确定热水是否可以比冷水更快地冻结,这似乎很容易。毕竟,水在0摄氏度下冷冻。而且水不会太热就可以杀死大肠杆菌细菌(大约120华氏度或50摄氏度)在秋季新英格兰海滩(大约60华氏度或15摄氏度)的冰冷的水平比凉水更长的路径走向冰冻的未来吗?虽然是逻辑上的假设,但事实证明,在某些条件下,热水可以在较冷的水之前冻结。
这种明显的自然怪癖是“ mpemba效应”,以坦桑尼亚高中生埃拉斯托·姆佩巴(Erasto Mpemba)的名字命名,他于1963年首次观察到。 Mpemba的观察证实了一些历史上最受尊敬的思想家的预感,例如亚里士多德,雷内·笛卡尔和弗朗西斯·培根,他们还认为热水比冷水更快。
蒸发是解释MPEMBA效应的最强候选人。随着放置在开放容器中的热水开始冷却,随着一些水的蒸发,总质量会减小。随着较少的水冻结,该过程可能需要更少的时间。但这并不总是可行的,尤其是当使用封闭的容器以防止蒸发水逸出时。
蒸发可能不是水更快冷冻的唯一原因。在温暖的水中可能会降低溶解气体,这可以降低其导致热量的能力,从而更快地冷却。但是,波兰物理学家在1980年代无法最终证明这种关系。
在水也可能解释了mpemba效应。热水在逃脱之前升至容器的顶部,将其下面的冷水取代并形成“热顶”。热水和冷水的这种运动称为对流电流。这些电流是液体和气体中传热的一种流行形式,发生在海洋中,也发生在温暖寒冷房间的散热器中。在底部的冷水中,这种不均匀的温度分布会产生加速冷却过程的对流电流。即使有更多的地面覆盖以冻结,热水的温度也比冷水更快地下降。
因此,下次您重新填充冰块托盘时,请尝试使用温暖的水。您可能会有冰块更快地冷却饮料。
这个答案由科学线,纽约大学科学,健康与环境报告计划的项目。
最初发表在现场科学上。