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附:实验内容
我们从以下几个方面进行实验。
1、从牛奶的粘度变化分析在何种情况下对姆潘巴现象影响最大
从资料分析由于该现象是用鲜牛奶加糖制冰淇淋,其中涉及到放入糖的多少,与是否拌均,这对冷冻速率有直接影响,所以我们先从该处着手。
实验资料:冰箱、鲜牛奶、纯水、糖、0.3升容器数只。
实验步骤:分别将纯牛奶、50%牛奶+50%纯水、0.3升牛奶+10克糖、0.3升牛奶+20克糖、0.3升牛奶+50克糖、0.3升牛奶+100克糖、0.3升牛奶+200克糖,从40℃开始冰冻与从90℃开始冰冻,进行比较。
2、从牛奶容器大小进行分析:
看是否有可能在某一容积牛奶中姆潘巴现象最明显,将上述实验结果明显的材料配比,再分别放在0.1升、0.2升、0.3升、0.4升、0.5升、0.8升、1升容器内进行冷热比较,看哪一种姆潘巴现象明显。
3、从牛奶容器外界温度进行分析:
看是否因冰箱的冰冻温度与姆潘巴现象有关,我们将冰箱的冰冻温度调节到-5℃、-10℃、-15℃、-20℃、-30℃、-40℃,从上述材料方法进行冷热对比,看哪一种情况姆潘巴效果最明显。
4、测量容器中离中心点不同处的冷却温度:
如果我们用仪器测出容器中离中心不同处的冷却过程变化,可知道它们的每个地方与第一个时刻的冷却速率,就可以知道形成姆潘巴现象的关键所在。
测试方法:将测温计几十个安装渐开线方式放在一个不锈钢锅内(36个)按每分钟记录一次,看每点的温度变化并且例入表格和图像,一是看在哪一个时间段温度变化值最大,二是看在哪一个区域温度变化最大。
将上述实验大量数据进行分析对比,看姆潘巴现象是否存在,形成姆潘巴现象的主要因素是什么。
5、冰箱温度的不均匀性与气体流动性对形成姆潘巴现象的影响
我们认为由于一般冷冻冰箱内没有强迫循环风扇,气体流动是不均匀的,对流传热不畅,而靠接触传导传递热量速度很慢,会造成冰箱内各点温度值相差极大,这样完全有可能热牛奶反而先结冰,这就说明了姆潘巴现象根本是一个几十年的误解,所以我们用实验进行分析。
(1)我们先测量出在冷冻室内不存放食物时各点温差,找出最大值。
(2)我们再测量出在冷冻室内存放50%食物时各点温差,找出最大值。
(3)我们先测量出在冷冻室内存放100%食物时各点温差,找出最大值。
(4)我们先测量出在冷冻室内存放50%食物再用风扇将气体流动时各点温差,找出最大值。
6、淀粉与不同水配比的冷却速度
分别将10克、20克、30克纯水加入100克原八宝粥中,配成不同厚度的粥中同时从90℃放入冰箱中,看哪一个先结冰硬。
实验记录分析
1、测冰箱内无物时各点温差:
可达10℃,由于控温器通断造成每点上下温差8℃,共计温差16℃。
2、用风叶均温后温差:
可缩小到4℃。
3、用纯牛奶高低不同温度,看是否有姆潘巴现象:
结果没有,发现冰点水到冰点冰时间特长,只能冷热试样同时结冰,不可能热的比冷的快。
4、试样含糖量不同的结果
牛奶含糖量不同冰点不同,糖越多冰点越低,可达-8℃,糖越多越不易结硬。
5、冷热纯牛奶对比:
冷热牛奶只能同时结冰,不可能热牛奶全结冰而冷牛奶没有结冰。
6、冷热含糖牛奶对比:
冷热含糖牛奶只能同时结冰,冰点在4℃,不可能热的含糖牛奶先全结冰,而冷的含糖牛奶没有结冰。
7、冷热无糖、无淀粉牛奶对比:
冷热无糖、无淀粉牛奶只能同时结冰,冰点在0℃,不可能热的无糖、无淀粉牛奶先全结冰而冷的无糖、无淀粉牛奶没有结冰,而且在进入0℃时已结硬。
8、冷热含糖和淀粉牛奶对比:
冷热含糖和淀粉牛奶只能同时结冰,冰点在-4℃,不可能热的含糖和淀粉的牛奶先全结冰,而冷的含糖和淀粉的牛奶没有全结冰。
9、冷热纯水对比:
冷热纯水只能同时结冰,冰点在0℃,不可能热纯水先全结冰而冷纯水没有结冰。
10、冷热糖水对比:
冷热糖水只能同时结冰,冰点在-4℃,不可能热糖水先全结冰而冷的糖水没有结冰。
11、冷热盐水对比:
冷热盐水只能同时结冰,冰点在-16℃,不可能热盐水先全结冰而冷盐水没有结冰。
12、冷的纯水与纯牛奶对比:
纯水与纯牛奶几乎同时结冰。
13、有糖冷、热淀粉与无糖冷、热淀粉的对比:
有糖的热淀粉不可能先于无糖的热淀粉先结冰,
14、热纯水与纯牛奶对比:
热纯水与热纯牛奶几乎同时结冰。
15、有糖牛奶、无糖牛奶、有糖和淀粉有牛奶、无糖和淀粉的牛奶同时冷热对比:
冷的无糖和淀粉的牛奶先结硬,没有发现热的有糖牛奶、热的无糖牛奶、热的有糖淀粉先结冰,没有发现姆潘巴现象。
结论
1、姆潘巴提出的两个相似的同样大小容器,同时放入冰箱,100℃的水比35℃的水先结冰不可能。
2、姆潘巴实验:热的含糖牛奶与冷的含牛奶放入冰箱后1.5小时,发现热的含糖牛奶已结硬,而其他冷牛奶还是很稠液体没冻结不可能。
3、其主要原因是:100℃水在冰箱中从100℃到10℃时下降速率极大,只需少量时间;水在10℃到0℃时需时也很少;而0℃的水结成0℃的冰需散发大量热量,而且时间特长。水结冰的过程是一个渐进过程,由一些到全部需1~2小时,所以试样的开始的冷与热因素已淡化。从所有记录的冷却曲线上可看到没有一个热试样冷却速率会比冷的冷却速率要大。
4、引起姆潘巴问题的误解原因有三种可能:
(1)由于冰箱温度不均匀所致
如果姆潘巴将其冰盒正巧放在冷却管附近,甚至与冷却管相接触,完全有可能比其他冷的牛奶先结冰。
(2)如果姆潘巴不喜吃太甜,比他人少放糖,或者因为匆匆忙忙没来得及搅拌、糖粒沉在盒底,其粘度低,实验可证明其先结冰。
(3)姆潘巴等人所自制的冰淇淋中不仅牛奶加糖,还加入了麦芽糊精、增稠剂等物质,并且在其少放糖、少放牛奶时会先结冰。
总之,姆潘巴物理问题不存在,是一个误解。
解答:
给你2个网站,你去看看吧,
http://baike.baidu.com/view/118989.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect
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