為何熱水凍結速度很快閱讀答案

　　熱水快速凍結現象被稱之為“姆佩巴效應”，導致熱水的凍結速度反而會超過冷水的原因是什麼?以下是小編為你整理的，希望能幫到你。

　　《為何熱水凍結速度很快》閱讀材料

　　有時候，熱水的凍結速度反而會超過冷水，這是為什麼呢?這種怪異的現象困擾了幾代科學家。經過數百次實驗，紐約州立大學賓厄姆頓分校負責輻射安全的官員詹姆斯•布朗裡奇最終發現證據，證明這種現象可能與水中雜亂無章的雜質有關。

　　熱水快速凍結現象被稱之為“姆佩巴效應”，以坦尚尼亞學生埃拉斯托•姆佩巴的名字命名。對於姆佩巴效應，物理學家曾提出幾種可能的假設，其中包括水分更快蒸發導致熱水體積變小，一層霜隔絕了溫度更低的水以及溶質濃度存在差異。但任何一種解釋都很難讓人信服，因為這種效應並不可靠，冷水凍結速度往往還是超過熱水。

　　布朗裡奇認為，雜亂無章的雜質才是導致熱水更快速凍結的關鍵因素。過去10年時間裡，他利用空閒時間進行了數百次有關姆佩巴效應的實驗，最終發現這種效應基於不穩定過度冷卻現象的證據。

　　布朗裡奇說：“水幾乎從不在溫度降到零度時凍結，通常是在更低溫度下才開始凍結，也就是所說的過度冷卻現象。凍結點取決於水中與冰晶形成有關的雜質。通常情況下，水可能含有幾種型別雜質，其中包括塵粒、被溶解的鹽類以及細菌，每一種雜質都能在特定溫度下觸發凍結機關。核化溫度最高的雜質決定了水的凍結溫度。”

　　布朗裡奇對兩個同樣溫度的水樣***20℃的自來水***進行了實驗。他把水樣裝入試管，而後放入冰箱中冷凍。由於雜質的隨機混合導致其擁有更高凍結點，其中一個水樣將首先凍結。如果這種差異足夠大，姆佩巴效應便會出現。布朗裡奇選擇自然凍結點更高的水樣，並將其加熱到80℃，另一個則只加熱到室溫，而後將試管放回冰箱。他表示，如果熱水凍結點至少高出5℃，其凍結速度往往會超過冷水。

　　可能讓人感到驚訝的是，區區5℃就是一個足夠大的差異，幫助溫度更高的水首先“衝過終點線”。而如果以60℃作為起步點，它們在這場凍結較量中便要以失敗告終。物體與周圍環境——具體到這項實驗，指的就是冰箱——的溫差越大，其凍結的速度就越快。也就是說，在溫度較低的水樣達到零下7℃這一凍結點前，熱水樣首先達到零下2℃這一凍結點，進而以更快的速度凍結，

　　為什麼其他人沒有注意到這一點?布朗裡奇表示，其他人在一次研究一個因素時並沒有很好地控制實驗環境，例如必須控制容器的型別以及水樣在冰箱中的位置。但布朗裡奇所做的工作不可能終結有關姆佩巴效應的爭論。美國密蘇里州聖路易斯華盛頓大學的喬納森•卡特茲便持懷疑態度。

　　根據卡特茲的理論，加熱能夠驅除二氧化碳等雜質，進而提高水的凍結點。這也就意味著，加熱實際上提高了水首先凍結的機會，而不是布朗裡奇所說的與雜亂無章的雜質有關。他說：“他可能發現了一種與姆佩巴類似的過度冷卻效應。”

　　***選自《科學大觀園》，2011年5月下半月***