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    《姆潘巴现象》  [复制]

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    发表于 2024/08/10 13:25:40 来自 浙江宁波

    楼主

    分享到： qq sina

    从冰箱拿出昨天刚快递来的清真鸡翅，雪鱼片，放在洗菜盆里，放好后便放自来水把二样食材淹没，不一会工夫就融化了。

    我家囡问我:为什么结冰的东西放冷水融化反而更快？而放热水会凝固？
    我回答她:姆潘巴现象。

    冷水化冰冻食物更快，这个一直来就知道，但知道姆潘巴现象这五个字，也是近几年的事。

    记得那年自驾西部游，去青海玛多县，要经过达日县的海拨最高处的热合川山，海拔5200米。

    记得当时在上面下着雨加雪，汽车的前挡风玻璃全是积雪和冰水。因车子在行驶中一直开着热风，无奈的是:雪与冰水越积越厚。

    于是，便开起了冷风，虽然人冻的刮刮抖，车子挡风玻璃却干净了，不会影响视线了。到了玛多县预订好的宾馆内，闲着没事干开始查阅，便得知姆潘巴现象。

    [恭喜，此贴已于2024-08-10 19:51:02 在江北区 被 车前子7 推荐，推荐理由：原创内容]

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    发表于 2024/08/10 13:28:46 来自 浙江宁波
    姆潘巴效应，也称为姆潘巴现象，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。这一现象以埃拉斯托·姆潘巴的名字命名，他在1963年的一次实验中首次观察到这一现象。‌

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      发表于 2024/08/10 13:29:36 来自 浙江宁波
      真是学到老学不完

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        发表于 2024/08/10 13:31:32 来自 浙江宁波
        因为热水在冷却过程中蒸发得更多，剩下的水更少，因此结冰更快。‌

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          发表于 2024/08/11 15:26:14 来自 浙江宁波
          昨天朋友孙子小翁和我说
          说速冻肉类解冻不能用姆潘巴现象。
          高原车子结冰可以用，这孩子大学里学的是化学专业。

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            发表于 2024/08/11 15:28:12 来自 浙江宁波
            这个他发我的

            您好，我看了下您今天发的朋友圈，对于冻肉和鸡翅为什么要用冷水泡这个事情用Mpemba effect（即您所说的姆潘巴效应）解释可能有些不妥。在查阅了一些资料和文献（包括一篇2020年的权威性的国际期刊Nature）后，我有一些我自己的看法，仅供您参考，我才疏学浅，也不能保证百分百对。
            首先姆潘巴效应本身最初的描述是在说在冷却体系状态不变，且两个被冷却的物体质量相等的情况下，温度更高的液体优先于温度低的液体先凝固的现象。这个普遍的描述（液体）应用在您提到的几个个例上那就是水这个个例，那么它粗糙的描述就是“在冷却温度不变的情况下，热水优先于冷水结冰（当然这个冷却温度要低于水的冰点）。所以这么来看，姆潘巴效应需要一个“温度不变”的大环境，比较的是两个“温度不等”的等质量小体系在这个大环境下的冷却至凝固的速率。
            首先值得肯定的是，您所说的您在高原的例子，是可以用姆潘巴效应解释的。因为在您所说的情况下，车窗外寒冷的环境可以近似成一个冷却状态不变的大环境，而车内热的空气中所含的水蒸气则是热的小体系，在这种情况下，冷凝速率用姆潘巴效应解释是完全没有问题的，降低车内的温度也确实可以大大降低冷凝成冰的速率，这完全没有任何问题。
            但您所说的使用冷水浸泡鸡翅解冻速率更快这件事情，姆潘巴效应却并不适用，原因如下：
            1.这是一个大环境的温度的温度高于小体系的情况，而姆潘巴效应的描述是一个大环境冷却小体系的情况。
            2.那么有没有大环境温度高于小体系温度情况的类似效应呢？有的，那就是逆姆潘巴效应。逆姆潘巴效应指的就是在大环境温度高于小体系的情况下，温度更冷的小体系的升温比温度更热的小体系快，那这么说来，这个逆姆潘巴效应用在水这个个例上应该是说，在一个温度不变恒定不变的较热的大环境里，零下二十度的冰反而比零下十度的等质量的冰块化得快。可是逆姆潘巴效应也同样是在一个同样的大环境里比较两个温度不同的小体系的升温熔化情况，可您今天说的鸡翅是什么个情况呢？
            3.在鸡翅解冻这个例子中，温度不变的是小体系，温度改变的是大环境，这种情况下的比较是不符合姆潘巴效应或者逆姆潘巴效应的比较条件的。您的这个例子可以等效为：在恒温的冷水和恒温的热水中放入一块等质量的冰块，哪个熔化得更快的问题，毫无疑问是在热水中的冰块熔化得更快。如果您对这个现象有疑问，您可以自己尝试一下，今天下午我已经特地让母亲在咖啡厅里给我试过了，她说热水中的快。这个现象是很好解释且合乎常理的：导热速率与温度梯度有关，热水与冰之间的导热速率更大，能够更快把冰熔化所需要的热量传递给冰。
            那么，您所说的关于鸡翅解冻的现象，对吗？
            是对的，可是解释却不对，我给出一个我的解释，这个解释当然是基于网上查到的资料，以及我下午和我同学（我和我同学都学习过物理化学相关内容，对于热力学，动力学有一定了解）讨论得到的。
            解释就是，鸡翅与冻肉表面的皮是一层蛋白质，蛋白质遇到强热会变性，那么这个变性从生活的角度来说，就是熟了。熟了之后的表皮导热性变得很差（因为蛋白质变性之后空间结构改变，物理化学性质发生了一定改变），这样热量就难以传递到内部，那么内部仍然冻着的肉就难以得到解冻。这种外冷内热的情况并不难理解，如果您吃过路边摊的炸冰激凌相信更好理解。
            姆潘巴效应是个很有意思的效应，其背后成因与机制至今有不少争论点，它的一些事情不是传统的物理化学理论可以解释的。传统物理化学角度来说，水这个体系的状态，应该就是由热力学温度T来决定的。那么按道理来说，热水在冷却的过程中，也要经过较冷的水的初始温度的状态，然后继续降温直至凝固。也就是说，热水理应“多跑一段路”，可是却先到达了凝固的终点。这只能说明，热水在降温至凝固过程中经历较冷的水的初始温度时的状态与较冷的水开始冷却的状态是不同的，一个感性的描述是，似乎有个“惯性”，使得较热水的降温速率在到达较冷水的初始温度的等同温度后，仍然大于较冷水以初始温度开始冷却的冷却速率。这也大抵可以说明在这个过程中，这个体系的状态不可以单纯使用热力学温度T来决定，可能还有热力学温度随时间的导数（即dT/dt）等影响来决定。
            秉着严谨科学与求知的原则，我冒昧与您交流。以上是我拙劣的见解，欢迎批评指正。

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              发表于 2024/08/11 15:30:56 来自 浙江宁波
              很感动，有小朋友和我讨论，并提出不同观点。

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                发表于 2024/08/13 08:06:53 来自 浙江宁波

                AI问答，你的人生副驾。
                  TA共获得： 回复:1条
                  碧波语落
                  碧波语落 2024/08/13 14:17:56 来自 浙江宁波 举报 0 回复
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