[精讚] [會員登入]
1523

[溫度與熱]彭巴效應(Mpemba Effect)與相關影片

網路上找的非常有趣的結冰現象~ 拿來當課堂話題討論與補充。

分享此文連結 //n.sfs.tw/13488

分享連結 [溫度與熱]彭巴效應(Mpemba Effect)與相關影片@zfangの科學小玩意
(文章歡迎轉載,務必尊重版權註明連結來源)
2019-10-19 10:36:45 最後編修
2019-09-27 13:47:44 By zfang
 

1.零下40度發射裝滿沸水的水槍,水柱噴出的模樣會如何? 產生一條冰柱?你確定?

 

2.零下40度,在高樓對窗外灑熱水,又會如何? (記得,不是零下40度的時候,千萬不可這麼做喔~)

這是「彭巴效應」(Mpemba Effect)。是由1968年一位坦尚尼亞學生彭巴(Erasto Mpemba)在製作冰淇淋時發現而為名,他發現:熱牛奶經常比冷牛奶先結冰。

為什麼熱水結冰比冷水更快?2012年英國皇家化學學會(The Royal Society of Chemistry)曾祭出1000英鎊(約台幣4萬6千多元)的解答金,希望有人能以影片、短片,或是任何有創意的答覆破解這個難題。用關鍵字 Mpemba Effect 在youtube去找影片,可以找到很多人製作的實驗與解答。(也難怪近幾年,它與它的過冷現象常是科展的熱門題目。) 這是其中一個影片:

目前有很多解釋,包括溶解的氣體蒸發,對流和傳導

  1. 氣體溶解度:熱水中的氣體溶解被逐出,改變了水傳熱能力、比熱或改變熔點。或者,另一個說法認為,一度接近沸騰的熱水,水中的空氣會以氣泡方式溜走,由於空氣本身是隔熱,所以熱水中少了空氣,可能會有利冷卻,更快結冰。
  2. 蒸發:熱水冷卻的過程中,會因蒸發而失去較多的質量。另外,蒸發過程也吸熱~ 冷卻得較快。
  3. 對流液體降溫速度的快慢由液體上表面與底部的溫度差決定。凍結前的降溫過程中,熱液體會引發比較大的對流,令熱量散失更快,提高結冰的效率。此外,熱液體的溫度差一直大於冷液體的溫度差,也就降溫就愈快。(熱頂效應)
  4. 傳導:冷凍庫的地面有一層霜,而霜的導熱效果不好,熱水比冷水更易熔化霜,使得熱水與冷卻器有較佳的接觸,因此熱水降溫較快。

誰對?至今仍無定論。在參考資料1看到的:新加坡南洋理工大學認為與水分子的氫鍵有關。『……氫鍵(hydrogen bonds)在水溫高時較長,以延展儲蓄能量;遭遇低溫時迅速縮短,釋出能量冷卻。……』

-------

彭巴效應(Mpemba effect),指在同等體積、同等質量和同等冷卻環境下,溫度略高的液體比溫度略低的液體先結冰的現象。並不是指熱水一定會比冷水先結冰,兩者的溫度如果有較大差異,那麼冷水還是會先結冰。

 

參考資料:
1.影片相關報導:http://www.ettoday.net/news/20131104/290628.htm
2.這裡有相關討論,包含彭巴發現的故事,物理教學示範實驗室:
   http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/phpBB/viewtopic.php?topic=19867
3.高瞻自然科學教學平台:彭巴效應(Mpemba Effect)

 

END

你可能感興趣的文章

免火再煮~神奇的節能鍋 新一代的節能鍋具,除了保溫,還多想到了聚熱效果。

[熱學影片整理] 溫度計與熱顯像儀的應用 溫度與熱單元補充影片整理

[溫度補充影片] 溫度計與熱顯像儀的原理應用 幾段進入溫度的影片,有些後面單元的觀念(熱平衡、熱漲冷縮、熱傳播)可以應用,而前面單元(波)也能用上,因為熱~也是一種電

體感溫度與溫度溼度計 第一次看到這種體貼的溫濕度計,在溫度濕度紅色交會區顯示會有食物中毒的危險。溫度高,濕度高,就容易孳生細菌

隨處遇科學~水壺裡頭冰水有多少? 旅遊用餐時,看到餐廳準備的二瓶水。 「這是冰水還是熱水?」另外,「要怎麼知道裡頭的冰水有多少呢?」文章為簡單親子對話。

鹽與冰(二)~灑鹽為何能除雪? 在許多會下雪的國家,冬季道路積雪,常以灑鹽的方式除雪,其原因為何?

我有話要說

>>

限制:留言最高字數1000字。 限制:未登入訪客,每則留言間隔需超過10分鐘,每日最多5則留言。

訪客留言

[無留言]

隨機好文

上課也要動一動~手腦為何不協調? 這節課不談科學,坐膩了~ 來讓手腳~動一動囉!

嘴開開,傻楞楞~輕鬆一下 無聊小玩意,輕鬆一下

課本電路實驗有問題?談電阻的瓦數計算 課本實驗或附圖照片所使用的電阻,在指定的電路上是否超出功率上限?什麼樣的電阻才合適課本的實驗設計呢?

魚頭魚腦?再探黃魚頭骨與魚腦石(耳石) 耳石在魚頭中並不是以心型排列,看起來反而像蝴蝶。驚訝地發現黃魚頭顱的結構,就像是巧妙的建築構造,頭顱是空的,是左右對稱的,並且有菱形(倒鳶型)的圖案

幾個好用的線上元素週期表 幾個好用的線上元素週期表