熱水和冷水哪個先結(jié)冰

同樣體積的冷水跟熱水一起放冰箱里，哪個更容易結(jié)冰？

你可能會覺得，肯定是冷水，因為要結(jié)冰，熱水得先變成冷水才可以。但其實，熱水反而會先結(jié)冰。這個反直覺的情況，在生活里并不難見到。

比如，你可能就看到過潑水成冰的圖片。要潑水成冰，天氣得足夠冷，而且潑出去的得是熱水。如果潑一瓢冷水，那你可能會把自己澆成落湯雞，或者潑別人一腦袋水。

這背后一個很重要的原因是，熱水揮發(fā)會形成大量水蒸氣和小液滴，和冷空氣接觸面積大，能夠快速凍成冰塊，另外還有一個你可能想不到的影響因素，那就是熱水本身就比冷水更容易結(jié)冰。

這個現(xiàn)象，早在兩千多年前就被人發(fā)現(xiàn)了。

最早把它記錄下來的人是亞里士多德。他發(fā)現(xiàn)，燒熱的水更容易結(jié)冰。弗朗西斯·培根也記錄過：“有點溫?zé)岬乃壤渌菀捉Y(jié)冰。”笛卡爾在他的《方法論》里面同樣提到了類似的現(xiàn)象。笛卡爾還給出了一個解釋：有一些阻止水結(jié)冰的小粒子在加熱的時候就蒸發(fā)掉了，所以熱水更容易結(jié)冰。

但是當(dāng)時，人們并沒有深入研究這個現(xiàn)象。一方面是因為當(dāng)時人們對微觀世界的了解還不夠，另一方面，可能大家也不覺得這是什么了不起的現(xiàn)象。

終于在1963年的時候，一位坦桑尼亞的中學(xué)生再次注意到了這個現(xiàn)象，還跟它死磕了下去，并發(fā)表了一篇論文。

發(fā)現(xiàn)這個現(xiàn)象的學(xué)生，名叫姆潘巴。

當(dāng)時，他正在跟同學(xué)們一起做牛奶冰淇淋。老師叮囑他們，牛奶必須得涼了之后才能放進冰箱，不然可能會把冰箱搞壞。要知道在當(dāng)時的坦桑尼亞，冰箱可不像現(xiàn)在這么常見，而且也不便宜，老師自然會把冰箱看作“高級設(shè)備”了。

但是，姆潘巴班上做冰淇淋的人太多了，而冰箱里的空間是有限的。眼看著冰箱的位置一點一點被占據(jù)，姆潘巴就豁出去了，直接把熱牛奶放進了冰箱里。過了一個半小時之后，他打開冰箱一看，不但冰箱沒壞，而且他的牛奶也已經(jīng)凍成冰了。但跟他同時放進來的冷牛奶卻沒有結(jié)冰，這個現(xiàn)象很反直覺。

姆潘巴就跑去問物理老師。物理老師想都沒想，就告訴他：“這不可能，一定是你自己搞錯了。”聽老師這么說，姆潘巴也就沒再追問，也認為可能是自己弄錯了。

這事本來就這么過去了。但很快，姆潘巴在跟朋友聊天時，又聽到了類似的現(xiàn)象。朋友告訴他，自己的哥哥是一家冰淇淋店鋪的“制冰達人”，做冰淇淋比別人都快。他的秘訣就是把熱牛奶放進冰箱里。后來，在和另一位賣冰淇淋的朋友聊天時，姆潘巴聽他也提到了這個現(xiàn)象。

這時候，姆潘巴就想，說不定是初中物理老師搞錯了呢？

于是，在進入高中之后，姆潘巴又向高中物理老師提出了這個問題。他得到的答案還是一樣的：“你搞錯了，這是不可能的。”后來，他跑去找學(xué)校廚房的負責(zé)人，借了冰箱的一個星期使用權(quán)，還拉上幾個小伙伴一起做實驗。實驗結(jié)果也證實了姆潘巴說的。

這件事越鬧越大，最后校長也知道了。校長非常負責(zé)，他專門去請教了一位物理學(xué)博士丹尼斯·奧斯本。奧斯本聽完當(dāng)然是不信的，但是他也非常有責(zé)任心，親自做了實驗，測了不同水溫下水的結(jié)冰時間，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，還真是這樣。這可是個有意思的現(xiàn)象，于是1969年，奧斯本拉著姆潘巴一起發(fā)表了一篇論文，描述這個現(xiàn)象。

這個現(xiàn)象，后來也被稱作姆潘巴現(xiàn)象。那姆潘巴現(xiàn)象到底是怎么回事呢？

其實直到今天，科學(xué)家們也沒有得出一個統(tǒng)一的結(jié)論，但有許許多多猜測。有人認為，這跟冷水里的溶解氣體比熱水里的多有關(guān)；有人認為，加熱之后的水，氫鍵能量變高了，有利于冰塊的形成；還有些科學(xué)家認為，在冷凍時候，熱水的對流比冷水的劇烈，所以整體降溫更快。

想找到真正的答案，可能還需要很長一段時間。但姆潘巴現(xiàn)象說明，即便在今天，我們身邊依然有很多神奇的未被破解的現(xiàn)象，科學(xué)探索的道路也遠遠沒有到盡頭。如果你也發(fā)現(xiàn)了什么反直覺的現(xiàn)象，多多留心，說不定，你就是下一個姆潘巴。

（選自2022年12月17日“科普中國”學(xué)習(xí)強國號，本刊有刪改）