冬天的北方是一个冰雪世界,水在低温下结冰是一种自然规律。但同学们有没有想过是热水结冰速度快,还是冷水结冰速度快呢?大多数人可能都会猜测冷水结冰的速度会比热水结冰的速度快吧。
其实,早在1963年坦桑尼亚的马干巴中学三年级的学生姆潘巴和同学用牛奶做冰激凌的时候就发现了一个奇特的现象:热牛奶放进冰箱里,反而比之前放进去的冷牛奶更容易结冰。姆潘巴后来进入达累斯萨拉姆大学物理系学习,同系主任奥斯波恩博士一起研究了这个奇特现象的原理并发表了论文。自此,这个奇特的物理现象就被命名为“姆潘巴现象”。
下面,我们请张慧文同学来尝试做一下这个“姆潘巴现象”的实验。
实验原理
姆潘巴现象
实验器材
一个冰柜或冰箱(冰柜或冰箱的温度需调至最低)、一个加热装置(可选用微波炉)、1升牛奶、较大量的糖、一把勺子、两个容量相同的纸杯、一个计时器。
在“姆潘巴现象”的实验中,由于牛奶含糖量不同,或糖没有溶解,或做冰激凌的液体中含有较多淀粉等非液体成分时,“姆潘巴现象”才会出现。所以请参与实验的朋友们在没有观察到姆潘巴现象情况时不要灰心,可能需要重复实验才能成功。
实验步骤
1制作同质量的冷、热牛奶各一份
取出两个容量相同的纸杯,分别倒入同等质量的牛奶,并加入同样质量的糖,然后用勺子充分搅拌(注意:加入的糖的分量越大,姆潘巴现象越容易实现)。在纸杯上标记1和2的字样,将1号纸杯内牛奶定义为冷牛奶,2号纸杯内牛奶定义为热牛奶。将2号纸杯内的牛奶用加热装置加热到沸腾(请小实验员们一定注意安全,此步骤一定要在成年人的帮助下完成)。
2将牛奶放入冰柜冷冻
将放好牛奶的1号纸杯和2号纸杯同时放入到大冰柜里面,关上冰柜盖子,用计时器设置存放时间为三分钟。
3观察实验结果
三分钟后,将冰柜内的1号纸杯和2号纸杯取出,观察牛奶呈现的状态。
实验结论
在此次实验中,2号纸杯内热牛奶已经结冰,而1号纸杯内冷牛奶还是很黏稠的液体。我们观察到了明显的“姆潘巴现象”。