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姆潘巴现象(姆潘巴现象是真的吗)

xj 2023-08-29

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1、姆潘巴效应原理? 2、什么是姆潘巴现象? 3、什么叫做姆潘巴现象 4、姆潘巴现象 5、什么是姆潘巴效应? 6、姆潘巴现象的证明 姆潘巴效应原理?

姆潘巴效应原理:在同等质量和同等冷却环境下,温度略高的液体在其与该冷却环境直接接触的分子将比温度略低的温度下降的快。

若其冷却环境能始终维持一致(温度不变)的冷却能力,则温度高的液体将先降至冷却环境温度,若温度低于该液体冰点则高温液体先结冰。

液体降温速度的快慢不是由液体的平均温度决定,而是由液体温度梯度决定的,当热的液体冷却时,梯度较大,而且在冻结前的降温过程中,热的液体的温度差一直大于冷的液体的温度差。这种情况是由于上表面的温度愈高,从上表面散发的热量就愈多,因而降温就愈快。

扩展资料:

实验验证

2012年,英国皇家化学学会举办比赛,解释姆潘巴现象。超过22000人参加,最后Erasto Mpemba本人宣布Nikola Bregovivic为获胜者。

Bregović提出了造成这种影响的两个原因——较冷的样品过冷而不是冻结,较温暖的样品中的增强对流通过保持容器壁上的热梯度而加速冷却。

参考资料:百度百科-姆潘巴现象

[img]什么是姆潘巴现象?

姆潘巴现象(Mupainmubareffect),又名姆佩姆巴效应,指在同等体积、同等质量和同等冷却环境下,温度略高的液体比温度略低的液体先结冰的现象。

亚里士多德、培根和笛卡尔均曾以不同的方式描述过该现象,但是均未能引起广泛的注意。1963年,坦桑尼亚的马干巴中学三年级的学生姆潘巴经常与同学们一起做冰淇淋吃。在做的过程中,他们总是先把生牛奶煮沸,加入糖,等冷却后倒入冰格中,再放进冰箱冷冻。有一天,当姆潘巴做冰淇淋时,冰箱冷冻室内放冰格的空位已经所剩无几。为了抢占剩下的冰箱空位,姆潘巴只得急急忙忙把牛奶煮沸,放入糖,等不及冷却,就把滚烫的牛奶倒入冰格中,并送入冰箱。一个半小时后,姆潘巴发现了一个让他十分困惑的现象:他放入的热牛奶已经结成冰,而其他同学放的冷牛奶还是很稠的液体。照理说,水温越低,结冰的速度越快,而牛奶中含有大量的水,应该是冷牛奶比热牛奶结冰速度快才对,但事实怎么会颠倒过来了?姆潘巴把这个疑惑从初中带到了高中。他先后请教了几个物理老师,都没有得到答案。一位老师感觉他提出的问题怪异得近乎荒唐,就用嘲讽的口吻说:你说的这些就叫做姆潘巴现象吧!但执着的姆潘巴并没有认为自己的问题很荒唐,他抓住达累斯萨拉姆大学物理系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。这位博士并没有对他的问题嗤之以鼻。回到实验室后,博士按照姆潘巴的陈述做了冷热牛奶实验和冷热水物理实验,结果都观察到了姆潘巴所描述的颠覆常识的怪现象。于是,他邀请姆潘巴和他一起对这个现象进行了深入研究。1969年,他和丹尼斯·奥斯伯恩博士(DenisG.Osborne)共同撰写了关于此现象的一篇论文,因此该现象便以其名字命名。

“姆潘巴现象”真的能颠覆我们以往关于水结冰的常识吗?四十多年来,许多论文与实验试图证实这个现象背后的原理,但由于缺乏科学实验数据以及定量分析,至今没有定论。

什么叫做姆潘巴现象

我来救你,不知道其实很正常!姆潘巴现象被称为世界物理难题,四十多年来遭到了物理老师的否定,还被媒体说成是谎言。然而,根据中学物理理论我们可以发现姆潘巴问题只是一

道中学生知识大综合题,每一名中学生都可以掌握其证明的方法。

证明:假设热水可以比冷水先结冰,那么必要条件是或者热水的冰点比冷水高、或者热水的降温速度比冷水快。由于在常压下纯净的热水与冷水冰点相同,所以要证明姆潘巴现象就必须证明热水的降温速度快于冷水。

根据物理基础理论:热水的蒸发强度大于冷水而密度小于冷水。如果取两只相同的非密封容器,放入同质同量的水,一个为热水,另一个为冷水,把它们同时放进同一外部环境温度中。热水在降温过程中因蒸发而失去的水分比冷水多,所以初温高的水最终质量必然小于初温低的水,热水的降温速度也必然始终比冷水快。

如果取两只相同的密封容器,放入同质同量的水,一个为热水,另一个为冷水,把它们同时放进同一外部环境温度中。热水在降温过程中因密度增大、体积缩小而形成的容器内气压必然低于冷水因降温而形成的容器内气压,热水的沸点温度比冷水低并且对流强度大于冷水,热水在单位时间内失去的热量始终比冷水多,所以热水的降温速度必然始终比冷水快。

由于在同质同量同外部环境温度条件下热水的降温速度始终比冷水快,当外部环境温度处于持续降温状态时,热水的温度会比冷水温度更低;当外部环境温度处于特定时间内或特定温度范围内降温状态时,热水的温度会与冷水相等或者高于冷水。所以,在同质同量同外部环境温度条件下热水的温度会比冷水温度更低是一种普遍现象,冷水比热水先结冰是在特定的外部环境温度条件下出现的特定现象,姆潘巴现象符合物理基础理论。

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姆潘巴现象(姆潘巴现象是真的吗)

姆潘巴现象

一、姆佩巴效应

人们通常都会认为,一杯冷水和一杯热水同时放入冰箱时,冷水结冰快。事实并非如此。1963年的一天,在地处非洲热带的坦桑尼亚一所中学里,一群学生想做一点冰冻食品降温。一个名叫埃拉斯托·姆佩巴的学生在热牛奶里加了糖后,准备放进冰箱里做冰淇淋。他想,如果等热牛奶凉后放入冰箱,那么别的同学将会把冰箱占满,于是就将热牛奶放进了冰箱。过了不久,他打开冰箱一看,令人惊奇的是,自己的那杯冰淇淋已经变成了一杯可口的冰淇淋,而其他同学用冷水做的冰淇淋还没有结冰。他的这一发现并没有引起老师和同学们的注意,相反在为他们的笑料。姆佩巴把这特殊现象告诉了达累萨拉姆大学的物理学教授奥斯博尔内博士。奥斯博尔内听了姆佩巴的叙述后也感到有点惊奇,但他相信姆佩巴讲的一定是事实。尊重科学的奥斯博尔内又进行了实验,其结果也姆佩巴的叙述完全相符。这就确切地肯定了在低温环境中,热水比冷水结冰快。此后,世界上许多科学杂志载文介绍了这种自然现象,还将这种现象命名为姆佩巴效应(Mpemba Effect)。

二、姆佩巴效应的历史

热水比冷水更快结冰的事实已被知道了很多个世纪。最早提到并记载此一现象的数据,可追溯到公元前300年的亚里斯多德,他写道:

先前被加热过的水,有助于它更快地结冰。因此当人们想去冷却热水,他们会先放它在太阳下...

但在 20 世纪前,此现象只被视为民间传说。直到1969年,才由Mpemba再次在科学界提出。自此之后,很多实验证实了 Mpemba 效应的存在,但没有一个唯一的解释。

大约在1461年,物理学家 Giovanni Marliani 在一个关于物体怎样冷却的辩论上,说他已经证实了热水比冷水更快结冰。他说他用了四盎司沸水,和四盎司未加热过的水,分别放在两个小容器内,置于一个寒冷冬天的屋外,发现沸水首先结冰。但他没能力解释此一现象。

到了十七世纪初,此现象似乎成为一种常识。1620年培根写道水轻微加热后,比冷水更容易结冰。不久之后,笛卡儿说经验显示,放在火上一段时间的水,比其它水更快地结冰。

直至1969年,那已是Marliani实验500年之后,坦桑尼亚中学的一个命叫Mpemba的中学生再发现此现象的故事,被刊登在《新科家》(New Scientist)杂志。这个故事告诉科学家和老师们,不要忽视非科学家的观察,和不要过早下判断。

1963年,Mpemba 正在学校造雪糕,他混合沸腾的牛奶和糖。本来,他应该先等牛奶冷却,之后再放入冰箱。但由于冰箱空间不足,他不等牛奶冷却,就直接放入去。结果令他很惊讶,他发现他的热牛奶竟然比其同学的更早凝固成冰。他问他的物理老师为什么,但老师说,他一定是和其它同学的雪糕混淆了,因为他的观察是不可能的。

当时Mpemba 相信他老师的说法。但那一年后期,他遇见他的一个朋友,他那朋友在 Tanga 镇制造和售卖雪糕。他告诉Mpemba,当他制造雪糕时,他会放那些热液体入冰箱,令他们更快结冰。Mpemba发觉,在Tanga镇的其它雪糕销售者也有相同的实践经验。

后来,Mpemba学到牛顿冷却定律,它描述热的物体怎样变冷(在某些简化了的假设下)。Mpemba 问他的老师为什么热牛奶比冷牛奶先结冰。这位老师同样回答是一定Mpemba混淆了。当Mpemba继续争辩时,这位老师说:所有我能够说的是,这是你Mpemba的物理,而不是普遍的物理。从那以后,这位老师和其它同学就用那是Mpemba的数学或那是Mpemba的物理来批评他的错误。但后来,当Mpemba在学校的生物实验室,尝试用热水和冷水做实验时,他再一次发现:热水首先结冰。

更早时,有一位物理教授Osborne博士访问Mpemba的那间中学。Mpemba问他这个问题。Osborne博士说他想不到任何解释,但他迟些会尝试做这个实验。当他回到他的实验室,便叫一个年轻的技术员去测试Mpemba的实验。这位技术员之后报告说,是热水首先结冰,又说:但我们将会继续重复这个实验,直至得出正确的结果。然而,实验报告给出同样的结果。在1969年,Mpemba和Osborne报导他们的结果。

同一年,科学上很常见的巧合之一,Kell博士独立地写了一篇文章,是关于热水比冷水先结冰的。Kell 显示,如果假设了水最初是透过蒸发冷却,和维持均匀的温度,这样,热水就会失去足的质量而首先结冰。Kell因此表明这种现象是真的(当时,这现象在加拿大城市是一个传闻。),而且能够用蒸发来解释。然而,他不知道Osborne的实验。Osborne测量那失去的质量,发现蒸发不足以解释此现象。后来的实验采用密封的容器,排除了蒸发的影响,仍然发现热水首先结冰。

三、对姆佩巴效应的各种解释

什么是Mpemba效应?有两个形状一样的杯,装着相同体积的水,唯一的分别是水的温度。现在将两杯水在相同的环境下冷却。在某些条件下,初温较高的水会先结冰,但并不是在任何情况下,都会这样。例如,99.9℃的热水和0.01℃的冷水,这样,冷水会先结冰。Mpemba效应并不是在任何的初始温度、容器形状、和冷却条件下,都可看到。

一般人会认为这似乎是不可能的,还有人会试图去证明它不可能。这种证明通常是这样的:30℃的水降温至结冰要花10分钟,70℃的水必须先花一段时间,降至30℃,然后再花 10分钟降温至结冰。由于冷水必须做过的事,热水也必须做,所以热水结冰慢。这种证明有错吗?

这种证明错在,它暗中假设了水的结冰只受平均温度影响。但事实上,除了平均温度,其它因素也很重要。一杯初始温度均匀,70℃的水,冷却到平均温度为30℃的水,水已发生了改变,不同于那杯初始温度均匀,30℃的水。前者有较少质量,溶解气体和对流,造成温度分布不均。这些因素会改变冰箱内,容器周围的环境。下面会分别考虑这四个因素。

1. 蒸发——在热水冷却到冷水的初温的过程中,热水由于蒸发会失去一部分水。质量较少,令水较容易冷却和结冰。这样热水就可能较冷水早结冰,但冰量较少。如果我们假设水只透过蒸发去失热,理论计算能显示蒸发能解释Mpemba效应。 这个解释是可信的和很直觉的,蒸发的确是很重要的一个因素。然而,这不是唯一的机制。蒸发不能解释在一个封闭容器内做的实验,在封闭的容器,没有水蒸气能离开。很多科学家声称,单是蒸发,不足以解释他们所做的实验。

2. 溶解气体——热水比冷水能够留住较少溶解气体,随着沸腾,大量气体会逃出水面。溶解气体会改变水的性质。或者令它较易形成对流(因而较易冷却),或减少单位质量的水结冰所需的热量,或者改变沸点。有一些实验支持这种解释,但没有理论计算的支持。

3. 对流——由于冷却,水会形成对流,和不均匀的温度分布。温度上升,水的密度就会下降,所以水的表面比水底部热—叫热顶。如果水主要透过表面失热,那么,热顶的水失热会比温度均匀的快。当热水冷却到冷水的初温时,它会有一热顶,因此与平均温度相同,但温度均匀的水相比,它的冷却速率会较快。虽然在实验中,能看到热顶和相关的对流,但对流能否解释Mpemba效应,仍是未知。

4. 周围的事物——两杯水的最后的一个分别,与它们自己无关,而与它们周围的环境有关。初温较高的水可能会以复杂的方式,改变它周围的环境,从而影响到冷却过程。例如,如果这杯水是放在一层霜上面,霜的导热性能很差。热水可能会熔化这层霜,从而为自己创立了一个较好的冷却系统。明显地,这样的解释不够一般性,很多实验都不会将容器放在霜层上。

最后,过冷在此效应上,可能是重要的。过冷现象是水在低于0℃时才结冰的现象。有一个实验发现,热水比冷水较少会过冷。这意味着热水会先结冰,因为它在较高的温度下结冰。但这也不能完成解释Mpemba效应,因为我们仍需解释为什么热水较少会过冷。

在很多情况下,热水较冷水先结冰,但并不是在所有实验中都能观察到这种现象。而且,尽管有很多解释,但仍没有一种完美的解释。所以,姆佩巴效应仍然是一个谜。

但是已证明这是错的了!!!

什么是姆潘巴效应?

姆潘巴现象背后一杯冷水和一杯热水同时放入冰箱的冷冻室里,哪一杯水先结冰?“当然是冷水先结冰了!”相信很多人都会毫不犹豫地做出这样的回答。可是,很遗憾,这个答案是错的。发现这一错误的是非洲坦桑尼亚的马干巴中学的初三学生姆潘巴。1963年的一天,姆潘巴发现自己放在电冰箱冷冻室里的热牛奶比其他同学的冷牛奶先结冰。这令他大为不解,于是,他立刻跑到老师那儿去向老师请教。老师却很轻易地说:“肯定是你搞错了,姆潘巴。”姆潘巴不服气,又做了一次试验,结果还是热牛奶比冷牛奶先结冰。某天,达累斯萨拉姆大学物理系主任奥斯玻恩博士到姆潘巴所在学校访问。姆潘巴就鼓足勇气向博士提出了他的问题。奥斯玻恩博士的回答说:“我不能马上回答你的问题,不过我保证等我一回到达累斯萨拉姆就亲自做这个实验。”结果,博士的实验和姆潘巴说的一样。于是,人们就把这种现象称为“姆潘巴现象”。40多年来,“姆潘巴现象”一直被人们当作真理认可到今天。事情到这里并没有结束。2004年,上海向明中学一女生庾顺禧对这一现象提出了质疑。在科技名师黄曾新的指导下,庾顺禧和另外两名女生开始研究姆潘巴现象。她们利用糖、清水、牛奶、淀粉、冰淇淋等多种材料,采

姆潘巴现象的证明

姆潘巴现象被称为世界物理难题,四十多年来遭到了物理老师的否定,还被媒体说成是谎言。然而,根据中学物理理论我们可以发现姆潘巴问题只是一道中学生知识大综合题,每一名中学生都可以掌握其证明的方法。

证明:假设热水可以比冷水先结冰,那么必要条件是或者热水的冰点比冷水高、或者热水的降温速度比冷水快。由于在常压下纯净的热水与冷水冰点相同,所以要证明姆潘巴现象就必须证明热水的降温速度快于冷水。

根据物理基础理论:热水的蒸发强度大于冷水而密度小于冷水。如果取两只相同的非密封容器,放入同质同量的水,一个为热水,另一个为冷水,把它们同时放进同一外部环境温度中。热水在降温过程中因蒸发而失去的水分比冷水多,所以初温高的水最终质量必然小于初温低的水,热水的降温速度也必然始终比冷水快。

如果取两只相同的密封容器,放入同质同量的水,一个为热水,另一个为冷水,把它们同时放进同一外部环境温度中。热水在降温过程中因密度增大、体积缩小而形成的容器内气压必然低于冷水因降温而形成的容器内气压,热水的沸点温度比冷水低并且对流强度大于冷水,热水在单位时间内失去的热量始终比冷水多,所以热水的降温速度必然始终比冷水快。同时,根据水的三相图理论:当水受到的气压降低时,冰点温度升高。初温高的开水因最终受到的气压低于初温低的冷水,所以开水的冰点高于冷水的冰点。

由于在同质同量同外部环境温度条件下热水的降温速度始终比冷水快,当外部环境温度处于持续降温状态时,热水的温度会比冷水温度更低;当外部环境温度处于特定时间内或特定温度范围内降温状态时,热水的温度会与冷水相等或者高于冷水。所以,在同质同量同外部环境温度条件下热水的温度会比冷水温度更低是一种普遍现象,冷水比热水先结冰是在特定的外部环境温度条件下出现的特定现象..如果我们选取同质同量的纯水,其一为4℃的冷水,另一为100℃的沸水,采用令二者降温速度十分缓慢的同一外部环境温度条件做实验,那么任何人都无法让4℃的冷水比100℃的热水先结冰。通过实验可以证明:姆潘巴现象符合物理基础理论,人们否定姆潘巴现象,主要是自身在观察客观事物方面或冷冻实验过程中存在不足。以上海三名高中生的实验为例:她们在黄曾新老师的指导下,仅仅做了在快速冷冻条件下的实验,没有去观察在缓慢降温条件下的冷冻结果,所以她们的实验不能成为否定姆潘巴现象的理由。

根据中学物理基础理论和目前已掌握的正确实验方法可以知道,只有当热水和冷水所处的同一外部环境温度条件使得初温低的冷水降温到完全冻结需要较长或无限长的时间状态下时,姆潘巴现象才能发生或一定发生。所以姆潘巴现象的发生需要冰箱缓慢降温,而冰箱降温越是缓慢其温度不均匀现象越弱,对实验的结果影响也越小。冰箱降温越快其温度不均匀现象也越强,这反而有利于冷水先结冰而不利于热水先结冰。

姆潘巴将牛奶煮沸后立即放进冰箱,而他的同学却是将没有加温的冷牛奶直接放进冰箱,如果二人在牛奶放进冰箱时都放了糖,那么糖在热牛奶中的溶解速度比在冷牛奶中的溶解速度快得多,仍然应该是同学的冷牛奶先结冰。

从现有资料上可以发现,世界上做冰淇淋的配方五花八门,其中许多配方中并没有淀粉,我们可以参照上海地区销售量比较大的光明牌冰淇淋进行分析:光明牌冰淇淋品种众多,但从其配方来分类主要集中在两大类,一类是采用水和油脂经快速搅拌所形成的乳化液为主要原料,配方中必须加入淀粉以增加其稠粘度,同时还得加入糖、香精、稳定剂等等。另一类主要是采用奶粉为主要原料,由于这一类冰淇淋口感好,但成本比前一类要高,所以在外包装上都标明纯牛奶字样。姆潘巴和同学是采用牛奶做冰淇淋的,由此可知姆潘巴的冰淇淋中不会含有香精、稳定剂等物质,如果是没有加水或加水较少的原奶,则姆潘巴没有必要再加入淀粉来破坏口感。

奥斯玻恩是用热水与冷水做实验并证明姆潘巴说的那个现象属实,奥斯玻恩不会节外生枝的在水中加入糖或者还加入了淀粉。

姆潘巴现象作为一种客观事实,数十年来却受到世界物理界的怀疑和争议,这几年国内更是一片否定之声。其实,完成这个证明是十分简单的事:将同质同量而初始温度分别为100℃的开水与35℃的凉水同时放进冰箱冷冻室内,如果冷冻室内的温度条件对水形成快速降温状态,我们看到的往往是初温低的水先结冰了,但这仅仅是一个片面现象。只要切断冰箱的电源,使冷冻室内的温度上升,当被冻结的开水与凉水完全溶化后,再一次进行冷冻实验,结果只能是原先的开水先结冰;如果反复这个实验过程,后面的结果都将是同一个结果。所以,在快速降温状态下冷水可以出现、也仅仅出现一次先结冰现象。

如果冰箱冷冻室的温度条件对水形成缓慢降温状态,我们看到的是初温高的开水先结冰。假若此时让冷冻室内的温度上升,当开水和凉水完全溶化后再一次降温冷冻,那么不论冷冻室内的温度条件处于何种状态,结果都是原先的开水先结冰。如此反复操作,同样只能是原先的开水先结冰。因此,在缓慢降温状态下冷水不可能先结冰。姆潘巴现象让我们对水的特性有了更多的了解,而《姆潘巴现象》所受到的遭遇说明科学而认真的态度在认识自然、掌握自然过程中的重要性。

附:完成开水先结冰实验的操作要点。

四十多年来,世界上很少有人完成开水先结冰的实验,其原因在于实验的方法缺乏科学性。从理论上说,在同质同量同外部环境温度条件下36℃的水可以比35℃的水先结冰,但如果二者的温度比较接近,那么它们在蒸发强度和密度上的差异较小,很难用实验的方法来体现热水在降温速度上的优势。根据物理基础理论,在常压下100℃是水的沸点,在4℃时水的密度最大,为了更清晰地完成热水先冰的实验,我们可以依据姆潘巴问题给出已知条件,选用尽可能接近100℃的热水与4℃的冷水、合理的外部环境实验初始温度、减缓外部环境温度的下降速度;非密封容器具备较大的蒸发面积,密封容器有较高的密封度。特别要注意开水的提取方法:沸水一但离开加热源,温度和蒸发强度的下降很快,必须快速准确的先提取定量的开水,然后再按同质同量要求提取冷水。 采用非密封容器完成开水先结冰实验的操作方法:(供参考)

1, 将冰箱冷冻室内的实验初始温度控制在4℃,取两只相同的盘子,放入同质同量的水,一个为4℃的冷水,另一个为接近100℃的热水,把它们同时放进冰箱冷冻室内。控制冷冻室内温度的下降速度,使其每小时下降1℃(或每二小时下降1℃),完成冷冻后记录热水与冷水的最终质量。

2, 在冬季,利用自然降温完成这个实验。当某一天中午户外气温不低于4℃而夜间的最低温度在零下2~3℃时,可选择在中午时间取两只相同的盘子,放入同质同量的水,一个为接近100℃的热水,另一个为温度与户外气温相同的冷水,把它们同时放到户外同一位置上,记录热水与冷水完全冻结的时间和二者最终的质量。

3, 参照上海三名高中生的实验方法操作,冷冻结束后记录热水与冷水的最终质量。根据热水最终质量小于冷水来证明:因为热水的降温速度始终快于冷水,热水可以比冷水先结冰。

4,取两只相同的容器,放入同质且同重量的纯水,其一为100℃的开水,另一个为35℃的冷水,把它们同时放置于常温(不低于水的冰点)环境中,当经过充分长时间(5小时、10小时或1天、2天)后,将它们同时放进冰箱,则初始温度高的开水先结冰。理由:开水与冷水在同一外部温度环境中经过充分长时间后,它们的温差几乎为零,如果容器是密封状态,那么热水在降温过程中因密度增大、体积缩小而使容器内部的气压小于冷水此时在容器中形成的气压,。继续降温则初温高的开水因沸点更低、对流强度更大,单位时间内由容器外壁热传导而失去的热量更多,所以开水降温的速度更快能先到冰点。

如果容器是非密封状态,那么热水因蒸发强度大于冷水而失去更多的水分,继续降温则初温高的开水因质量此时已经小于初温低的冷水,所以单位时间内降温速度更快而能先到冰点。

5,取相同容器,分别放入同质且同重量的开水和冷水(纯水)并同时放进冰箱,当二者都已结冰后切断冰箱电源让冷冻室内的温度上升到水的冰点之上,等到二者均完全溶化后再次接通冰箱电源继续冷冻,则开水先结冰。理由同上。

6,当冰箱处于35℃的外部环境温度中时,切断冰箱电源并让冷冻室内的温度也处于35℃,取相同容器分别放入同质且同重量的100℃的开水和35℃的冷水(纯水)并同时放进冰箱,接通冰箱电源且控制冰箱冷冻室内温度的下降速度,使得冷水降温到冰点需要经过充分长的时间,则开水先结冰。理由同上。

7,如果将冰箱冷冻室内的温度保持为0.1℃,取两只相同的容器,分别放入同质且同重量的纯水,其一为0.1℃的冷水,另一为100℃的开水,把它们同时放入冰箱,继续将冷冻室内温度保持在0.1℃,在经过充分长的时间后再将冷冻室内的温度降低到水的冰点之下,则理论上开水先结冰。理由同上。

8,根据姆潘巴问题给出的已知条件:我们可以将冰箱冷冻室内的温度控制在35℃,取两只相同的容器,放入同质同体积的纯水,其一为100℃的开水,另一为35℃的冷水,把它们同时放入冰箱且控制冷冻室内温度的下降速度,使得冷水从35℃降温到冰点需要经过充分长的时间,则初温高的开水先结冰。

理由:常压下100℃的开水其密度小于35℃的冷水,因此开水的质量小于同体积的冷水,所以姆潘巴问题可以理解为:为什么在同一外部环境温度条件下,少量的热水会比多量的冷水先结冰了?答案很简单:在快速降温条件下冷水因初温低而能先结冰;在缓慢降温条件下热水因初始质量小于冷水,在密封容器中热水又因降温使得容器内的气压小于冷水所在容器内的气压;在非密封容器中热水因蒸发强度大于冷水而使热水的最终质量与冷水的差距更大,热水因单位时间内降温速度比冷水快而先结冰。

采用密封容器做实验时,可参照非密封容器实验1、2、4、5、6、7、8的操作方法。

另:有人认为,亚里士多德的原文中对这一现象的描述是这样的:“先前被加热过的水,有助于它更快地结冰”,多数人很可能误解了此句话的本意,即“先前加过热的水与先前未加过热的水在同温下的比较”而非“热水与冷水的比较”。因此依据第二种理解即上文所论述的,姆潘巴现象是不成立的;而在第一种理解下,姆潘巴现象是有可能成立的。

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