初三物理论文

初三物理论文 Prepared on 24 November 2020

物理实验报告

实验名称：对热水先冰现象（姆潘巴效应Mpemba Effect）的实验与探究

实验目的：对同质同量同外部环境温度条件下热水和冷水的降温速度进行细致的观察和记录，从而探索热水和冷水降温过程中的规律，探讨热水先冰的姆潘巴现象存在的可能性。实验用品：两只小烧杯和两只小量杯、水、温度计（量程为-5°至100°，分度值为1）、秒表、记录纸。

实验步骤与方法：

实验一

1．分别将200ml的65°的热水（沸水晾凉）和13°的冷水加入两个小烧杯中，用正确方法分别将小烧杯中插入温度计待水温达到要求后，放入冰箱冷冻室（见图片），开始每隔15钟记录一次温度；记录数据表格如下(表一)。

同质同量同外部环境温度条件下热水和冷水降温速度比较（表一）单位:%

图一同质同量同外部环境温度条件下热水和冷水温度下降曲线

3. 现象：观察结冰时的烧杯，发现热水烧杯结冰面低于200ml的刻度线，显示有液体缺失。冷水烧杯内液体缺失不明显。

4.将每个时间段水温下降的温差与前一个时间段水温下降度数的百分比相比较,

同质同量同外部环境温度条件下热水和冷水降温速度比较（表二）单位:%

5. 将计算所得数据在图中描点，然后将这些点用柱状图连接。

图二同质同量同外部环境温度条件下单位时间内热水温度下降比率比较

图三同质同量同外部环境温度条件下单位时间内冷水温度下降比率比较

6.分析：

（1）在同质同量同外部环境温度条件下，通过冷热水各两次的实验和记录，所得数据真实可靠。

（2）从图一可以看出，单位时间内热水下降速度比冷水快，但是在同质同量同外部环境温度条件下，热水开始结冰的时间出现较晚（120分钟）。

（3）相反，从图一可以看出，单位时间内冷水下降速度比热水慢，但是在同质同量同外部环境温度条件下，冷水开始结冰的时间出现较早（75分钟）。

（4）从表二和图二、图三可以看出，热水在开始和结冰前均有温度加速下降趋势，而冷水仅在结冰前有温度加速下降趋势。

实验结论：在同质同量同外部环境温度条件下，热水先冰的现象（姆潘巴效应Mpemba Effect）不存在，而是冷水先结冰。

实验二

1．分别将10ml的95°的热水（沸水）和6°的冷水加入小量杯中，放入冰箱冷冻室（见

下图），开始每隔5分钟记录观察一次；记录所见如下（表三）。

图四少量同质同量同外部环境温度条件下热水和冷水温度下降曲线

3. 现象：观察结冰时的小量杯，页面未见液体缺失现象。

4.分析：

（1）在10ml同质同量同外部环境温度条件下，通过冷热水各一次的实验和记录，所得数据真实可靠。

（2）从图四可以看出，单位时间内热水下降速度比冷水快得多，但是在同质同量同外部环境温度条件下，热水开始结冰的时间出现仍然较晚（20分钟）。

（3）相反，从图四可以看出，单位时间内冷水下降速度比热水慢，但是在同质同量同外部环境温度条件下，冷水开始结冰的时间出现较早（10分钟）。

实验结论：在同质同量同外部环境温度的情况下，热水先冰的现象（姆潘巴效应Mpemba Effect）不存在，而是冷水先结冰，并且与水的多少无关。

小结与设想：

1、本实验与热水先冰现象（姆潘巴效应Mpemba Effect）的实验结果相反。其原因可能

与实验的初始条件不同有关。如：发生热水先冰现象时的冷热水质量不同；或液体中有添加物（牛奶中加糖或淀粉）。

2、可以多次重复上述实验，增加数据的可靠性。

3、可以进一步做冷热牛奶结冰的比较实验和液体中有添加物时的结冰实验。

参考资料：

1、《专题小课本》初中物理物理实验与探究总主编/钟山，现代教育出版社。