姆潘巴现象(姆潘巴现象原理)


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什么是帕姆巴效应?

Mpemba效应的多种表现形式:

1.游龙:在同样的质量,同样的冷却环境下,直接接触冷却环境的温度稍高的液体的分子会比温度稍低的分子下降的更快。如果冷却环境能一直保持相同的制冷量(恒温),温度较高的液体会先降到冷却环境温度;如果温度低于液体的冰点,温度高的液体会先结冰。

2.是指在相同质量和冷却环境下,温度稍高的液体比温度稍低的液体先结冰的现象。

3.亚里士多德:“之前加热过的水有助于它更快结冰。”

沸水制冰实验

热水比冷水结冰快。这种现象被称为“姆彭巴效应”。Mpemba效应是指温度稍高的液体先于温度稍低的液体结冰的现象。它是以一位发现它的坦桑尼亚学者的名字命名的。在20世纪60年代(1963年)的一次烹饪课上,他发现热的冰淇淋混合物更容易结冰。之前,亚里士多德、培根、笛卡尔都曾以不同的方式描述过这一现象,但都没有引起广泛关注。

几十年来,科学家们一直试图克服这个问题。有人提出,可能是热的容器更容易传热,而温度稍高的水蒸发较慢,需要吸热才能使周围的水更快结冰。

冷水和冰水哪个结冰快?

在同样的条件下,热水比冷水更容易结冰。

亚里士多德:“之前加热过的水有助于它更快结冰。”

同时,mpemba效应:按照同样的质量,同样的冷却环境,与冷却环境直接接触的温度稍高的分子会比温度稍低的分子下降得快。如果冷却环境能保持相同的制冷量(恒温),温度较高的液体先降到冷却环境的温度,如果温度低于液体的冰点,高温液体先结冰。

热水变冰的原理是什么?

凝固——从生物学的角度来看,水需要很多结晶中心才能变成冰。生物学发现,水中的微生物往往是“结晶中心”。

然而,一些微生物在热水(100℃以下)中比在冷水中繁殖更快。这样一来,热水中的“结晶中心”比冷水中的多,加速了热水冻结的协同效应。亚晶围绕“结晶中心”生长,结晶中心是外延结晶的核心。使得具有不同取向的分子通过对流流过亚晶。依靠晶体表面上的分子力,可以捕获具有适当取向的水分子。

为什么比低温更容易结冰?

这种现象也被称为“姆彭巴效应”。这种现象其实和水中的溶解物质有关。在水的加热过程中,一些通常会使水“变硬”的溶解物质,主要是碳酸钙、碳酸镁等碳酸盐,会被“排出”形成固体沉淀,这就是日常生活中常见的附着在水壶内壁的水垢。

未加热的水仍然含有这些溶解的物质。随着水结冰过程中冰晶的形成,这些物质在未结冰水中的浓度会进一步增加,甚至达到正常水平的50倍。

这样会降低水的冰点,从而减缓冷水的结冰速度。

这个原理就像雪后在路面撒盐防止结冰一样。在Mpamba的牛奶中加入糖实际上是让水变得“更硬”,这进一步拉大了只含有少量碳酸盐的热牛奶和富含碳酸盐的冷牛奶的冷冻速度差异。

水沸腾时的温度是多少?

水的沸点是多少?这个问题取决于周围的大气压力和水中的溶质含量,主要和大气压力有关。在标准大气压下,纯水的沸点是100摄氏度。如果大气压改变,沸点也会改变。随着大气压的升高,沸点也会升高,反之亦然。比如青藏高原气压高,溶质含量低,沸点在100摄氏度以下。另外,当溶质含量不同时,水的沸点也会发生变化。

如何快速冷却热水?

高三暑假补课的时候无意中听到物理老师提到的所谓mpemba效应。我觉得不可思议,就回家做实验,尝试各种方案,尝试重复实验。从将两杯温差大的水同时放入冰箱开始,实验结果表明,冷水结冰的速度比热水快得多。当冷水几乎完全冻结时,热水表面只有一层薄冰。

后来觉得温差可能太大了,就换了各种不同温差的水实验,结果还是一样。没有观察到一旦热水结冰比冷水快。

后来觉得可能不严谨,冰箱不同位置的制冷效果可能不一样,就用了定期在同一位置放置不同温差水的方法。

还是那句话,几乎没有区别。

我也记录了当时的数据。

后来想到Mpamba用的是牛奶,可能会得出不同的结论。所以我换了牛奶。

结果还是一样,没有观察到感冒比热感冒快的现象。

后来我在论坛上发了一个结论,论坛里有个朋友回复说,刚好上海有三个初中生也做过这个实验,写了文章。

不仅是我,还有淡水和各种溶质都加入了进来。我尝试过上百种方案,但是从来没有观察到这种所谓的现象。

后来他们得出结论,姆班巴人把热牛奶放在冷藏管道附近,所以很快就冻住了。用理论解释这种“现象”的人,请告诉我如何实现这种“现象”。。

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