【物理】把70度的水和100度的水放進冰箱哪一個會先結冰???


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我倒覺得這跟運動學上的一些現象類似

以題目來說 70度跟100度的水

70度的水就好比速度10 加速度10的車

100度的水就好比速度5加速度20的車

(當然 每一個溫度都會有當時所謂的"加速度" 因此結冰是個"變加速度運動")

(速度就類比結成冰的速度 加速度就類比成溫差間的淨熱流)

以V-t圖來看(對比到熱就類似單位時間的溫度-t的圖)

100度的水下圍的面積(類比成車子的路程圖)

100度水的溫度圖面積(即溫度的圖面積)是有可能超過70度水

當然就如同順利大所說 溫差要在一定限度(即車子的加速度跟速度)

否則不會出現熱的水比較快結冰的現象 個人想法 請指教

心有靈犀

以下暫時省略,考完試再說

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就這個網址的論敘來看 熱輻射的影響比蒸散造成的影響還小的多 :p

http://www.school-for-champions.com/science/mpemba.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect

我簡單看了一些網站 大致上的敘述其實都大同小異

這兩個網站雖然是英文的

不過用字淺詞都不困難

大家有興趣可以花個幾分鐘讀讀~

(ps 我參考過英文版的維基百科的範圍有化學物理數學,

個人認為在這方面的條目維基寫的相當有水準,是非常好用且方便的工具.)

google搜尋的到有人做過科展的數據資料

簡單的來講就是水的冷卻過程中還有更多應該考慮到的因素

(not only 牛頓冷卻定律, 畢竟所謂的定律也只是個近似大概的現象而非絕對的真理)

很多的因素總體造成的效果便是彭巴所觀察到的現象.

如同這位大大所講的.....

恩....可能性很多

不如假設都是因素好了...就算影響很小 累積起來的時間差別就會明顯可見

1.高溫容器的與環境有較大的溫差可產生較佳的熱傳導與對流,使得熱能更容易流到周遭的環境中

2.熱水溶有較多的溶質,可以較容易產生冰晶,使熱水更容易結冰

3.熱水蒸發較快,帶動杯口的冷熱空氣交換,降溫速度較快,體積改變

4.熱水能量形式也有熱輻射,加速能量傳導

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剛剛看到一本書 上面寫

冷卻的快慢不是由液體的平均溫度決定的,而是由液體上表面與底部的溫度差決定的,熱水急劇冷卻時,這種溫度差較大,而且在整個凍結前的降溫過程中,熱水的溫度差一直大於冷水的溫度差。上表面的溫度越高,從上表面散發的熱量就越多,因而降溫就越快。

恩........也就是說對流效率越高,降溫越快?!

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  • 3 weeks later...
我覺得對流效率是關鍵

但我在想比熱說不定是另一個切入點

40834大大想說的是不同溫度擁有不同比熱嗎??

我覺得 氫鍵是關鍵

以物理學來講

討論的是分子態的水

沒有考慮分子間作用力

如果拿酒精來做不知如何

前提是不能讓它蒸發掉

如果考慮分子間 水和酒精好像也有些許不同 是否會影響結果?

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  • 2 weeks later...
  • 3 weeks later...

我最近又冒出一個相關的問題耶

如果我今天要泡一壺冰咖啡

熱水泡完約70度

以下採取二種方式

1.先放置桌上,等他變冷(約25度)之後再放入4度C的冰箱下層

2.直接將70度C的熱咖啡放入4度C的冰箱下層

若先 不計方式1之放置桌上時間

那麼這二種方式皆以放入冰箱開始計時

則哪一壺會先到4度C??

不過我再想這二壺的溫差似乎有點大,即使有彭巴效應應該也不顯著

又或者彭巴效應的關鍵在於結冰的時候

在高於凝結溫度時,並不會有此效應@@?

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我最近又冒出一個相關的問題耶

如果我今天要泡一壺冰咖啡

熱水泡完約70度

以下採取二種方式

1.先放置桌上,等他變冷(約25度)之後再放入4度C的冰箱下層

2.直接將70度C的熱咖啡放入4度C的冰箱下層

若先 不計方式1之放置桌上時間

那麼這二種方式皆以放入冰箱開始計時

則哪一壺會先到4度C??

不過我再想這二壺的溫差似乎有點大,即使有彭巴效應應該也不顯著

又或者彭巴效應的關鍵在於結冰的時候

在高於凝結溫度時,並不會有此效應@@?

或許跟液體的性質有關 水和咖啡或許又有結果上的不同...

我是很想做做看 但怕會被媽媽罵QQ"

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  • 2 weeks later...

要證明極性有無是不是彭巴效應的主因

用苯來做實驗就好了吧@@"

而且如果不考慮結冰,只看70度的水跟90度降到5度看誰比較快

應該就能避免掉氫鍵的疑慮

不妨這樣說:兩杯同質量瞬間測量到溫度是30度的水是不一樣的,還要考慮到他之前的狀

態,就像在高速公路用雷達測兩台車的速度,也許再通過你這個點的時候他們瞬時速率一

樣,但是一個減速很慢,一個減速很快。也就是說降溫速率並不單是T的函數,(不是一杯溶

液降到某一個溫度T,他的降溫速率就可以由T決定)。

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不過...

在下在國中時...為了能觀察這個現象...有做過實驗...

不過因為是在國中...設備沒有多好...可以說是沒設備...

當初...

是用很陽春的作法...

過程就省略...

結果是大概在0下30度時...熱水先結冰...在這之前都是冷水先結冰...

不過...在下認為...

此實驗實在有很多大的破綻跟缺失的地方...

畢竟還是國2的時候...

在下只是提出當時在情況...

在下認為在日常生活中很難做出...

因為當初有做出來的有名實例...

都是在外國...

所以變因應該會有很多...

反正結果是...

在下到現在還是搞不懂他真正的原理...

如果大大能夠說明...

愚笨的在下會很感激的...

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  • 1 month later...
同學 個人覺得在個種條件相同下

100度的水會先結冰

因為100度的水放進冰箱

會比70度的水溶液蒸發

蒸發所帶走的熱量大概是一克五百四十大卡

所以熱水會容易結冰

這是個有趣的想法

用蒸氣壓來說的話應該會更貼切

水的蒸氣壓隨著溫度而升高

而在冰箱內(由於會結冰,因此冰箱內部應該是低於0度C)若水變成水蒸氣

則在很短的時間內就會凝結在器壁上

因此冰箱內部的水蒸氣壓對於70度C和100度C的水來說沒有達到飽和

因此為了飽和,則水在降溫的同時,也會不斷的蒸散

而較高溫的那杯水的飽和蒸汽壓總是比另一杯高

因此他的水蒸散的較快,也因此本身散熱的較快

所以100度C的水便會比70度C的先結冰!

但這裡面卻有個很大的問題!

就是當100度C那杯水的水溫低於另一杯時

此時情況正好相反,原為70度C的那杯水反而飽和蒸汽壓較大

因此他們降溫的速度就會反過來

然後二杯水的水溫高低就一直交替,直到0度C時為止

因此還是無法解釋彭巴效應

看來關鍵點還是在於高溫的水超前低溫的水這一段

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小弟有個比較白癡的想法~

就是當100度的水與70度的水一起放入冰箱時

因為100度的水在傳導、對流或輻射等等都比70度的水強

所以降溫速度比較快

但當100度的水降到與70度的水後來的溫度相同時

散熱速率仍比70度那杯水還要快

所以會比較快結冰吧~

(有點異想天開~= =')

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  • 4 months later...

我在想結合一些觀點

跟我以往知道的一整碗水要結成冰

分子至少要跑超過台北到高雄的距離的好幾倍

而且是由小到大的

既然是表面跟底面溫差造成的對流

況且溫度高分子動能大對流快

而同時冰水對流慢一點一點結冰

那變成說

熱水因為對流快 幾乎整杯在"滾"冰球(就是冰球從小到大的意思= =)

而冷水卻對流慢 幾乎可以說只是部分在"滾"冰球

那麼

這原理就像電腦常用的

Flashget 為什麼下載較快的原因 因為他分成數個部份同時下載

而一般的下載卻是很規距從始到終

如果行的通

那照理說= =

[一次讀五本書]應該會比[一次讀一本書讀五本]還快讀完 = =

而且因為兩杯都在同一個密室

會互相影響

所以自然不能單用牛頓冷卻定律還解釋

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冒昧打個岔一下

小弟看了開板的問題很有興趣,所以真的放了2杯120CC的水在冰箱中

雖然沒有很準確的測量2杯的溫度,但差不多就是一般開飲機的熱水和溫水的溫度

我把他們放進冷凍庫,約30~60MIN去看一下,熱水中殘留的氣泡比冷水多,第2次去看,2杯的表面都已經結冰,我用手去戳冰面,冷水那杯很結實,可是熱水那杯只有表面結冰,我一戳就破了。

請問一下,是我的環境因子影響太大,導致結果不一樣嗎?????

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我在想結合一些觀點

跟我以往知道的一整碗水要結成冰

分子至少要跑超過台北到高雄的距離的好幾倍

而且是由小到大的

既然是表面跟底面溫差造成的對流

況且溫度高分子動能大對流快

而同時冰水對流慢一點一點結冰

那變成說

熱水因為對流快 幾乎整杯在"滾"冰球(就是冰球從小到大的意思= =)

而冷水卻對流慢 幾乎可以說只是部分在"滾"冰球

.................

請問一下什麼是"冰球"?

個人淺見是因為熱水對流快

所以熱量散失會比冷水快

導致熱水會先結冰

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攝氏100度的水,能量傳導的比較快但是含有的能量比較多,

攝氏70度的水,能量傳導的較慢但是能量比較少,

攝氏30度的水,能量傳導的更慢但是能量又更少,

所以"黃金交叉","黃金交叉"好像最近電視上常講。

所以說100度會比70度先結冰但是不會比30度更先結冰。

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