热水为何能比冷水更快结冰？科学家揭示Mpemba效应新机制！

近期，俄罗斯蛋白质研究所的科学家安德烈·克里莫夫和阿列克谢·芬克尔斯坦等人对著名的Mpemba效应进行了深入研究，揭示了热水为何有时能比冷水更快结冰的奥秘。这一看似违反热力学基本法则的现象，至今仍困扰着物理学家。研究团队的实验表明，Mpemba效应并非源于水的特殊热性质，而是与冰的形成随机性密切相关。

研究人员在控制严谨的实验条件下发现，Mpemba效应只在特定的冷冻条件下发生，尤其是当冷冻箱温度接近冰的成核温度时。此时，热水和冷水的冻结时间范围交叠，使得热水偶尔可以先结冰，尽管其起始温度较高。这项研究为理解这一经典悖论提供了新的视角，表明其根源在于相变过程中典型的随机过程。

研究指出，Mpemba效应并不是简单的普遍现象，而是高度依赖于具体条件，如初始温度、水的纯度、容器形状和冷却速率等。研究团队还提出了多个可能的影响因素，包括蒸发效应，热水蒸发更快，从而减少了待结冰的水量，可能增强了对流现象。

此外，温度梯度驱动的对流电流也会影响热量传递，而溶解气体的去除则改变了水的性质，进而影响冻结过程。研究还探讨了超冷却现象，水在低于其冰点时仍保持液态的程度如何因初始温度的不同而变化，影响冰的成核过程。

通过重新审视Mpemba效应，研究团队强调了偶然性在这一现象中的重要作用。实验结果表明，Mpemba效应并不是一个确定性的规则，而是一个由冰的成核随机性所支配的概率事件。研究团队量化了这一随机性，证明观察到Mpemba效应的概率与冰成核时间的变异性相关。

这项研究为长期以来的物理悖论提供了实质性解释，强调了在研究相变过程时考虑随机性的重要性。科学家们希望，这一新发现能够为其他一阶相变过程中的随机现象提供借鉴，推动相关领域的进一步研究。返回搜狐，查看更多