结冰的速度

water

温度高的水与温度低的水，哪个结冰速度更快？

这是常识。然后...

water

事实上，温度较高的水冻结的速度要快于温度较低的水。这一反常的现象被称作“姆潘巴现象”。

　　这个问题看似简单，但就是这样一个问题却已经至少困扰了世界上最聪明的科学家们至少长达2300年之久：公元前4世纪，亚里士多德曾试图解开这一谜团却无果而终，令他苦恼不已。到了13世纪，罗杰·贝肯(Roger Bacon)曾经在他的《大著作》(Opus Majus)一书中引用这一现象来作为自己支持科学方法的论据。

　　而另一位贝肯(Francis Bacon)，他在1620年出版的著作《新工具》(Novum Organum)中这样写道：“那些温度稍高的水比那些低温的水更加容易结冰。”这个问题还曾经让17世纪大名鼎鼎的数学家和物理学家笛卡尔败下阵来。甚至20世纪和21世纪的科学家们面对这样一个“简单”的问题仍旧是束手无策。

    “冰激凌制作者和酒吧服务员们在他们每天的日常工作中都会用到热水冷冻比冷水更快这一现象。这个问题已经成为世纪悬案，像亚里士多德和笛卡尔这样的哲学家都曾深入思考过这一问题。在1968年，这一问题被再次引入现代科学界的视野之中。这是一位年轻的坦桑尼亚学生的成就，他在一次实验课上指出了这一问题。”

      现在英国皇家化学学会终于坐不住了，他们近日发布公告，悬赏1000英镑，奖励给任何能够对这一现象给出最佳解释的个人或团体。参赛方案的提交时间截止日期是2012年的7月30日。(晨风)

         自然现象中类似的谜团在挑战常识。

fugue

初中时候，我的物理老师曾经告诉过我们这个Mpemba效应。很惭愧，当时没有深究下去。不过这事儿其实一直挂在心里，几年前突然来了兴致，再次在网上查找了些资料，看看进展如何，确实发现有一些严肃的研究文章。

实践出真知，光是纯理论探讨的话，可能会忽视起关键作用的因素，也就是犯了“标签替代现实的毛病”。而我自己就用家里的冰箱粗略地试了试，希望从实际观察中发现一些灵感。

我实际观察到的现象是：1.温水确实要快些（以水全部变成冰为判据）——不过，我老爸告诉我，他的实验结果是“没看出区别”，不知他是怎么胡乱弄的。当然，也可能是我的实验弄错了；2.两种冰的结构是不一样的，温水是冰沙状，透明度差，几乎不透明。冷水是冰片状，透明度较好。

根据这个现象，我猜测造成结冰速度区别的主要原因是：1.温度梯度的不同，造成了冰的晶体生长方式其实是不一样的，相当于单晶和多晶的区别。即，晶体的势能其实不一样，那么释放的热量或者速度会有区别，单晶似乎需要释放更多的热量；2.由于初始温度较低，可能冷水会先结出一个冰壳，而恰恰是这个冰壳大大降低了热交换速度，即，冷水可能会抢跑，但是后劲不足。当然，这个过程可以用透明的冰柜，以及改变容器的形状，初始温度等等条件，观察结冰全过程来验证。

还有其他很多种可能因素，例如，“温水可能会对流换热得更好些”之类的，不过似乎不占主要成分，就不列举了。

总之，看起来很简单的一杯水结冰的问题，其实也包括了极其复杂深刻的过程。如果要严肃的找出起关键作用的原因，需要进一步做很多的严格验证才行，不是仅仅猜想那么简单了。

我们这个世界真是太不简单了。其实大家天天看到的很多习以为常的简单现象都是极不平凡的，比如“夜空为啥是黑色的呢？”可能大家都想当然以为应该是那样的。

Flik

回复 3# fugue


    真高兴坛子里还有对自然科学感兴趣的同学，令人振奋！

    小学的时候想当爱迪生，后来发现小发明都让那时候的美国人和后来的日本人做出来了，于是作罢；上初中时曾经花3块钱买过一套《物理世界》（特价处理），当时那个迷啊，憧憬当实验物理学家，等上了高中，接触了大学里的一些事情，发现这辈子是不大可能沾诺贝尔奖的边了，于是改学了工科，等本科毕业了，发现中国发展得太快了，又改了文......

   这个帖子真是温馨，谢谢water和fugue两位版主。

yubaovv

想起一对联:

看物理如雾里勿理物理

water

想起一对联:

看物理如雾里勿理物理
yubaovv 发表于 2012-6-28 16:52

      百度---物理：（1）事物的内在规律，事物的道理。（2）物理学。物理是研究物质结构、物质相互作用和运动规律的自然科学。是一门以实验为基础的自然科学，物理学的一个永恒主题是寻找各种序（orders）、对称性（symmetry）和对称破缺（symmetry-breaking）、守恒律（conservation laws）或不变性（invariance）。

      勿理物理原来只会更坠雾里

      上面同学谈到的，就有一个启发：定性的分析与定量的分析。如果这些分析深入下去，我们又能得到什么新的认识，不仅对现象本身，更对变化与发展的规律，其中是否又有对人和社会发展的某些借鉴和帮助？

      学天同学正在转帖玄门中，其中也谈及天地人三位一体，古人的朴素哲学有说：天有三宝日月星，地有三宝水火风，人有三宝神气精。   

     道教教义之一《太平经》说：“元气恍惚自然，共凝成一，名为天也，分而生明而成地，名为二也；因为上天下地，阴阳相合施生人，名为三也。”。老子所言：“道生一，一生二，二生三，三生万物，万物负阴而抱阳，冲气以为和（《老子·四十二章》）” 。

     从两家引言中可看出“一”为元气，“二”为阴气和阳气，“三”为天、地、人“三才”。天是阳气，地是阴气，人在天地之间必然就是阴阳调合的“和气”了。

     阴阳平衡的“和气”，和则人得健康长寿，和则生财---心态平和（对咱们做交易的人是重中之重），和则太平盛世---宁做太平犬。

     事物变化发展的本质是什么？发展的过程和规律是什么？如何趋吉避凶，得以阴阳平衡呢？这一阵又是看球，又是什么的，就没咋清醒过，问题摆出了---失衡的具体体现啊，要能搞清楚那就最好，就等着科学家和同学来摆清楚了。

Flik

回复 7# water

   希望意大利继续刚柔并济，对德国来个以柔克刚。看球去！

老浪一期

呵呵 我小学的时候 看过自然书 直接说的结论 热水比凉水更容易结冰 后来参加竞赛的时候 居然遇到了这个题目

不过 我后来没做试验去看看真假 倒是做了另外的实验 就是白开水和糖水哪个更容易结冰 呵呵

二师兄

多谢科普知识类的水，多好。多好。