这就是为什么热水比冷水结冰更快的原因

水冻结
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根据一种叫做Mpemba效应的奇怪现象,热水应该比冷水结冰得更快。它是以一名坦桑尼亚学生的名字命名的,他首先观察到了这一过程,然后在1969年发表了一篇论文。但他绝不是第一个注意到这一点的人。著名的科学家如亚里士多德,培根和笛卡尔也在他们的书中记录了它。但是水这种奇怪特性背后的原因是什么呢?我们都知道水有另一种特殊的热性质,当它在最后4度膨胀时就会结冰。氢键间距是原因所在。结冰速度加快的原因是什么?在此,我们试图通过研究来回答这个问题。
Mpemba效应

关于Mpemba效应,研究人员提出了各种各样的可能性,但往往相互分歧。据说热水使蒸发更快。因此,被冷冻的体积更小。还有人说,当水的样品被加热时,不同浓度的气体和杂质被过滤掉,尽管水仍然留在较冷的样品中。但所有这些理论的真实性都不为人知,因为姆巴巴效应并不总是存在,因为有时冷水比热水结冰得更快。这种影响从来没有得到具体的回答。

Mpemba effect2

这一次,新加坡南洋理工大学(Nanyang Technological University)再次尝试回答这个难以捉摸的问题。由张曦领导的研究人员得出结论,化学键的本质是水的这种不同行为背后的原因。水分子中普遍存在两种化学键。一种是直接成键的氢原子和氧原子之间的共价键。然后是氢键,在氢键中,附近水分子中极化的氢原子和氧原子所受的力相当于共价键的20%。

当水被加热,体积增加时,极化的氢和氧移动到更自然的位置,因此,相同的电荷之间不可能有排斥。当水已经很冷时,排斥力起了主导作用,它们使液体冷却得更多,也更困难。该研究还表明,共价键弛豫的差异是不同实验差异背后的解释。

尽管最近的这项研究仍未能给出可靠的答案。由于水是一种通用的溶剂,对于电离粒子的方法可能更有说服力。无论如何,一个新的角度确实有助于揭示最终的现实。

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