引用第8楼heiheihayi于2010-03-19 16:43发表的 :
什么是Mpemba效应?有两个形状一样的杯,装着相同体积的水,唯一的分别是水的温度。现在将两杯水在相同的环境下冷却。在某些条件下,初温较高的水会先结冰,但并不是在任何情况下,都会这样。例如,99.9℃的热水和0.01℃的冷水,这样,冷水会先结冰。Mpemba效应并不是在任何的初始温度、容器形状、和冷却条件下,都可看到。
一般人会认为这似乎是不可能的,还有人会试图去证明它不可能。这种证明通常是这样的:30℃的水降温至结冰要花10分钟,70℃的水必须先花一段时间,降至30℃,然后再花 10分钟降温至结冰。由于冷水必须做过的事,热水也必须做,所以热水结冰慢。这种证明有错吗?
这种证明错在,它暗中假设了水的结冰只受平均温度影响。但事实上,除了平均温度,其它因素也很重要。一杯初始温度均匀,70℃的水,冷却到平均温度为30℃的水,水已发生了改变,不同于那杯初始温度均匀,30℃的水。前者有较少质量,溶解气体和对流,造成温度分布不均。这些因素会改变冰箱内,容器周围的环境。下面会分别考虑这四个因素。
1. 蒸发──在热水冷却到冷水的初温的过程中,热水由于蒸发会失去一部分水。质量较少,令水较容易冷却和结冰。这样热水就可能较冷水早结冰,但冰量较少。如果我们假设水只透过蒸发去失热,理论计算能显示蒸发能解释Mpemba效应。 这个解释是可信的和很直觉的,蒸发的确是很重要的一个因素。然而,这不是唯一的机制。蒸发不能解释在一个封闭容器内做的实验,在封闭的容器,没有水蒸气能离开。很多科学家声称,单是蒸发,不足以解释他们所做的实验。
2. 溶解气体──热水比冷水能够留住较少溶解气体,随着沸腾,大量气体会逃出水面。溶解气体会改变水的性质。或者令它较易形成对流(因而较易冷却),或减少单位质量的水结冰所需的热量,或者改变沸点。有一些实验支持这种解释,但没有理论计算的支持。
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