详解热水结冰为何快于冷水

古希腊哲学家亚里士多德是第一个记录这种奇怪现象的人——在同样的低温条件下，高温水的结冰速度比冷水快。坦桑尼亚学生Mpamba在1969年使这一现象更为人所知。他发现加糖的热牛奶比不加糖的牛奶结冰更快。这种现象也被称为“mpemba效应”。但是原因是什么呢？根据英国杂志《新科学家》将于6月3日发表的一篇报道，美国华盛顿大学的乔纳森·凯兹认为，这一现象实际上与深入研究“姆彭巴效应”后水中溶解的物质有关。在水的加热过程中，一些通常使水变得“硬”的溶解物质(主要是碳酸钙和碳酸镁等碳酸盐)将被“排出”形成固体沉淀物，这是日常生活中通常附着在水壶内壁上的水垢。

Katz说这些溶解的物质仍然包含在未加热的水中。由于冰晶是在水结冰的过程中形成的，这些物质在未结冰的水中的浓度将进一步增加，甚至达到正常水平的50倍。这种情况会降低水的冰点，从而减慢冷水冻结的速度。这个原则就像在路上撒盐，防止雪后结冰。

Katz认为，在Mpamba的牛奶中添加糖实际上使水变得“更硬”，进一步扩大了仅含少量碳酸盐的热牛奶和富含碳酸盐的冷牛奶在冷冻速度上的差异。

加州大学伯克利分校的理查德·穆勒认为，卡茨对“姆彭巴效应”的分析是迄今为止对这一现象最深刻、最严谨的解释，卡茨找到了一种“简单但正确”的方法来解决这一问题。