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  • 1 # 使用者551921813817

    我見過六個答案:

    一、從能量擴散來說,熱水溫度相對於冷水比周圍溫度高,由擴散定律,其能量(即熱量)要擴散的快些。

    二、姆佩巴效應

    人們通常都會認為,一杯冷水和一杯熱水同時放入冰箱時,冷水結冰快。事實並非如此。1963年的一天,在地處非洲熱帶的坦尚尼亞一所中學裡,一群學生想做一點冰凍食品降溫。一個名叫埃拉斯托·姆佩巴的學生在熱牛奶里加了糖後,準備放進冰箱裡做冰淇淋。他想,如果等熱牛奶涼後放入冰箱,那麼別的同學將會把冰箱佔滿,於是就將熱牛奶放進了冰箱。過了不久,他開啟冰箱一看,令人驚奇的是,自己的那杯冰淇淋已經變成了一杯可口的冰淇淋,而其他同學用冷水做的冰淇淋還沒有結冰。他的這一發現並沒有引起老師和同學們的注意,相反在為他們的笑料。姆佩巴把這特殊現象告訴了達累薩拉姆大學的物理學教授奧斯博爾內博士。奧斯博爾內聽了姆佩巴的敘述後也感到有點驚奇,但他相信姆佩巴講的一定是事實。尊重科學的奧斯博爾內又進行了實驗,其結果也姆佩巴的敘述完全相符。這就確切地肯定了在低溫環境中,熱水比冷水結冰快。此後,世界上許多科學雜誌載文介紹了這種自然現象,還將這種現象命名為"姆佩巴效應"(MpembaEffect)。

    三、蒸發——在熱水冷卻到冷水的初溫的過程中,熱水由於蒸發會失去一部分水。質量較少,令水較容易冷卻和結冰。這樣熱水就可能較冷水早結冰,但冰量較少。如果我們假設水只透過蒸發去失熱,理論計算能顯示蒸發能解釋Mpemba效應。這個解釋是可信的和很直覺的,蒸發的確是很重要的一個因素。然而,這不是唯一的機制。蒸發不能解釋在一個封閉容器內做的實驗,在封閉的容器,沒有水蒸氣能離開。很多科學家聲稱,單是蒸發,不足以解釋他們所做的實驗。

    四、溶解氣體——熱水比冷水能夠留住較少溶解氣體,隨著沸騰,大量氣體會逃出水面。溶解氣體會改變水的性質。或者令它較易形成對流(因而較易冷卻),或減少單位質量的水結冰所需的熱量,或者改變沸點。有一些實驗支援這種解釋,但沒有理論計算的支援。

    五、對流——由於冷卻,水會形成對流,和不均勻的溫度分佈。溫度上升,水的密度就會下降,所以水的表面比水底部熱—叫"熱頂"。如果水主要透過表面失熱,那麼,"熱頂"的水失熱會比溫度均勻的快。當熱水冷卻到冷水的初溫時,它會有一熱頂,因此與平均溫度相同,但溫度均勻的水相比,它的冷卻速率會較快。雖然在實驗中,能看到熱頂和相關的對流,但對流能否解釋Mpemba效應,仍是未知。

    六、周圍的事物——兩杯水的最後的一個分別,與它們自己無關,而與它們周圍的環境有關。初溫較高的水可能會以複雜的方式,改變它周圍的環境,從而影響到冷卻過程。例如,如果這杯水是放在一層霜上面,霜的導熱效能很差。熱水可能會熔化這層霜,從而為自己創立了一個較好的冷卻系統。明顯地,這樣的解釋不夠一般性,很多實驗都不會將容器放在霜層上。 最後,過冷在此效應上,可能是重要的。過冷現象是水在低於0℃時才結冰的現象。有一個實驗發現,熱水比冷水較少會過冷。這意味著熱水會先結冰,因為它在較高的溫度下結冰。

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