我的答案是温水。
在看了很多人的分析,思考及提出的各种说法(如:含杂质说,传导论,温差大一讲,对流论,气压解释,蒸发说等)后,发现很多人都在一个基础上去思考,即:热水变成冰过程中一定经过冷水这一阶段。得到的解释都有局限性。我觉得热水变成冰不见得一定经过冷水。
我给解释是:冷热水谁先结冰,主要与 水平均分子动能 变成 冰分子平均动能的 难度 和 水分子平均势能 变成 冰分子平均势能的 难度 有关。
以下是我对这个现象的解释。
这里仅是把2002年想的东西做一个记录,这也算是给过去一个交代吧。
好转入正题。对于热水比冷水结冰快我给出的解释是:水分子的动能比势能更易变化。以下为具体内容。
现在对水,冰进行比较。水密度1.00*1000kg/m3,冰密度 0.9*1000kg/m3,说明同等数量水分子组成水的体积,比冰的体积小。水变冰的过程,一个是体积变大,另一个是温度变低的过程(但很多人只注意温度)。
a.体积…
关于水密度的规定时曾说:水在0~100摄氏度中,当温度为4摄氏度时密度最大,这时水的密度为标准密度。以水体积为y轴温度为x轴画图,可得出在0摄氏度到温水间图像为开口向上的曲线(有点像抛物线),曲线的顶点是x=4。
b.温度…
从微观看,温度是对物体平均分子动能的反映。即:温度越高,平均分子动能越大,反之越小。
现回到问题的现象上来。从微观看水变成冰的过程是水分子平均动能变小,水分子平均距离变大且成形的过程(请注意每个冰分子有自己特定的位置,不可随便跑动)。而这一切都是通过水分子动能来改变。
现象:热水比冷水结冰快,温水比冷水体积大,冰比水体积大,温水比冷水温度大。
结论:水分子平均动能比其势能更易改变。
预测:以4摄氏度为分界点,0~4摄氏度任一个温度结冰所需时间,在4~温水这段都有一个温度对应。
预测二:4摄氏度结冰所需时间,在0~温水的温度中它是最长的。
另外想特别说明:这个说法是温水比冷水先结冰,热水与冷水比较则不好说有点复杂,要考虑到:
1、这时热水分子的平均动能升高变成冰分子的平均动能难度变大,但热水分子的平均势能变冰分子的平均势能难度变小。
2、水变冰的过程,与饱和盐结晶有类似,(因此我觉得水结冰更应该说是,水里析出冰来)结晶的条件要考虑进去,如有凝结核的结冰更快点(即:两种状态分子的排布情况)。
3、当时的实验气压(毕竟气压要够低,就算40度水也可以烧开,还有它还可能影响水的密度)。
4、热水是多少度。
水结冰所需时间就看这四点因素共同作用了,而由此可得:热水结冰所需时间有可能比冷水快,也可能慢,或同时。但第一个因素占主导。
热水变成冰,从微观讲最重要是,热水分子动势能变成冰分子动势能,和热水分子排布、间距与冰分子一致就可以了。热水变冷水在到冰的过程,分子动能一直降温,没问题。问题在于,分子势能由高变低再变高(或更高)。这样来是比较繁琐的。
欢迎加希望有人能证明我这一说法是 荒谬的 或者是 正确的。在这里我先谢谢你了。
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