在冰箱中為什么熱水比冷水結(jié)冰快？
在熱水中，分子的能量（熱量）高，所以相對冷水中的水分子來說，更不穩(wěn)定，更活躍，更容易發(fā)生能量轉(zhuǎn)換 。在外界環(huán)境發(fā)生變化后，穩(wěn)定的分子（冷水）發(fā)生能量轉(zhuǎn)化，要比活躍的分子慢很多,當熱水的溫度下降后（結(jié)冰前），雖然分子的活動能力下降了，但依靠先前能量流動的慣性依然要快于冷水,當然，這些的前提是相同質(zhì)量的水 。
為什么在冰箱中熱水比冷水先結(jié)冰？
人們通常都會認為，一杯冷水和一杯熱水同時放入冰箱時，冷水結(jié)冰快 。事實并非如此 。1963年的一天，在地處非洲熱帶的坦桑尼亞一所中學里，一群學生想做一點冰凍食品降溫 。一個名叫埃拉斯托·姆佩巴的學生在熱牛奶里加了糖后，準備放進冰箱里做冰淇淋 。
他想，如果等熱牛奶涼后放入冰箱，那么別的同學將會把冰箱占滿，于是就將熱牛奶放進了冰箱 。過了不久，他打開冰箱一看，令人驚奇的是，自己的那杯冰淇淋已經(jīng)變成了一杯可口的冰淇淋，而其他同學用冷水做的冰淇淋還沒有結(jié)冰 。
他的這一發(fā)現(xiàn)并沒有引起老師和同學們的注意，相反在為他們的笑料 。姆佩巴把這特殊現(xiàn)象告訴了達累薩拉姆大學的物理學教授奧斯博爾內(nèi)博士 。奧斯博爾內(nèi)聽了姆佩巴的敘述后也感到有點驚奇，但他相信姆佩巴講的一定是事實 。
尊重科學的奧斯博爾內(nèi)又進行了實驗，其結(jié)果也姆佩巴的敘述完全相符 。這就確切地肯定了在低溫環(huán)境中，熱水比冷水結(jié)冰快 。此后，世界上許多科學雜志載文介紹了這種自然現(xiàn)象，還將這種現(xiàn)象命名為"姆佩巴效應"（MpembaEffect） 。
對姆佩巴效應的各種解釋 什么是Mpemba效應？有兩個形狀一樣的杯，裝著相同體積的水，唯一的分別是水的溫度 ?，F(xiàn)在將兩杯水在相同的環(huán)境下冷卻 。在某些條件下，初溫較高的水會先結(jié)冰，但并不是在任何情況下，都會這樣 。
例如，99 。9℃的熱水和0 。01℃的冷水，這樣，冷水會先結(jié)冰 。Mpemba效應并不是在任何的初始溫度、容器形狀、和冷卻條件下，都可看到 。一般人會認為這似乎是不可能的，還有人會試圖去證明它不可能 。
這種證明通常是這樣的：30℃的水降溫至結(jié)冰要花10分鐘，70℃的水必須先花一段時間，降至30℃，然后再花10分鐘降溫至結(jié)冰 。由于冷水必須做過的事，熱水也必須做，所以熱水結(jié)冰慢 。
這種證明有錯嗎？ 這種證明錯在，它暗中假設了水的結(jié)冰只受平均溫度影響 。但事實上，除了平均溫度，其它因素也很重要 。一杯初始溫度均勻，70℃的水，冷卻到平均溫度為30℃的水，水已發(fā)生了改變，不同于那杯初始溫度均勻，30℃的水 。
前者有較少質(zhì)量，溶解氣體和對流，造成溫度分布不均 。這些因素會改變冰箱內(nèi)，容器周圍的環(huán)境 。下面會分別考慮這四個因素 。1 。蒸發(fā)——在熱水冷卻到冷水的初溫的過程中，熱水由于蒸發(fā)會失去一部分水 。
質(zhì)量較少，令水較容易冷卻和結(jié)冰 。這樣熱水就可能較冷水早結(jié)冰，但冰量較少 。如果我們假設水只透過蒸發(fā)去失熱，理論計算能顯示蒸發(fā)能解釋Mpemba效應 。這個解釋是可信的和很直覺的，蒸發(fā)的確是很重要的一個因素 。
然而，這不是唯一的機制 。蒸發(fā)不能解釋在一個封閉容器內(nèi)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(fā)，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(zhì) ?；蛘吡钏^易形成對流（因而較易冷卻），或減少單位質(zhì)量的水結(jié)冰所需的熱量，或者改變沸點 。有一些實驗支持這種解釋，但沒有理論計算的支持 。3 。對流——由于冷卻，水會形成對流，和不均勻的溫度分布 。
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