热牛奶
开水比凉水先结冰（我不认为那是伪科学）
姆潘巴的问题——开水比凉水先结冰的奥妙
若是向你发问：“同样多的开水和冷水一同放进冰箱里，哪个先结冰？”，你很可能带着嘲笑答复：“当然是冷水了！”错啦！
1。
姆潘巴的物理问题
坦桑尼亚的马干巴中学三年级曾有一位名叫姆潘巴的学生，在学校他经常与同窗一路做冰淇淋吃。他们的做法是如许的：先把生牛奶煮沸，参加糖，等冷却后再倒入冰格中，然后放进冰箱的冷冻室内冷冻。因为学校里的同窗良多，所以冷冻室放冰格的位置不断求过于供。
一九六三年的一天，当姆潘巴来做冰淇淋时，冰箱冷冻室内放冰格的空位已经所剩无几了。一位同窗为了抢在他前面，竟把生牛奶加糖后立即抢先放在冰格中送进了冰箱的冷冻室。而姆潘巴只好急匆忙忙把牛奶煮沸，放入糖，等不得冷却，立即把滚烫的牛奶倒入冰格，送入冰箱的冷冻室里。
奇观发作了，过了一个半小时后，姆潘巴发现他的热牛奶已经冻结了，而其他同的冷牛奶却仍是稀薄的液，并没有结冰，那个现象使姆潘巴惊愕不已！
2。 讪笑和答复
姆潘巴百思不得其解，就去请教物理教师：为什么热牛奶反而比冷牛奶先冻结？教师的答复是：“你必然弄错了，如许的事是不成能发作的。
”姆潘巴并没有就此罢休，他牢牢地记下了那个差别寻常
的现象，常陷入深思之中……
姆潘巴后来升入了伊林加的姆克瓦高中，他并没有忘记那个问题，又向高中的物理教师请教：“为什么热牛奶和冷牛奶同时放进冰箱，热牛奶先冻结？”他没想到教师却如许讪笑说：“我所能给你的回
答是：你必定错了。
”当他持续提出疑问与教师辩说时，教师又讥讽他：“那是姆潘巴的物理问。”姆潘巴想欠亨，不满意，但又不敢顶嘴教师。
3。 博士的答卷
毕竟，一个极好的时机来到了，达累斯萨拉姆大学物理系主任奥斯玻恩博士拜候姆克瓦高中。
奥斯玻恩博士给学生做完了学术陈述，接下去是答复同窗的问题。姆潘巴颠末充实的酝酿，鼓足勇气向他
提出了阿谁多年思虑的问题：
若是你取两个类似的容器，放入等容积的水，一个处于35℃，另一个处于100℃，把它们同时放进冰箱，100℃的水先结冰，为什么？
奥斯玻恩博士在小姆潘巴面前接到了一份庄严认实的“考卷”，他仍是第一次传闻到那个差别寻常的现象。
感应为难和利诱的博士其实不掩饰什么，而是实事求是地答复道：“那个，我不晓得，不外我
包管在我回抵达累斯萨拉姆之后亲身做那个尝试。”归去后，他立即和他的助手做了那个尝试。成果证明，姆潘巴说的阿谁现象是一个实其实在的事实！那事实是怎么一回事？为什么会如许呢？
一九六九年，由姆潘巴和奥斯玻恩两人撰写的一篇文章颁发在英国《物理教师》杂志上，文章对“姆潘巴的物理问题”做了详细的尝试记录，并对问题的原因做了第一次测验考试性的解释。
他们做了一系列的尝试。尝试用品是曲径4。5厘米，容积100毫升的硼硅酸玻璃烧杯，内放70毫升沸腾过的各类差别温度的水。通过对尝试成果的定量阐发得出了如许的结论：
冷却次要取决于液体外表；
冷却速度决定于液体外表的温度而不是它整体的均匀温度；
液体内部的对流使液面温度维持得比体内温度高（假定温度高于4℃）；
即便两杯液体冷却到不异的均匀温度，本来热的系统其热量仍要比本来冷的系统丧失得多；
液体在冻结之前一定颠末一系列的过渡温度，所以用单一的温度来描述系统的形态显然是不敷的，还要取决于初始前提的温度梯度。
奥斯玻恩博士固然没有最末处理姆潘巴的物理问题，但面临科学和事实，他给了小姆潘巴和我们一份科学务实的答卷。
4。 问题远比想象的要冗杂
后来许多人也在那方面做了大量的尝试和研究，人们发现，那个看来似乎简单的问题现实上要比我们的设想冗杂得多，它不单涉及到物理上的原因，并且还涉及到做为结晶中心的微生物的感化，是一
个地地道道的“多变量问题”。
(1)。 物理原因
从物理方面来说，致冷有四种并存的机造：辐射、传导、汽化、对流。通过尝试察看并对成果停止比力，发现引起热水比冷水先结冰的原因次要是传导、汽化、对流三者彼此感化的综合效果。若是把热水和冷水结冰的过程论述出来并阐发其原因就更能申明问题了：
盛有初温4℃冷水的杯，结冰要很长时间，因为水和玻璃都是热传导不良的质料，液体内部的热量很难依靠传导而有效地传递到外表。
杯子里的水因为温度下降，体积膨胀，密度变小，集结在外表。所
以水在外表处更先结冰，其次是向底部和四周延伸，进而构成了一个密闭的“冰壳”。那时，内层的水与外界的空气隔断，只能依靠传导和辐射来散热，所以冷却的速度很小，阻遏或延缓了内层水温
持续下降的一般停止。
别的因为水结冰时体积要膨胀，已经构成的“冰壳”也对进一步结冰起着某种约束或按捺感化。
盛有初温100℃热水的杯，冷冻的时间相对来说要少得多，看到的现象是外表的冰层总不克不及连成冰盖，看不到“冰壳”构成的现象，只是沿冰水的界面向液体内生长出针状的冰晶（在初温低于12℃时，看不到那种现象）。
跟着时间的流逝，冰晶由细变粗，那是因为初温高的热水，上层水冷却后密度变大向下贱动，构成了液体内部的对流，使水分子围绕着各自的“结晶中心”结成冰。初温越高，那种对流越猛烈，能量的损耗也越大，恰是那种对流，使上层的水不容易结成冰盖。因为热传递和相变潜热，在单元时间内的内能损耗较大，冷却速度较大。
当水面温度降到0℃以下并有足够的低温时，
水面就起头呈现冰晶。初温较高的水，生长冰晶的速度较大，那是因为冰盖未构成和对流猛烈的缘故，最初能够察看到冰盖仍是构成了，冷却速度变小了一些，但因为水内部冰晶已经生长并且粗大，
具有较大的外表能，冰晶的生长速度与单元外表能成反比，所以生长速度仍然要比初温低的水快得多。
(2)。 生物原因
同雨滴的构成需要“固结核”一样，水要结成冰，需要水中有许许多多的“结晶中心”。生物尝试发现，水中的微生物往往是结晶中心。某些微生物在热水（水温在100℃以下一点）中繁衍比冷水中快，如许一来，热水中的“结晶中心”就要比冷水中的“结晶中心”多得多，加速了热水结冰的协同感化：
围绕“结晶中心”生长出子晶，子晶是外延结晶的晶核。
对流又使各类取向的分子流过子晶，依靠晶体外表的分子力，抓住适宜取向的水分子，外延生长出分子做有序摆列的许多晶粒，悬浮在水中。结晶释放的能量则通过对放逐出，而各相邻的冰粒又保持成冰，曲到水全数冻结为行。
以上是科学家对察看到的现象停止综合阐发所得出的一些结论和提出的一些解释。
但要实正解开“姆潘巴问题”的谜，对其做出全面定量而令人满意的结论，还有待于进一步的摸索。如今有的学者提
出用高锰酸钾做液体示踪剂，用双层通电玻璃察看窗来进一步察看，有兴致的读者无妨一试，或许揭开那个历时二十多年奥妙的人将是你。
为什么冬天温水比冷水冻得快？那是因为温水较冷水膨胀,内部空间较大,密度较小且水分子较活泼,彼此碰碰较频繁。所以,在冬天冰冷的情况下，活泼的水分子把寒气温快速彼此传递并较为通顺地在密度较小的温水里传布，整体水温下降的速度也就相对较快。
冷水的密度较大，水分子活动也较慢，寒气温在冷水里的整体传布速度也就较迟缓。所以那时温水比冷水冻得相对更快。
但为什么温水的下降温度最末超越冷水的下降温度且起首结冰呢？试设想，当温水下降的温度抵达冷水下降的温度时，它们那时的情况按常理应该完全一样，并至少一齐下降到同时结冰，而不是温水先抵达结冰。
问题最关键之处就是当温水和冷水下降到不异温度时，温水和冷水的情况其实不完全一样，那是因为温度急速下降的温水内部空间构造并没有随急速下降的温度而来得及急速响应收缩，以致温水的内部空间构造在低温时变得较稳且收缩迟缓，当抵达与冷水下降的温度不异时，温水的密度仍是比冷水的密度小，响应的水分子有较大的自在空间且较冷水的水分子活泼，所以那时传递寒气温仍是比冷水快，天然温水的下降温度很快就超越冷水的下降温度并起首结冰。
综合上述，在冬天冰冷的情况下，温水和冷水的温度鄙人降到结冰过程中，温水的下降速度始末比冷水快。若是冷水在结冰前被温水赶上，温水很定能超越冷水起首结冰。那丼br / ?是与赛跑很类似吗？。