騰龍說事:熱水凍結快於冷水?!

姆潘巴

姆潘巴應邀作為榮譽嘉賓,來倫敦為以他的名字命名的「姆潘巴獎」的獲勝者頒獎。

倫敦。英國皇家化學學會。教授、學者、專業研究員、業餘發燒友,濟濟一堂。

談笑皆鴻儒,來往無白丁。

年逾花甲的姆潘巴(Erasto Mpemba)千里迢迢也從坦桑尼亞趕來。姆潘巴是個森林管理員,說白了就是一個看林子老頭兒。

但姆潘巴可不是個「白丁」。他是應邀作為榮譽嘉賓,為以他的名字命名的「姆潘巴獎」的獲勝者頒獎的。

故事要回到五十年前的坦桑尼亞,姆潘巴的孩提時代。

牛頓的定律你學會了嗎?

1963年,在坦幹伊卡湖畔(Lake Tanganyika)一所中學讀書的姆潘巴在家裏製作冰淇淋時,偶然錯將滾沸的牛奶與常溫的牛奶一起放入了冰箱冷凍。結果,他發現,熱牛奶結冰速度快過冷牛奶。

再用沸水與溫水對比試驗,出現了同樣不可思議的結果。

第二天,他問學校的物理老師這是為什麼。老師回答說,道理很簡單:不可能!

姆潘巴沒有被老師的不屑嚇住。第二年轉到另一所中學,他向老師提出了同樣的問題。

不同的老師一樣的回答。老師說,看來牛頓的冷卻定律你還沒有學會呀。姆潘巴只能堅持說,實踐結果與理論不一樣。

老師譏諷說,看來有兩種物理,一種是放置四海皆準的物理,一種是「姆潘巴物理」。

姆潘巴現象的誕生

1968年的一天,一位著名的物理學教授來到學校訪問。物理老師說,大家有什麼問題要問尊貴的物理學家?

姆潘巴的機會終於來了。「如果將兩個盛著相同體積的水的容器,一個水溫35攝氏度,另一個100攝氏度,將兩個容器放入冰箱,100攝氏度的水先結冰」。

姆潘巴高舉著手,不顧同學們的起哄,一臉倔強的問:「為什麼」?

那個來學校訪問的「尊貴的客人」,就是在首都達累斯薩拉姆大學講學的英國物理學家奧斯伯恩教授(Prof. Denis Osborne)。

姆潘巴現象」

有時熱水凍結快於冷水的現象稱為「姆潘巴現象」,其原理至今還沒有滿意的解釋。

同學哄堂大笑,老師一臉尷尬,奧斯伯恩教授無言以對。但他沒有否定姆潘巴,只是問,你自己動手實驗了嗎?姆潘巴說,反反覆複很多次。

奧斯伯恩教授回到實驗室,立刻動手實驗,反反覆複很多次,結果都一樣:熱水結冰速度快於冷水。

1969年,奧斯伯恩教授與姆潘巴聯合發表了一份報告,論述這一現象。「姆潘巴現象」(Mpemba effect)誕生了。

最接近可能的解釋

50年後,對「姆潘巴」現象仍然沒有一個令人信服的解釋。於是,英國皇家化學學會在去年夏天搞了一個有獎競徵活動,懸賞1000英鎊,破解「姆潘巴現象」。

本來只是個科普活動,搞個把月就結束,沒想到一石激起千層浪,來自122國家的應徵者寄來了22000份答案,其中,來自中國的就有880份。

經過半年多的評選,日前終於確定了獲勝答案,由姆潘巴親自頒獎,出現了文章開頭的一幕。

提供最佳答案的是來自克羅地亞的一位叫布勒格維克(Nikola Bregovic)的年輕人、薩格勒布大學的助理研究員。他的解釋是,「姆潘巴」現象是由於對流和超級冷卻導致的(convection currents and supercooling)。

跳出圈子思考

姆潘巴

「姆潘巴」現象最大的價值,在於 「它鼓勵人們跳出圈子思考,敢於挑戰權威」。

布勒格維克的解釋對我來說像聽天書,不敢不懂裝懂。實際上,評選委員會對他的解釋也不盡滿意,只是在認為在收到的所有答案中,最可能接近實事的解釋罷了。

其實這並不重要。在22000份答案中,有351份的答案竟然都是以同樣的一句話開頭:「我不是搞科學的,但是…」

負責評審的奧斯伯恩教授說,這個活動如此吸引人,正因為它是身邊的科學,人們家裏都有冰箱,人人可以動手一試,而且結果出人意料。

但「姆潘巴」現象最大的價值,奧斯伯恩教授50年後的今天總結說,是「它鼓勵人們跳出圈子思考,敢於挑戰權威」。

當然,如果能對「姆潘巴」現象作出一錘定音的、無可辯駁的解釋,也同樣有價值。

各位讀者,回家動手試試?

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讀者反饋

請問:如果解開了「姆潘巴」現象,還會有1000英鎊獎金嗎?陳鳳珠, 中華民國台灣

我個人認為~由於水因為加熱後水分子變小使的接近蒸發的小分子的水吸收冷分子的效應變高所以熱水會比一般常溫下的大水分子還要容易吸收冷分子所以結凍的速度就變快了。邱 wei i, 台灣 新竹市

這只是個猜測 大家都說熱脹冷縮 我想熱水或許會比冷水的面積大 因為熱能把水中的空氣變大了 膨脹造成水的裏表面積越大冷空氣就越容易與水表面接觸 接觸面積大相對的水也越容易冷卻使其結冰 陳柏茜, 台灣 桃園 龜山鄉

同時放進冰箱靠太近時低溫那杯甚至會吸收高溫那杯的熱氣故同時間裏一降一升待溫度接近時低溫杯開始冷對流時高溫杯早已進行一段時間冷對流速度進行順暢故整體耗時高溫杯會較短 林鉬錕, 台灣 台北市

篇文章怎麼寫得好像剛剛聽到天方夜譚一般啊,這個原理在英國早已廣為人知了。我家花園有一盆為鳥兒準備的水,冬天清晨經常需要換掉結了冰的水,最初我用熱水,家人發現後提示,熱水比冷水更容易結冰,道理很簡單:熱水比冷水吸熱快,導致水冷卻的速度更快,更易結冰。:)Qiuxia, Worcestershire, England


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