熱水和冷水哪個更容易結冰? 答案令人震驚

　　早在古希臘亞里士多德時期人們就發現了在同等質量和同等冷卻環境下，温度略高的液體比温度略低的液體先結冰的現象，然而直到現在我們也不知道各種原因。近日來自新加坡一支科院團隊宣城他們已經成功地解開了姆潘巴現象之謎，主要是由於使水分子聚合的化學鍵的獨特性質所致。

　　姆潘巴現象——温度略高的液體比温度略低的液體先結冰的現象，是以發現者坦桑尼亞的一名學者命名，該學生在20世紀60年代(1963年)上烹飪課時發現熱的冰激凌混合物往往更容易結冰。之前，亞里士多德、培根和笛卡爾等均曾以不同的方式描述過該現象，但是未能引起廣泛的注意。幾十年來科學家一直試圖攻克這個難題，有人提出可能是熱容器更容易傳熱，而温度稍高的水發生緩慢蒸發而蒸發需要吸熱從而使得周圍的水更快地結冰。

　　近日由新加坡南洋理工大學的Xi Zhang領導的科研團隊稱姆潘巴現象主要是由於水分子間特殊的分子鍵的特殊性質所致。一個水分子是由一個稍大一點的氧原子和兩個氫原子通過共價鍵(一種有共享電子對的化學鍵)連接形成。但是當一個水分子的氫原子靠近另個水分子的氧原子時又會形成特殊的化學鍵，叫做氫鍵。而正是這些氫鍵行為比較詭異，這也引起了科學家的注意。

　　需要注意的是氫鍵要比共價鍵要弱一點，但是與分子間的作用力範德華力相比又強很多。一直以來科學家就猜測主要就是氫鍵給了水分子很多特殊的性質，比如比一般相同組成的液體的沸點要高很多，主要就是氫鍵讓他們結合的更加牢固。通過研究氫鍵科學家們發現氫鍵使得水分子形成一個特殊的微管並連接成鏈狀結構，而正是這些鏈狀結構使得植物可以將水分從根部運送到上部。

　　不過近日zhang等人發現這些化學鍵可以解釋姆潘巴現象，由於氫鍵的存在使得水分子之間的距離更近而這也會使得分子間的排斥力更大，從而使得氧原子和氫原子之間的化學鍵發生了延展並貯存能量。而當液體的温度升高時，由於氫鍵發生延展水分子之間的距離也就增大了。而當液體温度變低時就會水分子之間的距離也會收縮，從而釋放出能量，而這也加快了液體的温度下降從而結冰。