冷水和热水同时放进冰箱哪个先结冰

热水先结冰，在热水冷却到冷水的初温的过程中，热水由于蒸发会失去一部分水，质量较少，令水较容易冷却和结冰，所以热水就会比冷水早结冰，但冰量较少。这种自然现象被命名为“姆佩巴效应”。

姆佩巴效应

姆佩巴效应的其中一种表述：在同等质量和同等冷却环境下，温度略高的液体在其与该冷却环境直接接触的分子将比温度略低的温度下降的快。

在2017年，两个研究小组独立且同时发现了姆潘巴效应的理论证据，并且还预测了一种新的“反向”姆潘巴效应。

起初也有不少学者并不相信姆潘巴现象，但随着姆潘巴现象一次次的被重复验证，人们开始不解并研究其中的原因。

热水和冷水相比更容易结冰吗，从做冰淇淋中发现的“姆潘巴效应”

人们通常认为，当一杯冷水和一杯热水同时放入冰箱时，冷水很快就会结冰。事实并非如此。有经验的汽车司机都知道冬天最好用冷水洗车，而不是用温水，否则温水一进车就会立刻结冰。温水比冷水结冰快吗？为什么？

从做冰淇淋中发现的“姆潘巴效应”

1963年的一天，在热带坦桑尼亚的一所中学里，一群学生想做些冷冻食品来降温。一个名叫埃拉斯托·姆潘巴的学生在热牛奶里加了糖，准备放进冰箱里做冰淇淋。

他以为如果热牛奶凉了放进冰箱，其他同学就会把冰箱装满，于是他把热牛奶放进冰箱。过了一会儿，他打开冰箱，发现自己的杯子变成了美味的冰淇淋，而其他同学用冷水做的冰激凌还没有结冰。姆帕巴告诉达累斯萨拉姆大学物理学教授奥斯本博士关于这一特殊现象。尊重科学的奥斯本又进行了一次实验，结果完全符合姆潘巴的描述。这无疑证实了热水在低温下比冷水结冰快。从那时起，世界上许多科学期刊都介绍了这种自然现象，并将其命名为“姆潘巴现象”。

“姆潘巴效应”是特例吗？

一些研究人员曾多次用纯净水做过类似的实验，结果没有发现“姆潘巴现象”。一些对此感兴趣的研究人员通过实验证实，只有当冰箱内温度有明显差异，或牛奶中的糖含量不同，或糖没有溶解，或冰淇淋液体中淀粉等非液体成分较多时，才会出现“姆潘巴现象”。

科学家揭开谜底

美国华盛顿大学的乔纳森·卡茨在深入研究“姆潘巴现象”后认为，这种现象其实与水中的溶解物质有关。在水加热过程中，一些通常使水“变硬”的溶解物质，主要是碳酸钙、碳酸镁等，会被“排出”形成固体沉淀，这是日常生活中常见的附着在水壶内壁上的水垢。当水达到沸点时，除去大部分硬物质，水就会变软。卡茨发现，由于冷冻过程中的内部“硬物质”，不加热的硬水的冰点低于加热后的软水，这减慢了硬水的冻结速度。

然而，单靠这一发现并不能直接解决“姆潘巴现象”，因为姆潘巴的学生在制作冰激凌的过程中煮了生牛奶。那么，为什么姆潘巴的热牛奶先冻住了？卡茨发现，原因是水里的“硬东西”：他们在牛奶里加了糖，以便得到美味的冰淇淋，实际上，这会使牛奶变得“硬”。然而，热牛奶的硬度低于冷牛奶。硬度的不同导致凝固点的不同。硬度较高的冷牛奶凝固点较低。这样一来，冰点稍高的热牛奶自然会比冰点稍低的冷牛奶先结冰。

那么，为什么在许多实验中“姆潘巴现象”并不每次都出现？卡茨认为原因是实验者从软水开始。用同样的软水做冷热实验，由于水的冰点相同，而散热速度对冻结速度影响不大，所以“姆潘巴现象”就不那么明显了。

热水和冷水一起放进冰箱，为什么热水先结冰？科学家终于找到原因

一杯冷水和一杯热水同时放进冰箱里冷冻，很多人都认为一定是冷水先结冰，但事实上先结冰的是热水。

在以前，一位中学生发现：在冰箱中，热水会比冷水先结冰。这不仅颠覆了人们的认知，也在学术界引发了长达半个世纪的争论。

它是怎么被发现的？我们回到1963年，起因是一个名叫埃拉斯托·姆潘巴13岁的中学生在上课时无意中的发现。

那节课老师让学生们一起制作冰淇淋，姆潘巴怕冰箱的位置被其他同学占满，于是他直接把热牛奶放进了冰箱中。

结果却意外地发现自己的冰淇淋竟然比其他同学冷却的要快，率先被冻结。

后来，他将这种现象写成了一份报告，成为了第一个描述这种反直觉效应的人。而这种效应后来也被称作为姆潘巴效应。

是指在同等质量和同等冷却环境下，温度略高的液体比温度略低的液体先结冰的现象。

很多科学家都不理解为什么热水比冷水结冰快，所以当时就连亚里士多德和笛卡尔等科学家都对这样的现象进行过实验和论证。

亚里士多德认为：“先前被加热过的水，有助于它更快地结冰。”可理解为“先前加过热的水与先前未加过热的水在同温下比较加热过的水更快结冰”。

也有人说亚里士多德描述的可能不是姆潘巴现象。书中的原话是：“先前被加热过的水，有助于它更快地结冰。”指的是被加热过的水，而非热水或温水。

在此，有人认为姆潘巴效应并不存在。它只是一个玩笑，真的如此吗？

科学家也提出了很多不同的假设。

比如水分更快地蒸发所以热水的体积变小，霜起到比较好的隔离作用让温度更低的水在溶质浓度方面存在着差异。

但是不管是哪种说法都没办法让人信服，所以科学家一致认为姆潘巴效应在实验上无法得到很好的证实。

经过了漫长的研究，有人从中找到了其中的奥秘。

2013年一位新加坡科学家给出的解释：造成姆潘巴现象的主要原因是——氢键。

我们知道一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子组成的。那么原子与原子之间的作用力就是化学键，而分子与分子之间的作用力又分为氢键和范德华力。

要从水变成冰就需要先打断氢键，将混乱的水分子模型变成整齐有序的冰分子模型。

而热水的氢键比常温水的氢键更长，氢键的力更小，所以在分子重新排列的时候会更容易，速度会更快。

2022年7月，张亚刚教授团队在国际著名学术刊物 Infomat 发表了题为“Direct Observation of the Mpemba Effect with Water – Probe the Mysterious Heat Transfer”的研究论文 。

首次通过在水中系统的实验研究，发现了在水体系中直接观察到Mpemba 效应的条件，破解了Mpemba 效应之谜。

结果表明：

热水通常比冷水具有更快的冷却速率。初始温度、温差、容器的形状和水量会影响热交换和冷却过程。由于热交换的影响因素，姆潘巴效应只能在特定条件下观察到。

这项工作有助于澄清对Mpemba效应的疑虑和困惑，并且可以为能量储存和转移材料提供替代策略。

除此之外，张亚刚教授团队还开发了研究Mpemba 效应的成套实验装备，并申请了中国发明专利。

事实上，初始冷水表面形成的是覆盖整个表面的“冰壳”，而初始热水中的结冰是先从“针状冰晶”开始进而逐步形成表面“冰壳”的。

我认为初始冷水会被表面的冰壳，阻止热传递，因此在这个过程中冷水就会减慢了降温速度。而初始热水与之相反。

可以肯定的是，在结冰之前所有容器的温度都是一致的。但是因为在降温的过程中的水温度不一样，所以结冰的速度也不一样。