冷水和热水放冰箱哪个先结冰

冷水和热水放冰箱哪个先结冰 一杯冷水和一杯热水，同时放冰箱，哪个先结冰？有何依据？

我先说题主所提出问题存在的问题：水是纯净水吗？如果是纯净水，答案是可能不结冰！纯净水在零下几十度都可以不结冰，这叫过冷水。

过冷水既有实验证据也有理论依据。

水要结冰，首先要形成结晶核，没有结晶核是不能结冰的。

可是结晶核是能溶解于水的，而要想让结晶核不溶解到水里，就得保证温度足够低或者水里混有其他物质，导致结晶核能析出，从而使水结冰能顺利进行下去。

但是如果温度不是很低（即便零度也不是很低的温度，它比绝对零度高出二百多度）也没有杂质，那么过冷水就会出现。

与过冷水类似的还有过饱和溶液、过饱和蒸汽等。

现在考虑水里有少量杂质，而且要求在冰箱里放置位置得基本一致（否则因为靠近冰箱冷却管的距离不同而导致冷却速率不同，那就完全不知结果如何了），那么按照牛顿冷却定律，必定是冷水先结冰，因为冷水更接近水的冰点，而热水需要先冷却后结冰，故冷水先结冰。

注意，这个结论在绝大多数情况下是正确的，但是对于一些极为特殊的情况，会有反例。

这个反例是一个非洲老兄提出来的，叫姆潘巴效应。

二十世纪六十年代初期，姆潘巴发现，在同等容器、同等质量、同等冷却环境下，温度略高的液体比温度略低的液体先结冰。

注意冷水和热水的温度差异不能太大，否则该效应不会发生。

其实培根、笛卡尔早在几百年前就提出了该效应，只是没有被人们重视，因此这项殊荣就落在了这位锲而不舍的黑人老兄身上了。

但是，强调一点，该效应到今天为止都没有被物理学所彻底解释，但是已经有一些很重要的结果被发现了。

比如说韩国的研究学者发现是在特殊条件下，温度为20摄氏度时候水也可以结冰。

也就是说，水的冰点不是像传统热力学认为的那样，而是可以随条件改变的变数。

还有的人根据姆潘巴的描述，设想一些可能的解释，但是这些解释还是不太具有说服力。

总之，姆潘巴效应还是一个尚待解决的谜团。

总的来说，题主的问题其实不是问题，因为题主可以用自家的冰箱和冷水、热水去做实验啊。

绝知此事要躬行！

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。

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。

（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。

（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。

分子层面的解释单个的水分子是由一个氧原子和两个氢原子通过“共价键”组成，简单地讲，“共价键”就是两个或多个的原子之间通过共用外层电子而形成的化学结构，而由于共用电子呆在氧原子的这一头的时间，要比呆在氢原子这一头的要多很多，因此总体上水分子的氧原子这一头表现为带负电荷，而氢原子这一头则带正电荷。

在这种情况下，多个水分子之间就会相互吸引，这种相互作用被称为“氢键”，科学家发现温度的高低会影响液态水中的“共价键”和“氢键”的长度，即热水的“氢键”比冷水的更长，而“共价键”则会比冷水更短。

也就是说，水分子内的“共价键”会随着温度的下降而变长，同时水分子间的“氢键”则会变短，需要注意的是，这是其实是一个释放能量的过程，并且随着降温过程的持续，这个放能的速度将以指数级的形式增加。

在我们把一杯冷水和一杯热水同时放进冰箱之后，由于热水的“氢键”更长、“共价键”更短，因此这杯热水放能的初始值就比冷水高，所以说在相同的时间里，热水释放能量的速度会超过冷水，其结冰的速度也就更快。

需要指出的是，上述的所有的解释都有一定的局限性，它们要么不能解释所有已观测到的“姆潘巴现象”，要么就是没有直接的实验证据，因此可以说，就目前来看“姆潘巴现象”仍然是一个没有完全解开的科学谜题。

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