腾龙说事:热水冻结快于冷水?!

姆潘巴

姆潘巴应邀作为荣誉嘉宾,来伦敦为以他的名字命名的“姆潘巴奖”的获胜者颁奖。

伦敦。英国皇家化学学会。教授、学者、专业研究员、业余发烧友,济济一堂。

谈笑皆鸿儒,来往无白丁。

年逾花甲的姆潘巴(Erasto Mpemba)千里迢迢也从坦桑尼亚赶来。姆潘巴是个森林管理员,说白了就是一个看林子老头儿。

但姆潘巴可不是个“白丁”。他是应邀作为荣誉嘉宾,为以他的名字命名的“姆潘巴奖”的获胜者颁奖的。

故事要回到五十年前的坦桑尼亚,姆潘巴的孩提时代。

牛顿的定律你学会了吗?

1963年,在坦干伊卡湖畔(Lake Tanganyika)一所中学读书的姆潘巴在家里制作冰淇淋时,偶然错将滚沸的牛奶与常温的牛奶一起放入了冰箱冷冻。结果,他发现,热牛奶结冰速度快过冷牛奶。

再用沸水与温水对比试验,出现了同样不可思议的结果。

第二天,他问学校的物理老师这是为什么。老师回答说,道理很简单:不可能!

姆潘巴没有被老师的不屑吓住。第二年转到另一所中学,他向老师提出了同样的问题。

不同的老师一样的回答。老师说,看来牛顿的冷却定律你还没有学会呀。姆潘巴只能坚持说,实践结果与理论不一样。

老师讥讽说,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”。

姆潘巴现象的诞生

1968年的一天,一位著名的物理学教授来到学校访问。物理老师说,大家有什么问题要问尊贵的物理学家?

姆潘巴的机会终于来了。“如果将两个盛着相同体积的水的容器,一个水温35摄氏度,另一个100摄氏度,将两个容器放入冰箱,100摄氏度的水先结冰”。

姆潘巴高举着手,不顾同学们的起哄,一脸倔强的问:“为什么”?

那个来学校访问的“尊贵的客人”,就是在首都达累斯萨拉姆大学讲学的英国物理学家奥斯伯恩教授(Prof. Denis Osborne)。

姆潘巴现象”

有时热水冻结快于冷水的现象称为“姆潘巴现象”,其原理至今还没有满意的解释。

同学哄堂大笑,老师一脸尴尬,奥斯伯恩教授无言以对。但他没有否定姆潘巴,只是问,你自己动手实验了吗?姆潘巴说,反反复复很多次。

奥斯伯恩教授回到实验室,立刻动手实验,反反复复很多次,结果都一样:热水结冰速度快于冷水。

1969年,奥斯伯恩教授与姆潘巴联合发表了一份报告,论述这一现象。“姆潘巴现象”(Mpemba effect)诞生了。

最接近可能的解释

50年后,对“姆潘巴”现象仍然没有一个令人信服的解释。于是,英国皇家化学学会在去年夏天搞了一个有奖竞征活动,悬赏1000英镑,破解“姆潘巴现象”。

本来只是个科普活动,搞个把月就结束,没想到一石激起千层浪,来自122国家的应征者寄来了22000份答案,其中,来自中国的就有880份。

经过半年多的评选,日前终于确定了获胜答案,由姆潘巴亲自颁奖,出现了文章开头的一幕。

提供最佳答案的是来自克罗地亚的一位叫布勒格维克(Nikola Bregovic)的年轻人、萨格勒布大学的助理研究员。他的解释是,“姆潘巴”现象是由于对流和超级冷却导致的(convection currents and supercooling)。

跳出圈子思考

姆潘巴

“姆潘巴”现象最大的价值,在于 “它鼓励人们跳出圈子思考,敢于挑战权威”。

布勒格维克的解释对我来说像听天书,不敢不懂装懂。实际上,评选委员会对他的解释也不尽满意,只是在认为在收到的所有答案中,最可能接近实事的解释罢了。

其实这并不重要。在22000份答案中,有351份的答案竟然都是以同样的一句话开头:“我不是搞科学的,但是…”

负责评审的奥斯伯恩教授说,这个活动如此吸引人,正因为它是身边的科学,人们家里都有冰箱,人人可以动手一试,而且结果出人意料。

但“姆潘巴”现象最大的价值,奥斯伯恩教授50年后的今天总结说,是“它鼓励人们跳出圈子思考,敢于挑战权威”。

当然,如果能对“姆潘巴”现象作出一锤定音的、无可辩驳的解释,也同样有价值。

各位读者,回家动手试试?

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读者反馈

请问:如果解开了「姆潘巴」现象,还会有1000英镑奖金吗?陈凤珠, 中华民国台湾

我个人认为~由于水因为加热后水分子变小使的接近蒸发的小分子的水吸收冷分子的效应变高所以热水会比一般常温下的大水分子还要容易吸收冷分子所以结冻的速度就变快了。邱 wei i, 台湾 新竹市

这只是个猜测 大家都说热胀冷缩 我想热水或许会比冷水的面积大 因为热能把水中的空气变大了 膨胀造成水的里表面积越大冷空气就越容易与水表面接触 接触面积大相对的水也越容易冷却使其结冰 陈柏茜, 台湾 桃园 龟山乡

同时放进冰箱靠太近时低温那杯甚至会吸收高温那杯的热气故同时间里一降一升待温度接近时低温杯开始冷对流时高温杯早已进行一段时间冷对流速度进行顺畅故整体耗时高温杯会较短 林钼锟, 台湾 台北市

篇文章怎么写得好像刚刚听到天方夜谭一般啊,这个原理在英国早已广为人知了。我家花园有一盆为鸟儿准备的水,冬天清晨经常需要换掉结了冰的水,最初我用热水,家人发现后提示,热水比冷水更容易结冰,道理很简单:热水比冷水吸热快,导致水冷却的速度更快,更易结冰。:)Qiuxia, Worcestershire, England


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