mc哼的伴奏是什么歌曲:为什么热水比凉水更容易结冰?

来源:百度文库 编辑:高考问答 时间:2024/05/03 03:46:14
很多人都知道,一杯热水比一杯凉水放在冰箱或者冰冷的室外,热水比凉水更容易结冰,但是这是为什么呢?

"热水比冷水先结冰"
事实上,在一般实验条件下,热水会比冷水更快结冰。这种现象违反直觉,甚至连很多科学家也感到惊讶。但它的确是真的,曾在很多实验观察和研究过。虽然在经过亚里斯多德、培根,和笛卡儿 [1- 3] 三人的介绍后,此现象已被发现了几个世纪,但却一直没有被引入现代科学。直至1969年,才由坦桑尼亚的一间中学的一个名叫 Mpemba 的学生引入现代科学。这个效应早期发现史,和后期 Mpemba 再发现的故事--尤其是后者,都是充满戏剧性的寓言。寓意人们在判断什么是不可能时,别过于仓促。这一点,下面会说到。

  热水比冷水更快结冰的现象通常叫「Mpemba 效应」。无疑地,很多读者对这一点很怀疑,因此,有必要先明确地指出,什么是 Mpemba 效应。有两个形状一样的杯,装着相同体积的水,唯一的分别是水的温度。现在将两杯水在相同的环境下冷却。在某些条件下,初温较高的水会先结冰,但并不是在任何情况下,都会这样。例如,99.9° C 的热水和 0.01° C 的冷水,这样,冷水会先结冰。Mpemba 效应并不是在任何的初始温度、容器形状、和冷却条件下,都可看到。

  这似乎是不可能的,不少敏锐的读者可能已经想出一个方法,去证明它不可能。这种证明通常是这样的: 30° C 的水降温至结冰要花 10 分钟, 70° C 的水必须先花一段时间,降至 30° C,然之后再花 10 分钟降温至结冰。由于冷水必须做过的事,热水也必须做,所以热水结冰较慢。这种证明有错吗?
  这种证明错在,它暗中假设了水的结冰只受平均温度影响。但事实上,除了平均温度,其它因素也很重要。一杯初始温度均匀,70° C 的水,冷却到平均温度为 30° C 的水,水已发生了改变,不同于那杯初始温度均匀,30° C 的水。前者有较少质量,溶解气体和对流,造成温度分布不均。这些因素亦会改变冰箱内,容器周围的环境。下面会分别考虑这四个因素。所以前面的那种证明是行不通的,事实上,Mpemba 效应已在很多受控实验中观察到 [5,7-14]。

  这种现象的发生机制,仍然没有得确切的了解。虽然有很多可能的解释已被提出过,但到目前为止,还没有一个实验可以清晰地显示它的机制。如果有的话,这实验就十分重要了。你可能会听到有人很自信地说,X 是 Mpemba 效应的原因。这些说法通常都是基于猜测,或只看着小量文献的证据,而忽略其它。当然,有根据地猜测,和选择你信赖的实验结果,是没错的。问题是,对于什么是 X,不同的人提出不同的说法。

  为什么现代科学不回答这个看起来很简单的结冰问题?主要的问题是,水结冰所花的时间的长短,对实验设计中的很多因素,都是很敏感的。例子容器的形状和大小、冰箱的形状和大小、水中气体和其它杂质、结冰时间的定义,等等。因为这种敏感性,即使有实验支持 Mpemba 效应的存在,但不能支持在这些条件之外, Mpemba 效应的发生和发生的原因。正如 Firth [7] 所讲「这个问题有太多的变量,以致任何从事这项研究的实验室,一定会得出和其它实验室不同的结果。」

你的问题有问题。
你所说的现象又称为姆潘巴现象。首先由坦桑尼亚的中学生姆潘巴在1963年发现,所以叫姆潘巴现象。他把一杯热牛奶和一杯冷牛奶同时放入冰箱,而发现热牛奶先结冰。
首先来看看姆潘巴现象的原理;液体降温速度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,当热牛奶冷却时,这种温度差较大,而且在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。这种情况是由于上表面的温度愈高,从上表面散发的热量就愈多,因而降温就愈快。
注意,这里说的是“降温速度”而不是谁先结冰。
如果一杯水要结冰,首先要达到冰点,即0摄氏度。热水在一开始的时候降温速度比冷水快,是因为其上层和下层温差比冷水大。但是如果用图像表示热水的降温过程,挥发现其图像是一条曲线,也就是说时间越长,降温速度越慢,因为其上下层的温差越来越小。
物体传热速度是由两个因素决定的,一个是温度差,另一个热阻,而热阻往往是由材料决定的,是一个常数。这样的话,列出微分方程,很容易解出,物体的温度随着时间按指数规律下降,就象电容器的放电规律一样。
从以上的结果上看,当然是冷水先结冰。
如果非要说热水比冷水先结冰,只能说有什么因素减小了热水的热阻,而且这种减小的热阻可以一直维持到温度和冷水一样的时候。

首先,应当明确一杯热水和一杯凉水取自同一水源,该水源可以是自然界的地表水或地下水,如河水、湖水、井水,也可以是自来水,但绝不是无离子水(纯净水、超纯水)。
河水、湖水、井水、自来水中含有水溶性的盐类,其中有水溶性的碳酸氢钙、碳酸氢镁,碳酸氢钙、碳酸氢镁在加热时会分解成不溶于水的碳酸钙、碳酸镁及二氧化碳和水。
热水中 含有大量因加热生成的细小的不溶于水的碳酸钙、碳酸镁,当水相变成冰时,即水结晶的过程,这些细小的不溶于水的碳酸钙、碳酸镁成为水结晶的晶核,大量的晶核有加速结晶,促进水结晶变成冰的作用。
冷水中 含有比热水更多的水溶性盐类,比热水多出未被分解的水溶性的碳酸氢钙、碳酸氢镁。水溶性的盐可以降低水的凝固点,因此冷水冰点比热水冰点要低。同时,冷水比热水中少很多水溶性的碳酸氢钙、碳酸氢镁分解形成的大量细小的不溶于水的碳酸钙、碳酸镁晶核。因此在结冰时较热水结冰慢,由于缺乏晶核极易形成过冷,消耗更多的制冷量并且使结冰时间延长。
综合效果是:取自自然界的地表水或地下水或自来水,一杯热水和一杯凉水同时放入冰箱里,热水会先结冰。
如果使用无离子水(纯净水、超纯水),情况就会完全相反,冷水比热水先结冰。

惯性和温度都是物理性质,水温度与室温差值越大温度下降越快,就好像开车开越快刹车时拖的距离越长,热水到达冷水温度时,因为像惯性一样的性质而比冷水在这个温度时,温度下降快,
从而比冷水先结冰!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

最近电视上有讲
上海有人作了一个试验
证明这是错的
这个实验本来是冰欺凌
但糖和淀粉的多少会影响水的冰点