#为何有时热水结冰比冷水更快#
如果有人问你:“冷水和热水哪个先结冰?”相信你一定会觉得这个人是不是傻了,当然是冷水先结冰了。然而,事实上有时候还真未必。特定条件下可能热水结冰比冷水还要快,这是怎么回事呢?
其实,历史上诸多学者如亚里士多德、培根和笛卡尔等都曾对类似现象有所描述但是均未能给出完美的解释。甚至现代科学家们面对这样一个“简单”的问题也仍然存在争议。
颠覆常识的姆潘巴现象
说起来,这个既简单又复杂的物理现象还有一个有趣的故事。
1963年的一天,坦桑尼亚的一个初中生姆潘巴和小伙伴们一起用牛奶制作冰激凌。当他还在煮牛奶时,身旁的小伙伴已经陆续把牛奶晾凉开始往冰箱里塞了,眼看就要没有位置了,一时心急,姆潘巴就把煮热的牛奶直接放进了冰箱。一个半小时后,他惊奇的发现,他的冰激凌已经冻结成块,而其他小伙伴的冰激凌却还是黏稠状。
这与我们对热现象的直观理解以及经验直觉完全相反。但为什么相反呢?姆潘巴带着这个疑惑从初中直到高中,先后请教了多位物理老师都没有答案,甚至有位老师讥讽地说:“看来有两种物理,一种是放置四海皆准的物理,一种是‘姆潘巴物理’。”
倔强的姆潘巴仍不停地寻找答案,直到他抓住达累斯萨拉姆大学物理系主任奥斯波恩博士到他们学校访问的机会,又提出了自己的疑问。博士并没有对姆潘巴的问题嗤之以鼻,而是回到实验室按照姆潘巴的陈述进行了冷热牛奶实验和冷热水实验,结果都观察到了姆潘巴提到的奇怪现象,于是,博士邀请姆潘巴和他一起对这个现象进行研究,并于1969年共同撰写了关于此现象的一篇论文,引起学界广泛关注。于是人们将这个在同等体积和同等冷却环境下,温度略高的液体比温度略低的液体(非纯水)先结冰的现象,命名为“姆潘巴现象”。
背后的几种解释
为了解释为什么有时候热水结冰比冷水快,50多年来,许多物理学研究者先后对此现象进行了大量的研究,尝试着从不同的角度去解释。
1
冰霜融化说
据了解,为了研究姆潘巴现象,很多学者进行了实验观察。液体表面凝结的冰霜会影响其向周围导热的速率。冰霜导热性比水差,热水使得冰霜融化,减少了其阻碍作用,优化传热。不过有充分的证据证明,在试验过程中全部排除冰霜的干扰或抑制冰霜的融化,姆潘巴现象依然存在。因此,这种说法并不成立。
2
水汽蒸发说
一些学者相信,由于热水温度较高导致水蒸发的速率变快是造成姆潘巴现象的首要原因,因为蒸发使得水分子减少,要冻结的水分子也相应变少,所以加速了热水结冰速度。不过,一些科学家对结冰前后水的质量进行了测量,发现质量差从未超过3%,尽管蒸发后的水减少了,但是这3%的水分子并不能够显著影响水结冰需要的时间。与此同时,水汽蒸发过程中消耗的热量也不能够忽视,可惜的是,对于热量消耗的对照试验并不容易实现,因为它需要对开放容器和密闭容器进行测量,但是在密闭环境下,水汽蒸发和热量的传导都会受到阻碍,无法测量单一变量的影响。
3
可溶解气体说
温度越高,气体在水中的溶解度就越小,因此热水里溶解的气体要少于冷水,由于水在溶解一些气体后凝固点会降低,而热水的气体含量更低,凝固点也相应变高,这可能是热水结冰较快的一个原因,同时也有实验发现脱气水比非脱气水结冰更快。
4
热梯度对流说
热梯度对流观点认为,热水比冷水结冰更快是因为对流的增加。由于水的冷却是从容器的表面以及侧面开始,使得冷水下沉,热水上升,因此产生对流。当热水放入低温环境中,靠近容器的水迅速降温,而内部水温不变,这样就产生了温度差并引起热对流。在冷却的过程中,这个热对流一直存在,温差越大对流就越激烈,水冷却就越快。
5
过冷现象说
在2013年初,英国皇家化学会特意举办了一场比赛,评选姆潘巴现象的最佳原理解释。而比赛获胜者提出的解释就是过冷现象。过冷现象指液体或气体的温度到其凝固点以下,但没有凝固的现象,而原本温度较低的水比原本温度较高的水更易发生过冷,那么它的确可能比热水结冰更慢。
目前,尽管对于姆潘巴现象并没有一个令所有人都信服的完美解释,但是科学家仍然在不断提出各种理论来解释这一现象。
并非总是如此
正如开头所申明的,热水结冰比冷水快只是“有时候”,也就是说这并不是一个必然现象。《物理通报》杂志社所属的《中学生物理》杂志曾对这一现象进行过历时1年的讨论,其中有12篇“实验报告”,偶有成功之例。这说明姆潘巴现象确实存在,但控制条件难寻,复现不易。这也就意味着,姆潘巴现象只是在特定条件下出现的物理现象,而不能一般性地得出“热水比冷水先结冰”的物理结论。
针对这一问题,9月4日,科技日报记者采访了中国科学院物理研究所李治林博士。他指出,因为水中不同的杂质离子可能带来实验上的干扰,甚至有一种说法认为,通常环境下,普通水中不可避免地有一些微生物,它们在热水中繁殖得更快,这些大小在微米量级的微生物恰好可以充当水结冰所需要的凝结核,成为其优先结冰的优势条件。而一些研究者用更加纯净的水进行实验时,常常不能重复这样的结果。此外,水本身因氢键的存在,性质复杂多变;而水降温结冰更是多因素且动态的过程。因此,李治林表示,姆潘巴效应并不普遍成立,应当以更加审慎的态度对待和研究这一现象。
研究姆潘巴现象有啥意义?
那么对姆潘巴现象的研究有意义吗?李治林认为,有意义,而且很重要。水是一种性质独特的物质,有着非常丰富的物理现象,且在工业生产和生命科学中扮演极其重要的角色,然而人类目前对水的研究还很不透彻。
“30摄氏度的水”与“从100摄氏度冷却到30摄氏度的水”一样吗?这个问题看上去毫无意义,似乎理所当然,但事实可能并非如此。实际上,许多物理量和物理现象不仅取决于物质所处的状态,而且与其历经过程密切相关,最终结果是否一样还是需要实验研究来确认。例如,由于冶金技术在工业上的价值,人类对钢铁的研究非常详细。众所周知,不同初始温度、不同降温速率处理过的钢铁,性质有很大不同,其中晶粒的特点和形成过程也有所不同。类似地,实验研究发现,不同过程和条件下产生的冰,晶体结构和物理性质也有很大不同。
尽管我们很早就知道“常压下水在0摄氏度结冰”但这个温度其实只是一个范围,冰也有各种不同的冰。
然而,对于水,很遗憾,由于微观上太复杂,我们对其更细节的性质还知之甚少。但有一点是肯定的,科学不能“想当然”,实验才是检验真理的最终标准。正是科学家们看似无聊的“较真”、严谨的质疑、严格的检验、不断的追求,才促进科学不断地接近真理。

第七章 袒露心声

我推荐,喜剧之王,欢乐谷,你的名字。

收到孟医生发来的信息,第一反应就是发错了人,并未看出隐藏的含义。信息石沉大海,我并未指出他的过错,再次碰面,亦如从前,未曾有所改变。
生平第一次表白,说的如此含蓄且露骨,我竟然不解风情的未察觉。该说我不懂他的别样浪漫,我们之间缺少心意相通的默契,这是已然存在的事实。
每每见到我,孟医生一副欲言又止的模样,我总以为他会说些什么,可他什么都未表露。他的不解释,我的不追问,造就这场误会越滚越远,偏离原本轨迹。
姥姥病愈前夕,孟医生约我办公室一聚,我以为他要交代一些出院需要注意的细节,未曾有其他想法。
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喜剧之王
欢乐谷
你的名字
它们以一种直白的出场方式,呈现在我面前,反应缓慢的我,并未有所察觉。“孟医生的字很漂亮。”我只能夸赞一下,他的字写得好,其他的,他还要听哪样。
“范沐希,你是真笨,还是装傻,看不出来……我喜欢你。”孟医生恼羞,将开头的四个字圈出来,我喜欢你就那么直白的映入眼中。
告白都那么含蓄,我怎么知道他什么意思。“就是没看出来,你才傻,你最笨。”真想撬开孟星然的脑袋,到底有没有情商这根神经腺存在,我服了他。
“你怎么那么笨。”孟医生无奈道。
“你那么聪明干嘛,连告白都说的那么含蓄,有病。”某人一再提及笨这个字眼,我承认,我确实没有他聪明,没有他脑子好使,才会不敢大胆的说出口。
“我这病只有你能医治,怎么办?”瘦瘦高高的男生,站定我面前,抬头仰视他的那刻,心没有跳动过快的频率。说不上喜欢,可也不讨厌,怎么办?
我做了一个匪夷所思的举动,耳朵靠在孟医生的胸前,聆听他的心跳,铿锵有力的频率,速度稍有点过快。
“抱歉,孟星然,我刚结束一段恋情,心情还没整理好,不能接受你的心意。”没错,我拒绝了他,若是此刻接受他,对他不公平。
“需要多久能够整理好,我等你,给我个确切时间。”孟医生不依不饶,微张的嘴,一时不知该怎么说,整个人傻掉般看着眼前的人。
“我真的,没办法,确定时间,抱歉。”低下头,逃避孟医生的直视。大脑里再次浮现袁沐宸的面孔,那么清晰,无法被抹掉。
喜欢一个人,只需要一瞬间,遗忘一个人,却要很久才能做到,甚至无法遗忘。如果,无法遗忘那个人,是不是代表着爱。无法遗忘的喜欢,升华成爱,日夜所想,魂牵梦绕的源头,都是那个人。
“你真的,那么喜欢他?喜欢到无法忘掉他,是吗?”孟医生弯下腰,与我平视,找寻我躲闪的目光。
他眼底的那抹不甘和坚毅,让我羞愧。孟医生扶住我的肩,轻声道:“不管多久,我都陪着你,好不好,范沐希?”孟医生向我伸出的手,心照不宣的在达成什么协议,握手言好。
或许,他太过执着,让我动容,接受他的提议。我的手被他包裹在掌中,嘴角牵扯出一丝无奈的笑,未达心底,已上眉梢。
我们之间的关系,再次回到从前那般自在、友好的氛围,我笑谈孟医生小气,连个像样的告白惊喜都不准备,就想让人答应,哪儿那么便宜的女朋友可找。
被我挖苦的人,竟然会不好意思的脸红了,我动了恻隐之心,不想为难他,识趣的找了其他话题,结束这个有点尴尬的窘境。
人乃性情中人,即使,我现在并未对孟医生产生好感,可他也未曾做出让我讨厌的举动,所以,我们才能友好相处。
姥姥康复出院,与孟医生碰面的机会,已然减少很多,心底悄悄松口气,无比的舒畅。我似乎忘了,孟医生有我的联系方式,每次见到他,总是在医院这种带着莫名伤感的地方,我才不愿意来这里。
孟医生好心的帮我们提行李,一副有话嘱咐的样子,奈何身旁有我的家人在,不能单独跟我相处,寻找合适的机会。
“回吧,孟医生,谢谢了。”麻烦了人家,可不得说谢谢的,诚挚递上我的谢意。
“我明天调休,一起吃饭吧,位置待会发给你。或是,你有什么想吃的,也可以告诉我,我不挑食都可以的。”孟医生你没搞错吧,这么公然的发出邀请,我是可以拒绝的。
若是此刻拒绝了孟医生,会不会被冠以翻脸无情的罪名,毕竟,他刚医治好姥姥,我怕走不出医院大门。
“我……”一时语塞,没有下文。
“女大不中留呀。”姥爷感慨,让我情何以堪,羞愧难当。
“我跟孟医生就是普通朋友。”可以这么解释吧,不能被误会了。
“叫我名字吧,别孟医生的叫着,听着别扭。”孟医生认真的模样,还是挺呆萌的,有一丝不言而喻的喜感。
“孟星然,你真客气,要请客也是我请,多谢你妙手回春……”我竟然与人客气上,原本,孟星然准备的约会,被我这么一说,成了感谢宴。
“怎能让女生请客,你会准时到达的,对吧。”聪明如他,竟然不上当,没有被我带偏。
我甚至都要怀疑,若是这会我敢说不,孟星然一定会拿出一把小刀,那情景让我不寒而栗,好恐怖。乖乖的点头,孟星然甚是满意,微笑的看着我们离去,不在阻拦。
隔天,孟星然西装革履的站定在约定的餐厅,手捧一束鲜花的样子,让经过的行人看上一眼,这家伙长得还不赖,跟袁沐宸比差了一点。
奇怪,脑子里为何会出现这种想法,暗自比较一番后,我依然还是倾心于袁沐宸,难道,就因为袁沐宸是大明星。
“你来了。”孟星然主动打招呼,拉回我神游的思绪和理智,我呆呆愣愣的接过他递来的花束。
凑近一闻,满鼻清香,心情跟着变好。“孟星然,有心了。”收到异性送的花,是女人无法抵抗的顽疾。
孟星然做出一个请的手势,邀请我挽着他走进去。这家店的环境很适合年轻男女约会吃饭,谈情说爱的绝佳之地。
微愣一瞬间,我将手放在他掌中,“见到你,我很开心,范沐希。”孟星然的浪漫,仅仅短暂的瞬间,他立马暴露出本性。
“希望你用餐愉快,留个美好的回忆。”从进门到吃饱喝足离开,孟星然的嘴巴,都用来吃东西,没说任何废话。
有那么一刻,让我有种错觉,我俩这样不是约会,倒是挺像搭伙结伴吃了个饭而已。见到他的那一刻,我还怀疑这家伙开窍了,懂得这些哄女孩的招数。感情是我未到那会,孟星然看到另一个男生,那么对待他的女伴,孟星然只是现学现卖罢了。
这无聊透顶的约会,我再也不想有第二次,我怕自己会消化不良。

北京看病有感
终于见识了什么是挂号半个月,看病一分钟。进去凳子都没坐热呢,大夫就把我赶出来了。我带过去的片子真的只是撇了一眼,多看一眼的话他那写轮眼要出血了吧。我出去的时候还听见主任大夫给旁边的大夫吐槽“现在网上挂号的质量都不怎么高呀”。合着我得躺着进去才算是个高质量的呗!
虽然大夫轻慢的态度变相的给了我一点安慰,但是还是希望每个大夫可以认真的对待每一个病人。不然病人也会觉得“这网上预约的大夫质量都不高呀[衰]”


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