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姆潘巴现象

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姆潘巴现象Mpemba现象)的多种表述:

  • 指在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:“先前被加热过的水,有助于它更快地结冰。”[1]可理解为“先前加过热的水与先前未加过热的水在同温下比较加热过的水更快结冰”

亚里士多德[1]弗兰西斯·培根[2]笛卡尔[3]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(注意亚里士多德的描述与上述大不相同)。1963年,坦尚尼亞的一位中学生姆潘巴在制作冰淇淋时发现,热牛奶经常比冷牛奶先结冰,1969年,他和丹尼斯·奥斯伯恩博士(Denis G. 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。

液體降溫速度的快慢不是由液体的平均温度决定,而是由液体溫度梯度决定的,當热的液体冷却时,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。這種情況是由於上表面的温度愈高,从上表面散发的热量就愈多,因而降温就愈快。

而也有人說姆潘巴现象可能是误读了亚里士多德,书中原话是:“先前被加热过的水,有助于它更快地结冰。”[1][4]指的是被加热过的(warmed)水,而非热水或温水(warm water)。

试验论证[编辑]

2004年11月初,向明中学的三名高中生叶莎莎、庾顺禧和董佳雯在黄曾新老师的指导下,成立课题组。经过超过100次的实验,上万个的数据,获得结论「同质量同外部环境的情况下,姆潘巴现象不会出现,热的液体不可能先结冰」,并提出姆潘巴现象产生的3种可能原因。该结果已经交给有关专家对这一实验课题进行评审鉴定。[5]但后续不明。

“一篇《二十世纪十大科学骗局》的文章,里面提到姆潘巴现象只是愚人节的产物。”[6]这被很多文章和论文引用。[7]

科学网2010年报道,纽约州立大学宾厄姆顿分校负责辐射安全的官员詹姆斯·布朗里奇最终发现证据,证明这种现象可能与水中杂乱无章的杂质有关。[8]布朗里奇认为,杂乱无章的杂质才是导致热水更快速冻结的关键因素。过去10年时间里,他利用空闲时间进行了数百次有关姆佩巴效应的实验,最终发现这种效应基于不稳定过度冷却现象的证据。布朗里奇说“水几乎从不在温度降到零度时冻结,通常是在更低温度下才开始冻结,也就是所说的过度冷却现象。冻结点取决于水中与冰晶形成有关的杂质。通常情况下,水可能含有几种类型杂质,其中包括尘粒、被溶解的盐类以及细菌,每一种杂质都能在特定温度下触发冻结机关。核化温度最高的杂质决定了水的冻结温度。”

在近期的研究中,2012年,英國皇家化學學會舉辦比賽[9],解釋姆潘巴现象。表明對流和過冷是可能的的原因。[10]

2013年新加坡南洋理工大學宣稱,氫鍵(hydrogen bonds)在水溫高時較長,以延展儲蓄能量;遭遇低溫時迅速縮短,釋出能量冷卻,造成姆潘巴现象[11]

参考资料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Aristotle, Meteorology I.12 348b31–349a4 (英文)"The fact that the water has previously been warmed contributes to its freezing quickly…"
  2. ^ Francis Bacon, Novum Organum, Lib. II, (拉丁文)
  3. ^ Descartes, Les Meteores(法文)影像版
  4. ^ The fact that the water has previously been warmed contributes to its freezing quickly
  5. ^ 热牛奶比冷牛奶结冰快 沪3名高中女生破译. 新华网. 
  6. ^ 20世纪的十大“科学骗局”,作者:吴学安,Science Times,图片版
  7. ^ 李强(编辑)一杯冷水和一杯热水放入冰柜中哪杯水先结冰?说明原因中国学网
  8. ^ 科学家揭开有时热水冻结速度超过冷水之谜,科学网, 2010-03-29
  9. ^ Mpemba Competition. Royal Society of Chemistry. 2012.
  10. ^ Winner of the Mpemba Competition. Royal Society of Chemistry. 2013.
  11. ^ [1]

外部链接[编辑]