为什么温水比冷水结冰快?_百度知道
为什么温水比冷水结冰快?
请说出原理,分析一下过程.
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是的。这是姆潘巴现象。人们通常都会认为，一杯冷水和一杯热水同时放入冰箱时，冷水结冰快。事实并非如此。1963年的一天，在地处非洲热带的坦桑尼亚一所中学里，一群学生想做一点冰冻食品降温。一个名叫埃拉斯托·姆佩巴的学生在热牛奶里加了糖后，准备放进冰箱里做冰淇淋。他想，如果等热牛奶凉后放入冰箱，那么别的同学将会把冰箱占满，于是就将热牛奶放进了冰箱。过了不久，他打开冰箱一看，令人惊奇的是，自己的那杯冰淇淋已经变成了一杯可口的冰淇淋，而其他同学用冷水做的冰淇淋还没有结冰。他的这一发现并没有引起老师和同学们的注意，相反在为他们的笑料。姆佩巴把这特殊现象告诉了达累萨拉姆大学的物理学教授奥斯博尔内博士。奥斯博尔内听了姆佩巴的叙述后也感到有点惊奇，但他相信姆佩巴讲的一定是事实。尊重科学的奥斯博尔内又进行了实验，其结果也姆佩巴的叙述完全相符。这就确切地肯定了在低温环境中，热水比冷水结冰快。此后，世界上许多科学杂志载文介绍了这种自然现象，还将这种现象命名为&姆佩巴效应&（MpembaEffect）。 根据中学物理理论：热水与冷水在同质同量同外部环境温度条件下不但它们的温度在变化，它们各自的密度、体积、质量和密封状态下受到的气压等等都在发生变化，使得初温高的水降温速度始终快于初温低的水，只要外部环境温度持续下降，最终必然是初温高的水温度更低。（注：在常压条件下，当二者初始温度均不低于4℃时可成立；当二者初温均不高于4℃时不成立；当二者中其一不高于4℃，另一不低于4℃时，则需针对它们的初始温度、密度、体积、质量和密封状态下的气压等展开讨论。）姆潘巴问题讨论初始温度分别为35℃的水和100℃的水，二者均高于4℃，因此会产生姆潘巴现象． 　　1.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； 　　2.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； 　　3.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。
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活跃的水分子把冷气温迅速相互传递并较为畅通地在密度较小的温水里传播，整体水温下降的速度也就相对较快,内部空间较大,密度较小且水分子较活跃,相互碰撞较频繁。所以是因为温水较冷水膨胀。冷水的密度较大,在冬天寒冷的情况下
本回答被提问者采纳
热量带走的速度取决于分子的活跃程度，因该和密度没啥关系。所以开水能更快结冰。
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一定量的水是液态水时重还是结冰后重
不管其状态 总重量是一样的 如果你说的重是指密度的话 那么要看液态时的水温了
当然是一样重啦 他都说了一定量的水。。结冰只是结构、状态发生了变化
质量又不变
一样重，分子数都一样
质量不会随物质状态改变而变化的,从化学角度看,mol数是不变的,那么质量必然不变
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有时候热水结冰比冷水快，科学家也不能解释为啥
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（原标题：热水、冷水谁先结冰， 科学家也很懵）
本报记者 陆成宽如果有人问你：“冷水和热水哪个先结冰？”相信你一定会觉得这个提问的人是不是傻了，当然是冷水先结冰了。然而，事实上有时候还真未必。特定条件下可能热水结冰比冷水还要快，这是怎么回事呢？其实，历史上诸多学者如亚里士多德、培根和笛卡尔等都曾对类似现象有所描述但是均未能给出完美的解释。甚至现代科学家们面对这样一个“简单”的问题也仍然存在争议。颠覆常识的姆潘巴现象说起来，这个既简单又复杂的物理现象还有一个有趣的故事。1963年的一天，坦桑尼亚的一个初中生姆潘巴和小伙伴们一起用牛奶制作冰激凌。当他还在煮牛奶时，身旁的小伙伴已经陆续把牛奶晾凉开始往冰箱里塞了，眼看就要没有位置了，一时心急，姆潘巴就把煮热的牛奶直接放进了冰箱。一个半小时后，他惊奇的发现，他的冰激凌已经冻结成块，而其他小伙伴的冰激凌却还是黏稠状。这与我们对热现象的直观理解以及经验直觉完全相反。但为什么相反呢？姆潘巴带着这个疑惑从初中直到高中，先后请教了多位物理老师都没有答案，甚至有位老师讥讽地说：“看来有两种物理，一种是放置四海皆准的物理，一种是‘姆潘巴物理’。”倔强的姆潘巴仍不停地寻找答案，直到他抓住达累斯萨拉姆大学物理系主任奥斯波恩博士到他们学校访问的机会，又提出了自己的疑问。博士并没有对姆潘巴的问题嗤之以鼻，而是回到实验室按照姆潘巴的陈述进行了冷热牛奶实验和冷热水实验，结果都观察到了姆潘巴提到的奇怪现象，于是，博士邀请姆潘巴和他一起对这个现象进行研究，并于1969年共同撰写了关于此现象的一篇论文，引起学界广泛关注。于是人们将这个在同等体积和同等冷却环境下，温度略高的液体比温度略低的液体（非纯水）先结冰的现象，命名为“姆潘巴现象”。姆潘巴现象背后的几种解释为了解释为什么有时候热水结冰比冷水快，50多年来，许多物理学研究者先后对此现象进行了大量的研究，尝试着从不同的角度去解释。冰霜融化说据了解，为了研究姆潘巴现象，很多学者进行了实验观察。液体表面凝结的冰霜会影响其向周围导热的速率。冰霜导热性比水差，热水使得冰霜融化，减少了其阻碍作用，优化传热。不过有充分的证据证明，在试验过程中全部排除冰霜的干扰或抑制冰霜的融化，姆潘巴现象依然存在。因此，这种说法并不成立。水汽蒸发说一些学者相信，热水温度较高导致水蒸发的速率变快是造成姆潘巴现象的首要原因，因为蒸发使得水分子减少，要冻结的水分子也相应变少，所以加速了热水结冰速度。不过，一些科学家对结冰前后水的质量进行了测量，发现质量差从未超过3%，尽管蒸发后的水减少了，但是这3%的水分子并不能够显著影响水结冰需要的时间。与此同时，水汽蒸发过程中消耗的热量也不能够忽视，可惜的是，对于热量消耗的对照试验并不容易实现，因为它需要对开放容器和密闭容器进行测量，但是在密闭环境下，水汽蒸发和热量的传导都会受到阻碍，无法测量单一变量的影响。可溶解气体说温度越高，气体在水中的溶解度就越小，因此热水里溶解的气体要少于冷水，由于水在溶解一些气体后凝固点会降低，而热水的气体含量更低，凝固点也相应变高，这可能是热水结冰较快的一个原因，同时也有实验发现脱气水比非脱气水结冰更快。热梯度对流说热梯度对流观点认为，热水比冷水结冰更快是因为对流的增加。由于水的冷却是从容器的表面以及侧面开始，使得冷水下沉，热水上升，因此产生对流。当热水放入低温环境中，靠近容器的水迅速降温，而内部水温不变，这样就产生了温度差并引起热对流。在冷却的过程中，这个热对流一直存在，温差越大对流就越激烈，水冷却就越快。过冷现象说在2013年初，英国皇家化学会特意举办了一场比赛，评选姆潘巴现象的最佳原理解释。而比赛获胜者提出的解释就是过冷现象。过冷现象指液体或气体的温度到其凝固点以下，但没有凝固的现象，而原本温度较低的水比原本温度较高的水更易发生过冷，那么它的确可能比热水结冰更慢。目前，尽管对于姆潘巴现象并没有一个令所有人都信服的完美解释，但是科学家仍然在不断提出各种理论来解释这一现象。并非所有时候热水结冰都比冷水快正如开头所申明的，热水结冰比冷水快只是“有时候”，也就是说这并不是一个必然现象。《物理通报》杂志社所属的《中学生物理》杂志曾对这一现象进行过历时1年的讨论，其中有12篇“实验报告”，偶有成功之例。这说明姆潘巴现象确实存在，但控制条件难寻，复现不易。这也就意味着，姆潘巴现象只是在特定条件下出现的物理现象，而不能一般性地得出“热水比冷水先结冰”的物理结论。针对这一问题，9月4日，科技日报记者采访了中国科学院物理研究所李治林博士。他指出，因为水中不同的杂质离子可能带来实验上的干扰，甚至有一种说法认为，通常环境下，普通水中不可避免地有一些微生物，它们在热水中繁殖得更快，这些大小在微米量级的微生物恰好可以充当水结冰所需要的凝结核，成为其优先结冰的优势条件。而一些研究者用更加纯净的水进行实验时，常常不能重复这样的结果。此外，水本身因氢键的存在，性质复杂多变；而水降温结冰更是多因素且动态的过程。因此，李治林表示，姆潘巴效应并不普遍成立，应当以更加审慎的态度对待和研究这一现象。相关链接研究姆潘巴现象有啥意义那么对姆潘巴现象的研究有意义吗？李治林认为，有意义，而且很重要。水是一种性质独特的物质，有着非常丰富的物理现象，且在工业生产和生命科学中扮演极其重要的角色，然而人类目前对水的研究还很不透彻。
“30摄氏度的水”与“从100摄氏度冷却到30摄氏度的水”一样吗？这个问题看上去毫无意义，似乎理所当然，但事实可能并非如此。实际上，许多物理量和物理现象不仅取决于物质所处的状态，而且与其历经过程密切相关，最终结果是否一样还是需要实验研究来确认。例如，由于冶金技术在工业上的价值，人类对钢铁的研究非常详细。众所周知，不同初始温度、不同降温速率处理过的钢铁，性质有很大不同，其中晶粒的特点和形成过程也有所不同。类似地，实验研究发现，不同过程和条件下产生的冰，晶体结构和物理性质也有很大不同。尽管我们很早就知道“常压下水在0摄氏度结冰”但这个温度其实只是一个范围，冰也有各种不同的冰。然而，对于水，很遗憾，由于微观上太复杂，我们对其更细节的性质还知之甚少。但有一点是肯定的，科学不能“想当然”，实验才是检验真理的最终标准。正是科学家们看似无聊的“较真”、严谨的质疑、严格的检验、不断的追求，才促进科学不断地接近真理。
本文来源：科技日报社-中国科技网
责任编辑：王凤枝_NT2541
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来源：凤凰科技
新加坡的科学家们声称已经解开了这一谜题。
凤凰科技讯 北京时间11月5日, 英国每日电邮报道，自亚里士多德时代起，热水为什么比冷水结冰更快这个现象一直让世界上最聪明的科学家们困惑不已。目前一组物理学家小组声称已经解开了这一世纪难题。这个现象名为姆潘巴现象，它是指水与大多数其他液体不相同，它从热的状态变成固体要比从室温状态下变成固体时间更短。科学家就此现象的发生提出了十几种理论，但没有一种能够合理的解释这种奇怪的物理特性。目前新加坡南洋理工学院的物理学家们提出了他们认为合理的一种解释。
科学家表示这种解释存在于水分子之间的罕见的相互作用。每一个水分子通过名为&氢键&的高度带电电磁连接与周围的分子相连。正是它产生了水的表面张力，同时导致它与其它液体相比具有更高的沸点。然而，南洋理工学院的孙长清（Sun Changqing）博士和张希（Xi Zhang）博士辩论称它还决定了水分子能够存储和释放能量。他们认为能量释放的速率与水的最初状态有关，因此他们计算出热水结冰时释放能量的速率更快。
长清博士表示：&水释放能量的过程和速率内在的与能量源的初始状态有关。& 姆潘巴现象是以一名名叫艾拉斯托&姆潘巴(Erasto Mpemba)的坦桑尼亚学生为名，他观察到热的冰淇淋混合物比冷的冰激凌混合物结冰的更快。与坦桑尼亚达累斯萨拉姆大学学院的一名物理学教授一起，他于1969年发表了一篇文章显示在相似的容器里，相同量的沸水和冷水是以不同速率结冰，热水结冰的更快。
在此之前也有科学家描述了相似的观测，例如亚里斯多德，弗朗西斯&培根（Francis Bacon）和勒内&笛卡尔(Rene Descartes)。这种效应也可以帮我们解决一些实际问题，例如冬天是否应该使用沸水解冻挡风玻璃上的冰霜，以及热水管子是否比冷水管更容易冻结。
有的人否认这种效应的存在，他们认为这事实上是一种实验程序的人工制品，但其他人表示小心控制的实验也会产生这样的现象。另一种理论表明热水会释放水里溶解的气体，从而导致它变得更黏。
去年英国皇家化学学会发布公告悬赏1000英镑，奖励给任何能够解释姆潘巴现象工作原理的个人或团体。今年早期克罗地亚萨格勒布大学的化学研究助理尼古拉&布勒格维克(Nikola Bregovic)被宣布为该奖的得主。
他利用实验室的烧杯进行了相关实验，研究结果表明对流效应可能是该现象的&幕后推手&。布勒格维克表示热水里的对流导致它冷却的速度更快。然而孙长清博士和张希博士试图从分子水平检测这一过程从而进一步解释这种效应。
上周他们在期刊《科学报告》上发表的文章显示了水分子在形成冰时是如何自我排列的。他们还在期刊《化学物理》上发表了另一篇文章解释姆潘巴现象。他们认为每个分子里氢键和连接氢原子和氧原子之间更强的化学键，也即共价键之间的相互作用是导致这种效应的主要原因。
一般来说，当液体被加热，原子之间的共价键会拉伸并存储能量。科学家辩论称在水中，氢键产生了另一种罕见的效应导致加热时共价键会缩短并存储能量。这导致了与在冷却状态所存储能量相比，共价键会以指数形式释放能量。因此热水会更快的失去更多能量。
长清博士表示：&加热过程会缩短并固化H-O共价键，从而存储能量。倘若放在冰箱里冷却，H-O共价键会以指数的速率释放能量，从而产生姆潘巴现象。&
英国皇家化学学会总共收到了22000多个针对姆潘巴现象的回复，尽管这一竞赛已经结束，但他们仍持续收到不同理论的解释。作为评审最佳解决方案的专家小组的一员，英国帝国理工学院的布列戈维奇先生说道：&这个小而简单的分子让我们都惊讶不已，它略施展了点魔法就激起了我们浓厚的兴趣。&帮助评审这一竞赛的伦敦帝国理工学院的埃涅阿斯&维纳（Aeneas Wiener）补充说道：&最新的文章演示了即使是看起来非常简单的现象，潜心钻研也会揭示其更多复杂性，而这是值得的。我们希望这能够激励更多年轻人进行科学研究。&
与姆潘巴一起发表文章描述姆潘巴效应的坦桑尼亚达累斯萨拉姆大学学院的讲师丹尼斯&奥斯本(Denis Osborne)说道：&好几个不同的机制可能导致或者共同导致了姆潘巴效应。作者们描述的H-O共价键特性可能是其中的原因之一。&（编译/严炎刘星）
[责任编辑：杜苗]
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的低于，并且随着盐度的增加而降低。当海水表面趋向于结冰温度时，密度增大，海面海水下沉，引起水的垂直对流，进行混合。表层水开始结冰，析出盐类而使邻近水层的盐度增大，使邻近的海水的冰点再次下降。因此，海洋只有混合均匀，从表层到海底各深度的水温接近冰点时，海面才会凝固结冰。所以，海冰不象湖水河水结冰那样容易。
海水冰点内容
海水结冰的物理过程比较复杂。寒流天气使海面气温下降，大风搅拌海水，使海水表层散失热量，海水被冷却。海水温度下降。当表层海水的温度接近海水密度最大值时的温度，上层海水比重变大，产生下沉，下层海水比重相对变小，要上升到表层。表层与下层海水就会发生对流混合。结果，降温过程把表层的冷却水带到下层，又把下层形成冰晶时放出的结晶热带到海面，海水再次冷却，直到整个海水下沉上升水层的密度均匀稳定才停止。当海水温度下降到冰点并且继续散热时，海水就开始结冰。海冰的形成可以开始于海水的任何一层，如果混合强烈直达海底，也可以在海洋底部结冰。
海水冰点依据
液体转化为固体的温度值，叫做。海水的冰点是一个不确定的温度。因为，海水中含有大量的盐，所以海水冰点的变化与海水盐度和密度有密切的关系。当盐度达到24.695的时候，海水最大密度值的温度和冰点的温度一样，都是-1.332℃。}