热水比冷水结冰更快？科学家研究半个世纪仍未有定论

热水比冷水结冰更快？科学家研究半个世纪仍未有定论

引用

网易

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一杯热水和一杯冷水，哪个会先结冰？这个问题看似简单，却困扰了科学家们半个世纪。从姆潘巴的意外发现，到亚里士多德时期的记载，再到现代科学的深入研究，这个被称为"姆潘巴效应"的现象至今仍是一个未解之谜。

姆潘巴效应的发现

1960年代，坦桑尼亚学生姆潘巴在制作冰淇淋时发现了一个令人惊讶的现象：他将未冷却的热牛奶直接放入冰箱，结果发现这杯热牛奶比同学的冷牛奶更快结冰。这一发现促使他与物理教授进行了进一步的实验，证实了热水确实可能比冷水更快结冰。

科学界的探索

姆潘巴效应的发现引发了科学界的广泛关注。然而，由于实验条件的不统一，科学家们难以重现这一现象。例如，芬兰某大学的研究者使用不同温度的蒸馏水进行实验，结果并未观察到姆潘巴效应。

2016年，英国科学家提出，姆潘巴效应的出现可能与测量方式有关。他们发现，如果测量点位于不同高度，热水确实可能先达到零度并结冰。

历史渊源

姆潘巴效应并非现代发现。早在古希腊时期，亚里士多德就在《天象论》中记载了本都居民使用温水快速结冰搭建帐篷的现象。文艺复兴时期的培根和笛卡尔也记录了类似实验。

科学解释

针对姆潘巴效应，科学家提出了多种假说：

• 蒸发：热水在冷却过程中部分水分蒸发，导致杯中水量减少，从而加快结冰速度。
• 溶解：冷水因溶解更多气体而冰点降低，因此结冰更慢。
• 对流：热水与环境温差大，对流更剧烈，加速降温。
• 过冷：水需要结晶核才能结冰，冷水可能因缺乏结晶核而延迟结冰。

研究现状

尽管有多种解释，但没有一个理论能完全解释所有观察到的现象。2012年，俄罗斯化学家基于过冷效应的解释赢得了相关悬赏，但这仍是一个有争议的观点。

姆潘巴效应之所以难以破解，是因为它涉及非平衡系统问题，这类问题的研究相对较少，且实验条件的微小差异都可能影响结果。