正文 溫度高的水先結冰還是溫度低的水先結冰(1 / 2)

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桑尼亞一所中學裏,一群學生想做一點冰凍食品降溫。一個名叫埃拉斯托·穆賓巴的學生在熱牛奶裏加了糖後,準備放進冰箱裏做冰淇淋。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占滿,於是就將熱牛奶放進了冰箱。過了不久,他打開冰箱一看,令人驚奇的是,自己的那杯熱牛奶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同學們的注意,相反成為他們的笑料。

他去請教物理老師,為什麼熱牛奶反而比冷牛奶先凍結?老師的回答是:“你一定弄錯了,這樣的事是不可能發生的。”

後來穆賓巴進了伊林加的姆克瓦高中,他向物理老師清教:“為什麼熱牛奶和冷牛奶同時放進冰箱,熱牛奶先凍結?”老師的回答是:“我所能給你的回答是:你肯定錯了。”當他繼續提出問題與老師辯論時,老師譏諷他:“這是穆賓巴的物理問題。”

穆賓巴想不通,但又不敢頂撞老師。一個極好的機會終於來到了,達拉斯薩拉姆大學物理係主任奧斯玻恩博士訪問該校,做完學術報告後回答同學的問題。穆賓巴鼓足勇氣向他提出問題:“如果你取兩個相似的容器,放入等容積的水,一個處於35℃,另一個處於100℃,把它們同時放進冰箱,100℃的水先結冰,為什麼?”

奧斯玻恩博士的回答是:“我不知道,不過我保證在我回到達拉斯薩拉姆之後親自做這個實驗。”結果他和他的助手做了這個實驗,證明穆賓巴說的現象是事實!這究竟是怎麼一同事呢?

有科學家為了揭開上述令人費解之謎做了大量實驗,驚奇地發現,不同初溫的水結成的冰的結構不同。這就啟發科學家觀察水正在結冰時的情況。結果果然不同。冷水結凍時:冰呈包圍狀由外向內層層結凍。而熱水則多數是:先在內外同時形成絮狀冰,然後迅速同時結凍。這足以證明冷水結凍時內部還沒能達到冰點。而熱水由於對流較強內外同時達到冰點,這種水在絮狀冰出現時對流仍然存在,能把內部散熱及時導出,所以這種水先完全結凍。

熱水最後結成的冰是上下縱向排列的“立茬冰”,這就是絮狀冰出現後上下對流仍然存在的物證。冷水結冰是由外向內層層漸進的,隻有外層冰溫度低於0℃後,才能使內層散熱開始結冰,其結凍時以熱傳導途徑為主散熱,所以從開始結冰到完全結凍需要更長的時間。

如果兩杯水初溫與冷凍室溫度差都低於20℃,冷卻時均難形成較強對流,則散熱都以熱傳導為主,這樣兩杯水同時冷卻則初溫低者先結凍。若兩杯水初溫與冷凍室溫度差不同時,且隻有初溫高者對流較強,可以形成絮狀冰而內外同時結凍,先完全結凍。若兩杯水溫度都較高,而初溫低者率先結成絮狀冰,則初溫低者先完全結凍。所以並非溫度越高結凍越快,也非溫度越低結凍越快。