你知道吗?热水结冰比冷水快居然是一个科学界的未解之谜。
将一杯25摄氏度的冷水和一杯85摄氏度的热水同时放进冰箱,很多人都会下意识觉得冷水先结冰,但结果却是热水。
这就是困扰了科学家半个世纪的姆潘巴现象。它的原理究竟是什么呢?
1963年,坦桑尼亚的中学生姆潘巴在制作冰淇淋时,偶然发现热牛奶居然比冷牛奶更快结冰。于是,这种在同等质量和同等冷却环境下,温度略高的液体比温度略低的液体先结冰的现象就被叫做母潘巴现象。
众所周知,水要结冰就必须降温到零摄氏度,一杯85摄氏度的热水必须要经历一个降温到25摄氏度再到零摄氏度的过程,不可能一放进冰箱就咔咔结冰了。
但事实就是,这杯85摄氏度的水居然真能弯道超车,随着研究的不断深入,科学家发现这一现象远比他们想象的要复杂得多。
首先,母攀巴现象并不是一个定义清晰的问题,它只有一个核心论述,就是上面提到的在同等质量和同等冷却环境下,温度略高的液体比温度略低的液体先结冰,但并未明确限制水温、水的纯度、装水的容器等具体实验参数。
这让控制不了变量的科学家头疼不已。一位大学教授将五杯不同温度的蒸馏水放进冰箱,90分钟后再拿出来观察,结果却是冷水先结冰。
母潘巴现象到底是物理定律还是偶然事件?为了得出这个问题的答案,美国皇家化学学会于是在2013年发布悬赏,只要有人能给出一个合理的解释,就能获得高额奖金。
很快,全球参赛的科学家增加到了2万多名,直到2013年11月10号才角逐出最后的获奖者。这位获奖者是来自克罗地亚的物理学家,他所给出的解释是,液体的降温速度跟液体的平均温度不存在必然联系,而是取决于液体的温度梯度。当你将一杯热水放进冰箱时,它的内部就会产生快速对流,并更快的把热量带到外层,从而大幅提升散热效率,降温的速度也就会更快。
到2016年,又有科学家发表论文提出造成母潘巴现象的主要原因跟水的氢键有关,水的化学方程式是H2O一个水分子由两个氢原子和一个氧原子组成,当水温发生变化时,氢键的长度也会发生变化,比如遇冷时变短,遇热时变长。当你把氢键。看做弹簧,就会很直观的理解这一现象。水变热,氢键变长,也就相当于弹簧被拉伸,弹簧拉伸的越长,回缩的速度也就越快。
这时候你再把热水放进冰箱,它就能快速结冰,实现对冷水的弯道超车。除此之外,还有很多神奇的物理现象。你知道的有哪些呢?
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