真皮是什么材料:为什么冻肉或冻豆腐放在凉水里比放在热水里熔化的快

来源:百度文库 编辑:高考问答 时间:2024/04/30 02:40:01
请用物理知识加以解释.

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。」

所以,由于做过的实验不多,而且常常在不同的实验条件下,所提出过的机制中,没有一个能很有信心地被宣称,就是「那个」机制。在上面我们提到的那四个因素,热水冷却到冷水的初始温度,会有变化。下面是这四个相关机制的简单描述,它们被认同能解释 Mpemba 效应。抱负不凡的的读者可以跟着那些连结,获得更完整的解释,相反的论调,和用这些机制解释不了的实验。似乎并没有一个机制,能解释在所有情况下的 Mpemba 效应,但不同的机制在不同的条件下是重要的。

首先的问题是 放在热水里会由于温度突变起了化学反应而使质量变坏

其次 凉水是恒温溶解 热水只对表层有短暂的即融效应

临界温度。就象东北冬天吃的冻梨,放在热水里是很难化开的。