把熱水和涼水放冰箱冷凍,為什麼熱水先冷卻

時間 2022-03-03 19:50:08

1樓:匿名使用者

他說的太複雜,我簡單的從物理方面來說,致冷有四種並存的機制:輻射、傳導、汽化、對流。通過實驗觀察並對結果進行比較,發現引起熱水比冷水先結冰的原因主要是傳導、汽化、對流三者相互作用的綜合效果

一杯熱水和一杯冷水,放進冰箱,哪乙個先凍住,為什麼

2樓:戀淚殘雪

開水會先結冰。

1、物理原因

從物理方面來說,致冷有四種並存的機制:輻射、傳導、汽化、對流。通過實驗觀察並對結果進行比較,發現引起熱水比冷水先結冰的原因主要是傳導、汽化、對流三者相互作用的綜合效果。

如果把熱水和冷水結冰的過程敘述出來並分析其原因就更能說明問題了:

盛有初溫4℃冷水的杯,結冰要很長時間,因為水和玻璃都是熱傳導不良的材料,液體內部的熱量很難依靠傳導而有效地傳遞到表面。杯子裡的水由於溫度下降,體積膨脹,密度變小,集結在表面。所以水在表面處最先結冰,其次是向底部和四周延伸,進而形成了乙個密閉的「冰殼」。

這時,內層的水與外界的空氣隔絕,只能依靠傳導和輻射來散熱,所以冷卻的速率很小,阻止或延緩了內層水溫繼續下降的正常進行。另外由於水結冰時體積要膨脹,已經形成的「冰殼」也對進一步結冰起著某種約束或抑制作用。

盛有初溫100℃熱水的杯,冷凍的時間相對來說要少得多,看到的現象是表面的冰層總不能連成冰蓋,看不到「冰殼」形成的現象,只是沿冰水的介面向液體內生長出針狀的冰晶(在初溫低於12℃時,看不到這種現象)。隨著時間的流逝,冰晶由細變粗,這是因為初溫高的熱水,上層水冷卻後密度變大向下流動,形成了液體內部的對流,使水分子圍繞著各自的「結晶中心」結成冰。初溫越高,這種對流越劇烈,能量的損耗也越大,正是這種對流,使上層的水不易結成冰蓋。

由於熱傳遞和相變潛熱,在單位時間內的內能損耗較大,冷卻速率較大。當水面溫度降到0℃以下並有足夠的低溫時,水面就開始出現冰晶。初溫較高的水,生長冰晶的速度較大,這是由於冰蓋未形成和對流劇烈的緣故,最後可以觀察到冰蓋還是形成了,冷卻速率變小了一些,但由於水內部冰晶已經生長而且粗大,具有較大的表面能,冰晶的生長速率與單位表面能成正比,所以生長速度仍然要比初溫低的水快得多。

2、 生物原因

同雨滴的形成需要「凝結核」一樣,水要結成冰,需要水中有許許多多的「結晶中心」。生物實驗發現,水中的微生物往往是結晶中心。某些微生物在熱水(水溫在100℃以下一點)中繁殖比冷水中快,這樣一來,熱水中的「結晶中心」就要比冷水中的「結晶中心」多得多,加速了熱水結冰的協同作用:

圍繞「結晶中心」生長出子晶,子晶是外延結晶的晶核。對流又使各種取向的分子流過子晶,依靠晶體表面的分子力,抓住合適取向的水分子,外延生長出分子作有序排列的許多晶粒,懸浮在水中。結晶釋放的能量則通過對流放出,而各相鄰的冰粒又鏈結成冰,直到水全部凍結為止。

同時把一杯冷水和熱水放進冰箱,為什麼熱水先結冰

3樓:釗國英殳夏

姆佩巴效應,熱水先結冰。

1.蒸發——在熱水冷卻到冷水的初溫的過程中,熱水由於蒸發會失去一部分水。質量較少,令水較容易冷卻和結冰。

這樣熱水就可能較冷水早結冰,但冰量較少。如果我們假設水只透過蒸發去失熱,理論計算能顯示蒸發能解釋mpemba效應。這個解釋是可信的和很直覺的,蒸發的確是很重要的乙個因素。

然而,這不是唯一的機制。蒸發不能解釋在乙個封閉容器內做的實驗,在封閉的容器,沒有水蒸氣能離開。很多科學家聲稱,單是蒸發,不足以解釋他們所做的實驗。

2.溶解氣體——熱水比冷水能夠留住較少溶解氣體,隨著沸騰,大量氣體會逃出水面。溶解氣體會改變水的性質。

或者令它較易形成對流(因而較易冷卻),或減少單位質量的水結冰所需的熱量,或者改變沸點。有一些實驗支援這種解釋,但沒有理論計算的支援。

3.對流——由於冷卻,水會形成對流,和不均勻的溫度分布。溫度上公升,水的密度就會下降,所以水的表面比水底部熱—叫"熱頂"。

如果水主要透過表面失熱,那麼,"熱頂"的水失熱會比溫度均勻的快。當熱水冷卻到冷水的初溫時,它會有一熱頂,因此與平均溫度相同,但溫度均勻的水相比,它的冷卻速率會較快。雖然在實驗中,能看到熱頂和相關的對流,但對流能否解釋mpemba效應,仍是未知。

4.周圍的事物——兩杯水的最後的乙個分別,與它們自己無關,而與它們周圍的環境有關。初溫較高的水可能會以複雜的方式,改變它周圍的環境,從而影響到冷卻過程。

例如,如果這杯水是放在一層霜上面,霜的導熱性能很差。熱水可能會熔化這層霜,從而為自己創立了乙個較好的冷卻系統。明顯地,這樣的解釋不夠一般性,很多實驗都不會將容器放在霜層上。

最後,過冷在此效應上,可能是重要的。過冷現象是水在低於0℃時才結冰的現象。有乙個實驗發現,熱水比冷水較少會過冷。

這意味著熱水會先結冰,因為它在較高的溫度下結冰。但這也不能完成解釋mpemba效應,因為我們仍需解釋為什麼熱水較少會過冷。

在很多情況下,熱水較冷水先結冰,但並不是在所有實驗中都能觀察到這種現象。而且,儘管有很多解釋,但仍沒有一種完美的解釋。所以,姆佩巴效應仍然是乙個謎。

4樓:匿名使用者

熱水,由於溫度原因,熱水內外同時發生汽化而且快,而冷水只有表面揮發.

這是姆潘巴現象

1.冷卻的快慢不是由液體的平均溫度決定的,而是由液體上表面與底部的溫度差決定的,熱牛奶急劇冷卻時,這種溫度差較大,而且在整個凍結前的降溫過程中,熱牛奶的溫度差一直大於冷牛奶的溫度差.

2.上表面的溫度愈高,從上表面散發的熱量就愈多,因而降溫就愈快.

冷水與熱水為什麼熱水和冷水同時放進冰箱,熱水先凍上

5樓:匿名使用者

冷卻的快慢不是由液體的平均溫度決定的,而是由液體上表面與底部的溫度差決定的,熱水急劇冷卻時,這種溫度差較大,而且在整個凍結前的降溫過程中,熱水的溫度差一直大於冷水的溫度差。再者,上表面的溫度愈高,從上表面散發的熱量就愈多,因而降溫就愈快。

6樓:有暮昀

這是上世紀的十大科學**之一,當時是用牛奶。說把一杯熱牛奶和一杯涼牛奶同時放到冰箱裡,熱牛奶先結冰。不過後來證實這是**。

是熱水放在冰箱裡凍得快還是涼水凍得快呢? 10

7樓:哥是度迷啊

下面會分別考慮這四個因素:

1.蒸發——在熱水冷卻到冷水的初溫的過程中,熱水由於蒸發會失去一部分水.質量較少,令水較容易冷卻和結冰.

這樣熱水就可能較冷水早結冰,但冰量較少.如果我們假設水只透過蒸發去失熱,理論計算能顯示蒸發能解釋mpemba效應.這個解釋是可信的和很直覺的,蒸發的確是很重要的乙個因素.

然而,這不是唯一的機制.蒸發不能解釋在乙個封閉容器內做的實驗,在封閉的容器,沒有水蒸氣能離開.很多科學家聲稱,單是蒸發,不足以解釋他們所做的實驗。

2.溶解氣體——熱水比冷水能夠留住較少溶解氣體,隨著沸騰,大量氣體會逃出水面.溶解氣體會改變水的性質.

或者令它較易形成對流(因而較易冷卻),或減少單位質量的水結冰所需的熱量,或者改變沸點.有一些實驗支援這種解釋,但沒有理論計算的支援。

3.對流——由於冷卻,水會形成對流,和不均勻的溫度分布.溫度上公升,水的密度就會下降,所以水的表面比水底部熱—叫"熱頂".

如果水主要透過表面失熱,那麼,"熱頂"的水失熱會比溫度均勻的快.當熱水冷卻到冷水的初溫時,它會有一熱頂,因此與平均溫度相同,但溫度均勻的水相比,它的冷卻速率會較快.雖然在實驗中,能看到熱頂和相關的對流,但對流能否解釋mpemba效應,仍是未知。

4.周圍的事物——兩杯水的最後的乙個分別,與它們自己無關,而與它們周圍的環境有關.初溫較高的水可能會以複雜的方式,改變它周圍的環境,從而影響到冷卻過程.

例如,如果這杯水是放在一層霜上面,霜的導熱性能很差.熱水可能會熔化這層霜,從而為自己創立了乙個較好的冷卻系統.明顯地,這樣的解釋不夠一般性,很多實驗都不會將容器放在霜層上。

在很多情況下,熱水較冷水先結冰,但並不是在所有實驗中都能觀察到這種現象。

把冷水和熱水放入冰箱,是冷水先凍住,還是熱水先凍住

8樓:張廖懷蓮戴富

熱水。四個因素:

1.蒸發——在熱水冷卻到冷水的初溫的過程中,熱水由於蒸發會失去一部分水。質量較少,令水較容易冷卻和結冰。

這樣熱水就可能較冷水早結冰,但冰量較少。如果我們假設水只透過蒸發去失熱,理論計算能顯示蒸發能解釋mpemba效應。這個解釋是可信的和很直覺的,蒸發的確是很重要的乙個因素。

然而,這不是唯一的機制。蒸發不能解釋在乙個封閉容器內做的實驗,在封閉的容器,沒有水蒸氣能離開。很多科學家聲稱,單是蒸發,不足以解釋他們所做的實驗。

2.溶解氣體——熱水比冷水能夠留住較少溶解氣體,隨著沸騰,大量氣體會逃出水面。溶解氣體會改變水的性質。

或者令它較易形成對流(因而較易冷卻),或減少單位質量的水結冰所需的熱量,或者改變沸點。有一些實驗支援這種解釋,但沒有理論計算的支援。

3.對流——由於冷卻,水會形成對流,和不均勻的溫度分布。溫度上公升,水的密度就會下降,所以水的表面比水底部熱—叫"熱頂"。

如果水主要透過表面失熱,那麼,"熱頂"的水失熱會比溫度均勻的快。當熱水冷卻到冷水的初溫時,它會有一熱頂,因此與平均溫度相同,但溫度均勻的水相比,它的冷卻速率會較快。雖然在實驗中,能看到熱頂和相關的對流,但對流能否解釋mpemba效應,仍是未知。

4.周圍的事物——兩杯水的最後的乙個分別,與它們自己無關,而與它們周圍的環境有關。初溫較高的水可能會以複雜的方式,改變它周圍的環境,從而影響到冷卻過程。

例如,如果這杯水是放在一層霜上面,霜的導熱性能很差。熱水可能會熔化這層霜,從而為自己創立了乙個較好的冷卻系統。明顯地,這樣的解釋不夠一般性,很多實驗都不會將容器放在霜層上。

最後,過冷在此效應上,可能是重要的。過冷現象是水在低於0℃時才結冰的現象。有乙個實驗發現,熱水比冷水較少會過冷。這意味著熱水會先結冰,因為它在較高的溫度下結冰。

9樓:匿名使用者

首先,應當明確一杯熱水和一杯涼水取自同一水源,該水源可以是自然界的地表水或地下水,如河水、湖水、井水,也可以是自來水,但絕不是無離子水(純淨水、超純水)。

河水、湖水、井水、自來水中含有水溶性的鹽類,其中有水溶性的碳酸氫鈣、碳酸氫鎂,碳酸氫鈣、碳酸氫鎂在加熱時會分解成不溶於水的碳酸鈣、碳酸鎂及二氧化碳和水。

熱水中 含有大量因加熱生成的細小的不溶於水的碳酸鈣、碳酸鎂,當水相變成冰時,即水結晶的過程,這些細小的不溶於水的碳酸鈣、碳酸鎂成為水結晶的晶核,大量的晶核有加速結晶,促進水結晶變成冰的作用。

冷水中 含有比熱水更多的水溶性鹽類,比熱水多出未被分解的水溶性的碳酸氫鈣、碳酸氫鎂。水溶性的鹽可以降低水的凝固點,因此冷水冰點比熱水冰點要低。同時,冷水比熱水中少很多水溶性的碳酸氫鈣、碳酸氫鎂分解形成的大量細小的不溶於水的碳酸鈣、碳酸鎂晶核。

因此在結冰時較熱水結冰慢,由於缺乏晶核極易形成過冷,消耗更多的製冷量並且使結冰時間延長。

綜合效果是:取自自然界的地表水或地下水或自來水,一杯熱水和一杯涼水同時放入冰箱裡,熱水會先結冰。

如果使用無離子水(純淨水、超純水),情況就會完全相反,冷水比熱水先結冰。

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