印度新娘大结局中文版:为什么热水在冬天比凉水冰的快

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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。

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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。
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，都可看到的。
水的结冰不只受平均温度影响。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。
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。
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，

冷热水结冰速度家庭实验报告

关于冷热水结冰的实验，我以前做过，不过也许只是简单地把水碗放进冰箱去等时间确实不够严谨，因此今晚做个严谨一些的实验再次加以验证
以下是实验前的思考、实验过程和数据记录分析，敬请各位指正：

因为热水在冬天比冷水的“内能”大，所以分子运动比冷水快，吸收热量也比冷水多，内能迅速转移到空气中，盛水的容器的内能也随之转化为动能（传给分子运动），所以容器内能（温度）下降，水的温度也随之下降，从而比冷水先结冰。

和以下两项因素有关：
1、温度高引起高速的蒸发；
2、温度高引起的黏度降低。
当水泼出去后，水在地面覆盖成一层薄的水层，这时候结冰的速度与水的总质量并没有关系，而是和单位面积水的质量有关，也就是说和水层的厚度直接相关，热水黏度低，显然热水形成的水层就比冷水的要薄，同时，热水蒸发量大，趋向于水层更容易变薄。因此尽管热水温度高，但是水的凝固热539卡/克，远远高于水的热容1卡/克·度，所以决定凝结速度的并不是温度。

在许多版本的《十万个为什么》里都会提到同一个带有传奇色彩的故事：1963年，坦桑尼亚的一位初三学生在制作冰淇淋时意外发现，热牛奶比冷牛奶先结冰。这个奇怪的现象后来以这位学生的名字命名“姆潘巴”。42年后，3位上海的女中学生在老师指导下向同龄人姆潘巴发起了挑战。

一拍即合 师生课题组诞生

叶莎莎、庾顺禧和董佳雯都是从《十万个为什么》中第一次认识姆潘巴的，当时她们还在读小学。“感觉姆潘巴现象很难解释，但却从来没有怀疑过。因为小时候总认为书上写的都不会错。”这位曾获得过世界工程师大会未来工程师论坛第二名、来自向明中学高三的叶莎莎笑着回忆起了童年。

向明中学高二年级的庾顺禧同样也是多年的科创高手，在去年的上海市第五届中学生科学课题研究评比中，她个人有3件作品获奖。其中的多种脚控式自翻乐谱架和便携式家用电器安全电压检测器都受到了广泛好评。去年参加比赛的过程中，小庾无意间看到了其他同学做的姆潘巴研究，“当时很受启发，也很感兴趣，心里就有些蠢蠢欲动了。”

高二女生董佳雯目前就读于上海中学。她从小就是个生活中的有心人。看奥运会击剑比赛，见到中国选手多次受到裁判的不公正待遇，不平之余，她想到去改进击剑裁判的积分系统；数码照相机因误操作丢失了不少珍贵照片，顿足之后，她想为数码照相机设计一个“回收站”，便于“亡羊补牢”。

向明中学的科技指导老师黄曾新对姆潘巴现象关注已久，在一次课外课题研究过程中，他与学生聊起了姆潘巴，当时就引起了叶莎莎、庾顺禧和董佳雯的强烈兴趣。为了解决同一个世界性难题，4位师生“一拍即合”，课题组在去年11月初宣告诞生。

双管齐下 设备资料均备齐

“兵马未动，粮草先行”，3位女生通过查阅网上资料，选择了课题实验用的一些必需设备。向明中学领导得知这个课题后给予了全力支持，价值不菲的12点自动温度记录仪、带有温度显示的无霜电冰箱、温度传感器和电子天平秤等设备都在第一时间全部到位，学校为此共耗资6000余元。

通过互联网，她们查阅了大量的资料，没有发现权威的解释。尤其令人不解的是，几乎每年都有人撰写论文研究姆潘巴现象，但没有人进行定量分析，都缺乏令人信服的科学实验数据，也没有强有力的理论依据。随后，3位同学分头尝试用家用冰箱做实验，结果令人兴奋：热水和冷水几乎同时结冰??没有出现姆潘巴现象。初次实验的结果使她们产生深入研究姆潘巴现象的欲望。

设备和资料的准备工作双管齐下后，终于万事俱备、只等“开工”了。

三色“神”杯 制作实验全靠它

“三色杯”，一种普通的冰淇淋。炎夏的消暑良方在寒冬里找到了用武之地，发挥出了“一杯三用”的“神”效。

第一用，做实验容器。走进工作室，好几只空的“三色杯”零乱地散落在桌子上，显眼的同时还散发出淡淡的奶香。“这几个月里每天都和‘三色杯’打交道，估计以后再也吃不下了。”叶莎莎说。除了体积略显庞大的“三色杯”外，小一号的冰淇淋杯子也很受欢迎。

第二用，做液体原料。因为姆潘巴是在做冰淇淋的时候发现问题的。为了充分接近当时的操作条件，用冰淇淋来做实验理所当然。但谁也没做过冰淇淋，需要哪些原材料呢？最简单的办法就是买来现成的冰淇淋，等它融化之后就能循环利用了。价钱实惠的“三色杯”便“脱颖而出”。

第三用，突破瓶颈。课题在进行到一半时遭遇瓶颈。虽然实验表明是否加糖和加糖后是否搅拌都会对液体冰点产生影响，从而改变其结冰速度。但糖对液体结冰的干扰程度还不够明显，直到“淀粉”这个重要变量的出现。发现淀粉也多亏了“三色杯”。由于同样温度同样重量的冰淇淋总比纯牛奶先结冰，这就引发了3位同学的思考。偶然的机会，她们在“三色杯”的配料说明中看到了“淀粉”，试了以后茅塞顿开：原来正是淀粉的存在大大加快了液体结冰的速度。

四人攻关 探寻为何先结冰

3位同学的大半个寒假都是在实验室与黄曾新老师共同度过的。超过100次的实验最终换来的是上万个宝贵的数据。开学前，实验阶段结束，课题组迎来更为枯燥的数据分析阶段。

虽然有先进的自动化仪器相助，但万千数据的整理、分析和总结还是颇为麻烦。暂且不论课题组精心绘制11张分析示意图花费了多少时间，只需节选论文的“数据记录分析”部分，其繁琐程度就可见一斑：冷、热纯牛奶对比；冷、热含糖牛奶对比；冷、热无糖、无淀粉牛奶对比；冷、热含糖、含淀粉牛奶对比；冷、热纯水对比；冷、热糖水对比；冷、热盐水对比；冷的纯水与纯牛奶对比；有糖冷、热淀粉与无糖冷、热淀粉对比……

严密的分析之后，结论水到渠成：同质同量同外部温度环境的情况下，姆潘巴现象不会出现，不可能热的液体先结冰。

此外，课题组还分析了姆潘巴现象之所以产生的3种可能情况：

冰箱温度并不均匀，如果姆潘巴将其冰盒正巧放在冷却管附近，甚至与冷却管相接触，完全有可能热牛奶比冷牛奶先结冰；

如果姆潘巴不喜欢吃甜，在冰淇淋中少放了糖，或者因为匆忙没来得及搅拌、糖粒沉在盒底形成固体，实验证明可先结冰；

姆潘巴自制的冰淇淋中不仅牛奶加糖，还加入了淀粉类物质，在其少放糖、少放牛奶时会先结冰。

共同愿望 想与姆潘巴联系

“希望我们这个课题研究结束后，姆潘巴现象可以不用再讨论了。”57岁的黄曾新老师豪言万丈。如果课题组的结论能得到专家的认可，那就意味着围绕姆潘巴现象长达42年的争论即告停止，这无疑是对黄老师和他3位得意门生的最好回报。

上海市第20届青少年科技创新大赛即将在本月拉开帷幕，凭借这个研究成果在比赛中力拔头筹是黄老师近期的另一个心愿。“我们的目标是要代表上海参加全国比赛，并且能进一步走向世界。目前看来很有希望。”黄老师的信心并非空穴来风，据他介绍，近几年有3篇关于姆潘巴现象的论文获得了上海乃至全国的大奖。“与获得上届全国科创大赛一等奖的文章相比，无论从研究方法、实验数据、最终结论等任何一个方面，我们的论文都要领先一步。”

“参加比赛当然想赢，那也是对自己实力的证明。就算成绩不够理想，我也没有遗憾。因为通过课题的研究，我在动手能力、思维水平、团队精神等多方面都有所提高，这些对我们今后迈向社会都是很有帮助的。”

3位同学还表达了一个共同的心愿：“如果有机会，想和姆潘巴本人取得联系，我们来共同做一次实验。”

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姆潘巴现象的由来

1963年，坦桑尼亚的马干巴中学三年级的学生姆潘巴经常与同学们一起做冰淇淋吃。他们总是先把生牛奶煮沸，加入糖，等冷却后倒入冰格中放进冰箱冷冻。有一天，当姆潘巴做冰淇淋时，冰箱冷冻室内放冰格的空位已经所剩无几，一位同学为了抢在他前面，竟把生牛奶放入糖后立即放在冰格中送进了冰箱。姆潘巴只得急急忙忙把牛奶煮沸，放入糖，等不及冷却，立即把滚烫的牛奶倒入冰格送入冰箱。一个半小时后，姆潘巴发现热牛奶已经结成冰，而冷牛奶还是很稠的液体。

他去请教物理老师，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，这不可能。”后来，姆潘巴进高中后又向物理老师请教，得到的回答仍是：“你肯定错了。”当他继续与老师辩论时，老师讥讽他：“这是姆潘巴的物理问题。”一个极好的机会终于来到了，达累斯萨拉姆大学物理系主任奥斯玻恩博士访问该校，姆潘巴鼓足勇气向他提出问题：如果取两个相似的容器，放入等容积的水，一个处于35℃，另一个处于100℃，把放进冰箱，100℃的水却先结冰，为什么？奥斯玻恩博士的回答是：“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。”结果，博士的实验和姆潘巴说的一样。

疑点：也许姆潘巴本人因为自己口味跟别人不一，在牛奶中加了糖或淀粉，产生了该现象。但是，博士的实验也凭自己口味吗？他的两杯牛奶也不一样吗？我想不会。

这一研究，只是证明了不同牛奶的结果，逃避了相同牛奶的实事。

被推翻了.