从逻辑的角度来分析:假设初态1:A是高温水杯,B是低温水杯降温过程1:A温度高,B温度低,所以A结冰较快,迅速降温。可此时会出现一个点,高温水杯A的温度下降到比低温水杯B温度还低的时候。低温水杯B变成高温水杯,同时高温水杯A不就变成低温水杯。过程1结果: B变为高温水杯,A变为低温水杯初始状态2: B是高温水杯,A是低温水杯降温过程2:重复以上过程初始状态3:A是............................这样重复无数次之后,最后两杯水应该几乎是同时结冰的,并且不知道哪个先结冰。这是不是悖论?
不算悖论,这是事实
姆潘巴现象_百度百科
晕……答之前题主没有问题描述,答完发现有描述了……不过除了有一些分析和题目描述重复之外,不会影响回答内容。
注 第二次更新:在评论里和题主探讨了一下之后感觉有必要再更新一下答案,第二次更新在第二条分割线下面。然后为了方便阅读,在这里补上百度百科的名词解释,姆潘巴现象:
电脑版 http://baike.baidu.com/view/118989.htm?noadapt=1#sub118989
手机版 http://wapbaike.baidu.com/view/118989.htm?adapt=1&fr=aladdin&bd_source_light=1
_____ _____我是第一条分割线,我下面是之前的第一次回答 _____ _____
首先,Julius(抱歉手机无法@到,只能这样输入了)的答案已经说明了,这叫做姆潘巴现象。
其次,看了题主对Julius答案的评论,发现答主的疑惑点其实是对参照物的选取有问题。个人认为,如果:
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,题主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。
_____ _____我是第二条分割线 ,下面的补充来自评论区的讨论_____ _____
『 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. 』——摘自百度百科
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(补充:在 刘正茂 知友的答案里说到了,姆潘巴现象是一个完整过程,中间过程很复杂,一般不涉及),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。
最后更新和补充:推荐大家去看看 刘正茂 和 H William 的回答,他们说得很专业,感谢!
手机码字,格式不够完美请原谅
以上
首先应说明,本答案仅仅是对该现象可能性和题主思考这一问题产生悖论时所存在的遗漏进行探讨,并不代表这一名为姆潘巴现象的实验是可靠、可重复的科学实验。
问题的关键在于题主默认了两杯水在降温过程中均是由集总参数描述的均质体系,而实际实验过程中,除初始状态两杯水为均质体系外,在降温过程中,水并非等温均质,而是内外存在温差的复杂体系,因此不能简单用“高温水杯”和“低温水杯”来表示,因此不存在题主描述的“ B变为高温水杯,A变为低温水杯”的条件。
另外,结冰也是局部现象,并非对两杯水的整体描述。
至于实验验证该现象,实际将是很复杂的工作,水的容积、温差、初始温度、容器材料、形状、环境温度、湿度等等,都将对实验结果产生较大影响。
该问题应能通过仿真得到验证。
水温高的不会先结冰。题主你问之前做过试验吗?
这个现象叫做姆潘巴效应。
这个效应只关注初态即放入冰箱时,以及末态即结冰时(至少发现的时候是这样的),不涉及复杂的中间过程。实际中间过程也有研究(见下面链接),并且不存在题主所谓悖论。个人理解二者肯定会有温度相同的时候,但此时二者的热力学状态并不完全相同,故不会一直循环反复。
至于姆潘巴效应的原因仍然有争议,并且现象的发生需要一定的条件,譬如初始温度差距不可过大,必须保证环境相同等。英国皇家化学学会2012年悬赏1000英镑,开展了一场为期六个月的比赛,冠军将授予给予“姆潘巴效应”最佳解释的人。下面是该论文的中文翻译版,来自科学松鼠会:
http://songshuhui.net/archives/79772
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