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在这个炎炎夏日,我们掌握了冰的魔法|正经玩

日期: 来源:中科院物理所收集编辑:中科院物理所

小编问大家一个问题:

同样质量的热水和冷水

同时放入冰箱中

谁先结冰?

冷水?还是热水?

还是没有先后,一起结冰?

实践出真知!

咱们一起做个实验看看吧

实验器材

热水和冷水,两个杯子,一台冰箱

实验步骤

第一步:

首先将两个杯子做上标记,确保热水和冷水的质量一致。

第二步:

做上质量标记后也要把热水和冷水的杯子做好标记。

第三步:

将热水和冷水倒入到准备好的杯子中。

第四步:

将其放入冰箱的冷冻层,然后开始记录时间(可以二十分钟观察一次)。

第五步:

60分钟后,我们打开冰箱取出杯子,我们用力晃一下杯子,神奇的事情发生了:冷水只有少量结冰,而热水已经被冰面覆盖。

为了加快实验进度,大家可以减少放入冰箱中水的质量哦。

原理解说

这次的原理比较特殊,因为热水比冷水先结冰这件事情目前还没有定论!下面给大家介绍一下这个实验现象以及可能的解释。

这个现象其实很早之前就被人们发现,《淮南万毕书》中就有记载:“取沸汤置瓮中,密以新缣,沈中三日成冰。”而被人所熟知则是因为在1969年,姆潘巴在《物理教育》期刊上发表了热水比冷水先结冰的实验证据。所以,这种现象也被成为姆潘巴现象。

来源:Mpemba, E.B., and D.G. Osborne. 1969. Cool? Physics Education 4: 172–75.

解释一:热量耗散导致质量减少。同质量和同等环境下,热水的热量耗散速率高于温度低的水,而热水热量耗散的时候会带走一部分质量导致,热水质量减少所以提前结冰。

解释二:冷水缺少结晶核。结冰是一个结晶的过程,这个过程需要一个结晶核。结晶核可以是水里的小杂质或者小气泡,而热水中的小气泡远多于冷水,所以热水会先结冰。

上面的两种解释并不能完全解释姆潘巴现象,而为了解释姆潘巴现象科学家做了非常多的实验,有支持的有反对的,那么它本质的原因到底是什么呢?只能让时间告诉我们答案了!

编辑:Paarthurnax

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