Question

甲、乙两只完全相同的容器内，盛有质量完全相等的水．其中甲容器内的水温为80℃以上，乙容器内的水温在10℃左右．现将两只盛水容器同时放入温度略低于0℃的恒温箱内．关于两只容器内的水完全结成冰所需时间的先后，下列说法中正确的是（ ）
A．乙比甲先完成结冰
B．甲比乙先完成结冰
C．甲、乙同时完成结冰
D．以上三种情况都有可能

Answer

从物理方面来说，致冷有四种并存的机制：辐射、传导、汽化、对流．通过实验观察并对结果进行比较，发现引起热水比冷水先结冰的原因主要是传导、汽化、对流三者相互作用的综合效果
【解析】
（1）盛有初温10℃冷水的杯，结冰要很长时间，因为水和玻璃都是热传导不良的材料，液体内部的热量很难依靠传导而有效地传递到表面．杯子里的水由于温度下降，体积膨胀，密度变小，集结在表面．所以水在表面处最先结冰，其次是向底部和四周延伸，进而形成了一个密闭的“冰壳”．这时，内层的水与外界的空气隔绝，只能依靠传导和辐射来散热，所以冷却的速率很小，阻止或延缓了继续下降的正常进行．另外由于水结冰时体积要膨胀，已经形成的“冰壳”也对进一步结冰起着某种约束或抑制作用．
（2）盛有初温80℃热水的杯，冷冻的时间相对来说要少得多，看到的现象是表面的冰层总不能连成冰盖，看不到“冰壳”形成的现象，只是沿冰水的界面向液体内生长出针状的冰晶（在初温低于12℃时，看不到这种现象）．随着时间的流逝，冰晶由细变粗，这是因为初温高的热水，上层水冷却后密度变大向下流动，形成了液体内部的对流，使水分子围绕着各自的“结晶中心”结成冰．
故选B．