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“冰箱里面两杯水,水温高的先结冰。”这句话算是悖论吗?优质

280次浏览| 2022-06-29 05:28:25 更新
来源:互联网
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1.在满足姆潘巴现象发生条件的情况下, 按照姆潘巴发现这一现象的过程来研究,即 最开始选定了温度高的那杯水(暂记为A,温度较低的记为B)并不再改变(注意这点,不再改变),那么就不会出现题主的疑惑。因为这整个过程的开端是把A和B放入冰箱,结果是有一杯水结冰,那么是A先结冰,也就是“温度高的水先结冰”。

2.在满足姆潘巴现象发生条件的情况下,如果不固定哪杯水作为全过程的研究对象,那么整个过程中,在水温不断变化的时候,“水温高的水”这一对象就会发生变化。比如使用1中的标记,那么最开始A是温度高的水,在两杯水温度都逐渐下降一段时间之后,满足姆潘巴现象的情况下,A的水温下降速度是快于B的;又因为总有一个时刻A先结冰,所以会有一个时刻A的水温变得低于B的水温(假设两杯水冰点一样),这时候温度高的水就变成了B。这也就是题主的问题所在吧。

最后,你认为的悖论是不是应该说是在两杯水不断互换相对温度高低角色的情况下,不能说是确定哪一杯先结冰,如果是这样,那么首先姆潘巴现象中结冰这个过程是连续的,如果只取其中一段过程进行研究,那么结论可能就是不同的,所以会产生题主的疑惑。其次,这就要牵扯到姆潘巴现象发生的条件,因为如果从中间某时刻开始研究,也就是把这个时刻作为起点,那么起始条件就可能不满足姆潘巴现象的条件了。

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根据中学物理理论:热水与冷水在同质同量同外部环境温度条件下不但它们的温度在变化,它们各自的密度、体积、质量和密封状态下受到的气压等等都在发生变化,使得初温高的水降温速度始终快于初温低的水,只要外部环境温度持续下降,最终必然是初温高的水温度更低。(注:在常压条件下,当二者初始温度均不低于4℃时可成立;当二者初温均不高于4℃时不成立;当二者中其一不高于4℃,另一不低于4℃时,则需针对它们的初始温度、密度、体积、质量和密封状态下的气压等展开讨论。)姆潘巴问题讨论初始温度分别为35℃的水和100℃的水,二者均高于4℃,因此会产生姆潘巴现象.

根据物理解释,那么题主对于这个问题的讨论是不是在水温达到4摄氏度以下,也就是姆潘巴现象不成立了之后,就不能继续讨论下去了呢,也就是说悖论存在的条件不存在了呢。

后来答主说在4摄氏度以上的时候进行讨论。姆潘巴现象发生是一个完整的过程(记为M),如果只截取中间的一部分过程(记为N),那么N过程的初始条件肯定是不同于M的,包括水所在的局部环境里的气压湿度等等因素,那么如果这个N过程的起始条件不满足姆潘巴现象出现的条件,那么姆潘巴现象也就不会出现,继而基于姆潘巴现象的“温度高的水先结冰”的悖论就将不复存在。

我身为当年物理竞赛国家级一等奖得主,早就知道这个现象,但是被这个悖论弄晕了。万不得已求助于当年的物理老师——母亲大人,母亲大人表示so easy。以下是母亲大人的解答:

温差越大,热传递越快。温度高的那杯水的表面温度较快地下降而结冰,这层冰成为隔热层,里面的水反而不容易结冰。温度低的那杯水的表面温度下降得慢,结冰也较慢,在这个过程中,内部水的温度也与外界差别拉近,所以B后结冰,但冰层比A厚。如果说哪个先完全结成冰,那我就说不好了。

也就是说,A表面降温快会先结一层薄冰,整体而言A的温度还是比B高。

唉,看来需要继续被母亲耳提面命几年才好啊。

感谢母亲大人!

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