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。

什么是姆潘巴效应？

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。

科学家：这就是姆潘巴效应

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。


                                        
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