為什麼溫的東西放冰箱更快冷

⑴ 熱的東西放冰箱更容易結冰，為什麼

一、姆佩巴效應
人們通常都會認為，一杯冷水和一杯熱水同時放入冰箱時，冷水結冰快。事實並非如此。1963年的一天，在地處非洲熱帶的坦尚尼亞一所中學里，一群學生想做一點冰凍食品降溫。一個名叫埃拉斯托·姆佩巴的學生在熱牛奶里加了糖後，准備放進冰箱里做冰淇淋。他想，如果等熱牛奶涼後放入冰箱，那麼別的同學將會把冰箱占滿，於是就將熱牛奶放進了冰箱。過了不久，他打開冰箱一看，令人驚奇的是，自己的那杯冰淇淋已經變成了一杯可口的冰淇淋，而其他同學用冷水做的冰淇淋還沒有結冰。他的這一發現並沒有引起老師和同學們的注意，相反在為他們的笑料。姆佩巴把這特殊現象告訴了達累薩拉姆大學的物理學教授奧斯博爾內博士。奧斯博爾內聽了姆佩巴的敘述後也感到有點驚奇，但他相信姆佩巴講的一定是事實。尊重科學的奧斯博爾內又進行了實驗，其結果也姆佩巴的敘述完全相符。這就確切地肯定了在低溫環境中，熱水比冷水結冰快。此後，世界上許多科學雜志載文介紹了這種自然現象，還將這種現象命名為"姆佩巴效應"（MpembaEffect）。

二、姆佩巴效應的歷史
熱水比冷水更快結冰的事實已被知道了很多個世紀。最早提到並記載此一現象的數據，可追溯到公元前300年的亞里斯多德，他寫道：
"先前被加熱過的水，有助於它更快地結冰。因此當人們想去冷卻熱水，他們會先放它在太陽下..."
但在20世紀前，此現象只被視為民間傳說。直到1969年，才由Mpemba再次在科學界提出。自此之後，很多實驗證實了Mpemba效應的存在，但沒有一個唯一的解釋。
大約在1461年，物理學家GiovanniMarliani在一個關於物體怎樣冷卻的辯論上，說他已經證實了熱水比冷水更快結冰。他說他用了四盎司沸水，和四盎司未加熱過的水，分別放在兩個小容器內，置於一個寒冷冬天的屋外，發現沸水首先結冰。但他沒能力解釋此一現象。
到了十七世紀初，此現象似乎成為一種常識。1620年培根寫道"水輕微加熱後，比冷水更容易結冰。"不久之後，笛卡兒說"經驗顯示，放在火上一段時間的水，比其它水更快地結冰。"
直至1969年，那已是Marliani實驗500年之後，坦尚尼亞中學的一個命叫Mpemba的中學生再發現此現象的故事，被刊登在《新科家》（NewScientist）雜志。這個故事告訴科學家和老師們，不要忽視非科學家的觀察，和不要過早下判斷。
1963年，Mpemba正在學校造雪糕，他混合沸騰的牛奶和糖。本來，他應該先等牛奶冷卻，之後再放入冰箱。但由於冰箱空間不足，他不等牛奶冷卻，就直接放入去。結果令他很驚訝，他發現他的熱牛奶竟然比其同學的更早凝固成冰。他問他的物理老師為什麼，但老師說，他一定是和其它同學的雪糕混淆了，因為他的觀察是不可能的。
當時Mpemba相信他老師的說法。但那一年後期，他遇見他的一個朋友，他那朋友在Tanga鎮製造和售賣雪糕。他告訴Mpemba，當他製造雪糕時，他會放那些熱液體入冰箱，令他們更快結冰。Mpemba發覺，在Tanga鎮的其它雪糕銷售者也有相同的實踐經驗。
後來，Mpemba學到牛頓冷卻定律，它描述熱的物體怎樣變冷（在某些簡化了的假設下）。Mpemba問他的老師為什麼熱牛奶比冷牛奶先結冰。這位老師同樣回答是一定Mpemba混淆了。當Mpemba繼續爭辯時，這位老師說："所有我能夠說的是，這是你Mpemba的物理，而不是普遍的物理。"從那以後，這位老師和其它同學就用"那是Mpemba的數學"或"那是Mpemba的物理"來批評他的錯誤。但後來，當Mpemba在學校的生物實驗室，嘗試用熱水和冷水做實驗時，他再一次發現：熱水首先結冰。
更早時，有一位物理教授Osborne博士訪問Mpemba的那間中學。Mpemba問他這個問題。Osborne博士說他想不到任何解釋，但他遲些會嘗試做這個實驗。當他回到他的實驗室，便叫一個年輕的技術員去測試Mpemba的實驗。這位技術員之後報告說，是熱水首先結冰，又說："但我們將會繼續重復這個實驗，直至得出正確的結果。"然而，實驗報告給出同樣的結果。在1969年，Mpemba和Osborne報導他們的結果。
同一年，科學上很常見的巧合之一，Kell博士獨立地寫了一篇文章，是關於熱水比冷水先結冰的。Kell顯示，如果假設了水最初是透過蒸發冷卻，和維持均勻的溫度，這樣，熱水就會失去足的質量而首先結冰。Kell因此表明這種現象是真的（當時，這現象在加拿大城市是一個傳聞。），而且能夠用蒸發來解釋。然而，他不知道Osborne的實驗。Osborne測量那失去的質量，發現蒸發不足以解釋此現象。後來的實驗採用密封的容器，排除了蒸發的影響，仍然發現熱水首先結冰。

三、對姆佩巴效應的各種解釋
什麼是Mpemba效應？有兩個形狀一樣的杯，裝著相同體積的水，唯一的分別是水的溫度。現在將兩杯水在相同的環境下冷卻。在某些條件下，初溫較高的水會先結冰，但並不是在任何情況下，都會這樣。例如，99.9℃的熱水和0.01℃的冷水，這樣，冷水會先結冰。Mpemba效應並不是在任何的初始溫度、容器形狀、和冷卻條件下，都可看到。
一般人會認為這似乎是不可能的，還有人會試圖去證明它不可能。這種證明通常是這樣的：30℃的水降溫至結冰要花10分鍾，70℃的水必須先花一段時間，降至30℃，然後再花10分鍾降溫至結冰。由於冷水必須做過的事，熱水也必須做，所以熱水結冰慢。這種證明有錯嗎？
這種證明錯在，它暗中假設了水的結冰只受平均溫度影響。但事實上，除了平均溫度，其它因素也很重要。一杯初始溫度均勻，70℃的水，冷卻到平均溫度為30℃的水，水已發生了改變，不同於那杯初始溫度均勻，30℃的水。前者有較少質量，溶解氣體和對流，造成溫度分布不均。這些因素會改變冰箱內，容器周圍的環境。下面會分別考慮這四個因素。
1.蒸發——在熱水冷卻到冷水的初溫的過程中，熱水由於蒸發會失去一部分水。質量較少，令水較容易冷卻和結冰。這樣熱水就可能較冷水早結冰，但冰量較少。如果我們假設水只透過蒸發去失熱，理論計算能顯示蒸發能解釋Mpemba效應。這個解釋是可信的和很直覺的，蒸發的確是很重要的一個因素。然而，這不是唯一的機制。蒸發不能解釋在一個封閉容器內做的實驗，在封閉的容器，沒有水蒸氣能離開。很多科學家聲稱，單是蒸發，不足以解釋他們所做的實驗。
2.溶解氣體——熱水比冷水能夠留住較少溶解氣體，隨著沸騰，大量氣體會逃出水面。溶解氣體會改變水的性質。或者令它較易形成對流（因而較易冷卻），或減少單位質量的水結冰所需的熱量，或者改變沸點。有一些實驗支持這種解釋，但沒有理論計算的支持。
3.對流——由於冷卻，水會形成對流，和不均勻的溫度分布。溫度上升，水的密度就會下降，所以水的表面比水底部熱—叫"熱頂"。如果水主要透過表面失熱，那麼，"熱頂"的水失熱會比溫度均勻的快。當熱水冷卻到冷水的初溫時，它會有一熱頂，因此與平均溫度相同，但溫度均勻的水相比，它的冷卻速率會較快。雖然在實驗中，能看到熱頂和相關的對流，但對流能否解釋Mpemba效應，仍是未知。
4.周圍的事物——兩杯水的最後的一個分別，與它們自己無關，而與它們周圍的環境有關。初溫較高的水可能會以復雜的方式，改變它周圍的環境，從而影響到冷卻過程。例如，如果這杯水是放在一層霜上面，霜的導熱性能很差。熱水可能會熔化這層霜，從而為自己創立了一個較好的冷卻系統。明顯地，這樣的解釋不夠一般性，很多實驗都不會將容器放在霜層上。
最後，過冷在此效應上，可能是重要的。過冷現象是水在低於0℃時才結冰的現象。有一個實驗發現，熱水比冷水較少會過冷。這意味著熱水會先結冰，因為它在較高的溫度下結冰。但這也不能完成解釋Mpemba效應，因為我們仍需解釋為什麼熱水較少會過冷。
在很多情況下，熱水較冷水先結冰，但並不是在所有實驗中都能觀察到這種現象。而且，盡管有很多解釋，但仍沒有一種完美的解釋。所以，姆佩巴效應仍然是一個謎。

⑵ 為什麼熱水放到冰箱里比冷水更快結冰

姆潘巴的問題——開水比涼水先結冰的奧秘

如果向你提問：「同樣多的開水和冷水一同放進冰箱里，哪個先結冰？」，你很可能帶著譏笑回答：「當然是冷水了！」錯啦！

1. 姆潘巴的物理問題

坦尚尼亞的馬乾巴中學三年級曾有一位名叫姆潘巴的學生，在學校他經常與同學一起做冰淇淋吃。他們的做法是這樣的：先把生牛奶煮沸，加入糖，等冷卻後再倒入冰格中，然後放進冰箱的冷凍室內冷凍。因為學校里的同學很多，所以冷凍室放冰格的位置一直供不應求。

一九六三年的一天，當姆潘巴來做冰淇淋時，冰箱冷凍室內放冰格的空位已經所剩無幾了。一位同學為了搶在他前面，竟把生牛奶加糖後立即搶先放在冰格中送進了冰箱的冷凍室。而姆潘巴只好急急忙忙把牛奶煮沸，放入糖，等不得冷卻，立即把滾燙的牛奶倒入冰格，送入冰箱的冷凍室里。奇跡發生了，過了一個半小時後，姆潘巴發現他的熱牛奶已經凍結了，而其他同的冷牛奶卻還是粘稠的液，並沒有結冰，這個現象使姆潘巴驚愕不已！

2. 嘲笑和回答

姆潘巴百思不得其解，就去請教物理老師：為什麼熱牛奶反而比冷牛奶先凍結？老師的回答是：「你一定弄錯了，這樣的事是不可能發生的。」姆潘巴並沒有就此罷休，他牢牢地記下了這個不同尋常
的現象，常陷入深思之中……

姆潘巴後來升入了伊林加的姆克瓦高中，他並沒有忘記這個問題，又向高中的物理老師請教：「為什麼熱牛奶和冷牛奶同時放進冰箱，熱牛奶先凍結？」他沒想到老師卻這樣嘲笑說：「我所能給你的回
答是：你肯定錯了。」當他繼續提出疑問與老師辯論時，老師又譏諷他：「這是姆潘巴的物理問。」姆潘巴想不通，不滿意，但又不敢頂撞教師。

3. 博士的答卷

終於，一個極好的機會來到了，達累斯薩拉姆大學物理系主任奧斯玻恩博士訪問姆克瓦高中。奧斯玻恩博士給學生作完了學術報告，接下去是回答同學的問題。姆潘巴經過充分的醞釀，鼓足勇氣向他
提出了那個多年思慮的問題：

如果你取兩個相似的容器，放入等容積的水，一個處於35℃，另一個處於100℃，把它們同時放進冰箱，100℃的水先結冰，為什麼？

奧斯玻恩博士在小姆潘巴面前接到了一份嚴肅認真的「考卷」，他還是第一次聽說到這個不同尋常的現象。感到為難和迷惑的博士並不掩飾什麼，而是實事求是地回答道：「這個，我不知道，不過我
保證在我回到達累斯薩拉姆之後親自做這個實驗。」回去後，他立即和他的助手做了這個實驗。結果證明，姆潘巴說的那個現象是一個實實在在的事實！這究竟是怎麼一回事？為什麼會這樣呢？

一九六九年，由姆潘巴和奧斯玻恩兩人撰寫的一篇文章發表在英國《物理教師》雜志上，文章對「姆潘巴的物理問題」做了詳細的實驗記錄，並對問題的原因作了第一次嘗試性的解釋。

他們做了一系列的實驗。實驗用品是直徑4.5厘米，容積100毫升的硼硅酸玻璃燒杯，內放70毫升沸騰過的各種不同溫度的水。通過對實驗結果的定量分析得出了這樣的結論：

冷卻主要取決於液體表面；
冷卻速率決定於液體表面的溫度而不是它整體的平均溫度；
液體內部的對流使液面溫度維持得比體內溫度高（假定溫度高於4℃）；
即使兩杯液體冷卻到相同的平均溫度，原來熱的系統其熱量仍要比原來冷的系統損失得多；
液體在凍結之前必然經過一系列的過渡溫度，所以用單一的溫度來描述系統的狀態顯然是不夠的，還要取決於初始條件的溫度梯度。
奧斯玻恩博士雖然沒有最終解決姆潘巴的物理問題，但面對科學和事實，他給了小姆潘巴和我們一份科學求實的答卷。

4. 問題遠比想像的要復雜

後來許多人也在這方面做了大量的實驗和研究，人們發現，這個看來似乎簡單的問題實際上要比我們的設想復雜得多，它不但涉及到物理上的原因，而且還涉及到作為結晶中心的微生物的作用，是一
個地地道道的「多變數問題」。

(1). 物理原因

從物理方面來說，致冷有四種並存的機制：輻射、傳導、汽化、對流。通過實驗觀察並對結果進行比較，發現引起熱水比冷水先結冰的原因主要是傳導、汽化、對流三者相互作用的綜合效果。如果把熱水和冷水結冰的過程敘述出來並分析其原因就更能說明問題了：

盛有初溫4℃冷水的杯，結冰要很長時間，因為水和玻璃都是熱傳導不良的材料，液體內部的熱量很難依靠傳導而有效地傳遞到表面。杯子里的水由於溫度下降，體積膨脹，密度變小，集結在表面。所
以水在表面處最先結冰，其次是向底部和四周延伸，進而形成了一個密閉的「冰殼」。這時，內層的水與外界的空氣隔絕，只能依靠傳導和輻射來散熱，所以冷卻的速率很小，阻止或延緩了內層水溫
繼續下降的正常進行。另外由於水結冰時體積要膨脹，已經形成的「冰殼」也對進一步結冰起著某種約束或抑製作用。

盛有初溫100℃熱水的杯，冷凍的時間相對來說要少得多，看到的現象是表面的冰層總不能連成冰蓋，看不到「冰殼」形成的現象，只是沿冰水的界面向液體內生長出針狀的冰晶（在初溫低於12℃時，看不到這種現象）。隨著時間的流逝，冰晶由細變粗，這是因為初溫高的熱水，上層水冷卻後密度變大向下流動，形成了液體內部的對流，使水分子圍繞著各自的「結晶中心」結成冰。初溫越高，這種對流越劇烈，能量的損耗也越大，正是這種對流，使上層的水不易結成冰蓋。由於熱傳遞和相變潛熱，在單位時間內的內能損耗較大，冷卻速率較大。當水面溫度降到0℃以下並有足夠的低溫時，
水面就開始出現冰晶。初溫較高的水，生長冰晶的速度較大，這是由於冰蓋未形成和對流劇烈的緣故，最後可以觀察到冰蓋還是形成了，冷卻速率變小了一些，但由於水內部冰晶已經生長而且粗大，
具有較大的表面能，冰晶的生長速率與單位表面能成正比，所以生長速度仍然要比初溫低的水快得多。

(2). 生物原因

同雨滴的形成需要「凝結核」一樣，水要結成冰，需要水中有許許多多的「結晶中心」。生物實驗發現，水中的微生物往往是結晶中心。某些微生物在熱水（水溫在100℃以下一點）中繁殖比冷水中快，這樣一來，熱水中的「結晶中心」就要比冷水中的「結晶中心」多得多，加速了熱水結冰的協同作用：

圍繞「結晶中心」生長出子晶，子晶是外延結晶的晶核。對流又使各種取向的分子流過子晶，依靠晶體表面的分子力，抓住合適取向的水分子，外延生長出分子作有序排列的許多晶粒，懸浮在水中。結晶釋放的能量則通過對流放出，而各相鄰的冰粒又連結成冰，直到水全部凍結為止。

以上是科學家對觀察到的現象進行綜合分析所得出的一些結論和提出的一些解釋。但要真正解開「姆潘巴問題」的謎，對其做出全面定量而令人滿意的結論，還有待於進一步的探索。現在有的學者提
出用高錳酸鉀作液體示蹤劑，用雙層通電玻璃觀察窗來進一步觀察，有興趣的讀者不妨一試，或許揭開這個歷時二十多年奧秘的人將是你。

⑶ 為什麼熱的牛奶放進冰箱比冷的牛奶凍的快

牛奶和水的道理是一樣的！！ 事實上，在一般實驗條件下，熱水會比冷水更快結冰。這種現象違反直覺，甚至連很多科學家也感到驚訝。但它的確是真的，曾在很多實驗觀察和研究過。雖然在經過亞里斯多德、培根，和笛卡兒 [1- 3] 三人的介紹後，此現象已被發現了幾個世紀，但卻一直沒有被引入現代科學。直至1969年，才由坦尚尼亞的一間中學的一個名叫 Mpemba 的學生引入現代科學。這個效應早期發現史，和後期 Mpemba 再發現的故事－－尤其是後者，都是充滿戲劇性的寓言。寓意人們在判斷什麼是不可能時，別過於倉促。這一點，下面會說到。 熱水比冷水更快結冰的現象通常叫「Mpemba 效應」。 1. 蒸發——在熱水冷卻到冷水的初溫的過程中，熱水由於蒸發會失去一部分水。質量較少，令水較容易冷卻和結冰。這樣熱水就可能較冷水早結冰，但冰量較少。如果我們假設水只透過蒸發去失熱，理論計算能顯示蒸發能解釋 Mpemba 效應 [11]。 這個解釋是可信的和很直覺的，蒸發的確是很重要的一個因素。然而，這不是唯一的機制。蒸發不能解釋在一個封閉容器內做的實驗，在封閉的容器，沒有水蒸氣能離開 [12]。很多科學家聲稱，單是蒸發，不足以解釋他們所做的實驗 [5,9,12]。 2. 溶解氣體——熱水比冷水能夠留住較少溶解氣體，隨著沸騰，大量氣體會逃出水面。溶解氣體會改變水的性質。或者令它較易形成對流（因而令它較易冷卻），或減少令單位質量的水結冰所需的熱量，又或改變凝固點。有一些實驗支持這種解釋 [10,14]，但沒有理論計算的支持。 3. 對流——由於冷卻，水會形成對流，和不均勻的溫度分布。溫度上升，水的密度就會下降，所以水的表面比水底部熱——叫「hot top」。如果水 主要透過表面失熱，那麼「hot top」的水失熱會比溫度均勻的快。當熱水冷卻到冷水的初溫時，它會有一「hot top」因此與平均溫度相同，但溫度均勻的水相比，它的冷卻速率會較快。能跟上嗎？你可能想重看這一段 ，小心區分初溫、平均溫度，和溫度。雖然在實驗中，能看到「hot top」和相關的對流，但對流能否解釋 Mpemba 效應，仍是未知。 4. 周圍的事物——兩杯水的最後的一個分別，與它們自己無關，而與它們周圍的環境有關。初溫較高的水可能會以復雜的方式，改變它周圍的環境，從而影響到冷卻過程。例如，如果這杯水是放在一層霜上面，霜的導熱性能很差。熱水可能會熔化這層霜，從而為自己創立了一個較好的冷卻系統。明顯地，這樣的解釋不夠一般性，很多實驗都不會將容器放在霜層上。 最後[supercooling]在此效應上，可能是重要的。[supercooling]現象出現在水在低於 0° C 時才結冰的情形。有一個實驗 [12] 發現，熱水比冷水較少會[supercooling]。這意味著熱水會先結冰，因為它在較高的溫度下結冰。即使這是真的，也不能完成解釋 Mpemba 效應，因為我們仍需解釋為什麼熱水較少會[supercooling]。 簡單地說，在很多情況下，熱水較冷水先結冰。這並非不可能，在很多實驗中已觀察到。然後，盡管有很多說法，但仍沒有一個很好的解釋。參考資料 http://www.nbjz.com/sps/dispbbs.asp?boardid=8&rootid=92564&id=96013

⑷ 熱的東西直接放冰箱會餿得更快嗎

1 冰箱內部應該維持4度左右，這樣，冰箱里儲藏的食物才能放得久。當你把熱的東西放進冰箱里，冰箱里溫度會生高。那麼你就沒有達到」冰箱內部應該維持4度左右」這個條件。這樣，冰箱里儲藏的食物容易變質。

2 當你把熱的東西放進冰箱里時，你將一些熱量帶進里冰箱，冰箱需要」工作」來把溫度降下來，這需要耗電，也增加了冰箱的負擔。

3 因為，熱的物體的表面溫度下來了，可裡面的溫度變化小，就會滋生有害物質！

4 熱的食物會使周圍的氣溫升高，冰箱就得在大功率運作。 而且會產生水氣，凝固在冷板上容易結冰，食品在冷縮時還會吸進冰箱里的異味。

⑸ 冷的東西和熱的東西一起放冰箱哪個更快結冰

熱東西的水分子多些，冰箱製冷就是快速穿過水分子達到冰晶帶

⑹ 為什麼熱牛奶放進冰箱比冷的更快凍起來

為什麼熱的牛奶放進冰箱比冷的牛奶凍的快？
有一次， 我把熱的牛奶放進冰箱凍成冰淇淋時，發現凍的速度比冷的時候還要快，為什麼呢？
15來自匿名用戶的提問
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我知道
涼的先結冰
是姆潘巴效應
液體的溫度愈高散發的熱量就愈多，因而降溫就愈快。
但是他是錯誤的（剛剛被推翻）當高溫液體快速降溫時，冷牛奶也在降溫，好比一下推斷：

冷牛奶從初溫開媽到凍結所需時間為t1，熱牛奶冷卻到初溫所需時間t2，則熱牛奶從初溫開始到凍結所需的全部時間為t1+t2。 顯然有（t1+t2）>t1，由上式可以推導出如下結論：熱牛奶先凍結的現象不可能發生。
如果發生了熱牛奶先凍結的現象，則必然導出（t1+t2）<t1的結論。

⑺ 為什麼熱的東西放進冰箱里比冷的凝固得快

努潘巴現象,原因不明.近來已有人證明根本沒這回事,不信你試試

⑻ 為什麼東西放冰箱會變的涼又bing

因為冰箱的溫度為0度左右，這個溫度剛好是水結冰的溫度，而我們大多數食物都含有大量的水分，所以對一個快要結冰的東西來說又涼又冰是很正常的。

⑼ 為什麼，放在冰箱裡面的熱的東西先變冷

熱的！！！
原因:
從物理學角度看，致冷有四種並存的機制：輻射、傳導、汽化、對流，通過實驗觀察發現，引起熱水比冷水先結冰的原因主要是傳導、汽化、對流三者相互作用的綜合結果。
玻璃杯內盛有4℃冷水結冰時，因為水和玻璃都是熱的不良導體，液體內部的熱量很難靠傳導傳遞到表面，杯中水由於溫度下降，體積膨脹，密度變小而集結在表面，所以在水表面處最先結冰，其次是底部和四周，從而形成一個密閉的「冰殼」。這時內層的水便與空氣隔絕，只能靠傳導和輻射來散熱，冷卻得很慢，另外，這個「冰殼」對水結冰時體積膨脹起了「抑制」作用，這也延緩了內部結冰的速率。而盛有100℃熱水那一杯冷凍的時間相對來說要少得多，看到的現象是表面的冰層總不能連成冰蓋，看不到「冰殼」，看到的卻是沿冰水界面向液體內生長出針狀冰晶（在初溫低於12℃時看不到此現象），且逐漸變粗，這是因為初溫度的熱水，上層水冷卻密度變大向下流動，形成液體內部對流，使水分子圍繞各自的結晶中心結成冰，初溫越高，這種對流越激烈，能量損耗也越大，冷卻的速率也越快，盡管最後「冰蓋」還是形成了，冷卻速率變小，但由於水內冰晶已經生長且粗大，具有較大的表面能，所以冰晶生長的速率仍然比初溫低的水快得多。
從生物作用方面看，水中的微生物往往是水得以結冰的「結晶中心」。而某些微生物在
熱水（100℃以下）中繁殖比冷水中快，這一來，熱水中的「結晶中心」比冷水中多得
多，從而加速了熱水結冰的協同作用。

⑽ 為什麼熱的東西比冷的東西放入冰箱要冷卻的快

一、姆佩巴效應
人們通常都會認為，一杯冷水和一杯熱水同時放入冰箱時，冷水結冰快。事實並非如此。1963年的一天，在地處非洲熱帶的坦尚尼亞一所中學里，一群學生想做一點冰凍食品降溫。一個名叫埃拉斯托·姆佩巴的學生在熱牛奶里加了糖後，准備放進冰箱里做冰淇淋。他想，如果等熱牛奶涼後放入冰箱，那麼別的同學將會把冰箱占滿，於是就將熱牛奶放進了冰箱。過了不久，他打開冰箱一看，令人驚奇的是，自己的那杯冰淇淋已經變成了一杯可口的冰淇淋，而其他同學用冷水做的冰淇淋還沒有結冰。他的這一發現並沒有引起老師和同學們的注意，相反在為他們的笑料。姆佩巴把這特殊現象告訴了達累薩拉姆大學的物理學教授奧斯博爾內博士。奧斯博爾內聽了姆佩巴的敘述後也感到有點驚奇，但他相信姆佩巴講的一定是事實。尊重科學的奧斯博爾內又進行了實驗，其結果也姆佩巴的敘述完全相符。這就確切地肯定了在低溫環境中，熱水比冷水結冰快。此後，世界上許多科學雜志載文介紹了這種自然現象，還將這種現象命名為"姆佩巴效應"（MpembaEffect）。

二、姆佩巴效應的歷史
熱水比冷水更快結冰的事實已被知道了很多個世紀。最早提到並記載此一現象的數據，可追溯到公元前300年的亞里斯多德，他寫道：
"先前被加熱過的水，有助於它更快地結冰。因此當人們想去冷卻熱水，他們會先放它在太陽下..."
但在20世紀前，此現象只被視為民間傳說。直到1969年，才由Mpemba再次在科學界提出。自此之後，很多實驗證實了Mpemba效應的存在，但沒有一個唯一的解釋。
大約在1461年，物理學家GiovanniMarliani在一個關於物體怎樣冷卻的辯論上，說他已經證實了熱水比冷水更快結冰。他說他用了四盎司沸水，和四盎司未加熱過的水，分別放在兩個小容器內，置於一個寒冷冬天的屋外，發現沸水首先結冰。但他沒能力解釋此一現象。
到了十七世紀初，此現象似乎成為一種常識。1620年培根寫道"水輕微加熱後，比冷水更容易結冰。"不久之後，笛卡兒說"經驗顯示，放在火上一段時間的水，比其它水更快地結冰。"
直至1969年，那已是Marliani實驗500年之後，坦尚尼亞中學的一個命叫Mpemba的中學生再發現此現象的故事，被刊登在《新科家》（NewScientist）雜志。這個故事告訴科學家和老師們，不要忽視非科學家的觀察，和不要過早下判斷。
1963年，Mpemba正在學校造雪糕，他混合沸騰的牛奶和糖。本來，他應該先等牛奶冷卻，之後再放入冰箱。但由於冰箱空間不足，他不等牛奶冷卻，就直接放入去。結果令他很驚訝，他發現他的熱牛奶竟然比其同學的更早凝固成冰。他問他的物理老師為什麼，但老師說，他一定是和其它同學的雪糕混淆了，因為他的觀察是不可能的。
當時Mpemba相信他老師的說法。但那一年後期，他遇見他的一個朋友，他那朋友在Tanga鎮製造和售賣雪糕。他告訴Mpemba，當他製造雪糕時，他會放那些熱液體入冰箱，令他們更快結冰。Mpemba發覺，在Tanga鎮的其它雪糕銷售者也有相同的實踐經驗。
後來，Mpemba學到牛頓冷卻定律，它描述熱的物體怎樣變冷（在某些簡化了的假設下）。Mpemba問他的老師為什麼熱牛奶比冷牛奶先結冰。這位老師同樣回答是一定Mpemba混淆了。當Mpemba繼續爭辯時，這位老師說："所有我能夠說的是，這是你Mpemba的物理，而不是普遍的物理。"從那以後，這位老師和其它同學就用"那是Mpemba的數學"或"那是Mpemba的物理"來批評他的錯誤。但後來，當Mpemba在學校的生物實驗室，嘗試用熱水和冷水做實驗時，他再一次發現：熱水首先結冰。
更早時，有一位物理教授Osborne博士訪問Mpemba的那間中學。Mpemba問他這個問題。Osborne博士說他想不到任何解釋，但他遲些會嘗試做這個實驗。當他回到他的實驗室，便叫一個年輕的技術員去測試Mpemba的實驗。這位技術員之後報告說，是熱水首先結冰，又說："但我們將會繼續重復這個實驗，直至得出正確的結果。"然而，實驗報告給出同樣的結果。在1969年，Mpemba和Osborne報導他們的結果。
同一年，科學上很常見的巧合之一，Kell博士獨立地寫了一篇文章，是關於熱水比冷水先結冰的。Kell顯示，如果假設了水最初是透過蒸發冷卻，和維持均勻的溫度，這樣，熱水就會失去足的質量而首先結冰。Kell因此表明這種現象是真的（當時，這現象在加拿大城市是一個傳聞。），而且能夠用蒸發來解釋。然而，他不知道Osborne的實驗。Osborne測量那失去的質量，發現蒸發不足以解釋此現象。後來的實驗採用密封的容器，排除了蒸發的影響，仍然發現熱水首先結冰。

三、對姆佩巴效應的各種解釋
什麼是Mpemba效應？有兩個形狀一樣的杯，裝著相同體積的水，唯一的分別是水的溫度。現在將兩杯水在相同的環境下冷卻。在某些條件下，初溫較高的水會先結冰，但並不是在任何情況下，都會這樣。例如，99.9℃的熱水和0.01℃的冷水，這樣，冷水會先結冰。Mpemba效應並不是在任何的初始溫度、容器形狀、和冷卻條件下，都可看到。
一般人會認為這似乎是不可能的，還有人會試圖去證明它不可能。這種證明通常是這樣的：30℃的水降溫至結冰要花10分鍾，70℃的水必須先花一段時間，降至30℃，然後再花10分鍾降溫至結冰。由於冷水必須做過的事，熱水也必須做，所以熱水結冰慢。這種證明有錯嗎？
這種證明錯在，它暗中假設了水的結冰只受平均溫度影響。但事實上，除了平均溫度，其它因素也很重要。一杯初始溫度均勻，70℃的水，冷卻到平均溫度為30℃的水，水已發生了改變，不同於那杯初始溫度均勻，30℃的水。前者有較少質量，溶解氣體和對流，造成溫度分布不均。這些因素會改變冰箱內，容器周圍的環境。下面會分別考慮這四個因素。
1.蒸發——在熱水冷卻到冷水的初溫的過程中，熱水由於蒸發會失去一部分水。質量較少，令水較容易冷卻和結冰。這樣熱水就可能較冷水早結冰，但冰量較少。如果我們假設水只透過蒸發去失熱，理論計算能顯示蒸發能解釋Mpemba效應。這個解釋是可信的和很直覺的，蒸發的確是很重要的一個因素。然而，這不是唯一的機制。蒸發不能解釋在一個封閉容器內做的實驗，在封閉的容器，沒有水蒸氣能離開。很多科學家聲稱，單是蒸發，不足以解釋他們所做的實驗。
2.溶解氣體——熱水比冷水能夠留住較少溶解氣體，隨著沸騰，大量氣體會逃出水面。溶解氣體會改變水的性質。或者令它較易形成對流（因而較易冷卻），或減少單位質量的水結冰所需的熱量，或者改變沸點。有一些實驗支持這種解釋，但沒有理論計算的支持。
3.對流——由於冷卻，水會形成對流，和不均勻的溫度分布。溫度上升，水的密度就會下降，所以水的表面比水底部熱—叫"熱頂"。如果水主要透過表面失熱，那麼，"熱頂"的水失熱會比溫度均勻的快。當熱水冷卻到冷水的初溫時，它會有一熱頂，因此與平均溫度相同，但溫度均勻的水相比，它的冷卻速率會較快。雖然在實驗中，能看到熱頂和相關的對流，但對流能否解釋Mpemba效應，仍是未知。
4.周圍的事物——兩杯水的最後的一個分別，與它們自己無關，而與它們周圍的環境有關。初溫較高的水可能會以復雜的方式，改變它周圍的環境，從而影響到冷卻過程。例如，如果這杯水是放在一層霜上面，霜的導熱性能很差。熱水可能會熔化這層霜，從而為自己創立了一個較好的冷卻系統。明顯地，這樣的解釋不夠一般性，很多實驗都不會將容器放在霜層上。
最後，過冷在此效應上，可能是重要的。過冷現象是水在低於0℃時才結冰的現象。有一個實驗發現，熱水比冷水較少會過冷。這意味著熱水會先結冰，因為它在較高的溫度下結冰。但這也不能完成解釋Mpemba效應，因為我們仍需解釋為什麼熱水較少會過冷。
在很多情況下，熱水較冷水先結冰，但並不是在所有實驗中都能觀察到這種現象。而且，盡管有很多解釋，但仍沒有一種完美的解釋。所以，姆佩巴效應仍然是一個謎。