有時熱水結冰比冷水快

1963年，坦桑尼亞的初中生姆潘巴和小伙伴們一起用牛奶制作冰激凌。當他還在煮牛奶時，身旁的小伙伴已經陸續把牛奶晾涼開始往冰箱里塞了，眼看就要沒有位置了，一時心急，姆潘巴就把煮熱的牛奶直接放進了冰箱。一個半小時后，他驚奇地發現，他的冰激凌已經凍結成塊，而其他小伙伴的冰激凌卻還是黏稠狀。這就是后來人們說的“姆潘巴現象”。

關于這個現象背后的解釋，直到今天仍眾說紛紜。

大家都怎么解釋？

冰霜融化說 部分學者認為，熱水溫度較高導致水蒸發的速率變快是造成姆潘巴現象的首要原因，因為蒸發使得水分子減少，要凍結的水分子也相應變少，所以加快了熱水結冰速度。不過，一些科學家對結冰前后水的質量進行了測量，發現質量差從未超過3%，盡管蒸發后的水減少了，但是這3%的水分子并不能夠顯著影響水結冰需要的時間。與此同時，水汽蒸發過程中消耗的熱量也不能夠忽視，可惜的是，對于熱量消耗的對照試驗并不容易實現，因為它需要對開放容器和密閉容器進行測量，但是在密閉環境下，水汽蒸發和熱量的傳導都會受到阻礙，無法測量單一變量的影響。

可溶解氣體說 溫度越高，氣體在水中的溶解度就越小，因此熱水里溶解的氣體要少于冷水，由于水在溶解一些氣體后凝固點會降低，而熱水的氣體含量更低，凝固點也相應變高，這可能是熱水結冰較快的一個原因，同時也有實驗發現脫氣水比非脫氣水結冰更快。

熱梯度對流說 熱梯度對流觀點認為，熱水比冷水結冰更快是因為對流的增加。由于水的冷卻是從容器的表面以及側面開始，使得冷水下沉，熱水上升，因此產生對流。當熱水放入低溫環境中，靠近容器的水迅速降溫，而內部水溫不變，這樣就產生了溫度差并引起熱對流。在冷卻的過程中，這個熱對流一直存在，溫差越大對流就越激烈，水冷卻就越快。

過冷現象說 2013年初，英國皇家化學會特意舉辦了一場比賽，評選姆潘巴現象的最佳原理解釋。而比賽獲勝者提出的解釋就是過冷現象。過冷現象指液體或氣體的溫度低于其凝固點以下，但沒有凝固的現象，而原本溫度較低的水比原本溫度較高的水更易發生過冷，那么它的確可能比熱水結冰更慢。

意義何在

水有著非常豐富的物理現象，且在工業生產和生命科學中扮演極其重要的角色，所以搞懂姆潘巴現象對人類意義非凡。

許多物理量和物理現象不僅取決于物質所處的狀態，而且與其歷經過程密切相關，最終結果是否一樣還是需要實驗研究來確認。例如，由于冶金技術在工業上的價值，人類對鋼鐵的研究非常詳細。眾所周知，不同初始溫度、不同降溫速率處理過的鋼鐵，性質有很大不同，其中晶粒的特點和形成過程也有所不同。類似地，實驗研究發現，不同過程和條件下產生的冰，晶體結構和物理性質也有很大不同。因此，如果能將“姆潘巴現象”研究透徹，這將為工業節省更多的成本，為人類科學帶來巨大的突破。（編輯/有慶）