为什么热水比冷水更容易冻成冰呢? 为什么热水比凉水更容易结冰？
热水比冷水更容易冻成冰的原因如下：
（一）热水温度高，水分子不断运动，这比冷水的水分子运动激烈。液体分子的热运动：实验充分说明，液体中的分子与晶体及非晶态固体的分子一样在平衡位置附近作运动。在同一单元中的液体分子振动模式基本一致， 不同单元中分子振动模式各不相同，这与多晶体有些类似。但是，在液体中这种状况反能保持一短暂时间。以后由于涨落等其他因素，单元会被破坏及重新组成新单元。
我们都知道，热水的温度高，水分子运动激烈，冷水的温度低，水分子运动缓慢。在水成冰的过程中，热水不断放热，当100℃的热水冷却至0℃时，需要一段时间，也就是热水中水分子剧烈运动，不断用碰撞方式给先冷却的部位传递能量，当整个水部分都在0℃的冷水的状态时，也同时结合氢键，而此时，并不是人们想象100℃热水变成0℃冷水，0℃冷水才开始凝聚成冰，这显然，100℃的热水比0℃冷水在冰箱中，0℃的冷水更快结冰。可是，事实正好相反，100℃的热水比0℃的冷水先冻成冰了，这可能由于氢键的作用。
（二）氢键：由于人们发现了氢键，更让水的特殊性表现出来，冰的形成是水的缔合作用（由简单的分子结合成为较复杂的分子集团，而不引起物质化学性质的改变的过程，称为分子的缔合）
氢键的形成与断裂是水能发生缔合的主要原因。要把水煮沸腾，就必须需要能量，就是把水分子之间的氢键砍断，而热水在冷却时氢键的生成，就构成了一个巨大的分子，从而形成了冰。
水发生缔合是水中含有的简单分子结合成为复杂的分子集团，而不引起物质化学性质改变的过程。可用一个可逆过程的反应式子表示：nH2O=(H2O)n，当缔合分子与简单分子处于平衡状态时就不会有缔合过程与离解过程出现，一旦这个可逆过程被破坏，就是水变成冰，冰变成水，冰与水的反复循环的过程。
因为缔合是放热的过程，离解是吸热过程，所以，温度升高，水的缔合程度降低（n减小），高温时水主要以单分子状态存在；温度降低，水的缔合程度增大（n变大），0℃时水结成冰，全部水分子缔合成一个巨大的分子。
当热水还是100℃时，水主要以单分子状态存在，当热水变成冷水的过程中，水中的单分子逐渐变成缔合分子，但是单分子依然占主导地位，由此可见，反应不断向发生缔合分子方向进行，就更有利成冰，而0℃的冷水，由于温度较低，水的成分有单分子状态和缔合分子状态，而当单分子状态不断向缔合分子状态时，缔合分子逐渐变多，当单分子状态和缔合分子状态达到平衡时，就会达到平衡状态。而100℃的热水在冷却过程中不断放热，从而为氢键的形成提供外界能量，也同时让单分子状态分子占主导地位，不断向生成缔合状态分子发生，也就是生成冰的方向发生。
当氢键不断形成，把缔合分子缔合成一个巨大分子时，热水全部变成冰。而冷水由于达到缔合过程与离解过程平衡，此时虽然有氢键生成，但是很缓慢，因为0℃的冷水无法不断提供外界能量，只有当氢键慢慢地生成时，从而打破上一阶段的平衡，冷水仍然向生成冰的方向反应，而此时，热水早已由于氢键生成较快而缔合成一个巨大分子，即冰。因此热水比冷水先冻成冰。
由以上结论及氢键的生成过程，发生缔合过程可知，热水比冷水更易成冰。
热水比冷水更容易冻成冰，此效应的一个解释是，热水冷却的过程中，会因蒸发而失去质量。质量较少，则液体失去较少的热就冷却，也就冷却得较快。用这个解释，热水就会首先结冰，只是因为它将较少的水结成冰。如果水只是透过蒸发来冷却，和温度分布维持均匀，那么，热水会先结冰。
另一个解释是，认为热水中的溶解气体被逐出，改变了水的一些性质，这些改变能解释此效应。溶解气体的缺乏可能会改变水的传热能力，或改变令单位质量的水结冰所需的热量，又或改变凝固点。热水比冷水留住较少溶解气体是对的，沸水赶走了大部分的溶解气体。
水冷却时，会形成温度梯度和对流。在大部分温度下，水的密度会随着温度的上升而减少。随着水的冷却，会形成水的表面比平均水温或底部的水热。如果水主要透过表面失热，那么有形成热顶的水失热，比假设温度均匀的预期失热速度快。对于一定的平均温度，温度分布越不均匀（即是顶底温差越大），则失热就越快。
热水会迅速地冷却，和很快地形成对流，所以从顶到底，水温变化很大。另一方面，冷水冷却得较慢，因而较迟形成重要的对流。因此，比较热水和冷水，热水会有较大的对流，从而有较快的冷却速率。
热水可能改变周围环境，从而令它以后较快地冷却。有个实验报称，实验数据会跟随冰箱大小的变化而变化。所以，可以相信不只是水，水周围的环境也很重要。
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"（MpembaEffect）。 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。
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。
目前可以接受的解释如下
简单的说 是由于散热速率的不同导致的
楼上的那个edwardbaike 的说法很有误导性
这个问题关键的关键就是要认识到
不同温度的物体 在降温至“同一个”温度时候
内部的状态是完全不一样的
此时的导热速率也是不一样
要注意到 什么是“同一”温度？
怎么来界定这个标准
比如一杯水 你如何来测量说它几度 用温度计？那测出的表面温度
内部温度你怎么衡量
不同的内部温度 产生了不同的温差 这就是所谓势 所谓的温度梯度
不同的温度梯度 导致了不同的热传导速率
再提醒下 这个问题不是线性问题 这个问题也不能当做单一系统来处理
还有一点 这个问题提法有问题！
开水是不会更快比冷水结冰的
这个现象只能出现在一定的温度范围和特定的降温条件下的
而且其降温的速率是和被降温的材质有关系
这个问题最初的来源是 冷热牛奶的结冰问题
还有美国的冰淇淋制作者在制作冰淇淋的时候也有相关的观测经验
而绝对不是什么开水冷水结冰 这个温差太高了
凝结核是要考虑的范畴 但是不是主要的原因
因为这个最初被观测到的牛奶 基本上可以认定其凝结核的差异不足以引起这么大的结果差异
为什么热水比冷水更容易冻成冰~
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。
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。
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(13082713193)： 因为热水在发生热传递的时候温度下降的比冷水快,越是温度高的物体在发生热传递时下降的温度越是比温度相当的物体下降的温度快.所以热水更容易结冰.
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(13082713193)： 这是姆佩巴效应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...
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(13082713193)： 这个科学家也没做出十分令人信服的说法 ~ 100度的 总比20度的水更容易凉~
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(13082713193)： 一般的疑惑可能集中于觉得热水要先降到冷水的温度然后再重复冷水的降温结冰过程
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(13082713193)： 现在,在许多解释中最为普遍的理论为:温差理论,即冬天温水比冷水冻得快,是因为温水与周围环境之间的温差大于冷水与周围环境之间的温差,温差大温水中水分子的能量会很快散发到周围环境中.当然,这个理论仍然遭到许多科学家的质...
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