一杯热水和冷水放冰箱哪个先结冰 _一杯

一杯冷水和一杯热水，同时放冰箱，哪个先结冰？有何依据？
我们的直觉告诉我们，肯定是冷水先结冰。然而实际情况却并非这么简单，早在1461年，物理学家乔瓦尼.马利亚尼（Giovanni Marliani）就已经明确地指出，在有的时候，热水可以比冷水更快地结冰，但这在当时并没有得到重视。

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让科学界真正注意到这个现象的，是一位名为伊拉斯特.姆潘巴（Erasto Mpemba）的学生，1963年，姆潘巴在自制冰淇淋的时候，无意中发现了这种现象，但当他将这个发现告诉了他的老师和同学时，却没有人相信他。
不甘心的姆潘巴又想办法找到了物理学家丹尼斯.奥斯本（Denis Osborne），后者虽然也不大相信，但为了鼓励姆潘巴的求知精神，他还是为此精心设计了一系列的实验，令他感到惊讶的是，实验结果显示了姆潘巴观测到的现象真的存在，在有的时候，热水可以比冷水更快地结冰。

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（两人在2013年的合影，右边是姆潘巴）
1969年，丹尼斯.奥斯本和伊拉斯特.姆潘巴共同发表了一篇论文，详细地描述了这种有违常理的现象，不久以后，科学界正式将这种现象命名为“姆潘巴现象”（Mpemba Effect）。这就意味着，在我们把一杯冷水和一杯热水同时放进冰箱之后，有可能是热的那杯水先结冰。那么这是什么原理呢？对此人们提出了多种解释，下面我们就来介绍几个比较主流的解释。
水里溶解的气体
在相同的外部条件下，较冷的水总是会溶解更多的气体，而溶解在水中的气体分子会使它周围的水分子排列得更加紧密，这就抑制了水的对流，进而使较冷的水比热水更慢地结冰。
蒸发的影响

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热水会因为蒸发而损失质量，并且在蒸发过程中热水的热量将会更快地散发出去，更小的质量加上更快的散热速度，就可能让热水可以比冷水更快地结冰。
热梯度问题
在我们把一杯水放进冰箱之后，杯子里的水的降温幅度并不是均匀的，具体表现在靠近杯壁的水将会迅速降温，但其内部的水温下降幅度却很小，于是这两者之间的温度将产生了差异，从而形成了一个热梯度，这有利于水的对流。
在不断冷却的过程中，这种热梯度将会一直存在，并且温度越高的水热梯度就越大，其内部的对流就会更强，所以热水就比冷水冷却得要快一些，而当热水的温度降到与同时放入的冷水一致时，其内部的对流依然比冷水激烈（类似惯性效果），并因此而比冷水更快地结冰。
过冷水
水结冰需要两个条件，第一是温度低于零摄氏度，第二是必须存在晶核。这个晶核是指水在开始结晶时所必需的固体微粒，它可以是水中的杂质，也可以依靠外部能量在水中自发生成。因此可以说，在水中不存在杂质，并且没有受到外部能量影响的情况下，水就可以在零摄氏度以下保持液态，这种水就被称为过冷水。

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（图为过冷水受外部能量影响后迅速结冰）
需要注意的是，在水中杂质极少的情况下，依然可以形成过冷水，这种过冷水需要在更低的温度下才能结冰，有实验表明，在这种情况下，冷水的过冷温度总是比热水的低。
比如说如果冷水需要零下8摄氏度才能结冰，而热水只需要零下2摄氏度，那么当冷水和热水的温度都降到零下2摄氏度的时候，热水就算结冰，而冷则会继续保持液态。甚至在相同时间内，冷的温度已降至零下7摄氏度，而热水才刚刚降到零下2度，在这种情况下，尽管冷水的温度更低，但热水结冰的速度还是更快。