基于整体蒸发定律解开姆潘巴效应之谜

基于整体蒸发定律解开姆潘巴效应之谜

江正杰¹，朱韵之²，冯跃春³

1. 山东工商学院，人文与传播学院，山东烟台

2. 江苏省扬州中学，江苏扬州

3. 扬州市青少年科技教育协会，江苏扬州

摘要：基于确信姆潘巴效应只与整体蒸发定律有关，而与对流现象无关。通过大量姆潘巴效应实验发现，将姆潘巴效应的研究推进了五步：（1）发现在保温容器中水的冷却过程中的上下同步降 温现象，由此避免了热水与冷水在冷却过程产生上下液面之间的温差的影响，从而大大降低了姆潘巴效应影响因素的复杂性。（2）提出了三级姆潘巴效应说：热水比冷水先结冰（一级）；热水的降温赶上冷水的温度（二级）；热水冷却到冷水的初温时比冷水的降温速度快（三级）。任何一级发生了都表明存在姆潘巴效应。（3）从而揭示了姆潘巴效应所反映的一般规律是：在同样的冷却环境条件下从更高温冷却下来的液相比之从低温开始冷却的同温液相具有更快的冷却速度。因此姆潘巴效应的发生不依赖于一定要观测到结冰现象。这个规律的发现明显违背了牛顿冷却定律。（4）根据这个规律，在酒精的冷却过程中也发现了更加明显的姆潘巴效应。证明了姆潘巴效应不仅是水的冷却过程的一般规律，还是液相冷却过程的一般规律。（5）最后基于液相整体蒸发定律和液体的液气混合态模型对姆潘巴效应实验的微观物理机制进行详细的解释，阐明液体本身是一个短程有序、长程无序的单元结构，从单元核心到边缘的固相分子-液相分子-气相分子的结构分布。姆潘巴效应的谜底在于，在液相的整体蒸发定律和同步降温的原理基础上发生的，在冷却过程中，无氢键自由液相水分子到气相水分子的相互过渡状态和自由气相水分子的数量或密度，在修复到静态的与温度之间的对应关系的过程中发生的滞后效应。因此通过本文及其实验可以宣布：液相整体蒸发定律是完全可以成立的，并且宣布困扰物理学界60多年的姆潘巴效应之谜最终得以破解，牛顿冷却定律需要得到修正。