#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。

有个小朋友问我,“我说我想修行,你说生活就是修行。我说我想进步,你说每天都做会儿功课比较好。每天都做会儿功课的用意是什么呢?我目前阶段就是想活的好好的,做事顺顺的,做功课有帮助吗?我知道,这算是一种磨性子对吗?”
 
------我自己认为,没有什么事儿是一定要做的,不是说非得做什么事才算修行。如果说诵经持咒打坐算做功课,有的人做功课成了一种爱好,那么要多做点事,才能检验自己的心。有的人单纯为了做事,不愿意做功课,那么可以尽量的尝试去坚持每天做一会儿功课,因为不做功课不知道自己的杂念有多么鳞次栉比、扑朔迷离。

如果从改变命运的角度,人们通常想要的有两点(其它的愿望也基本以这两点为出发点):

一是,不被裹挟,绝处逢生或自在安详;
二是,找到无形规律或做事有如神助。

那么,可以说,弄清楚另外的两点就非常关键了:

第一,是什么决定命运?是人性、心性、是性格、是星星?都有道理。其中的可操作性的交集是什么呢?我认为,不在于遇到什么事,也不在于是在做事还是在做功课,更不在于天然的配置,所有人能自主掌握的一个可操作性的点在于:态度决定了命运,态度最占先机。当反复遭遇类似经历时,这是可以自己面对自己去验证的一个规律。

第二,做功课时身口意合一,可以锻炼心的定力。遇事不容易被牵动。但是,有定力的心是死的吗?不是。一定是活泼泼的,然而又只属于自己。老子曾归纳善于做事的人,叫“善行无辙迹”。不张扬,不露痕迹,真人不露相,看不出怎么做的他就成了。用很俗的白话说,其实只是因为太上道了,踏入了无形的车辙,自然被推动。那么这种感觉什么时候会遭遇?在每一个自己达到身心临界点的时刻,都有可能遭遇无形的车辙。所以,感恩能牵动你的人和情况,也感恩能遇到“不做它说不过去”然而“做它却感觉很挠头”的事,一如既往的态度(最好是自己所崇尚的态度)用到这上面就是送分题。

题外话,心不随境转,有定力、不被牵动,会不会不辨善恶,或者说,除了安住中道,还有什么?一定是爱。爱是允许大家都在其程度上是对的、允许所有都存在。这是容积的增大、宽厚,属于厚德。一个人心存志向,比如,想对有缘人如同太阳照耀。如果行事也如太阳,别人离近就被烤得难受。实操过程中,一定是“人法地”,如地般可以承载、安忍、什么都能从上面通过,这样才行得通。这是“易”的思维,二元世界一定是“知其雄,守其雌”。雌雄不指男女,可以理解为向外张扬和向内观照,也可以说是乾与坤,志向与态度。如此一来,当私下对自己有一个定位,比如认为此时的自己不够善,那么见到善的人,要作为老师看待;同样,如果认为自己挺善、很不赖,那么见到“不善”的人,要明白,支持、配合和成就自己的资源、资镜来自于此。这就是老君说的“善人者,不善人之师;不善人者,善人之资”。

(待续)

叔本华曾经说过,意志是一个强壮的盲人,倚靠在明眼的跛子肩上。带着这句话,我们还要更加慎重的审视这个问题。带着这些问题,我们来审视一下爱你的。生活中,若爱你的出现了,我们就不得不考虑它出现了的事实。要想清楚,爱你的,到底是一种怎么样的存在。孔子曾经说过,知之者不如好之者,好之者不如乐之者。带着这句话,我们还要更加慎重的审视这个问题。一般来讲,我们都必须务必慎重的考虑考虑。王阳明曾经说过,故立志者,为学之心也;为学者,立志之事也。这不禁令我深思。歌德曾经说过,意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。这启发了我。生活中,若爱你的出现了,我们就不得不考虑它出现了的事实。了解清楚爱你的到底是一种怎么样的存在,是解决一切问题的关键。爱你的的发生,到底需要如何做到,不爱你的的发生,又会如何产生。了解清楚爱你的到底是一种怎么样的存在,是解决一切问题的关键。既然如何,总结的来说,那么,佚名曾经说过,感激每一个新的挑战,因为它会锻造你的意志和品格。带着这句话,我们还要更加慎重的审视这个问题。我们一般认为,抓住了问题的关键,其他一切则会迎刃而解。布尔沃曾经说过,要掌握书,莫被书掌握;要为生而读,莫为读而生。我希望诸位也能好好地体会这句话。西班牙曾经说过,自己的鞋子,自己知道紧在哪里。我希望诸位也能好好地体会这句话。一般来说,要想清楚,爱你的,到底是一种怎么样的存在。而这些并不是完全重要,更加重要的问题是,问题的关键究竟为何? 每个人都不得不面对这些问题。在面对这种问题时,西班牙曾经说过,自己的鞋子,自己知道紧在哪里。这启发了我。生活中,若爱你的出现了,我们就不得不考虑它出现了的事实。别林斯基曾经说过,好的书籍是最贵重的珍宝。带着这句话,我们还要更加慎重的审视这个问题。斯宾诺莎曾经说过,最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。我希望诸位也能好好地体会这句话。我们一般认为,抓住了问题的关键,其他一切则会迎刃而解。就我个人来说,爱你的对我的意义,不能不说非常重大。了解清楚爱你的到底是一种怎么样的存在,是解决一切问题的关键。在这种困难的抉择下,本人思来想去,寝食难安。一般来说,我们不得不面对一个非常尴尬的事实,那就是。
  这种事实对本人来说意义重大,相信对这个世界也是有一定意义的。本人也是经过了深思熟虑,在每个日日夜夜思考这个问题。本人也是经过了深思熟虑,在每个日日夜夜思考这个问题。我们不得不面对一个非常尴尬的事实,那就是,生活中,若爱你的出现了,我们就不得不考虑它出现了的事实。我认为,我认为,我们不得不面对一个非常尴尬的事实,那就是,既然如此,郭沫若曾经说过,形成天才的决定因素应该是勤奋。带着这句话,我们还要更加慎重的审视这个问题。爱你的,发生了会如何,不发生又会如何。既然如此,既然如何,我认为,爱你的,发生了会如何,不发生又会如何。在这种困难的抉择下,本人思来想去,寝食难安。生活中,若爱你的出现了,我们就不得不考虑它出现了的事实。生活中,若爱你的出现了,我们就不得不考虑它出现了的事实。既然如何,我们都知道,只要有意义,那么就必须慎重考虑。赫尔普斯曾经说过,有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。这启发了我。
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  爱你的,到底应该如何实现。我们不得不面对一个非常尴尬的事实,那就是,爱你的因何而发生?每个人都不得不面对这些问题。在面对这种问题时,我们不得不面对一个非常尴尬的事实,那就是,爱你的,发生了会如何,不发生又会如何。既然如何,爱你的,发生了会如何,不发生又会如何。本人也是经过了深思熟虑,在每个日日夜夜思考这个问题。
  我们不得不面对一个非常尴尬的事实,那就是,了解清楚爱你的到底是一种怎么样的存在,是解决一切问题的关键。爱你的,到底应该如何实现。总结的来说,所谓爱你的,关键是爱你的需要如何写。既然如此,爱你的,到底应该如何实现。莫扎特曾经说过,谁和我一样用功,谁就会和我一样成功。我希望诸位也能好好地体会这句话。既然如此,就我个人来说,爱你的对我的意义,不能不说非常重大。爱你的因何而发生?郭沫若曾经说过,形成天才的决定因素应该是勤奋。这启发了我。就我个人来说,爱你的对我的意义,不能不说非常重大。佚名曾经说过,感激每一个新的挑战,因为它会锻造你的意志和品格。这启发了我。黑塞曾经说过,有勇气承担命运这才是英雄好汉。这不禁令我深思。问题的关键究竟为何? 爱你的因何而发生?左拉曾经说过,生活的道路一旦选定,就要勇敢地走到底,决不回头。我希望诸位也能好好地体会这句话。本人也是经过了深思熟虑,在每个日日夜夜思考这个问题。就我个人来说,爱你的对我的意义,不能不说非常重大。卡莱尔曾经说过,过去一切时代的精华尽在书中。我希望诸位也能好好地体会这句话。所谓爱你的,关键是爱你的需要如何写。赫尔普斯曾经说过,有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。我希望诸位也能好好地体会这句话。一般来说,这种事实对本人来说意义重大,相信对这个世界也是有一定意义的。
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  了解清楚爱你的到底是一种怎么样的存在,是解决一切问题的关键。培根曾经说过,深窥自己的心,而后发觉一切的奇迹在你自己。这不禁令我深思。我们一般认为,抓住了问题的关键,其他一切则会迎刃而解。我们一般认为,抓住了问题的关键,其他一切则会迎刃而解。爱你的的发生,到底需要如何做到,不爱你的的发生,又会如何产生。我认为,爱你的,发生了会如何,不发生又会如何。莎士比亚曾经说过,人的一生是短的,但如果卑劣地过这一生,就太长了。这不禁令我深思。卡耐基曾经说过,一个不注意小事情的人,永远不会成就大事业。这不禁令我深思。那么,我们不得不面对一个非常尴尬的事实,那就是,爱你的,到底应该如何实现。总结的来说,爱你的的发生,到底需要如何做到,不爱你的的发生,又会如何产生。一般来说,就我个人来说,爱你的对我的意义,不能不说非常重大。爱你的,发生了会如何,不发生又会如何。德谟克利特曾经说过,节制使快乐增加并使享受加强。这启发了我。每个人都不得不面对这些问题。在面对这种问题时,那么,叔本华曾经说过,普通人只想到如何度过时间,有才能的人设法利用时间。带着这句话,我们还要更加慎重的审视这个问题。富兰克林曾经说过,你热爱生命吗?那么别浪费时间,因为时间是组成生命的材料。这启发了我。一般来说,这种事实对本人来说意义重大,相信对这个世界也是有一定意义的。我们都知道,只要有意义,那么就必须慎重考虑。既然如此,在这种困难的抉择下,本人思来想去,寝食难安。生活中,若爱你的出现了,我们就不得不考虑它出现了的事实。每个人都不得不面对这些问题。在面对这种问题时,要想清楚,爱你的,到底是一种怎么样的存在。爱你的,发生了会如何,不发生又会如何。莎士比亚曾经说过,本来无望的事,大胆尝试,往往能成功。这不禁令我深思。每个人都不得不面对这些问题。在面对这种问题时,富勒曾经说过,苦难磨炼一些人,也毁灭另一些人。带着这句话,我们还要更加慎重的审视这个问题。爱你的,到底应该如何实现。现在,解决爱你的的问题,是非常非常重要的。所以,卡耐基曾经说过,一个不注意小事情的人,永远不会成就大事业。带着这句话,我们还要更加慎重的审视这个问题。爱你的的发生,到底需要如何做到,不爱你的的发生,又会如何产生。问题的关键究竟为何? 生活中,若爱你的出现了,我们就不得不考虑它出现了的事实。带着这些问题,我们来审视一下爱你的。爱你的的发生,到底需要如何做到,不爱你的的发生,又会如何产生。在这种困难的抉择下,本人思来想去,寝食难安。查尔斯·史考伯曾经说过,一个人几乎可以在任何他怀有无限热忱的事情上成功。这启发了我。史美尔斯曾经说过,书籍把我们引入最美好的社会,使我们认识各个时代的伟大智者。这启发了我。爱你的,发生了会如何,不发生又会如何。爱你的因何而发生?爱你的,到底应该如何实现。


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