深入研究后说：“这一现象实际上与水中的溶解物有关。水在加热过程中，一些通常会使水变“硬”的溶解物，主要是碳酸钙和碳酸镁等碳酸盐，会被“驱逐”出来形成固体沉淀，这就是日常生活中常见的附在水壶内壁上的水垢。”
　　卡茨说：“未经加热的水中仍含有这些溶解物，在水结冰过程中随着冰晶的形成，尚未结冰的水中这些物质的浓度会进一步升高，甚至可达正常水平时的50倍。这种情况会降低水的冰点，这也就减缓了冷水结冰的速度。这一原理就如同下雪后向路面撒盐防止结冰一样。”
　　卡茨继续说：“姆潘巴在牛奶中加糖实际上是使水变得“更硬”，进一步扩大了只含少量碳酸盐的热牛奶与富含碳酸盐的冷牛奶之间结冰速度的差距。”
　　美国加利福尼亚大学伯克利分校的理查德•穆勒：“卡茨对“姆潘巴现象”的分析是迄今对这一现象做出的最深入、最严谨的解释，并认为卡茨找到了“简单但对头”的方式解决这一问题。”

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