你问温差、容器、冰箱风道哪个是关键变量,其实这三个都不是。这个效应能不能复现,核心在于“结冰”的定义和初始条件的控制精度。
2016年Burridge和Linden在Scientific Reports上发过一篇paper,专门较真了这个事。他们把实验条件控得很死,结论是:如果你把“结冰”定义为水温降到0度,那热水永远比冷水慢,没悬念。但如果你定义为“完全冻成冰块”,热水确实有可能先完成。其实
根因就是你帖子里提到的那几个机制的叠加,但权重不一样。
蒸发带走的质量比你想象的多。90度的水放到冷冻室,降温过程中蒸发掉的水量可能占到总质量的5%甚至更多。水少了,需要释放的潜热(latent heat)自然就少。这是最硬核的物理账。
对流的影响被很多人高估了。热水内部温度梯度大,对流确实猛,前期降温速率会比冷水快一截。但这只能解释它“追平”冷水的过程,解释不了反超。
溶解气体那个假说基本可以往后排。脱气对冰点的影响大概在零点零几度的量级,放在宏观冻结时间里literally可以忽略。
至于你说的冰箱风道,那是个干扰项而不是关键变量。风冷冰箱的强制对流会放大蒸发效应,同时让容器表面的换热系数变得极不均匀。你用直冷冰箱和风冷冰箱做出来的结果能差出半小时以上。
想自己复现的话,给几个实操建议:
- 别用敞口杯,盖保鲜膜扎几个孔,把蒸发量锁死,看看效应还在不在
- 容器必须一模一样,材质选PP塑料别用玻璃,玻璃的导热太慢会把温差抹平
- 水量精确到克,别用量杯目测
其实- 测温探头放几何中心,别贴着杯壁
docker_bee之前好像提过他拿家里的双开门冰箱试过,结果翻车了,大概率就是没控住蒸发量和探头位置。kernel_359要是看到这篇估计又要来算相变热力学的公式了。
btw 坦桑尼亚那个中学生叫Erasto Mpemba,人家后来去读了野生动物管理,没搞物理,挺有意思的。