热水结冰快还是冷水结冰快　　

华渝实验校：李睿  指导教师：杜亚芬　　

       前几日，姑姑问我一个问题：你说热水结冰快还是冷水结冰快呢?我思考了一会儿觉得不同寻常，便并未作答.当然是冷水结冰快了呀。妈妈听了脱口而出。我决定还是用实验来证明它。我先在网上搜索了一下，网上回答褒贬不一，有的认为热水结冰快，称之为姆潘巴现象。但也有少部分认为这绝不可能。理由是：假设两杯除温度外其他条件均相同的条件下，一杯装满30℃的水，另一杯则装满100℃的水，将它们同时放在冰箱冷藏，若30℃的水结冰需10分钟，那么100℃的水需要降温至30℃，再像30℃那样结冰用时10分钟，而100℃的水降温至30℃是需要时间的。所以，100℃的水结冰当然就比30℃的水结冰慢，也就是冷水比热水结冰快。　　

       这个物理问题得50余年前说起:坦桑尼亚有个叫姆潘巴的学生，他很喜欢与同学一起做冰淇淋吃。有一天，当姆潘巴做冰淇淋时，冰箱冷冻室内放冰格的空位已经所剩无几，为了抢占冰箱剩下的空位，姆潘巴只得急急忙忙把牛奶煮沸，放入糖，等不及冷却，就把滚烫的牛奶倒入冰格中，放进冰箱。一个半小时后，姆潘巴发现他放入的热牛奶已经结成冰而其他同学放的冷牛奶还是很稠的液体。这个现象令他惊奇不已。他一直在想为什么会这样呢？为什么会这样呢？我带着这个疑问做了一个与姆潘巴相似的一个实验。我准备了五个杯子，编号分别为A、B、C、D、E。这五个杯子大小、形状完全相同，我还买了一支温度计，用于测量不同时间这些杯子中液体的温度。我将Ａ、Ｂ两杯装满牛奶，他们的初温分别是６０℃与１００℃。由于我一人操作整个实验，再加上实验器材较为简易，所以不可能将Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ五个杯子同时放进冰箱冷冻。所以，我记录了它们分别放入冰箱冷冻的时间（起始时间），通过比较一段时间后它们的温度来比较它们散失热量的多少，从而比较那杯水更快结冰。　　

注：在16：18分，C、E两杯出现水晶，E杯中的冰比C杯中的冰较少。　　

在16：29分，D杯水面沿壁出现冰。　　

在 16:38分，A、B杯均出现冰碴，B杯中的冰碴比A杯中的冰碴多。　　

在16:58分，所有杯中水面均覆盖一层冰，且C杯冰层最厚。　　

  由第二页图中可知：在经过20分钟后，A杯水温下降31℃，B杯水温下降61℃。由此可以发现，B、E两杯温度最高的液体温度下降最快，那么是不是所有温度最高的液体温度就下降的越快呢？再分析之后的数据，都可以得出温度最高的液体反而温度下降的越快的结论。　　

  另外，从第45分钟后，五个杯子液体温差就低于5度，第65分钟后更是低至3度。各个杯子液体的温度在不断的接近。但一看最终结果，C、E两杯率先结冰，其次为D杯，最后为A、B两杯。若A、B相比较，C、D、E相比较可以发现：热牛奶先结冰，温度介于C、E之间的D杯最后结冰，后者似乎有一点不符。对此我也无法作任何解释，于是我又上网搜查一番。　　

冷却要取决于液体表面；　　

冷却速率决定于液体表面的温度而不是它整体的平均温度；　　

液体内部的对流使液面温度维持得比体内温度高；　　

即使两杯液体冷却到相同的平均温度，原来热的系统其热量仍要比原来冷的系统损失的多；　　

液体在冷冻之前必然经过一系列的过渡温度，所以用单一的温度来描述系统的状态显然是不够的，还要取决于初始条件的温度梯度。　　

当然，对于这个问题的解释绝不止这些，但大多数解释都承认这种现象真实存在。而且通过我的实验显示，在除初始温度不同，其他条件相同的情况下，热水散失的热量的确比冷水多得多，也就是温度下降得快得多。如果经过多次试验，可能你会亲眼见到姆潘巴现象。　　

     评语：作者从热水结冰快还是冷水结冰快引起人们的思考，通过查阅百度知识与自己动手完成了科学探究实验相结合。也渗透了小作者敢于质疑，敢于创新的独立见解。这种科学探究精神值得我们学习，他已经成功迈出了学习物理的第一步。