#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。

笨一点没事的吧
多看点书 每天进步一点
生活总会变好的 对吗

总是有人保护着我的孩子气和任性
可能选男人的眼光真的不太行
但是选朋友的眼光我超棒
有人说成长总是要有付出的 破茧成蝶的过程就是很难很痛的
三十好几的人也应该让自己的各方面都与之匹配
当小朋友是很幸福 但是也要开始学着为别人分担一些
看不到未来 也不知道自己想要的未来是什么样子里的
但是我永远相信 会过去的 会好的 对吗

#社会主义核心价值观#【社会主义核心价值观 | 诚信】

诚信:公民道德的基石

诚实守信是人类千百年传承下来的优良道德品质。诚信既是个人道德的基石,又是社会正常运行不可或缺的条件。诚信缺失的个人将失去他人的认可,诚信缺失的社会将失去人与人之间正常关系的支撑。在中国特色社会主义条件下,必须加强公民的诚信品质。

1、诚信的内涵

诚信就其内涵而言,包括诚和信两方面;这两方面既有所区别,又可以互训使用。

“诚”的内容又包括两方面:一是真实,二为诚恳。真实的意思是不有意歪曲客观事物的本来面貌。人对客观事物的认识,本来就包含着两方面的内容:一是客观事物给人的声、光、热等刺激,二是主体对这些刺激的加工和整理。由于主体对客观事物进行了加工整理,而作为此整理基础的人的实践又受到历史条件等的制约,人的主观认识与客观之间有所差距,是难以避免的。但真实要求忠于自己现阶段对客观事物的认识,而不因为什么原因,特别是因为自己的利益而去有意的歪曲它。诚恳的意思是不有意歪曲自己主观意图的本来面貌。人对自己的主观意图,一般有着准确的把握,但直接表达这些主观意图,可能要付出代价。但诚恳要求忠于自己,而不是由于畏惧代价而去歪曲自己。真实与诚恳结合起来,就构成了“诚”的基本内容。”信“字由人字旁加一个言字组成,指的是人说话要算数,对自己的承诺负责,要言而有复,诺而有行。在古代,信一开始指的是在祭祀时人对神灵所说的话;由于古人认为神灵支配着自然并统治着自己,因此这些祭祀的话对他们来说具有非同小可的意义,必须要遵守。后来,这种意义扩展开来,不再是对神说的话要算数,而是所有的话都要算数了,言必信,行必果。诚与信有所区别:诚讲的是不能歪曲主观和客观的实际状况,更强调静态的真实;信讲的是不能违背自己的诺言,更强调动态的坚守。更深一层的,诚是一种内在的德性与修为,而信则是一种外在的确认与表达。但二者之间的联系又是一目了然的:静态的真实是动态坚守的基础,动态坚守也是静态真实的结果;内在的德性与修为会通过外在的言行加以确认,而外在的言行没有内在的涵养作为基础那也是难以持久的。正基于此,诚信经常互训连用:一方面,用诚来解释信,用信来解释诚,“诚,信也,从言从声”,“信,诚也,从人从言”;另一方面,诚信结合在一起,表示诚实无欺、恪守信用之义。

需要特别指出的是,诚信的内涵是有条件的,而不是绝对的;它需要由更高、更重要的价值来引领和统率。当诚信的要求与更高、更重要的价值相冲突时,诚信需要服从那些更高、更重要的价值。例如当诚信与爱国相冲突时,诚信就应该服从爱国。如果侵略者向公民索要事关民族利益的机密时,如果公民在这种情境中讲求诚信,那无疑是非常愚蠢的,因为这样的诚信会伤害国家利益。如果这时能够隐瞒或者骗过敌人,那就非常机智了;如果不能够隐瞒,则大义凛然地拒绝敌人,乃至舍身成仁,那就更是民族英雄了。

2、为什么要诚信

诚信是各个文明都加以珍视的基本价值,而中华民族更是把诚信作为人之所以成为人的基本特点之一,认为人无信不立。西方社会步入近现代之后,由于市场经济履行契约的基本要求,开始把诚信作为最重要的个人品质加以强调。随着中国加入全球化,特别是实行市场经济之后,契约精神所要求的诚信维度也愈发被凸显出来。可见,中国公民的诚信品质基于两种互相融合的传统,一是中国文化中内诚外信的传统,二是市场文化中契约之信的传统。

中国古典文化与西方基督教文化的一个基本区别,就是中国人没有宗教传统,而西方人却无法想象如何在没有神的条件下设计自己的生活意义。中国人将自己的意义不是归结于上帝,而是归结于自己的家庭和种族,用近乎无限的血缘和民族的延续,以及与之相应的文明传承来彰显自己有限生命的价值所在。但家庭和种族又来自于哪里呢?来自于自然和天道。于是,忠实于天地,顺应于自然,便成了中国人安身立命的价值支撑之一。而正是这种价值支撑,将“诚”的品性植入了中国人的生命意义。《礼记》讲“诚者,天之道也”,以及朱熹注解的“诚者,真实无妄之谓,天理之本然也”,都是沿着这个逻辑来解释诚对于人的价值。因此,“诚”作为中国传统文化的基点,不是由于类似契约之信那样的外在原因进入了伦理系统,而是由于人的价值需要而内化于人性本原。在古代中国人看来,天地万物皆有其道,不为人力所变,而人作为自然的产物,也应该保存天道自然的这一特征,从而将外在的自然特征转化为了内在的德性品质。如果说在西方文化中,人无诚信还只是没有道德的话,那么在中国文化中,丧失诚信就在理论上被剥夺了做人的资格。这是相信上帝造人的基督教文明逻辑所难以企及的。既然诚是人的基本特征和内化了的德性,诚就必然要通过人的言行表现出来,并成为一个动态的过程,这就是信;反过来,一个人是否可信,也就成了他是否诚的判断依据与标准。如果一个人是诚的,那么他必然也是信的;反过来,一个人是信的,他必然也是诚的。孔子沿着这个思路,就得到了“今吾于人也,听其言而观其行”的结论。这种内诚外信并达到诚信统一的传统,向我们提示了诚信对于一个人的内在价值。只有诚信,一个人才获得了顺应自然的真诚无妄的德性,才获得了与天地一致的安宁,才获得了身心内外契合的统一。这便是中国公民诚信品德的第一个传统,即内诚外信的传统。

近代成为经济生活普遍组织方式的市场本质上基于契约,这又形成了中国公民诚信品德的第二个传统,即契约之信的传统。契约基于合同,它的前提有二:一是人与人之间的互相独立,二是人与人之间的互相依赖。就人与人之间互相独立而言,每个人都有自己的利益,并将与他人的交往视为自己收益最大化的手段,他没有义务、也没有必要将其它人的福利考虑进自己的选择之内。就人与人之间的互相依赖而言,这些将自己与其它人区别开来的人之所以能够这样做,恰恰是因为他们不是通过血缘宗法关系,而是通过商品交换关系来满足自己的一切物质需求。这个认为自己独立于社会的人,实际上比历史上任何时候的个人都更加依赖社会,从而依赖其它人。一方面,公民把自己的利益看作与其它人对立的,排斥其它人来保护自己;另一方面,公民在现实中是相互依赖的,他们只有在交换合作中才能真正实现自己的利益。调节这种既互相对立、又互相依赖的办法,就只能是预先规定各自的权利与义务,通过彼此约束的方式来限制各自利益最大化的冲动,签订契约。但签订契约并不能够保证双方都履行契约,因为既然假设双方都是自私的人,就必须考虑他们机会主义地逃避契约义务的可能性。只要契约一方发现逃避契约的履行能够带来比信守承诺更大的利益,他就总面临诱惑。这个时候,人们发现仅仅契约本身并无法解决自利人的相互依赖的问题,而必须引入诚信的道德维度,市场经济的运转才真正可能是平滑的。换而言之,如果没有诚信,公民生活于其中的市场经济就会陷入不可克服的混乱。正是这种必不可少的契约之信,与传统文化中的内诚外信一起,构成了今天中国公民诚信品德的两种原因。

3、诚信品质的现状、问题与对策

今日中国公民诚信品质的现状,可谓喜忧参半。既有很多诚实守信的楷模,也有不少无信无义的败类。前者的典型如兄债弟偿的“信义兄弟”,后者的典型则有臭名昭著的“三鹿”奶粉。普通公民中的情况也大体相似,有人一诺千金,有人言而无信。甚至在同一个人身上,都会出现时而诚信、时而失信的情况。这种现状表明,我国公民诚信品质仍然有提高的空间,需要找到问题所在并针对性地加以解决。

公民诚信问题时有发生,问题出在两方面。一方面,功利主义的兴起与传统道德的失落造成了人们不再把诚信作为自己的基本价值追求和安身立命之本,人们内心支撑结构的变化造成了诚信问题的出现。另一方面,市场经济的契约体系不仅仅是道德要求,还是一种制度建构,而目前后者在我国尚不完善,给了违约之徒以可乘之机。

诚信问题,在中国古代主要是通过人的道德修养来解决的。作为安身立命基础的诚信,是君子生活方式的特征之一。这种诚信不需要额外的制度加以保障,也不需要专门的惩罚来加以规训;人内心价值体系的要求和生命意义的寄托,是其最好的保证。这种价值意义体系,是与前市场社会的伦理秩序相一致的。但随着世界史发展到近现代史,封闭的小农经济为开放的市场经济所取代,个人利益的合法化是一个必然的趋势。在公民的内心之中,便会出现理性计算与道德压力的僵持。这种僵持在古代社会是不成为问题的,因为“君子”之所以为“君子”,正是因为他不能见利忘义。但在现代,公民的价值体系中利益的地位被抬高了,道德压力的强调减少了,终于形成了二者的僵持。当利益的算计压倒道德考虑的时候,人便表现不出诚信精神;只有道德考虑超过利益算计的时候,公民才能够表现出诚信品质来。也就是说,在功利主义与传统道德并驾齐驱的时候,在利益算计与德性思考等量齐观的时候,公民并不能保证总是表现出诚信品质来。这便是当今诚信问题时有出现却又不至于泛滥成灾的第一个原因所在。针对这一症结,没有其它办法,只能是加强宣传和教育,在增加诚信的舆论气氛的同时,适当地减少对市场经济功利主义的强调,以改变公民头脑中僵持二者的力量对比,让诚信能够稳定地战胜功利,从而提高全社会的诚信水平。

实际上,发达的市场体系也已经找到了解决自己诚信问题的方向。在传统道德受到功利主义冲击更严重的西方各国,曾经面临比今天中国更加严重的诚信危机。商品经济越是发达,人越是表现为独立的个体,他与其他人的相互依赖就更加明显,契约就越是必要。更多的契约意味着更多的机会主义的温床。当契约的缔结者反复面对违约所带来的利益诱惑时,自然会有更多的人选择抛弃诚信。当这种行为上的短期化成为常态时,市场也就面临崩溃的风险。为了重建诚信,进而保证契约的履行和市场的平滑化,从个人主义的视角看来,真正的出路就在于让违约成本远远超过违约收益。当个人面对的理性计算的结果改变时,他的行为也就自然而然地改变了。具体的做法,是建立广泛的信用记录,而让留下不良信用记录的人在下次进入契约时面临更高的门槛和成本。比如说,让曾经没有按时还贷款的人的名单在所有银行之间共享,使其再次贷款时或者被拒绝,或者面临更高的利率。当个人意识到违约的风险很大而且长期化时,他就会改变自己对违约成本的判断,进而做出诚信的选择。在今日中国,已经有了市场化的功利主义来诱惑人们放弃诚信,却还没有制度化的惩罚机制来引导人们回归诚信,自然造成了有些公民义利不分的错误。虽然,因为惩罚机制总是少于和落后于人们订立契约的场合,西方的这一思路和实践并不能完全解决诚信问题,但是他们行之有效的制度化方式却是值得我们借鉴的地方。相信在诚信记录制度建立建全之后,诚信问题会在很大程度上得到缓解。

一方面加强对公民的教育,从主观上恢复中国传统文化给予国人的道德感,另一方面建立对公民的制度化的引导,从客观上改变中国公民面临的利益选择。这两方面结合起来,就能够基本解决中国公民当前面临的诚信问题。


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