1樓：系昕度高韻
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，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結果，如果把熱水和冷水結冰的過程敘述出來並分析原因就更能說明問題了：盛有4℃冷水的結冰要很長時間，因為水和玻璃都是熱的不良導體，液體內部的熱量很難依靠傳導有效地傳遞到表面，杯子裡的水由於溫度下降，體積膨脹，密度變小，集結在表面，所以在水錶面處最先結冰，其次是底部和四周，形成了一個密閉的「冰殼」，這時內層的水與空氣隔絕，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，「冰殼」起著一種抑制作用。
盛有100℃熱水那一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」的現象，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，形成液體內部的對流，使水分子圍繞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，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，最後我們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較初溫低的水快得多。
從生物作用方面來看，水要結成冰，水中需要許多結晶的中心，生物實驗發現，水中的微生物往往是「結晶中心」。而某些微生物在熱水（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」比冷水中的多得多，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，對流使各種取向的分子都流過子晶，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，結晶釋放的能量通過對流放出，而各相鄰的冰粒又連結成冰，直到水全部結冰為止。
綜上所述熱水比冷水結冰快
2樓：龍
是的。這是姆潘巴現象
2023年，坦尚尼亞的馬乾巴中學三年級的學生姆潘巴經常與同學們一起做冰淇淋吃。他們總是先把生牛奶煮沸，加入糖，等冷卻後倒入冰格中放進冰箱冷凍。有一天，當姆潘巴做冰淇淋時，冰箱冷凍室內放冰格的空位已經所剩無幾，一位同學為了搶在他前面，竟把生牛奶放入糖後立即放在冰格中送進了冰箱。
姆潘巴只得急急忙忙把牛奶煮沸，放入糖，等不及冷卻，立即把滾燙的牛奶倒入冰格送入冰箱。一個半小時後，姆潘巴發現熱牛奶已經結成冰，而冷牛奶還是很稠的液體。
他去請教物理老師，為什麼熱牛奶反而比冷牛奶先凍結？老師的回答是：「你一定弄錯了，這不可能。
」後來，姆潘巴進高中後又向物理老師請教，得到的回答仍是：「你肯定錯了。」當他繼續與老師辯論時，老師譏諷他：
「這是姆潘巴的物理問題。」一個極好的機會終於來到了，達累斯薩拉姆大學物理系主任奧斯玻恩博士訪問該校，姆潘巴鼓足勇氣向他提出問題：如果取兩個相似的容器，放入等容積的水，一個處於35℃，另一個處於100℃，把放進冰箱，100℃的水卻先結冰，為什麼？
奧斯玻恩博士的回答是：「我不知道，不過我保證在我回到達累斯薩拉姆之後親自做這個實驗。」結果，博士的實驗和姆潘巴說的一樣。
但是同質同量同外部溫度環境的情況下，姆潘巴現象不會出現，不可能熱的液體先結冰。
所以姆潘巴現象之所以產生的3種可能情況：
冰箱溫度並不均勻，如果姆潘巴將其冰盒正巧放在冷卻管附近，甚至與冷卻管相接觸，完全有可能熱牛奶比冷牛奶先結冰；
如果姆潘巴不喜歡吃甜，在冰淇淋中少放了糖，或者因為匆忙沒來得及攪拌、糖粒沉在盒底形成固體，實驗證明可先結冰；
姆潘巴自制的冰淇淋中不僅牛奶加糖，還加入了澱粉類物質，在其少放糖、少放牛奶時會先結冰。
3樓：範靚影葉赩
這叫曼巴效應。
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一個因素。
然而，這不是唯一的機制。蒸發不能解釋在一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，和不均勻的溫度分佈。溫度上升，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——兩杯水的最後的一個分別，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，霜的導熱效能很差。熱水可能會熔化這層霜，從而為自己創立了一個較好的冷卻系統。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。有一個實驗發現，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。
4樓：匿名使用者
1，如果給熱水和冷水設定同樣的自動攪拌裝置，那麼，肯定會冷水先結冰，熱水後結冰。因為這時傳熱條件都很好，溫度高的，熱容量大，需要的降溫結冰的時間就更長；溫度低的，熱容量較小，需要的降溫結冰的時間就更短。這時熱水初溫降到冷水初溫後，一樣要經過冷水初溫到結冰的降溫過程，所以，熱水初溫降到冷水初溫的時間就是多出來的。
2，經過靜置的靜止的熱水和冷水（當然其它條件都相同，只有溫度不同）一起冷凍結冰時，關鍵看它們在冷卻降溫過程中會自動生成怎樣的傳熱方式。
當熱水和冷水放置在冷凍環境開始冷卻降溫時，最初的瞬間只有水的上表面和容器的外表面靠輻射和傳導向外散熱，開始降溫；
接著是貼附在容器內表面的水開始降溫；而這時容器中心的水還沒有來得及降溫。溫度降低後的水比重增大，就要貼附著容器內表面下沉；但是這時下沉的速度和產生的結果是有差別的：
對於盛放熱水的容器，貼附著容器內表面的冷水與容器中心的熱水有較大的溫差，所以有較大的比重差，所以冷水有較大的下沉速度。較大的下沉速度使下沉的冷水有較大的動能，較大的動能就能衝亂容器底部的水體，形成紊流。紊流的形成阻止了下沉冷水在容器底部的沉澱集聚。
從而能使容器內的水能形成整體的良好的對流迴圈。
而對於盛放冷水的容器，貼附著容器內表面的冷水與容器中心的冷水有較小的溫差，所以有較小的比重差，所以冷水有較小的下沉速度。較小的下沉速度使下沉的冷水有較小的動能，較小的動能不能衝亂容器底部的水體，所以就造成下沉冷水在容器底部的沉澱集聚。這就使容器內的水不能形成整體的良好的對流迴圈。
由於盛放熱水的容器內的水能形成整體的良好的對流迴圈，所以大大提高了傳熱效率；而盛放冷水的容器內的水不能形成整體的良好的對流迴圈，所以其傳熱效率遠不如盛放熱水的容器。
我們可以用一個實驗來證明以上說法。將經過靜置的有同樣質量的一杯熱水（全部剛燒開的水，和杯子熱平衡後約90°c左右）和一杯冷水（1/3杯剛燒開的水+2/3杯自來水）放到盛有更冷的冷卻水（自來水）的臉盆中，並攪拌臉盆中的水來加快冷卻，這時我們可以看到盛放熱水的杯子底部的水出現雲翳狀的光影，而盛放冷水的杯子底部則看不到雲翳狀的光影。雲翳狀光影是光線穿過不同密度的水層時有不同的折射率造成的，說明沿著杯子內表面下沉的冷水衝動了杯子底部的水體。
而沒有云翳狀的光影，則說明沿著杯子內表面下沉的冷水沒有衝動杯子底部的水體，下沉的冷水只是在杯子底部沉澱集聚。沉澱集聚的冷水沒有溫度密度的突變介面，所以不會出現雲翳狀光影。這說明熱水杯內能自動形成良好的對流迴圈，而冷水杯內不會自動形成良好的對流迴圈。
所以熱水比冷水更快結冰是可能的。
但是這個結論不會是絕對的，例如99°c的熱水和0.1°c的冷水，恐怕是不可能熱水先結冰的。
3，為什麼熱水比冷水更快結冰只是可能，而不是一定？
因為沿著杯子內表面下沉的冷水從沉澱集聚到衝亂容器底部的水體，是一個傳熱效率由量變到質變的突變過程：
我們從0°c開始並按一定的溫度間隔來測量「相同質量，不同初溫」的水的結冰過程。我們發現，隨著水的初溫逐漸上升，其結冰時間逐漸延長。
但是，當水的初溫上升到某一溫度時，水的結冰時間沒有繼續延長反而變短了。然後，水的結冰時間又隨著水的初溫上升而逐漸延長。如圖1。
從圖1我們看到，不同初溫的水冷凍至結冰的時間呈中斷的倆段曲線hmak和cdebfg。其中斷的地方就是發生了下沉冷水從沉澱集聚到衝動水體的突變。而下沉冷水從沉澱集聚到衝動水體的突變，必然引起傳熱效率的突變：
圖1 不同初溫的水的降溫結冰時間
沉澱集聚的冷水在下沉通道冷卻過程中，其溫度比初溫有較大下降，所以沉澱集聚的冷水與容器外冷凍環境溫度的溫差也就減小，尤其沉澱集聚的冷水與相鄰的下沉冷水的溫差很小，這成為熱量由杯內向杯外傳導的瓶頸，所以，這時候無論傳導和輻射都處於較低的效率。形象的說就是，進入沉澱集聚的冷水處於偷懶，消極怠工的狀態。問題還在於，沉澱的冷水會隨時間的延長而不斷增加，所以，其低效傳熱的部分也會越來越擴大。
而當下沉冷水衝動杯子底部水體時，則下沉冷水和杯子底部的熱水會碰撞混合，混合後的水則會熱升冷降，從而形成對流迴圈。這種情況下就不會出現沉澱集聚的冷水與容器外冷凍環境的溫差減小的低效傳熱部分，尤其是不會出現沉澱集聚的冷水與相鄰的下沉冷水溫差很小的情形（這個很小的溫差會是傳熱的最大阻力），而總是保持杯子中心與杯外冷凍環境有較大的溫差，從而保持有較高的傳熱效率。
但是，這個傳熱效率的差別只維持到下沉冷水至4°c以下的某個溫度。因為4°c的水比重最大，低於4°c時熱脹冷縮將出現逆轉，這時容器內壁的下沉冷水不再下沉而開始上浮。這也就能解釋為什麼杯子中的水總是上表面和杯子上部周邊的水會先結冰，生成冰蓋。
從圖1我們可以看到，熱水比冷水結冰快只發生在倆平行線mn,pq之間（pq通過下半段曲線的最長時間點，mn通過上半段曲線的最短時間點）。但不是平行線間的任意倆點都能表現熱水比冷水更快結冰：當倆點連線與水平線的夾角為90°時(圖中ab)，則是熱水與冷水同時結冰；當倆點連線與水平線的夾角β＜90°時(如圖中af,ag)，仍然是熱水比冷水結冰慢；只有使夾角α＞90°時(如圖中ac,ad,ae)，才是熱水比冷水結冰快。
可以想見，在不瞭解熱水比冷水更快結冰的機理，尤其沒有繪製出如圖1所示的完整的曲線影象時，盲選冷水熱水的初溫來實驗比較，那就像買彩票中獎一樣，靠運氣了。還是參照圖1，在不瞭解機理沒有曲線影象時，即使選擇了圖1中的a點，你對另一點的選擇也還有倆種可能：
1）把a點對應的初溫當成熱水。這時候你所選擇的冷水初溫的結冰時間對應點就一定在曲線hma上。------這時無論做多少組比對，結論都是熱水比冷水結冰慢。
2）把a點對應的初溫當成冷水。這時候你在選擇熱水初溫時很可能認為熱水越熱越好錯過曲線上的c,d,e而選擇f.g。
------如果選擇f,g，則結論依然是熱水比冷水結冰慢。只有選擇如圖上的c,d,e點，才會是熱水比冷水結冰快。
所以，熱水比冷水更快結冰是有條件限制的。並非熱水越熱越好，冷水越冷越好。
影響傳熱方式發生突變的因素：
1） 冷凍溫度。冷凍溫度越低，越有利於發生突變；
2）容器材質。容器材質的導熱性越好，越有利於發生突變；
3）容器形狀。圓柱，稜柱，上部開口大的圓錐稜錐有利於下沉冷水的匯流，更容易衝動杯子底部的水體，因而有利於發生突變；
4）「水」的性狀。以上我們討論的都是水，其實它也適用於其他流動性好的溶液，例如糖水，牛奶的水溶液等。流動性不好的漿糊，果凍，根本不會發生突變產生對流。
相信本文會是姆潘巴問題的終結。
為什么熱水比冷水結冰快，為什麼熱水比冷水結冰快
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一 冷熱水同時放入時，冷水不會立即大幅降溫，因為熱水散發的熱量會使冰箱內溫度升高。熱水因為與冰箱內空氣的溫差大，所以熱水的降溫較快，直至與冷水相當。二 同樣體積的熱水和冷水相比，熱水的密度比冷水小，所以熱水的質量比冷水小，等熱水與冷水的溫度相等時繼續降溫，熱水的降溫速度反而會比冷水快。所以熱水先凍。...