文/科學奶爸
想象一下,一杯熱水和一杯冷水同時放進冰箱里,哪杯水會先結冰?大家可能會覺得這是一個毫無爭議的問題,就日常生活經驗而言,肯定是冷水啊。熱水必須先被降溫成冷水,然后再經歷和冷水一樣的降溫過程,直至結冰。然而就這個問題,科學界卻爭論了數十年。下面讓我們通過實驗來了解真相。

準備材料:
涼水、熱水、溫度計、塑料杯。

操作步驟:
首先,朝塑料杯里倒入溫度為24.9°的涼水。


然后,往另一個塑料杯里倒入溫度為43.6℃的等量熱水。

接著,同時將這兩杯水放入冰箱冷凍室。
最后,等待85分鐘后取出,觀察它們的結冰情況。



裝有熱水的那杯水表面已有薄冰,而裝有冷水的杯子卻幾乎看不見冰。
原理:姆潘巴效應
一名叫埃拉斯托·姆潘巴的學生,他在熱牛奶里加了糖后,直接就放進冰箱里做冰淇淋,因為他想如果等熱牛奶涼后放入冰箱,那么別的同學將會把冰箱占滿。過了不久,他打開冰箱一看,自己的那杯熱牛奶已經變成了一杯可口的冰淇淋,但是一起放進冰箱的其他同學的冷牛奶卻還沒有。他把這件事告訴了奧斯博爾內教授,這位教授后來做了大量研究,并在1969年發表論文,將這種熱奶先凍的現象命名為姆潘巴效應。
其實姆潘巴并不是最早注意到這個現象的人,大約在公元前350年,亞里士多德就觀察到,如果想讓液體涼得更快,當地的習慣是先讓水在太陽下曬一曬。
無數科學家都希望找出這個與直覺不符的現象背后的確切原因,英國皇家化學會甚至還在2012年贊助了一場比賽,有超過22000人參加,最后姆潘巴本人宣布Nikola Bregovivic為獲勝者,他提出了造成這種影響的兩個原因——較冷的樣品過冷而不是凍結,較溫暖的樣品,通過增強對流保持容器壁上的熱梯度而加速冷卻。
不過迄今為止,熱水結冰這個與直覺不符的現象背后的確切原因,科學界還尚未達成一個廣泛的共識。