为何有时热水结冰比冷水快？ 第1页

被某些人的逻辑弄得哭笑不得只好在开头预警了。不想关评论，因为还是很乐意和大家讨论的，而且如果有人知道什么更新的进展我也非常希望能跟进。但是，再和我提以下类似内容而且语气让我觉得不舒服的恕不回复，涉及人身攻击的黑名单走好不送。

已经有实验证明 Mpemba 效应是假的了啊

那好你去找出来具体的实验事例啊，自己做一个也行，找个权威的来源放在评论区我也承认。你凭什么张口就说我瞎扯？

但是热水必须要先降温到冷水相同的温度才能继续降温，所以时间一定更长啊

如果您是物理专业的，请复习非平衡态热力学相关知识以及温度的定义；如果您不是物理专业的，请再读一遍开头有关拔丝的例子，并自己吃一两块拔丝。

拽英文显得你厉害是不是

呵呵。

#######以下为原回答#######

这个现象称为 Mpemba 效应。认为这个效应不可能实现的人，基本是从近平衡态角度出发来考虑问题，认为热水先要降到冷水的温度才能继续降温，所以需要的时间一定比冷水降温需要的时间长。这个和大家的常识比较符合。但实际上冷却可能是更复杂的过程，在最终结冰之前，两杯水的状态可能很不一样，热水也未必先要降温到冷水对应的状态。举个偏生活化的例子，很多人应该吃过拔丝。滚烫的拔丝块在沾水之后，表面温度迅速降低到室温状态，而内部温度可能还接近100°C甚至更高。这就是一个典型的非平衡态降温的例子。我们当然可以说，整块拔丝块的平均温度可能接近60°C，但这个拔丝块和一块缓慢冷却至60°C的拔丝块显然是不一样的。对于 Mpemba 效应，大家普遍认为有这个非平衡态降温的问题，虽然目前没有很好的解释。

过来答这个问题是因为想起了一年多前看到的一篇 arXiv 文章：

简单贴一下摘要并翻译吧（翻译不是特别严谨，见谅）：

We demonstrate that the Mpemba paradox arises intrinsically from the release rate of energy initially stored in the covalent H-O part of the O:H-O bond in water albeit experimental conditions. Generally, heating raises the energy of a substance by lengthening and softening all bonds involved. However, the O:H nonbond in water follows actively the general rule of thermal expansion and drives the H-O covalent bond to relax oppositely in length and energy because of the inter-electron-electron pair coupling [J Phys Chem Lett 4, 2565 (2013); ibid 4, 3238 (2013)]. Heating stores energy into the H-O bond by shortening and stiffening it. Cooling the water as the source in a refrigerator as a drain, the H-O bond releases its energy at a rate that depends exponentially on the initially storage of energy, and therefore, Mpemba effect happens. This effect is formulated in terms of the relaxation time tau to represent all possible processes of energy loss. Consistency between predictions and measurements revealed that the tau drops exponentially intrinsically with the initial temperature of the water being cooled.

我们说明了 Mpemba 悖论的产生原因：它是由于在水的氢键状态(O:H-O)下，氢氧共价键(H-O)释放能量的速度在不同实验条件下是不一样的。一般来说，将一个物体加热，这个物体内的所有化学键都会增长且变得更加灵活。然而，水中的氢键(O:H)在遵从这个规律的情况下，将氢氧共价键推向了相反的方向，也就是说温度越高，氢氧共价键反而更短更不容易变形；这是由于氢键和共价键直接的电子相互作用[J Phys Chem Lett 4, 2565 (2013); ibid 4, 3238 (2013)]. 因而，氢氧共价键在储存能量的情况下变得更短而结实。当水在冰箱中冷却时，氢氧共价键释放热量的速率与其最初储存的能量呈指数关系（译者注：指数关系表明了热水释放热量的速率会明显大于冷水），所以 Mpemba 效应就会发生。文章中，我们用弛豫时间来定量计算了能量释放的过程；实验和我们预测的指数关系是相互符合的。

以上。