为什么热水比冷水会结冰(不正经小东的猎奇科学)

如果你有一杯热水和一杯冷水,你把它们放入冰箱,热水杯将首先结冰!这个看似反常识的说法有什么道理吗?

为什么热水比冷水会结冰(不正经小东的猎奇科学)(1)

煮沸的热水真的比冷水冻得快吗?

简短的回答是,如果冷水样品中含有溶质(污染物或微量矿物质),热水将首先冻结。溶质会增加使冰点下降,这意味着水需要更长时间才能结冰。加热或煮沸水的行为去除了许多这些溶质和污染物并减少了冰点,导致热水首先冻结。

日常生活中,完全纯净的水一般很少见。所以,你可能会发现,水加热后会更容易结冰。

这类似于为什么要在道路上加盐以保持冰块畅通,以及为什么淡水比海水冻结得更快。就是因为矿物质,化学物质和其他污染物的添加或减少导致冰点降低或者升高。

为什么热水比冷水会结冰(不正经小东的猎奇科学)(2)

冰点降低是什么呢?

凝固点凹陷是向溶剂中添加溶质以降低其凝固点的行为。生活中,我们常常会用到类似的原理。一个常见的例子是汽车的散热器。散热器内部的水用于保持汽车发动机的冷却,但是在冬天,当水几乎肯定会冻结成坚固的冰块时,我们该怎么做?我们添加防冻剂(通常是乙二醇),它可以降低水的冰点,并防止它在冬天结束时冻结。

甚至动物也利用冰点降低。由于青蛙在检测到冰冻温度时会释放到血液中的大量葡萄糖,因此Spring Peeper Frog可以在低于冰点的温度下存活。随着青蛙血液中的额外葡萄糖,冰点明显低于水,使其能够在严酷的冬季生存。有几种北极鱼也会利用这种现象。

所以,水煮沸或加热时也会发生同样的情况。碳酸镁和碳酸钙从水中沉淀出来,游离氧会逸出。由于去除了这些组分,水的凝固点升高。如果从硬水(矿物质含量高的水)开始,这种效果会更加明显。

当试图冷冻热水时,开始形成的第一个冰晶排除了溶质,导致剩余液体的离子浓度增加,导致剩余水的更大的冰点下降(如果样品中存在离子)。较冷的水可能开始显示更快的冻结迹象,但最后,热水将首先冻结。当然,由于缺乏溶质和污染物,蒸馏水或经过反渗透过滤的水不会产生这种效果。

热水比冷水更容易结冰的现象,被称为Mpemba效应。是以Erasto Mpemba命名,他在1963年描述了这种不寻常的现象,因为他注意到他的温暖的冰淇淋混合物在冷却器批次之前冻结。

小伙伴们,要多多注意身边的有趣现象哦。说不定就有XXX(你的名字)效应了哦……

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