[科普中国]-温水为什么比冷水结冰快

一般人都会觉得，冷水的结冰速度自然要强过温水，因为冷水的温度低，更接近“冰点”。然而，一般有经验的汽车师傅都告诉徒弟，冬天洗车最好用冷水而不用温水，因为温水一但粘到车厢上便会立即结冰。难道温水比冷水结冰快？这是为什么呢？

1969年，坦桑尼亚大学学生穆宾巴在用牛奶和水等物质相混合制作冰激凌时发现，相同条件下温度较高的混合液体放入冷冻室后结晶的速度竟比温度较低的混合液体结晶快。他随后做了大量关于水的冷却实验，结果都是热水结冰比冷水快，但未能给出合理的解释。这一现象被科学界称为“穆宾巴效应”。

据2006年6月3日出版的英国《新科学家》杂志报道，美国华盛顿大学的乔纳森•卡茨在对“穆宾巴效应”深入研究后认为：这种现象实际上与水中的溶解物有关。通常，水在加热过程中，一些会使水变“硬”的溶解物，主要是碳酸钙和碳酸镁等碳酸盐，会被“驱逐”出来形成固体沉淀，这就是日常生活中常见的附在水壶内壁上的水垢。

卡茨认为，未经加热的水中仍含有这些溶解物，在水结冰过程中随着冰晶的形成，尚未结冰的水中这些物质的浓度会进一步升高，甚至可达正常水平时的50倍。这一原理就如同下雪后向路面撒盐防止结冰一样，缓解了冷水结冰的速度。

目前，对“穆宾巴效应”的很多解释中，比较普遍的是温差理论，也就是说为什么冬天温水比冷水结冰快。因为温水与周围环境之间的温差大于冷水与周围环境之间的温差，温差大，温水中水分子的能量会很快散发到周围环境中。即根据傅里叶定律dQ= -k（dT/dz）z0 dSdt可知，在相同的时间dt内沿某方向z通过截面dS传递的热量dQ与温度梯度（dT/dz）z0 成正比，然而高温的水从开始冷却到与原来低温的水具有相同温度这一过程中耗费的时间，势必就是比低温的水冷却的总时间多，这与“穆宾巴效应”的实验现象不相吻合。

那么,温水到底为什么比冷水结冰快呢？温水在冷冻过程中肯定还有一个至今未被人们认知的机理。也许在不久的将来，科学家会解开藏在我们身边的这个谜团。

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