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如果有人问你，“冷水和热水，哪个先结冰？”我相信你会认为提问者是否愚蠢。当然，冷水会先结冰。然而，事实上，有时并非如此。在某些条件下，热水可能比冷水结冰更快。这是怎么回事？
事实上，许多学者如亚里士多德、培根和笛卡尔都描述过历史上类似的现象，但他们并没有给出完美的解释。即使现代科学家面临这样一个“简单”的问题，仍然存在争议。
姆彭巴效应颠覆常识
说起来，这个简单而复杂的物理现象有一个有趣的故事。
1963年的一天，坦桑尼亚的一名初中生姆潘巴和他的朋友一起用牛奶做了冰淇淋。当他还在煮牛奶的时候，他旁边的朋友们已经把牛奶一个接一个地放进冰箱冷却，并开始往里面塞东西。很快就没有空间了。匆忙中，Mpamba把煮好的牛奶直接放入冰箱。一个半小时后，他惊讶地发现他的冰淇淋已经冻成了碎片，而其他朋友的冰淇淋仍然黏糊糊的。这与我们对热现象的直觉理解和我们的经验直觉完全相反。但是为什么会相反呢？带着这个疑问，Mpamba先后咨询了几名初中到高中的物理老师，但他们都没有任何答案。甚至有一位老师讽刺地说，“似乎有两种物理学，一种是普遍适用的，另一种是‘姆班巴物理学’。”
固执的姆潘巴一直在寻找答案，直到他抓住了达累斯萨拉姆大学物理系系主任奥斯本博士的机会，拜访了他们的学校，并提出了自己的问题。根据Mpamba的声明，医生没有嘲笑Mpamba的问题，而是回到实验室进行冷、热牛奶实验和冷、热水实验。结果都观察到了Mpamba提到的奇怪现象。因此，这位医生邀请Mpamba与他一起研究这一现象，并于1969年共同撰写了一篇关于这一现象的论文，引起了学术界的广泛关注。因此，人们把在相同体积和相同冷却环境下，温度稍高的液体比温度稍低的液体(非纯水)先结冰的现象称为“mpemba效应”。
mpemba效应背后的几种解释
为了解释为什么有时热水比冷水结冰快，50多年来，许多物理学家对这一现象做了大量的研究，并试图从不同的角度来解释它。
融霜理论
据了解，为了研究mpemba效应，许多学者进行了实验观察。凝结在液体表面的霜会影响其向周围环境的热传导率。霜的导热性比水差。热水融化霜，减少其阻塞效应和优化传热。然而，有足够的证据证明，尽管有霜冻的干扰或霜冻融化的抑制，mpemba效应仍然存在。因此，这种说法站不住脚。
蒸汽蒸发理论
一些学者认为，热水的温度越高，水的蒸发速度越快，这是mpemba效应的主要原因。因为蒸发减少了水分子并相应地减少了要被冻结的水分子的数量，所以热水的冻结速度加快了。然而，一些科学家测量了冷冻前后的水质，发现质量差从未超过3%。尽管蒸发的水减少了，但3%的水分子不会显著影响水冻结所需的时间。同时，水蒸气蒸发过程中消耗的热量也不容忽视。不幸的是，热量消耗的控制测试不容易实现，因为它需要测量开放容器和封闭容器。然而，在封闭的环境中，水蒸气的蒸发和热传导会受到阻碍，并且无法测量单个变量的影响。
可溶性气体理论
温度越高，气体在水中的溶解度越低，因此热水中溶解的气体比冷水中溶解的气体少。由于水的冰点在溶解一些气体后会降低，而热水中的气体含量较低，冰点会相应增加。这可能是热水结冰更快的原因之一。同时，一些实验发现脱气水比未脱气水冻结得更快。
热梯度对流理论
热梯度对流观点认为，由于对流的增加，热水比冷水冻结得更快。当水从容器的表面和侧面开始冷却时，冷水下沉，热水上升，从而产生对流。当热水被置于低温环境中时，容器附近的水迅速冷却，而内部水温保持不变，从而产生温差并引起热对流。在冷却过程中，热对流总是存在的。温差越大，对流越强烈，水冷却越快。
过冷理论
2013年初，英国皇家化学学会特别举办了一场竞赛，评选出对mpemba效应原理的最佳解释。比赛获胜者给出的解释是过冷。过冷是指液体或气体的温度降到冰点以下，但没有凝固的现象。原始温度较低的水比原始温度较高的水更容易过冷，因此它的结冰速度可能比热水慢。
目前，尽管没有一个完美的解释能让每个人信服，但科学家们仍在提出各种理论来解释这一现象。
