1、姆潘巴現(xiàn)象被稱(chēng)為世界物理難題，四十多年來(lái)遭到了物理老師的否定，還被媒體說(shuō)成是謊言。
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2、然而，根據(jù)中學(xué)物理理論我們可以發(fā)現(xiàn)姆潘巴問(wèn)題只是一道中學(xué)生知識(shí)大綜合題，每一名中學(xué)生都可以掌握其證明的方法。
3、證明：假設(shè)熱水可以比冷水先結(jié)冰，那么必要條件是或者熱水的冰點(diǎn)比冷水高、或者熱水的降溫速度比冷水快。
4、由于在常壓下純凈的熱水與冷水冰點(diǎn)相同，所以要證明姆潘巴現(xiàn)象就必須證明熱水的降溫速度快于冷水。
5、根據(jù)物理基礎(chǔ)理論：熱水的蒸發(fā)強(qiáng)度大于冷水而密度小于冷水。
6、如果取兩只相同的非密封容器，放入同質(zhì)同量的水，一個(gè)為熱水，另一個(gè)為冷水，把它們同時(shí)放進(jìn)同一外部環(huán)境溫度中。
7、熱水在降溫過(guò)程中因蒸發(fā)而失去的水分比冷水多，所以初溫高的水最終質(zhì)量必然小于初溫低的水，熱水的降溫速度也必然始終比冷水快。
8、如果取兩只相同的密封容器，放入同質(zhì)同量的水，一個(gè)為熱水，另一個(gè)為冷水，把它們同時(shí)放進(jìn)同一外部環(huán)境溫度中。
9、熱水在降溫過(guò)程中因密度增大、體積縮小而形成的容器內(nèi)氣壓必然低于冷水因降溫而形成的容器內(nèi)氣壓，熱水的沸點(diǎn)溫度比冷水低并且對(duì)流強(qiáng)度大于冷水，熱水在單位時(shí)間內(nèi)失去的熱量始終比冷水多，所以熱水的降溫速度必然始終比冷水快。
10、同時(shí)，根據(jù)水的三相圖理論：當(dāng)水受到的氣壓降低時(shí)，冰點(diǎn)溫度升高。
11、初溫高的開(kāi)水因最終受到的氣壓低于初溫低的冷水，所以開(kāi)水的冰點(diǎn)高于冷水的冰點(diǎn)。
12、由于在同質(zhì)同量同外部環(huán)境溫度條件下熱水的降溫速度始終比冷水快，當(dāng)外部環(huán)境溫度處于持續(xù)降溫狀態(tài)時(shí)，熱水的溫度會(huì)比冷水溫度更低；當(dāng)外部環(huán)境溫度處于特定時(shí)間內(nèi)或特定溫度范圍內(nèi)降溫狀態(tài)時(shí)，熱水的溫度會(huì)與冷水相等或者高于冷水。
13、所以，在同質(zhì)同量同外部環(huán)境溫度條件下熱水的溫度會(huì)比冷水溫度更低是一種普遍現(xiàn)象，冷水比熱水先結(jié)冰是在特定的外部環(huán)境溫度條件下出現(xiàn)的特定現(xiàn)象..如果我們選取同質(zhì)同量的純水，其一為4℃的冷水，另一為100℃的沸水，采用令二者降溫速度十分緩慢的同一外部環(huán)境溫度條件做實(shí)驗(yàn)，那么任何人都無(wú)法讓4℃的冷水比100℃的熱水先結(jié)冰。
14、通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以證明：姆潘巴現(xiàn)象符合物理基礎(chǔ)理論，人們否定姆潘巴現(xiàn)象，主要是自身在觀察客觀事物方面或冷凍實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在不足。
15、以上海三名高中生的實(shí)驗(yàn)為例：她們?cè)邳S曾新老師的指導(dǎo)下，僅僅做了在快速冷凍條件下的實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有去觀察在緩慢降溫條件下的冷凍結(jié)果，所以她們的實(shí)驗(yàn)不能成為否定姆潘巴現(xiàn)象的理由。
16、根據(jù)中學(xué)物理基礎(chǔ)理論和目前已掌握的正確實(shí)驗(yàn)方法可以知道，只有當(dāng)熱水和冷水所處的同一外部環(huán)境溫度條件使得初溫低的冷水降溫到完全凍結(jié)需要較長(zhǎng)或無(wú)限長(zhǎng)的時(shí)間狀態(tài)下時(shí)，姆潘巴現(xiàn)象才能發(fā)生或一定發(fā)生。
17、所以姆潘巴現(xiàn)象的發(fā)生需要冰箱緩慢降溫，而冰箱降溫越是緩慢其溫度不均勻現(xiàn)象越弱，對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果影響也越小。
18、冰箱降溫越快其溫度不均勻現(xiàn)象也越強(qiáng)，這反而有利于冷水先結(jié)冰而不利于熱水先結(jié)冰。
19、姆潘巴將牛奶煮沸后立即放進(jìn)冰箱，而他的同學(xué)卻是將沒(méi)有加溫的冷牛奶直接放進(jìn)冰箱，如果二人在牛奶放進(jìn)冰箱時(shí)都放了糖，那么糖在熱牛奶中的溶解速度比在冷牛奶中的溶解速度快得多，仍然應(yīng)該是同學(xué)的冷牛奶先結(jié)冰。
20、從現(xiàn)有資料上可以發(fā)現(xiàn)，世界上做冰淇淋的配方五花八門(mén)，其中許多配方中并沒(méi)有淀粉，我們可以參照上海地區(qū)銷(xiāo)售量比較大的光明牌冰淇淋進(jìn)行分析：光明牌冰淇淋品種眾多，但從其配方來(lái)分類(lèi)主要集中在兩大類(lèi)，一類(lèi)是采用水和油脂經(jīng)快速攪拌所形成的乳化液為主要原料，配方中必須加入淀粉以增加其稠粘度，同時(shí)還得加入糖、香精、穩(wěn)定劑等等。
21、另一類(lèi)主要是采用奶粉為主要原料，由于這一類(lèi)冰淇淋口感好，但成本比前一類(lèi)要高，所以在外包裝上都標(biāo)明純牛奶字樣。
22、姆潘巴和同學(xué)是采用牛奶做冰淇淋的，由此可知姆潘巴的冰淇淋中不會(huì)含有香精、穩(wěn)定劑等物質(zhì)，如果是沒(méi)有加水或加水較少的原奶，則姆潘巴沒(méi)有必要再加入淀粉來(lái)破壞口感。
23、奧斯玻恩是用熱水與冷水做實(shí)驗(yàn)并證明姆潘巴說(shuō)的那個(gè)現(xiàn)象屬實(shí)，奧斯玻恩不會(huì)節(jié)外生枝的在水中加入糖或者還加入了淀粉。
24、姆潘巴現(xiàn)象作為一種客觀事實(shí)，數(shù)十年來(lái)卻受到世界物理界的懷疑和爭(zhēng)議，這幾年國(guó)內(nèi)更是一片否定之聲。
25、其實(shí)，完成這個(gè)證明是十分簡(jiǎn)單的事：將同質(zhì)同量而初始溫度分別為100℃的開(kāi)水與35℃的涼水同時(shí)放進(jìn)冰箱冷凍室內(nèi)，如果冷凍室內(nèi)的溫度條件對(duì)水形成快速降溫狀態(tài)，我們看到的往往是初溫低的水先結(jié)冰了，但這僅僅是一個(gè)片面現(xiàn)象。
26、只要切斷冰箱的電源，使冷凍室內(nèi)的溫度上升，當(dāng)被凍結(jié)的開(kāi)水與涼水完全溶化后，再一次進(jìn)行冷凍實(shí)驗(yàn)，結(jié)果只能是原先的開(kāi)水先結(jié)冰；如果反復(fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，后面的結(jié)果都將是同一個(gè)結(jié)果。
27、所以，在快速降溫狀態(tài)下冷水可以出現(xiàn)、也僅僅出現(xiàn)一次先結(jié)冰現(xiàn)象。
28、如果冰箱冷凍室的溫度條件對(duì)水形成緩慢降溫狀態(tài)，我們看到的是初溫高的開(kāi)水先結(jié)冰。
29、假若此時(shí)讓冷凍室內(nèi)的溫度上升，當(dāng)開(kāi)水和涼水完全溶化后再一次降溫冷凍，那么不論冷凍室內(nèi)的溫度條件處于何種狀態(tài)，結(jié)果都是原先的開(kāi)水先結(jié)冰。
30、如此反復(fù)操作，同樣只能是原先的開(kāi)水先結(jié)冰。
31、因此，在緩慢降溫狀態(tài)下冷水不可能先結(jié)冰。
32、姆潘巴現(xiàn)象讓我們對(duì)水的特性有了更多的了解，而《姆潘巴現(xiàn)象》所受到的遭遇說(shuō)明科學(xué)而認(rèn)真的態(tài)度在認(rèn)識(shí)自然、掌握自然過(guò)程中的重要性。
33、附：完成開(kāi)水先結(jié)冰實(shí)驗(yàn)的操作要點(diǎn)。
34、四十多年來(lái)，世界上很少有人完成開(kāi)水先結(jié)冰的實(shí)驗(yàn)，其原因在于實(shí)驗(yàn)的方法缺乏科學(xué)性。
35、從理論上說(shuō)，在同質(zhì)同量同外部環(huán)境溫度條件下36℃的水可以比35℃的水先結(jié)冰，但如果二者的溫度比較接近，那么它們?cè)谡舭l(fā)強(qiáng)度和密度上的差異較小，很難用實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)體現(xiàn)熱水在降溫速度上的優(yōu)勢(shì)。
36、根據(jù)物理基礎(chǔ)理論，在常壓下100℃是水的沸點(diǎn)，在4℃時(shí)水的密度最大，為了更清晰地完成熱水先冰的實(shí)驗(yàn)，我們可以依據(jù)姆潘巴問(wèn)題給出已知條件，選用盡可能接近100℃的熱水與4℃的冷水、合理的外部環(huán)境實(shí)驗(yàn)初始溫度、減緩?fù)獠凯h(huán)境溫度的下降速度；非密封容器具備較大的蒸發(fā)面積，密封容器有較高的密封度。
37、特別要注意開(kāi)水的提取方法：沸水一但離開(kāi)加熱源，溫度和蒸發(fā)強(qiáng)度的下降很快，必須快速準(zhǔn)確的先提取定量的開(kāi)水，然后再按同質(zhì)同量要求提取冷水。
38、 采用非密封容器完成開(kāi)水先結(jié)冰實(shí)驗(yàn)的操作方法：（供參考）1， 將冰箱冷凍室內(nèi)的實(shí)驗(yàn)初始溫度控制在4℃，取兩只相同的盤(pán)子，放入同質(zhì)同量的水，一個(gè)為4℃的冷水，另一個(gè)為接近100℃的熱水，把它們同時(shí)放進(jìn)冰箱冷凍室內(nèi)。
39、控制冷凍室內(nèi)溫度的下降速度，使其每小時(shí)下降1℃（或每二小時(shí)下降1℃），完成冷凍后記錄熱水與冷水的最終質(zhì)量。
40、2， 在冬季，利用自然降溫完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)。
41、當(dāng)某一天中午戶外氣溫不低于4℃而夜間的最低溫度在零下2~3℃時(shí)，可選擇在中午時(shí)間取兩只相同的盤(pán)子，放入同質(zhì)同量的水，一個(gè)為接近100℃的熱水，另一個(gè)為溫度與戶外氣溫相同的冷水，把它們同時(shí)放到戶外同一位置上，記錄熱水與冷水完全凍結(jié)的時(shí)間和二者最終的質(zhì)量。
42、3， 參照上海三名高中生的實(shí)驗(yàn)方法操作，冷凍結(jié)束后記錄熱水與冷水的最終質(zhì)量。
43、根據(jù)熱水最終質(zhì)量小于冷水來(lái)證明：因?yàn)闊崴慕禍厮俣仁冀K快于冷水，熱水可以比冷水先結(jié)冰。
44、4，取兩只相同的容器，放入同質(zhì)且同重量的純水，其一為100℃的開(kāi)水，另一個(gè)為35℃的冷水，把它們同時(shí)放置于常溫（不低于水的冰點(diǎn)）環(huán)境中，當(dāng)經(jīng)過(guò)充分長(zhǎng)時(shí)間（5小時(shí)、10小時(shí)或1天、2天）后，將它們同時(shí)放進(jìn)冰箱，則初始溫度高的開(kāi)水先結(jié)冰。
45、理由：開(kāi)水與冷水在同一外部溫度環(huán)境中經(jīng)過(guò)充分長(zhǎng)時(shí)間后，它們的溫差幾乎為零，如果容器是密封狀態(tài)，那么熱水在降溫過(guò)程中因密度增大、體積縮小而使容器內(nèi)部的氣壓小于冷水此時(shí)在容器中形成的氣壓，。
46、繼續(xù)降溫則初溫高的開(kāi)水因沸點(diǎn)更低、對(duì)流強(qiáng)度更大，單位時(shí)間內(nèi)由容器外壁熱傳導(dǎo)而失去的熱量更多，所以開(kāi)水降溫的速度更快能先到冰點(diǎn)。
47、如果容器是非密封狀態(tài)，那么熱水因蒸發(fā)強(qiáng)度大于冷水而失去更多的水分，繼續(xù)降溫則初溫高的開(kāi)水因質(zhì)量此時(shí)已經(jīng)小于初溫低的冷水，所以單位時(shí)間內(nèi)降溫速度更快而能先到冰點(diǎn)。
48、5，取相同容器，分別放入同質(zhì)且同重量的開(kāi)水和冷水（純水）并同時(shí)放進(jìn)冰箱，當(dāng)二者都已結(jié)冰后切斷冰箱電源讓冷凍室內(nèi)的溫度上升到水的冰點(diǎn)之上，等到二者均完全溶化后再次接通冰箱電源繼續(xù)冷凍，則開(kāi)水先結(jié)冰。
49、理由同上。
50、6，當(dāng)冰箱處于35℃的外部環(huán)境溫度中時(shí)，切斷冰箱電源并讓冷凍室內(nèi)的溫度也處于35℃，取相同容器分別放入同質(zhì)且同重量的100℃的開(kāi)水和35℃的冷水（純水）并同時(shí)放進(jìn)冰箱，接通冰箱電源且控制冰箱冷凍室內(nèi)溫度的下降速度，使得冷水降溫到冰點(diǎn)需要經(jīng)過(guò)充分長(zhǎng)的時(shí)間，則開(kāi)水先結(jié)冰。
51、理由同上。
52、7，如果將冰箱冷凍室內(nèi)的溫度保持為0.1℃，取兩只相同的容器，分別放入同質(zhì)且同重量的純水，其一為0.1℃的冷水，另一為100℃的開(kāi)水，把它們同時(shí)放入冰箱，繼續(xù)將冷凍室內(nèi)溫度保持在0.1℃，在經(jīng)過(guò)充分長(zhǎng)的時(shí)間后再將冷凍室內(nèi)的溫度降低到水的冰點(diǎn)之下，則理論上開(kāi)水先結(jié)冰。
53、理由同上。
54、8，根據(jù)姆潘巴問(wèn)題給出的已知條件：我們可以將冰箱冷凍室內(nèi)的溫度控制在35℃，取兩只相同的容器，放入同質(zhì)同體積的純水，其一為100℃的開(kāi)水，另一為35℃的冷水，把它們同時(shí)放入冰箱且控制冷凍室內(nèi)溫度的下降速度，使得冷水從35℃降溫到冰點(diǎn)需要經(jīng)過(guò)充分長(zhǎng)的時(shí)間，則初溫高的開(kāi)水先結(jié)冰。
55、理由：常壓下100℃的開(kāi)水其密度小于35℃的冷水，因此開(kāi)水的質(zhì)量小于同體積的冷水，所以姆潘巴問(wèn)題可以理解為：為什么在同一外部環(huán)境溫度條件下，少量的熱水會(huì)比多量的冷水先結(jié)冰了？答案很簡(jiǎn)單：在快速降溫條件下冷水因初溫低而能先結(jié)冰；在緩慢降溫條件下熱水因初始質(zhì)量小于冷水，在密封容器中熱水又因降溫使得容器內(nèi)的氣壓小于冷水所在容器內(nèi)的氣壓；在非密封容器中熱水因蒸發(fā)強(qiáng)度大于冷水而使熱水的最終質(zhì)量與冷水的差距更大，熱水因單位時(shí)間內(nèi)降溫速度比冷水快而先結(jié)冰。
56、采用密封容器做實(shí)驗(yàn)時(shí)，可參照非密封容器實(shí)驗(yàn)2、4、5、6、7、8的操作方法。
57、另：有人認(rèn)為，亞里士多德的原文中對(duì)這一現(xiàn)象的描述是這樣的：“先前被加熱過(guò)的水，有助于它更快地結(jié)冰”，多數(shù)人很可能誤解了此句話的本意，即“先前加過(guò)熱的水與先前未加過(guò)熱的水在同溫下的比較”而非“熱水與冷水的比較”。
58、因此依據(jù)第二種理解即上文所論述的，姆潘巴現(xiàn)象是不成立的；而在第一種理解下，姆潘巴現(xiàn)象是有可能成立的。
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