初探制冷界未解之迷：姆佩巴效应

姆佩巴效应是指，在相同容器、同等质量和同等冷却环境下（以下简称三同条件），温度略高的液体比温度略低的液体先结冰的现象（注：姆佩巴效应不是无条件的必然现象，而是有条件的偶然现象）。
姆佩巴效应的原理是什么，至今是未解之迷。以下仅从传热学方面作初步探讨：
已知：1、同等质量的水从冰点到凝固需要同样的冷量，而热水温度降到冰点时，比冷水需要更多的冷量。
2、三同条件下，传热面积相同（冰点前热水壁面积略大，但对结果无影响）。
推导：1、三同条件下，主导姆佩巴效应的唯一可变量：冰点。
2、改变冰点的主要因素：晶核的稳定性。
论证： 1、冷水结冰慢，源于冰点降低：冷水降温过程中，初期内、外温差小、无法建立惯性对流循环（处于弱循环状态），不足以抵抗晶核凝集力。即使水温低于冰点也不结冰，形成过冷水。此时，传热温差减小、达到过冷水冰点的传热时间延长。
2、热水结冰快，源于初期建立了惯性对流循环：热水降温过程中，初期内、外温差大、建立的惯性对流循环足以抵抗晶核凝集力。在晶核未及时组织凝集力、并协同达到最大值前，已达到冰点，完成结冰。
3、姆佩巴效应对纯水无效（已证实）：缺乏晶核。
拓展：如何破坏姆佩巴效应（对制冰节能有借鉴作用）
1、加入大晶核：如筷子、吸管等。
2、适当搅拌，破坏小晶核的稳定性。
3、成为过冷水前，振动容器（成为过冷水后则不可振动，否则瞬间结冰涨破容器）。
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关于晶核
晶核实际就是物质气、液、固三态中微小的固体杂质。
晶核很少有人去关心，但在人类生活中必不可少。晶核基本作用如下：
1、降雨：依赖灰尘等晶核对水汽的捕集，无晶核不能降雨。
2、自来水：利用氯化铝（注：诱化老年痴呆的主要凶手）等晶核对水中悬浮杂物的捕集，无晶核没有清澈的自来水。
3、合金：简单结构的纯金属柔若无骨，依赖晶核的凝集力合金才能更坚硬。
4、飞机发电机：这是举全国之力几十年，仍未攻克的难题。其中，核心的核心就是专家无法控制晶核。
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晶核对水基本特性的改变：
1、沸点：常温常压下水的沸点是100℃，但是极微小的晶核可以改变水的沸点。
如：用微波炉烧开水，因为几乎没有对流发生，晶核的凝集力没有受到破坏，超过100℃水也不沸腾，即过热水。只要额外加入晶核（牛奶、咖啡、汤匙等）或震动，水会瞬间爆沸、导致烫伤。
2、冰点：只要你的降温过程足够缓慢（几乎没有对流发生），低于0℃水也不结冰，即过冷水。只有消除晶核（纯水）才不会产生过冷水。条件足够时，过冷水会瞬间结冰、涨坏容器。
3、浮点：常识告诉我们，只有体积密度比水小才可能浮于水面。但是，有了晶核作用，您的常识一样可以修改。如，比较硬、温度较低的山水，就可以使体积密度大2.7倍的铝质硬币浮于水面，甚至积密度大7.8倍的铁基硬币也可以浮于水面。但是，只要稍加震动、破坏了晶核凝集力，硬币立即沉入水底。科学界以水的张力解释这一现象，是本质上的错误，实质是晶核凝集力发生了作用。

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