熱水先結冰的原理
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熱水先結冰的原理,這種現象被稱爲姆潘巴現象,其實原理在於遇冷的時候,根據分子運動的活躍程度來決定結冰的速度,熱水的分子運動比冷水的分子運動要活躍,所以,熱水會比冷水更快結冰,其實還有不少解釋,涉及到水的質量或性質的改變。
熱水先結冰的原理1因爲熱水的分子比冷水的分子要活躍
分子之間做活動的時候,熱水的分子更積極,所以,當熱水在受冷結冰的時候,水分子的運動的速度就要比冷水的速度快。同時,因爲熱水的水分子團要比冷水中的水分子團小,而水要從液態變成固態,首先得把所有水分子團凝聚在一起,彼此間相互滲透,間隙縮小,才能凝結成冰。
根據生活中的常識知道,等重的大物件和小物件相比,要塞進同等大的容哭裏,小物件更容易做到。所以熱水中水分子團在凝聚的時間上要比冷水的`分子團用的時間短。
熱水先結冰的原理2無論是水分子團大的,還是水分子團小的
都要塞進相同的體積裏,那麼這一過程中,水分子團小的在結冰的時候更有優勢一點。
根據生活中的常識知道,等重的大物件和小物件相比,要塞進同等大的容哭裏,小物件更容易做到
所以熱水中水分子團在凝聚的時間上要比冷水的分子團用的時間短。
姆潘巴現象
熱水確實比冷水先結冰
所以我們完全不必懷疑這種現象的真實性
但是這個事情確實不符合常理,讓我們來推理一下(時間是假定的):
90℃的熱水冷卻至20℃,需要時間10秒;
20℃的水變成冰,需要時間20秒;
如果以上兩點成立,可以得出結論,90℃的水變成冰需要的時間爲10+20=30秒,20℃的水變成冰需要20秒,所以冷水必然比熱水先結冰。
此效應的一個解釋是
熱水冷卻的過程中,會因蒸發而失去質量。質量較少,則液體失去較少的熱就冷卻,也就冷卻得較快。用這個解釋,熱水就會首先結冰,只是因爲它將較少的水結成冰。如果水只是透過蒸發來冷卻,和溫度分佈維持均勻,那麼,熱水會先結冰。
另一個解釋是
認爲熱水中的溶解氣體被逐出,改變了水的一些性質,這些改變能解釋此效應。溶解氣體的缺乏可能會改變水的傳熱能力,或改變令單位質量的水結冰所需的熱量,又或改變凝固點。熱水比冷水留住較少溶解氣體是對的,沸水趕走了大部分的溶解氣體。
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