为什么热水比冷水凝固得快

结冰得满足两个条件，一是达到临界形核尺寸的形核核心，二是要有足够的过冷度。只要满足上述两个条件，即使是热水也能比冷水先结冰。对两杯完全一样的水（液体），我们可以认为未加热前完全一样，而经过加热后的水由于温度高，会使得其中生成大量的硅镁酸盐等溶质粒子，而这些溶质粒子会充当结晶过程中的形核点，并且相比于冷水，这些溶质粒子尺寸会更接近临界形核尺寸，这样，形核更易进行。而在冷水中这些形核点尺寸会小，更难达到临界形核尺寸，这也就是说形核过程会更难进行，更难结晶。因为纯净水中几乎没有能提供形核点的溶质粒子。

只有当冰箱内有显著温差、或牛奶含糖量不同、或糖没有溶解、或做冰淇淋的液体中含有较多淀粉等非液体成分时，“姆潘巴现象”才会出现。这也说明溶质粒子对结冰过程是很重要的，而要使结冰得以进行还得保证足够过冷度。

我们常说两杯水温度不同，指的是平均温度不同，并不是说水中各处温度都一样。由平均温度计算得到的过冷度并不能代表形核局部的实际过冷度。在凝固未开始前，水中各处温度相同，过冷度一样；但凝固一旦开始，那么这种状态就会被打破，溶液中各处温度就会不一样，过冷度也会呈现差异，过冷度大的地方就会开始优先形核并结晶；同时，由于水中各处温度不一样，水中就会形成一个各处温度梯度不同的温度场，并进而产生对流。

热量的传输方式有三种，传导传热、对流传热与辐射换热。对热水而言，热水的温度高，分子动能较冷水高，其能量交换会比冷水快，在传热速率上的表现即为热水的传导传热和辐射换热会比冷水强，散热更快；同时，在凝固过程中形成的对流、气泡冒出和不均匀的温度分布会使得水的对流换热速率比冷水快，使得水的表面比水底部热，形成一个热顶，而热顶的水散热会比温度均匀的快。当热水冷却到冷水的初温时，便会形成一热顶。因此与平均温度相同，但温度均匀的冷水相比，它的冷却速率会更快，会更易过冷，从而使得结晶更易进行。