熱水和冷水同時放入冰箱，誰先結冰？

文·圖/魔力科學小實驗

想象一下，把一杯熱水和一杯冷水同時放進冰箱里，哪杯水先結冰？

大家可能會覺得這是一個不值得探討的問題，按照日常的生活經(jīng)驗，肯定是冷水先結冰。因為熱水需要先降溫成冷水，再經(jīng)歷和冷水一樣的降溫過程，直至結冰。

然而，就這個問題，科學界卻爭論了數(shù)十年。

爭論的緣起是這樣的：

一名叫埃拉斯托·姆佩巴的初中學生在與同學們一起制作冰激凌時發(fā)現(xiàn)，他自己用熱牛奶制作的冰激凌比他同學用冷牛奶制作的冰激凌結冰的速度更快。他一直對此懷有強烈的興趣。一天，任教于達累斯薩拉姆大學的物理學教授丹尼斯·奧斯博恩博士應邀來學校做演講。姆佩巴抓住這次機會，就這個問題，向奧斯博恩博士請教。奧斯博恩博士回到實驗室后，成功地做了這個實驗，但也搞不明白具體原因。1969年，姆佩巴和奧斯博恩博士共同發(fā)表了關于這個現(xiàn)象的論文，論文被廣為流傳，成為全世界科學愛好者們共同的謎題，而這一現(xiàn)象也被命名為“姆佩巴效應”。

但是，對這種現(xiàn)象的質(zhì)疑聲從未停止過。

不僅很多學術論文表示無法觀察到姆佩巴效應，《二十世紀十大科學騙局》一文甚至認為姆佩巴效應只是愚人節(jié)的產(chǎn)物而已。

本著實事求是的精神，筆者開展了本次實驗。你們猜，會不會出現(xiàn)熱水先結冰的現(xiàn)象？背后的原因到底是什么？不妨一起看看實驗結果。

實驗材料

實驗步驟

1.往塑料杯里倒入溫度為24.9℃的涼水。

2.往另一個塑料杯里倒入溫度為43.6℃的等量熱水。

3.將這兩杯水同時放入冰箱的冷凍室。

4.等待85分鐘，將它們?nèi)〕觯^察它們的結冰情況。

實驗現(xiàn)象及原理

通過上面的實驗，我們發(fā)現(xiàn)：裝著熱水的那個杯子里漂浮著薄冰，而裝著冷水的杯子里卻幾乎看不見冰。

知識拓展

事實上，姆佩巴并不是發(fā)現(xiàn)這個現(xiàn)象的第一人。早在公元前4世紀，亞里士多德就觀察到了這個現(xiàn)象：“之前被加熱的水的凍結速度更快。因此，在希望快速冷卻水的時候，很多人會首先將它放在陽光下加熱。”

科學家們一直希望找出這個與直覺不符的現(xiàn)象背后的確切原因。2012年，英國皇家化學學會提供了一筆1 000英鎊的懸賞，希望借此激發(fā)青年人對科學的愛好和追求。在這一過程中，他們收到了近22 000份解答。最后，克羅地亞薩格勒布大學一位名叫尼古拉·布雷高維克的化學助理研究員獲得“最佳解答”獎和這筆獎金。他的解答是，熱水中的對流更快，從而導致其冷卻速度比冷水更快。

不過，迄今為止，對這個現(xiàn)象的確切成因，科學界尚未達成共識。