柯南之神探桃木剑:一个有趣的实验,冷热水哪个先结冰

来源:百度文库 编辑:中科新闻网 时间:2024/04/29 13:53:40
一个有趣的实验,把小杯的热水和冷水同时放进冰箱的冷藏室里,热水会比冷水先结冰,谁能解释为什么

这个叫潘巴母效应,已经证明是错的了,是中国三个女生证明的。当时是潘巴母来不及把做雪糕的材料加水的混合液冷却就放进冰箱冷却,结果很多冷却好放进去的雪糕未结冰,但他的却结冰了——的确是被证明是错的,当时他产生这样结果的原因如下:
(1)他是用热水溶解一些糖做雪糕,来不及冷却,但这样,因为糖未完全溶解,所以凝固点比其他人的溶解好的雪糕高,所以先结冰。
(2)他摆得很靠近冰箱的吸热的管。
(3)后来实验之所以也是这样——思维定势。
我自己试过,冷水先结冰的

比如一杯水a度,一杯b度(a>b>0),a要到0度,先要达到b。假设先放进A杯,到达b度时放入B杯,它们同时变成0度,所以A杯用更多时间,所以更慢,所以冷水块!
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说什么热水分子运动激烈,楼上连冷却定律都不知道

热水

冷却的快慢不是由液体的平均温度决定的,而是由液体上表面与底部的温度差决定的,热水急剧冷却时,这种温度差较大,而且在整个冻结前的降温过程中,热水的温度差一直大于冷水的温度差。
上表面的温度愈高,从上表面散发的热量就愈多,因而降温就愈快。
基于以上两方面的理由,热牛奶以更高的速度冷却着,这便是热水先冻结的秘密。

  热水结冰快。
  致冷有四种并存的机制:辐射、传导、汽化、对流.通过实验观察并对结果进行比较,发现引起热水比冷水先结冰的原因主要是传导、汽化、对流三者相互作用的综合效果.如果把热水和冷水结冰的过程叙述出来并分析其原因就更能说明问题了:
  盛有初温4℃冷水的杯,结冰要很长时间,因为水和玻璃都是热传导不良的材料,液体内部的热量很难依靠传导而有效地传递到表面.杯子里的水由于温度下降,体积膨胀,密度变小,集结在表面.所以水在表面处最先结冰,其次是向底部和四周延伸,进而形成了一个密闭的“冰壳”.这时,内层的水与外界的空气隔绝,只能依靠传导和辐射来散热,所以冷却的速率很小,阻止或延缓了内层水温继续下降的正常进行.另外由于水结冰时体积要膨胀,已经形成的“冰壳”也对进一步结冰起着某种约束或抑制作用.
  盛有初温100℃热水的杯,冷冻的时间相对来说要少得多,看到的现象是表面的冰层总不能连成冰盖,看不到“冰壳”形成的现象,只是沿冰水的界面向液体内生长出针状的冰晶(在初温低于12℃时,看不到这种现象).随着时间的流逝,冰晶由细变粗,这是因为初温高的热水,上层水冷却后密度变大向下流动,形成了液体内部的对流,使水分子围绕着各自的“结晶中心”结成冰.初温越高,这种对流越剧烈,能量的损耗也越大,正是这种对流,使上层的水不易结成冰盖.由于热传递和相变潜热,在单位时间内的内能损耗较大,冷却速率较大.当水面温度降到0℃以下并有足够的低温时,水面就开始出现冰晶.初温较高的水,生长冰晶的速度较大,这是由于冰盖未形成和对流剧烈的缘故,最后可以观察到冰盖还是形成了,冷却速率变小了一些,但由于水内部冰晶已经生长而且粗大,

这个要分是不是在相同条件下。
因为液体的固化需要放出热量,而热水所储存的能量多于冷水,所以它所要放出的热量比冷水多。
如果处在相同的温度下,因为放热的速率相同,所以是冷水先结冰。
而如果在不同的温度下,因为放热的速率不尽相同,所以要分情况讨论:如果热水处的温度比冷水的低,那么放热的速率快于冷水,这个就不好说了,要具体情况具体分析;反之亦然。

热水先结冰

因为热水的分子运动激烈,热传递快于冷水