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难题来了：沸水煮冻饺子和凉水、冻饺子一起下锅点火哪个快？: 热度 3 wangxh 2016-4-11 17:52; 有一天，学生问了这样一个问题：沸水煮冻饺子和凉水、冻饺子一起下锅点火哪个快？俺回答：这个问题俺知道，凉水快喽！本来沸水煮饺子是几千年形成而流传下来的老令儿，但就是在这个看似有时不太靠谱的时代，出现许多有意思的事儿，比如凉水煮冻饺子更快、更好！至于为什么呢，可能会有许多解释，总之只要自圆其说、不违反现有的理论应该可以接收。就像很经典的“相同量的热水与凉水放在冰箱里，热水更容易结冰一样”（只要不是很极限的温度，如热水99.9℃，凉水0.01℃等）。还是附录一下这个更大、更持久的问题吧。摘自网络：一、姆佩巴效应人们通常都会认为，一杯冷水和一杯热水同时放入冰箱时，冷水结冰快。事实并非如此。 1963 年的一天，在地处非洲热带的坦桑尼亚一所中学里，一群学生想做一点冰冻食品降温。一个名叫埃拉斯托 · 姆佩巴的学生在热牛奶里加了糖后，准备放进冰箱里做冰淇淋。他想，如果等热牛奶凉后放入冰箱，那么别的同学将会把冰箱占满，于是就将热牛奶放进了冰箱。过了不久，他打开冰箱一看，令人惊奇的是，自己的那杯冰淇淋已经变成了一杯可口的冰淇淋，而其他同学用冷水做的冰淇淋还没有结冰。他的这一发现并没有引起老师和同学们的注意，相反在为他们的笑料。姆佩巴把这特殊现象告诉了达累萨拉姆大学的物理学教授奥斯博尔内博士。奥斯博尔内听了姆佩巴的叙述后也感到有点惊奇，但他相信姆佩巴讲的一定是事实。尊重科学的奥斯博尔内又进行了实验，其结果也姆佩巴的叙述完全相符。这就确切地肯定了在低温环境中，热水比冷水结冰快。此后，世界上许多科学杂志载文介绍了这种自然现象，还将这种现象命名为姆佩巴效应（ Mpemba Effect ）。是不是叫“现象”更合适呢？二、姆佩巴效应的历史热水比冷水更快结冰的事实已被知道了很多个世纪。最早提到并记载此一现象的数据，可追溯到公元前 300 年的亚里斯多德，他写道：先前被加热过的水，有助于它更快地结冰。因此当人们想去冷却热水，他们会先放它在太阳下 ... 但在 20 世纪前，此现象只被视为民间传说。直到 1969 年，才由 Mpemba 再次在科学界提出。自此之后，很多实验证实了 Mpemba 效应的存在，但没有一个唯一的解释。大约在 1461 年，物理学家 GiovanniMarliani 在一个关于物体怎样冷却的辩论上，说他已经证实了热水比冷水更快结冰。他说他用了四盎司沸水，和四盎司未加热过的水，分别放在两个小容器内，置于一个寒冷冬天的屋外，发现沸水首先结冰。但他没能力解释此一现象。到了十七世纪初，此现象似乎成为一种常识。 1620 年培根写道水轻微加热后，比冷水更容易结冰。不久之后，笛卡儿说经验显示，放在火上一段时间的水，比其它水更快地结冰。直至 1969 年，那已是 Marliani 实验 500 年之后，坦桑尼亚中学的一个命叫 Mpemba 的中学生再发现此现象的故事，被刊登在《新科家》（ NewScientist ）杂志。这个故事告诉科学家和老师们，不要忽视非科学家的观察，和不要过早下判断。 1963 年， Mpemba 正在学校造雪糕，他混合沸腾的牛奶和糖。本来，他应该先等牛奶冷却，之后再放入冰箱。但由于冰箱空间不足，他不等牛奶冷却，就直接放入去。结果令他很惊讶，他发现他的热牛奶竟然比其同学的更早凝固成冰。他问他的物理老师为什么，但老师说，他一定是和其它同学的雪糕混淆了，因为他的观察是不可能的。当时 Mpemba 相信他老师的说法。但那一年后期，他遇见他的一个朋友，他那朋友在 Tanga 镇制造和售卖雪糕。他告诉 Mpemba ，当他制造雪糕时，他会放那些热液体入冰箱，令他们更快结冰。 Mpemba 发觉，在 Tanga 镇的其它雪糕销售者也有相同的实践经验。后来， Mpemba 学到牛顿冷却定律，它描述热的物体怎样变冷（在某些简化了的假设下）。 Mpemba 问他的老师为什么热牛奶比冷牛奶先结冰。这位老师同样回答是一定 Mpemba 混淆了。当 Mpemba 继续争辩时，这位老师说：所有我能够说的是，这是你 Mpemba 的物理，而不是普遍的物理。从那以后，这位老师和其它同学就用那是 Mpemba 的数学或那是 Mpemba 的物理来批评他的错误。但后来，当 Mpemba 在学校的生物实验室，尝试用热水和冷水做实验时，他再一次发现：热水首先结冰。更早时，有一位物理教授 Osborne 博士访问 Mpemba 的那间中学。 Mpemba 问他这个问题。 Osborne 博士说他想不到任何解释，但他迟些会尝试做这个实验。当他回到他的实验室，便叫一个年轻的技术员去测试 Mpemba 的实验。这位技术员之后报告说，是热水首先结冰，又说：但我们将会继续重复这个实验，直至得出正确的结果。然而，实验报告给出同样的结果。在 1969 年， Mpemba 和 Osborne 报导他们的结果。同一年，科学上很常见的巧合之一， Kell 博士独立地写了一篇文章，是关于热水比冷水先结冰的。 Kell 显示，如果假设了水最初是透过蒸发冷却，和维持均匀的温度，这样，热水就会失去足的质量而首先结冰。 Kell 因此表明这种现象是真的（当时，这现象在加拿大城市是一个传闻。），而且能够用蒸发来解释。然而，他不知道 Osborne 的实验。 Osborne 测量那失去的质量，发现蒸发不足以解释此现象。后来的实验采用密封的容器，排除了蒸发的影响，仍然发现热水首先结冰。三、对姆佩巴效应的各种解释什么是 Mpemba 效应？有两个形状一样的杯，装着相同体积的水，唯一的分别是水的温度。现在将两杯水在相同的环境下冷却。在某些条件下，初温较高的水会先结冰，但并不是在任何情况下，都会这样。例如， 99.9 ℃ 的热水和 0.01 ℃ 的冷水，这样，冷水会先结冰。 Mpemba 效应并不是在任何的初始温度、容器形状、和冷却条件下，都可看到。一般人会认为这似乎是不可能的，还有人会试图去证明它不可能。这种证明通常是这样的： 30 ℃ 的水降温至结冰要花 10 分钟， 70 ℃ 的水必须先花一段时间，降至 30 ℃ ，然后再花 10 分钟降温至结冰。由于冷水必须做过的事，热水也必须做，所以热水结冰慢。这种证明有错吗？这种证明错在，它暗中假设了水的结冰只受平均温度影响。但事实上，除了平均温度，其它因素也很重要。一杯初始温度均匀， 70 ℃ 的水，冷却到平均温度为 30 ℃ 的水，水已发生了改变，不同于那杯初始温度均匀， 30 ℃ 的水。前者有较少质量，溶解气体和对流，造成温度分布不均。这些因素会改变冰箱内，容器周围的环境。下面会分别考虑这四个因素。 1. 蒸发 —— 在热水冷却到冷水的初温的过程中，热水由于蒸发会失去一部分水。质量较少，令水较容易冷却和结冰。这样热水就可能较冷水早结冰，但冰量较少。如果我们假设水只透过蒸发去失热，理论计算能显示蒸发能解释 Mpemba 效应。这个解释是可信的和很直觉的，蒸发的确是很重要的一个因素。然而，这不是唯一的机制。蒸发不能解释在一个封闭容器内做的实验，在封闭的容器，没有水蒸气能离开。很多科学家声称，单是蒸发，不足以解释他们所做的实验。 2. 溶解气体 —— 热水比冷水能够留住较少溶解气体，随着沸腾，大量气体会逃出水面。溶解气体会改变水的性质。或者令它较易形成对流（因而较易冷却），或减少单位质量的水结冰所需的热量，或者改变沸点。有一些实验支持这种解释，但没有理论计算的支持。 3. 对流 —— 由于冷却，水会形成对流，和不均匀的温度分布。温度上升，水的密度就会下降，所以水的表面比水底部热 — 叫热顶。如果水主要透过表面失热，那么，热顶的水失热会比温度均匀的快。当热水冷却到冷水的初温时，它会有一热顶，因此与平均温度相同，但温度均匀的水相比，它的冷却速率会较快。虽然在实验中，能看到热顶和相关的对流，但对流能否解释 Mpemba 效应，仍是未知。 4. 周围的事物 —— 两杯水的最后的一个分别，与它们自己无关，而与它们周围的环境有关。初温较高的水可能会以复杂的方式，改变它周围的环境，从而影响到冷却过程。例如，如果这杯水是放在一层霜上面，霜的导热性能很差。热水可能会熔化这层霜，从而为自己创立了一个较好的冷却系统。明显地，这样的解释不够一般性，很多实验都不会将容器放在霜层上。最后，过冷在此效应上，可能是重要的。过冷现象是水在低于 0 ℃ 时才结冰的现象。有一个实验发现，热水比冷水较少会过冷。这意味着热水会先结冰，因为它在较高的温度下结冰。但这也不能完成解释 Mpemba 效应，因为我们仍需解释为什么热水较少会过冷。在很多情况下，热水较冷水先结冰，但并不是在所有实验中都能观察到这种现象。而且，尽管有很多解释，但仍没有一种完美的解释。所以姆佩巴效应仍然是一个谜。（来自于百度知道）; 5894 次阅读|6 个评论

说说太簇类的思考：山沟里不出马列主义: 热度 4 liwei999 2011-4-25 22:53; 说说太簇类的思考。作者: mirror (*) 日期: 04/25/2011 03:52:55 太簇老师是“老熟人儿”了。文字功夫了得，理解能力也强。这样的人物当个“科学（主义）派”也不会枉了科学的名声。镜某赞美某人理解能力好的时候不多。记得有一次镜某谈论北大物理与其他大学物理的区别时，说了一句比较“晦涩”的话，大约是电动力学与电磁学的差之类的，深得太簇的“首肯”。因此镜某推测太簇老师与北大物理有些关系，而一般人都以为镜某是在“一贯地”卖弄着不懂装懂呢。过了很长的一段时间，有个叫刘夙老师的与太簇老师结下了梁子。从刘夙老师的博文里得到了一些太簇的“隐私”，果然是北大物理出来的，只是后来不作物理领域的工作了。既然人家用了笔名，就意味着不愿意暴露真实身份，镜某也是这样一类的。但人们都喜欢八卦，对刘夙老师“挖”来的太簇的背景，镜某也很喜好看，虽然总觉得有几分不道德、心里不踏实。刘夙老师说：太蔟自诩强科学主义者，动不动就痛贬哲学，认为在今天科学已经足以解释一切，不需要哲学了。对这样陈述，镜某有与刘夙老师不同的理解。“太蔟自诩强科学主义者”没有什么好说的，问题在于后边的“动不动就痛贬哲学，认为在今天科学已经足以解释一切，不需要哲学了”的背景。镜某以为是来自国人哲学家们的“草包性”。在太簇老师看来，没有学过电动力学或量子场论的人们是没有“资格”谈论哲学。镜某理解太簇的那种“傲气”，同样的话、同样的事儿，名人可以说、作，而平民就不可以了。有这样的思维虽然俗了一些，但也是人之常情。虽然对这一点刘夙老师有些不屑。与太簇老师的争论是些有关煮饺子的话题（比如这个可笑的煮饺子文化，饺子和米饭的比附）。太簇老师对添冷水的做法很是有意见。镜某以为这类思维很有些“偏执”。太簇老师米饭的类比大约就是要用“科学”来解决“吃饭”的问题。在镜某少儿时代，家里有比太簇老师更“偏执”的人物。太簇老师不过是“攻击”了煮饺子加几次冷水，而镜某的家父是直接“攻击”吃饺子的行为。认为吃饺子与馒头＋肉炒菜是等价的，理由就是在营养上的等价。家母对此评价为“杠子头”。理解事物主要依赖科学，而解决问题则往往是要靠工学。北大人之所以“出息”不大，主要的问题是不理解工学的重要性。这一点，清华做得就好。比如抓学生入党的工作，北大的做法恐怕是不把主义问题掰扯清楚了不会入党的。而清华则把入党和主义分离开来，把入党当作“办实事儿”来看待。这样一来，入党的高比例数字就可以出来，皆大欢喜。把煮饺子的问题抽象为热学的做法，不论科学的对错，无疑是个北大的“不良传统”。问题是如何用有限的成本，解决每个家庭过年吃（煮）饺子的问题。用有限的成本，开发专门煮饺子的道具就不合算了。因此用焖米饭的锅来类比煮饺子不是个好的思路。因为吃米饭的次数要远多于吃饺子的次数，开发专门焖米饭锅有市场。日子过得有些滋味儿后，吃饭就不再是个“科学”的问题，而是个“官能”的问题了。也就是说，对太簇老师这样的人而言，不存在娶得着媳妇与否的问题，而只是如何娶到漂亮媳妇的问题了。前者可以与生物学有些关联，而后者，与其说是与生物学，不如说是与“美学”有关系了。在镜某看来，言“科学主义”也需要些资格。比如说同样是“科学主义”的主张，太簇可以讲而方博士不能讲。“理由”很简单，就是方博士不是北大物理出来的，没有“资格”主张科学主义。回溯到N年前就是：山沟里不出马列主义。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。; 个人分类: 镜子大全|6575 次阅读|3 个评论

煮饺子的物理学: 热度 1 liwei999 2011-1-4 09:38; 不妨這樣理解這個一定：也就是說可變的， (158796) Posted by: mirror Date: June 04, 2008 01:15PM 110度也可以，95度也可以。也可以有不同的料理方法。煎餃子的溫度自然要比煮的高。但是熟化所需的能量應該是箇定量。也只有這樣，才能有學問的保證。水開了是箇狀態。同樣餃子熟了也是箇狀態。到達這個狀態時所需的能量應該是相對不變的。同樣的一定，老兄主張的一定與鏡某所用的一定并不是一個事情。 -------- 就是论事儿，就事儿论是，就事儿论事儿。這個回應不妥。這里的推廣是推理的想像。 (158792) Posted by: mirror Date: June 04, 2008 01:05PM 應該是說不妨想像保持溫度而改變空氣密度，考慮這個時候的熱傳遞能力。這時，過客的問題答案就出來了。應該講過客的這個問題很有本質性。學問上講：不是溫度梯度定義了熱量，而恰恰是能量的某種微分定義了溫度。而這個微分又恰恰是J師傅拿手的求導的同類。 -------- 就是论事儿，就事儿论是，就事儿论事儿。對作熟饺子需要的能量是个定数要有信念。 (158776) Posted by: mirror Date: June 04, 2008 12:32PM 引用: 不确定的东西还是留在不确定状态好。化学过程相比起很大作用，而化学过程需要的是时间。是信仰不足的表現。要知道，連單位GDP需要的能量都可以是箇定數！引用: 镜子的观点基于煮熟过程的这样的假设：在煮饺子的特征时间尺度内，饺馅温度没有接近极限温度。比如说只有60－70度。空气鼓起来的温度可能更低，比如50度。饺馅熟的条件是在70度持续45秒。屬於多餘的話。如果餃子芯都一百度了您還不起鍋等著做甚？ -------- 就是论事儿，就事儿论是，就事儿论事儿。给学机械的端正一下靶子 (158732) Posted by: gyro Date: June 04, 2008 10:12AM 热量输送有三种途径：传导，对流，辐射。对饺子皮来说，只有传导。传导的必要条件是温度差。要把热量传到饺子馅，内部的温度必须低于外面的温度。引用: 但是问题还有个饺子的观点。饺子浮起来了说明是有空气（水蒸气）在饺子里膨胀了。这个现象会影响饺子的肉馅接受外部的热量。如何能使热量往肉馅里边走就是个技术问题了。当然，只要花时间，热量往肉馅里边走，饺子终究会被煮熟的。太簇是北方人，对汤的说法不敏感。前嘴说填凉水，后嘴就说填汤止沸。从技术的观点看，还是要添凉水，以缓解肉馅被绝热的状态，促进饺子早熟。冷水一激，表层饺子的温度变化自然要波及到饺子内部。第一可以使绝热层变薄改善热传递，第二，令蒸气变为水时的凝聚热可以为肉馅利用。镜子的观点基于煮熟过程的这样的假设：在煮饺子的特征时间尺度内，饺馅温度没有接近极限温度。比如说只有60－70度。空气鼓起来的温度可能更低，比如50度。饺馅熟的条件是在70度持续45秒。如果这个认识是对的，镜子的说法还是有可取之处的。至少不是第一眼看上去那么天桥式。但again，镜子不把这些隐含的假设清楚明白的表达出来。 Mirror：引用: 作熟饺子需要的能量是个定数。不确定的东西还是留在不确定状态好。化学过程相比起很大作用，而化学过程需要的是时间。; 个人分类: 镜子大全|6245 次阅读|1 个评论

mirror - 还是煮饺子的话题: liwei999 2010-11-14 09:15; 还是煮饺子的话题。 Posted by: mirror Date: June 14, 2008 06:42PM 看了老民的论煮饺子的文章再说煮饺子的讲究及科学态度。应该说还不错，属于良识，不那么激进。与实践比较，会更相信实践的结果，而不是轻易地修正头脑去适应科学的结论的推测。这也是惯性的作用了。镜氏物理法则曰：惯性是质量的保证。热和温度的事儿，一般人是搞不清楚的。这位老民也是如此。引用: 开锅、闷锅比较：　　开锅：外皮100度,内馅水蒸气的温度稍高（假设101度），温差一度；　　闷锅：外皮99度，内馅水蒸气的温度，也是101度（或者降一点，100．5度，因为有饺皮隔着，一定不会内外都马上同样降一度），温差2度（或者1．5度）。加热了不见得能够升温，这是问题的本质。用大气压下烧开水的技术加热，100度到头了。想再提高温度，只有把水烧干。如何能提高温度？光靠加热不成。陶器和瓷器的差别在于烧结的温度。欧洲人也想加热烧瓷器，但炉温上不去。加热到1千度在今天不算什么。放在过去就是高科技了。如今，1500度的炼钢也算日常了吧。3000度的炉子一般就很少见了。如何能够加热到3000度这就要有些技术了，比煮饺子要有些难度。那么3万度如何？3千万度呢？人们面临着当年古代人只能作陶器而烧不出瓷器的状况。从科学技术上论，这是个实现高功率密度状态的技术。今天人们可以把炉子加热到上亿度，当然不是靠烧柴禾。之所以要开发新技术？因为知道靠烧开水到不了101度。; 个人分类: 镜子大全|1668 次阅读|0 个评论

第二课：热量和温度在煮饺子中的作用: liwei999 2010-11-2 08:40; 连基本的思维能力也没有的人再开一课。 Posted by: mirror Date: June 04, 2008 04:34AM 有些人喜欢用熵来说事儿，有的人则好用温度。这正好是一对，都以为是有基本的思维能力。但是，所谓的基本的思维能力猴子也能具有。所以，具有了基本的思维能力也不是什么值得骄傲的事情。有人这样说：引用: 馅子要煮熟，当然要在一定的温度下经历一段时间。简言之，100度下煮N分钟，而要升高温度，自然要热量。-　就这么个家庭煮妇也能理解的简单物理。好象没有问题。二两二锅头下肚，也敢论茅台的滋味了。首先，物理要讲个因果，热量是个动力源。烧开水靠的是热量，而不是温度。温度不过是相当于重力势能中的高度，靠举起暖瓶的高度烧不了开水。甚至可以说是有了热量（与自由能是本家）才有了温度的定义了。孩子都会生，可不是人人都知道发生学。有油炸冰淇淋这道菜。说的是可以过油锅而里面的冰淇淋还没化的事儿。如何解释这个现象？当然是没有足够的热量传到里面去了。讲因为没有温生属于P话。因为不能这样用。温差大只能说明热的传导（递）的性能不佳，与物质的热传导（递）本身的性质并没有关系。到了一百度了，该传热还是要传热的。因为锅外边还不是一百度呢！固然饺子是个性符号，但也不能总盯着饺子不是？作熟饺子需要的能量是个定数。如何有效地把这个热量传给每个饺子是工艺过程。完全可以不用水煮么。所以，与温度基本上没有关系。也就是说，天下里没有作熟饺子要有个一定温度的道理！，也就是说：基本的思维能力并不是问题，问题在于如何利用这个思维能力。油炸冰淇淋是个极端的事例了。适当地调整一下就可以适用于煮饺子的场面了。有的技术是要把热有效地传进去，有的则是为了有效地防止热量传进去。这就是煮饺子和炸冰淇淋了。道理是相通的。说到蒸馒头，不是每个人都能说圆了的。好在是蒸馒头，没有个现眼问题。太簇的煮饺子问题，也是发生在他对这个热过程理解的不足。这样讲出来，对大家好，对其本人也好。不然的话，就要坏了本来就不怎么样的北大的名声。科大坏了就让他坏了好了。下课！！ -------- 就是论事儿，就事儿论是，就事儿论事儿。; 个人分类: 镜子大全|2739 次阅读|1 个评论

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