马老师 | 发布日期:2011-04-18 17:48:36
有经验的汽车驾驶员都知道,冬天洗车最好用冷水而不用温水,否则温水一沾到车厢便会马上结冰。难道温水
比冷水结冰快?这是为什么呢? :为什么冬天温水比冷水冻得快?当今世界上还没有人能够破解这个看似稀松平常的自然之谜。 据说,古希腊人曾发现了这个有意思的自然现象,但他们没有找到答案。 1969年,一名坦桑尼亚大学生艾拉斯托·穆宾巴正式向全世界提出这个问题——为什么冬天温水比冷水冻得快 ?从那以后,这个问题才被全世界科学家所关注。据说,1969年盛夏,艾拉斯托·穆宾巴想亲手制作冰激凌,他把 一杯由牛奶和糖水等物质相混合的、还没有放凉的温热液体放进了冰箱冷冻室,结果他惊讶地发现,这次液体结晶 得比以往任何一次都快,他很快就吃到了自己亲手制作的冰激凌。这个有趣的发现激发他深入研究的欲望。从那以 后,艾拉斯托·穆宾巴相继做了很多温水冷冻实验,写了很多篇研究报告。由于艾拉斯托·穆宾巴的突出贡献,这 个神奇的自然现象现在被科学界称为“穆宾巴效应”。 现在,在许多解释中最为普遍的理论为:温差理论,即冬天温水比冷水冻得快,是因为温水与周围环境之间的 温差大于冷水与周围环境之间的温差,温差大温水中水分子的能量会很快散发到周围环境中。当然,这个理论仍然 遭到许多科学家的质疑。因为按照这个理论,冷水与周围环境之间的温差小,冷水分子能量失去较慢,那么出现的 问题是,温水终究要变成冷水,它变成冷水后结晶速度应该与冷水直接冷冻一样。因此,考虑到把温水冷却成冷水 时耗费的时间,应该得出结论,即无论怎样冷水都应比温水冷冻得快。看来,这个“温差理论”也不值得推敲。报 道称,那么,温水到底缘何比冷水冷冻得快呢?温水在冷冻过程中肯定还有一个至今未被人们认知的机理。也许不 久的将来,科学家会解开藏在我们身边的这个谜团。 后续:解释温水比冷水结冰快。据英国《新科学家》杂志报道,美国华盛顿大学的乔纳森·卡茨在对“穆宾巴 效应”深入研究后认为,这一现象实际上与水中的溶解物有关。水在加热过程中,一些通常会使水变“硬”的溶解 物,主要是碳酸钙和碳酸镁等碳酸盐,会被“驱逐”出来形成固体沉淀,这就是日常生活中常见的附在水壶内壁上 的水垢。 卡茨说,未经加热的水中仍含有这些溶解物,在水结冰过程中随着冰晶的形成,尚未结冰的水中这些物质的浓 度会进一步升高,甚至可达正常水平时的50倍。这种情况会降低水的冰点,这也就减缓了冷水结冰的速度。这一原 理就如同下雪后向路面撒盐防止结冰一样。 卡茨认为,穆宾巴在牛奶中加糖实际上是使水变得“更硬”,进一步扩大了只含少量碳酸盐的热牛奶与富含碳 酸盐的冷牛奶之间结冰速度的差距。 美国加利福尼亚大学伯克利分校的理查德·穆勒认为,卡茨对“穆宾巴效应”的分析是迄今对这一现象做出的 最深入、最严谨的解释,并认为卡茨找到了“简单但对头”的方式解决这一问题。 |