什么冬天温水比冷水冻得快?这是因为温水较冷水膨胀,内部空间较大,密度较小且水分子较活跃,相互碰撞较频繁。所以,在冬天寒冷的情况下,活跃的水分子把冷气温迅速相互传递并较为畅通地在密度较小的温水里传播,整体水温下降的速度也就相对较快。冷水的密度较大,水分子活动也较慢,冷气温在冷水里的整体传播速度也就较缓慢。所以这时温水比冷水冻得相对更快。 但为什么温水的下降温度最终超过冷水的下降温度且首先结冰呢?试设想,当温水下降的温度到达冷水下降的温度时,它们这时的情况按常理应该完全一样,并至少一齐下降到同时结冰,而不是温水先到达结冰。问题最关键之处就是当温水和冷水下降到相同温度时,温水和冷水的情况并不完全一样,这是因为温度急速下降的温水内部空间结构并没有随急速下降的温度而来得及急速相应收缩,以至温水的内部空间结构在低温时变得较稳且收缩缓慢,当到达与冷水下降的温度相同时,温水的密度还是比冷水的密度小,相应的水分子有较大的自由空间且较冷水的水分子活跃,所以这时传递冷气温还是比冷水快,自然温水的下降温度很快就超过冷水的下降温度并首先结冰。 综合上述,在冬天寒冷的情况下,温水和冷水的温度在下降到结冰过程中,温水的下降速度始终比冷水快。如果冷水在结冰前被温水赶上,温水很定能超过冷水首先结冰。这不是与赛跑很相似吗?
参考资料
http://www.mengyang.gov.cn/shzy/tckx/200511/shzy_20051130144906.html