热水先结冰的原理
热水先结冰的原理,这种现象被称为姆潘巴现象,其实原理在于遇冷的时候,根据分子运动的活跃程度来决定结冰的速度,热水的分子运动比冷水的分子运动要活跃,所以,热水会比冷水更快结冰,其实还有不少解释,涉及到水的质量或性质的改变。
热水先结冰的原理1因为热水的分子比冷水的分子要活跃
分子之间做活动的时候,热水的分子更积极,所以,当热水在受冷结冰的时候,水分子的运动的速度就要比冷水的速度快。同时,因为热水的水分子团要比冷水中的水分子团小,而水要从液态变成固态,首先得把所有水分子团凝聚在一起,彼此间相互渗透,间隙缩小,才能凝结成冰。
根据生活中的常识知道,等重的大物件和小物件相比,要塞进同等大的容哭里,小物件更容易做到。所以热水中水分子团在凝聚的时间上要比冷水的`分子团用的时间短。
热水先结冰的原理2无论是水分子团大的,还是水分子团小的
都要塞进相同的体积里,那么这一过程中,水分子团小的在结冰的时候更有优势一点。
根据生活中的常识知道,等重的大物件和小物件相比,要塞进同等大的容哭里,小物件更容易做到
所以热水中水分子团在凝聚的时间上要比冷水的分子团用的时间短。
姆潘巴现象
热水确实比冷水先结冰
所以我们完全不必怀疑这种现象的真实性
但是这个事情确实不符合常理,让我们来推理一下(时间是假定的):
90℃的热水冷却至20℃,需要时间10秒;
20℃的水变成冰,需要时间20秒;
如果以上两点成立,可以得出结论,90℃的水变成冰需要的时间为10+20=30秒,20℃的水变成冰需要20秒,所以冷水必然比热水先结冰。
此效应的一个解释是
热水冷却的过程中,会因蒸发而失去质量。质量较少,则液体失去较少的热就冷却,也就冷却得较快。用这个解释,热水就会首先结冰,只是因为它将较少的水结成冰。如果水只是透过蒸发来冷却,和温度分布维持均匀,那么,热水会先结冰。
另一个解释是
认为热水中的溶解气体被逐出,改变了水的一些性质,这些改变能解释此效应。溶解气体的缺乏可能会改变水的传热能力,或改变令单位质量的水结冰所需的热量,又或改变凝固点。热水比冷水留住较少溶解气体是对的,沸水赶走了大部分的溶解气体。
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