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该现象与两个因素有关:一是高温导致快速蒸发,二是高温引发的黏度降低。当水洒出来后,会在地面上形成一层薄薄的水膜,这时冰冻的速度并不取决于水的总量,而是与单位面积内的水的质量有关,也就是与水膜的厚度密切相关。由于热水的黏度较低,因此热水形成的水膜要比冷水的薄。此外,热水的蒸发速度快,使得水膜更易于变薄。
虽然热水的温度较高,但水的凝固热为539卡/克,远高于水的比热容1卡/克·度,因此决定冰冻速度的并非温度。历史上的所谓姆潘巴现象并非由姆潘巴本人提出,最早的源头可能是亚里士多德。书中有这样的描述:“先前被加热过的水,能够更快地冻结。”这个说法原本指的是曾经被加热并冷却后的“水”(在生活中通常被称为“凉开水”或“熟水”)比未被加热的“水”(通常被称为“新鲜冷水”或“生水”)更快地冷冻。由于表达不清和理解差异,有人误将亚里士多德书中提到的“先前被加热过的水”解释为高于正常室温的热水(如70-80摄氏度的准开水)。实际上,热水比冷水更容易结冰是一种谬误。中央电视台为此制作了一期节目,证实了冷水更容易结冰。
诸如“水变油”、“N射线”和“姆潘巴现象”之类的伪科学层出不穷。我们通过对比90℃和30℃进行了实验,结果显示90℃的同种材料并不会比30℃的先结冰。主要原因在于液体从90℃下降至10℃只需要1成的时间,从10℃下降至0℃也需要1成的时间,而从0℃的冰转变为固态需要8成的时间。因此,90℃的和30℃的液体几乎会同时结冰。高温不会首先结冰!
关于姆潘巴现象的原因,是否有可能让90℃的高温液体比30℃的冷液体质先进入冰冻状态?实验证明这可能是个误会,原因可能是冰箱内部的温度分布不均,以及材料的不同,尤其是淀粉含量的差异。
1. 用仪表测量:使用仪表测量冰箱中最冷的地方,有的区域只有-10至-15℃,可以相差10至15℃。如果恰好将热液体放置在冷却管道附近,那么它就会比冷液体先结冰。
2. 不同材料有不同的冰点:例如,含有糖的牛奶的冰点可以从0℃降至-10℃。
3. 黏度差异影响冷却速度:例如,当牛奶中加入糖后,黏度增加,容易在其容器表面先结冰,而中心部位则结冰较晚。
4. 含水量较少更容易先结冰:当冰淇淋中含有糯米、红豆、绿豆等淀粉类物质时,容易先结冰,并且当温度接近0℃时立即变得坚硬,这是因为含水量少,水分在固化过程中所需的散热减少,从而导致先结硬(不同于先结冰)。
5. 冰淇淋比纯牛奶先结冰:将一份市售冰淇淋与相同重量的牛奶分别装入两个相同的盒子,加热至50℃后,同时放入冰箱内。一定是市售冰淇淋先结冰,因为市售冰淇淋中含有糊精、增稠剂、乳化剂等成分,使其先结冰。
6. 冰淇淋中含有非液体物质:实验证明,放入100克的纯净水或纯牛奶不可能在2小时内结冰(当冰箱内同时放置12盒时,结冰时间为10小时),除非冰淇淋中含有一定的淀粉类物质。
7. 在淀粉类物质中添加糖:实验证明,在淀粉类物质(如浓稠的八宝粥)中加入糖并搅拌后会变得更稀薄,实验结果表明,这种情况下结冰时间会比不含糖的稍晚。
在上世纪九十年代,夏季的平均气温通常在30至35摄氏度之间。实际上,那个时代的气候与现今并无显著差异。那时候的夏日,气温通常会在一周内稳定在22摄氏度以上。当进入三伏天时,高温干燥,气温普遍在30到38摄氏度上下。如今,我们可能会经历大约一个月的持续高温天气,甚至偶尔会有超过40摄氏度的情况,但这种情况并不多见,只有少数地区会超出这个范围。
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