姆潘巴现象

姆潘巴现象是指在同等体积、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。

我们先看看姆潘巴现象的几个条件：

1.相同的物质，它们的比热相同。

2.它们的质量相同。体积相同。

3.冷却的环境相同。

4.两杯液体的温度不同。

温度高的液体与温度低的流体不同的仅仅是温差不同（相对于环境）。这种温差不同即是温度梯度不同。

温度高的液体与环境相比，它与环境温度的温差大，即温度梯度大，它的温度下降的速率要大。反之，温度低的物体的温差小，它的温度梯度也小。它的温度下降速度要小。这是温度梯度的概念应有之义。

要问这两种液体谁的下降速度快，这个问题就很容易回答了。温度高的液体下降的快呗！而问题的提出者偏偏是问这两种液体谁先冻结？液体下降到冰点就会发生冻结。那么这两种液体谁会先到达冰点？

一个跑的快的人或一个跑的慢的人，谁先到达终点？它们不站在同一起跑线上，也是不好说的事。

显然，温度高的液体它虽然温差大速度快，但距离冰点要比温度低的液体要远。

而这个问题的提出者却分明的注意到这一点了。一个是温度略高，一个是温度略低。这就是好象是说，两个人同时站在差距不远的起跑线上赛跑。

但是，水的冻结过程，毕竟与人的赛跑不同。在冻结过程中必定有一个时间点两种液体的温度达到相同的时候，这时它们与环境的与温差相同，自然它们的温度梯度相同。如果在冰点以前达到温度相同。它们会按照相同的速率下降一同达到冰点。

如此说：温度高的液体与温度低的液体可能同时达到冰点。而绝无先达到冰点的可能。

按照通常的逻辑，同种液体的冰点是相同的，可是大自然却偏偏有这样的怪事：有零度的水，也有零度的冰。我们只能说：零度的水，与零度的冰的冰点不同。

如果姆潘巴现象存在：我们只能说温度高的的液体在某种状态下是零度的冰，而温度低的液体在某种状态下是零度的水。

其实，要深刻解析这个道理，还需要我们对于蒸发和凝结现象有个准确的认识。

任何事物的变化都是有一定的过程的。高温的液体在低温的环境下伴随着两种现象同时发生，一个是凝结，另外是一个降温。这两种现象是两种过程还是一种过程呢？

我们首先看一下凝结过程是怎样发生的。

高温的物质团在低温的环境下。存在着一个指向物质核心的正的温度梯度，这个正的温度梯度同时也是正的密度梯度。

这种正的温度梯度或正的密度梯度的存在使高温的物质团发生了两种变化：正的温度梯度是冷流，使物质团降温。而正的密度梯度是使物质团被压缩。这就是通常所说的热胀冷缩。那么冻结现象是怎样发生的呢？

物质团被压缩，使分子的碰撞加剧，动能增加，温度增高。它伴随的是物质团内部的热膨胀。

外压缩内膨胀在物质团的外缘形成了强的密度梯度。这种硬壳的形成才是真正意义的凝结。

很显然，物质团的温度越高，它与外界环境的温差越大，物质团被压缩的程度就越大，它凝结越快，所形成的硬壳越硬。

这就是说温度高的液体与外界温差大，它应该先结冰了。其实，事情远没有这样简单。

液体结冰还与液体本身的温度有关。这个凝结时的临界温度叫作冰点。即使温差再大，液体没有下降到冰点，液体也不会结冰的。

不同物质的液体的冰点是不同的。纯净水里加糖或加盐，它的冰点是会下降。这是因为改变了液体的密度。显然密度大的液体要比密度小的液体容易凝结。

相同的体积、相同的质量，而温度不同的两种液体。温度高的液体要比温度低的密度要大。这就是说，温度高的液体，要比温度低的液体的冰点要低。

前面我们已经论证过了，这两种液体可能同时达到某种临界点。那么就可能是原来温度高的那杯水结成零度的冰，而温度低的那杯水是依然是水。

姆潘巴现象是有条件的：一个先决的条件就是在冰点之前，两种液体同时下降到某种温度。这要求环境温度足够冷，两种液体的温度相差不大。

其实，我们现实生活是可以证明姆潘巴现象存在的。在在寒冷冬季，屋内温差不大，窗户不容易结成冰霜;如果温差大太，也不易结成冰霜。

实验过程：

将水烧开分别登入两个瓶子里，将其中的一瓶渗入少量的常温水。以后再将这两瓶子水等容积的找平。容积大约是250毫升。同时放入冰箱里。冰箱的温度零下18度。

两个半小时后稍热的那瓶先结冰，而另一瓶没有结冰。效果比较明显。

如右图：

左边那瓶是初始温度稍高，右边那瓶是初始温度较低。右边是因为瓶子表面的标签没有弄干净，才显得模糊。我晃动了一下确实没有结冰。

这个实验满足了冰点前两种不同温度的水下降到同一温度。水足够热，是表明与环境的温差足够大。温度梯度的增大，使密度梯度加大，利于冻结凝固。与环境的温差大，降温的时间也长。两个容器同时加盖是为了散热慢，延长降温时间。使初始温度高的液体有足够时间在冰点前下降到与初始时温度较低的液体相同的地步。