非洲人結冰的最佳方法

A. 熱水和冷水到底哪個結冰快

引起熱水比冷水先結冰的原因主要是傳導、汽化、對流三者相互作用的綜合結果。
從生物作用方面來看，水要結成冰，水中需要許多結晶的中心，生物實驗發現，水中的微生物往往是「結晶中心」。
而某些微生物在熱水(水溫在100℃以下一點)中繁殖比冷水中快，這樣一來，熱水中的「結晶中心」比冷水中的多得多，加速了熱水結冰的協同作用，圍繞「結晶中心」生長出子晶，子晶是外延結晶的晶核，對流使各種取向的分子都流過子晶，依靠晶體表面的分子力，抓住合適取向的水分子，外延出分子作有序排列的許多晶粒，懸浮在水中，結晶釋放的能量通過對流放出，而各相鄰的冰粒又連結成冰，直到水全部結冰為止。

B. 為什麼熱水冷水凍的更快

一、姆佩巴效應
人們通常都會認為，一杯冷水和一杯熱水同時放入冰箱時，冷水結冰快。事實並非如此。1963年的一天，在地處非洲熱帶的坦尚尼亞一所中學里，一群學生想做一點冰凍食品降溫。一個名叫埃拉斯托·姆佩巴的學生在熱牛奶里加了糖後，准備放進冰箱里做冰淇淋。他想，如果等熱牛奶涼後放入冰箱，那麼別的同學將會把冰箱占滿，於是就將熱牛奶放進了冰箱。過了不久，他打開冰箱一看，令人驚奇的是，自己的那杯冰淇淋已經變成了一杯可口的冰淇淋，而其他同學用冷水做的冰淇淋還沒有結冰。他的這一發現並沒有引起老師和同學們的注意，相反在為他們的笑料。姆佩巴把這特殊現象告訴了達累薩拉姆大學的物理學教授奧斯博爾內博士。奧斯博爾內聽了姆佩巴的敘述後也感到有點驚奇，但他相信姆佩巴講的一定是事實。尊重科學的奧斯博爾內又進行了實驗，其結果也姆佩巴的敘述完全相符。這就確切地肯定了在低溫環境中，熱水比冷水結冰快。此後，世界上許多科學雜志載文介紹了這種自然現象，還將這種現象命名為"姆佩巴效應"（MpembaEffect）。

二、姆佩巴效應的歷史
熱水比冷水更快結冰的事實已被知道了很多個世紀。最早提到並記載此一現象的數據，可追溯到公元前300年的亞里斯多德，他寫道：
"先前被加熱過的水，有助於它更快地結冰。因此當人們想去冷卻熱水，他們會先放它在太陽下..."
但在20世紀前，此現象只被視為民間傳說。直到1969年，才由Mpemba再次在科學界提出。自此之後，很多實驗證實了Mpemba效應的存在，但沒有一個唯一的解釋。
大約在1461年，物理學家GiovanniMarliani在一個關於物體怎樣冷卻的辯論上，說他已經證實了熱水比冷水更快結冰。他說他用了四盎司沸水，和四盎司未加熱過的水，分別放在兩個小容器內，置於一個寒冷冬天的屋外，發現沸水首先結冰。但他沒能力解釋此一現象。
到了十七世紀初，此現象似乎成為一種常識。1620年培根寫道"水輕微加熱後，比冷水更容易結冰。"不久之後，笛卡兒說"經驗顯示，放在火上一段時間的水，比其它水更快地結冰。"
直至1969年，那已是Marliani實驗500年之後，坦尚尼亞中學的一個命叫Mpemba的中學生再發現此現象的故事，被刊登在《新科家》（NewScientist）雜志。這個故事告訴科學家和老師們，不要忽視非科學家的觀察，和不要過早下判斷。
1963年，Mpemba正在學校造雪糕，他混合沸騰的牛奶和糖。本來，他應該先等牛奶冷卻，之後再放入冰箱。但由於冰箱空間不足，他不等牛奶冷卻，就直接放入去。結果令他很驚訝，他發現他的熱牛奶竟然比其同學的更早凝固成冰。他問他的物理老師為什麼，但老師說，他一定是和其它同學的雪糕混淆了，因為他的觀察是不可能的。
當時Mpemba相信他老師的說法。但那一年後期，他遇見他的一個朋友，他那朋友在Tanga鎮製造和售賣雪糕。他告訴Mpemba，當他製造雪糕時，他會放那些熱液體入冰箱，令他們更快結冰。Mpemba發覺，在Tanga鎮的其它雪糕銷售者也有相同的實踐經驗。
後來，Mpemba學到牛頓冷卻定律，它描述熱的物體怎樣變冷（在某些簡化了的假設下）。Mpemba問他的老師為什麼熱牛奶比冷牛奶先結冰。這位老師同樣回答是一定Mpemba混淆了。當Mpemba繼續爭辯時，這位老師說："所有我能夠說的是，這是你Mpemba的物理，而不是普遍的物理。"從那以後，這位老師和其它同學就用"那是Mpemba的數學"或"那是Mpemba的物理"來批評他的錯誤。但後來，當Mpemba在學校的生物實驗室，嘗試用熱水和冷水做實驗時，他再一次發現：熱水首先結冰。
更早時，有一位物理教授Osborne博士訪問Mpemba的那間中學。Mpemba問他這個問題。Osborne博士說他想不到任何解釋，但他遲些會嘗試做這個實驗。當他回到他的實驗室，便叫一個年輕的技術員去測試Mpemba的實驗。這位技術員之後報告說，是熱水首先結冰，又說："但我們將會繼續重復這個實驗，直至得出正確的結果。"然而，實驗報告給出同樣的結果。在1969年，Mpemba和Osborne報導他們的結果。
同一年，科學上很常見的巧合之一，Kell博士獨立地寫了一篇文章，是關於熱水比冷水先結冰的。Kell顯示，如果假設了水最初是透過蒸發冷卻，和維持均勻的溫度，這樣，熱水就會失去足的質量而首先結冰。Kell因此表明這種現象是真的（當時，這現象在加拿大城市是一個傳聞。），而且能夠用蒸發來解釋。然而，他不知道Osborne的實驗。Osborne測量那失去的質量，發現蒸發不足以解釋此現象。後來的實驗採用密封的容器，排除了蒸發的影響，仍然發現熱水首先結冰。

三、對姆佩巴效應的各種解釋
什麼是Mpemba效應？有兩個形狀一樣的杯，裝著相同體積的水，唯一的分別是水的溫度。現在將兩杯水在相同的環境下冷卻。在某些條件下，初溫較高的水會先結冰，但並不是在任何情況下，都會這樣。例如，99.9℃的熱水和0.01℃的冷水，這樣，冷水會先結冰。Mpemba效應並不是在任何的初始溫度、容器形狀、和冷卻條件下，都可看到。
一般人會認為這似乎是不可能的，還有人會試圖去證明它不可能。這種證明通常是這樣的：30℃的水降溫至結冰要花10分鍾，70℃的水必須先花一段時間，降至30℃，然後再花10分鍾降溫至結冰。由於冷水必須做過的事，熱水也必須做，所以熱水結冰慢。這種證明有錯嗎？
這種證明錯在，它暗中假設了水的結冰只受平均溫度影響。但事實上，除了平均溫度，其它因素也很重要。一杯初始溫度均勻，70℃的水，冷卻到平均溫度為30℃的水，水已發生了改變，不同於那杯初始溫度均勻，30℃的水。前者有較少質量，溶解氣體和對流，造成溫度分布不均。這些因素會改變冰箱內，容器周圍的環境。下面會分別考慮這四個因素。
1.蒸發——在熱水冷卻到冷水的初溫的過程中，熱水由於蒸發會失去一部分水。質量較少，令水較容易冷卻和結冰。這樣熱水就可能較冷水早結冰，但冰量較少。如果我們假設水只透過蒸發去失熱，理論計算能顯示蒸發能解釋Mpemba效應。這個解釋是可信的和很直覺的，蒸發的確是很重要的一個因素。然而，這不是唯一的機制。蒸發不能解釋在一個封閉容器內做的實驗，在封閉的容器，沒有水蒸氣能離開。很多科學家聲稱，單是蒸發，不足以解釋他們所做的實驗。
2.溶解氣體——熱水比冷水能夠留住較少溶解氣體，隨著沸騰，大量氣體會逃出水面。溶解氣體會改變水的性質。或者令它較易形成對流（因而較易冷卻），或減少單位質量的水結冰所需的熱量，或者改變沸點。有一些實驗支持這種解釋，但沒有理論計算的支持。
3.對流——由於冷卻，水會形成對流，和不均勻的溫度分布。溫度上升，水的密度就會下降，所以水的表面比水底部熱—叫"熱頂"。如果水主要透過表面失熱，那麼，"熱頂"的水失熱會比溫度均勻的快。當熱水冷卻到冷水的初溫時，它會有一熱頂，因此與平均溫度相同，但溫度均勻的水相比，它的冷卻速率會較快。雖然在實驗中，能看到熱頂和相關的對流，但對流能否解釋Mpemba效應，仍是未知。
4.周圍的事物——兩杯水的最後的一個分別，與它們自己無關，而與它們周圍的環境有關。初溫較高的水可能會以復雜的方式，改變它周圍的環境，從而影響到冷卻過程。例如，如果這杯水是放在一層霜上面，霜的導熱性能很差。熱水可能會熔化這層霜，從而為自己創立了一個較好的冷卻系統。明顯地，這樣的解釋不夠一般性，很多實驗都不會將容器放在霜層上。
最後，過冷在此效應上，可能是重要的。過冷現象是水在低於0℃時才結冰的現象。有一個實驗發現，熱水比冷水較少會過冷。這意味著熱水會先結冰，因為它在較高的溫度下結冰。但這也不能完成解釋Mpemba效應，因為我們仍需解釋為什麼熱水較少會過冷。
在很多情況下，熱水較冷水先結冰，但並不是在所有實驗中都能觀察到這種現象。而且，盡管有很多解釋，但仍沒有一種完美的解釋。所以，姆佩巴效應仍然是一個謎。

C. 為什麼溫度高的水先結冰

人們通常都會認為，一杯冷水和一杯熱水同時放入冰箱時，冷水結冰快。事實並非如此。1963年的一天，在地處非洲熱帶的坦尚尼亞一所中學里，一群學生想做一點冰凍食品降溫。一個名叫埃拉斯托·穆賓巴的學生在熱牛奶里加了糖後，准備放進冰箱里做冰淇淋。他想，如果等熱牛奶涼後放入冰箱，那麼別的同學將會把冰箱占滿，於是就將熱牛奶放進了冰箱。過了不久，他打開冰箱一看，令人驚奇的是，自己的那杯熱牛奶已經變成了一杯可口的冰淇淋，而其他同學用冷水做的冰淇淋還沒有結冰。他的這一發現並沒有引起同學們的注意，相反成為他們的笑料。

他去請教物理老師，為什麼熱牛奶反而比冷牛奶先凍結？老師的回答是：「你一定弄錯了，這樣的事是不可能發生的。」後來穆賓巴進了伊林加的姆克瓦高中，他向物理老師請教：「為什麼熱牛奶和冷牛奶同時放進冰箱，熱牛奶先凍結？」老師的回答是：「我所能給你的回答是：你肯定錯了。」當他繼續提出問題與老師辯論時，老師譏諷他：「這是穆賓巴的物理問題。」穆賓巴想不通，但又不敢頂撞老師。一個極好的機會終於來到了，達累斯薩拉姆大學物理系主任奧斯玻恩博士訪問該校，做完學術報告後回答同學的問題。穆賓巴鼓足勇氣向他提出問題：「如果你取兩個相似的容器，放入等容積的水，一個處於35℃，另一個處於100℃，把它們同時放進冰箱，100℃的水先結冰，為什麼？」奧斯玻恩博士的回答是：「我不知道，不過我保證在我回到達累斯薩拉姆之後親自做這個實驗。」結果他和他的助手做了這個實驗，證明穆賓巴說的現象是事實！這究竟是怎麼一回事呢？

有科學家為了揭開上述令人費解之謎做了大量實驗，驚奇地發現，不同初溫的水結成的冰的結構不同。這就啟發科學家觀察水正在結凍時的情況。結果果然不同。冷水結凍時：冰成包圍狀由外向內層層結凍。而熱水則多數是：先在內外同時形成絮狀冰，然後迅速同時結凍。這足以證明冷水結凍時內部還沒能達到冰點。而熱水由於對流較強內外同時達到冰點，這種水在絮狀冰出現時對流仍然存在，能把內部散熱及時導出，所以這種水先完全結凍。熱水最後結成的冰是上下縱向排列的「立茬冰」，這就是絮狀冰出現後上下對流仍然存在的物證。冷水結冰是由外向內層層漸進的，只有外層冰溫度低於0℃後，才能使內層散熱開始結冰，其結凍時以熱傳導途徑為主散熱，所以從開始結冰到完全結凍需要更長的時間。

如果兩杯水初溫與冷凍室溫度差都低於20℃，冷卻時均難形成較強對流，則散熱都以熱傳遞為主，這樣兩杯水同時冷卻則初溫低者先結凍。若兩杯水初溫與冷凍室溫度差不同時，且只有初溫高者對流較強，可以形成絮狀冰而內外同時結凍，先完全結凍。若兩杯水溫度都較高，而初溫低者率先結成絮狀冰，則初溫底者先完全結凍。所以並非溫度越高結凍越快，也非溫度越低結凍越快。

D. 熱水和冷水哪個更容易結冰

在相同條件下熱水比冷水更容易結冰。

亞里士多德：「先前被加熱過的水，有助於它更快地結冰。」

同時姆潘巴現象：根據在同等質量和同等冷卻環境下，溫度略高的液體在其與該冷卻環境直接接觸的分子將比溫度略低的溫度下降的快，若其冷卻環境能始終維持一致（溫度不變）的冷卻能力，則溫度高的液體將先降至冷卻環境溫度，若溫度低於該液體冰點則高溫液體先結冰。

(4)非洲人結冰的最佳方法擴展閱讀:

963年的一天，坦尚尼亞的一個初中生姆潘巴和小夥伴們一起用牛奶製作冰激凌。當他還在煮牛奶時，身旁的小夥伴已經陸續把牛奶晾涼開始往冰箱里塞了，眼看就要沒有位置了，一時心急，姆潘巴就把煮熱的牛奶直接放進了冰箱。

一個半小時後，他驚奇的發現，他的冰激凌已經凍結成塊，而其他小夥伴的冰激凌卻還是黏稠狀。

倔強的姆潘巴仍不停地尋找答案，直到他抓住達累斯薩拉姆大學物理系主任奧斯波恩博士到他們學校訪問的機會，又提出了自己的疑問。

博士並沒有對姆潘巴的問題嗤之以鼻，而是回到實驗室按照姆潘巴的陳述進行了冷熱牛奶實驗和冷熱水實驗，結果都觀察到了姆潘巴提到的奇怪現象，於是，博士邀請姆潘巴和他一起對這個現象進行研究，並於1969年共同撰寫了關於此現象的一篇論文，引起學界廣泛關注。

於是人們將這個在同等體積和同等冷卻環境下，溫度略高的液體比溫度略低的液體（非純水）先結冰的現象，命名為「姆潘巴現象」。

E. 為什麼熱水比冷水更容易凍成冰呢

熱水比冷水更容易凍成冰的原因如下：

（一）熱水溫度高，水分子不斷運動，這比冷水的水分子運動激烈。液體分子的熱運動：實驗充分說明，液體中的分子與晶體及非晶態固體的分子一樣在平衡位置附近作運動。在同一單元中的液體分子振動模式基本一致， 不同單元中分子振動模式各不相同，這與多晶體有些類似。但是，在液體中這種狀況反能保持一短暫時間。以後由於漲落等其他因素，單元會被破壞及重新組成新單元。

我們都知道，熱水的溫度高，水分子運動激烈，冷水的溫度低，水分子運動緩慢。在水成冰的過程中，熱水不斷放熱，當100℃的熱水冷卻至0℃時，需要一段時間，也就是熱水中水分子劇烈運動，不斷用碰撞方式給先冷卻的部位傳遞能量，當整個水部分都在0℃的冷水的狀態時，也同時結合氫鍵，而此時，並不是人們想像100℃熱水變成0℃冷水，0℃冷水才開始凝聚成冰，這顯然，100℃的熱水比0℃冷水在冰箱中，0℃的冷水更快結冰。可是，事實正好相反，100℃的熱水比0℃的冷水先凍成冰了，這可能由於氫鍵的作用。

因為締合是放熱的過程，離解是吸熱過程，所以，溫度升高，水的締合程度降低（n減小），高溫時水主要以單分子狀態存在；溫度降低，水的締合程度增大（n變大），0℃時水結成冰，全部水分子締合成一個巨大的分子。

當熱水還是100℃時，水主要以單分子狀態存在，當熱水變成冷水的過程中，水中的單分子逐漸變成締合分子，但是單分子依然佔主導地位，由此可見，反應不斷向發生締合分子方向進行，就更有利成冰，而0℃的冷水，由於溫度較低，水的成分有單分子狀態和締合分子狀態，而當單分子狀態不斷向締合分子狀態時，締合分子逐漸變多，當單分子狀態和締合分子狀態達到平衡時，就會達到平衡狀態。而100℃的熱水在冷卻過程中不斷放熱，從而為氫鍵的形成提供外界能量，也同時讓單分子狀態分子佔主導地位，不斷向生成締合狀態分子發生，也就是生成冰的方向發生。

當氫鍵不斷形成，把締合分子締合成一個巨大分子時，熱水全部變成冰。而冷水由於達到締合過程與離解過程平衡，此時雖然有氫鍵生成，但是很緩慢，因為0℃的冷水無法不斷提供外界能量，只有當氫鍵慢慢地生成時，從而打破上一階段的平衡，冷水仍然向生成冰的方向反應，而此時，熱水早已由於氫鍵生成較快而締合成一個巨大分子，即冰。因此熱水比冷水先凍成冰。
由以上結論及氫鍵的生成過程，發生締合過程可知，熱水比冷水更易成冰。

F. 關於水結冰

熱水結冰快
一、姆佩巴效應
人們通常都會認為，一杯冷水和一杯熱水同時放入冰箱時，冷水結冰快。事實並非如此。1963年的一天，在地處非洲熱帶的坦尚尼亞一所中學里，一群學生想做一點冰凍食品降溫。一個名叫埃拉斯托·姆佩巴的學生在熱牛奶里加了糖後，准備放進冰箱里做冰淇淋。他想，如果等熱牛奶涼後放入冰箱，那麼別的同學將會把冰箱占滿，於是就將熱牛奶放進了冰箱。過了不久，他打開冰箱一看，令人驚奇的是，自己的那杯冰淇淋已經變成了一杯可口的冰淇淋，而其他同學用冷水做的冰淇淋還沒有結冰。他的這一發現並沒有引起老師和同學們的注意，相反在為他們的笑料。姆佩巴把這特殊現象告訴了達累薩拉姆大學的物理學教授奧斯博爾內博士。奧斯博爾內聽了姆佩巴的敘述後也感到有點驚奇，但他相信姆佩巴講的一定是事實。尊重科學的奧斯博爾內又進行了實驗，其結果也姆佩巴的敘述完全相符。這就確切地肯定了在低溫環境中，熱水比冷水結冰快。此後，世界上許多科學雜志載文介紹了這種自然現象，還將這種現象命名為"姆佩巴效應"（MpembaEffect）。

二、姆佩巴效應的歷史
熱水比冷水更快結冰的事實已被知道了很多個世紀。最早提到並記載此一現象的數據，可追溯到公元前300年的亞里斯多德，他寫道：
"先前被加熱過的水，有助於它更快地結冰。因此當人們想去冷卻熱水，他們會先放它在太陽下..."
但在20世紀前，此現象只被視為民間傳說。直到1969年，才由Mpemba再次在科學界提出。自此之後，很多實驗證實了Mpemba效應的存在，但沒有一個唯一的解釋。
大約在1461年，物理學家GiovanniMarliani在一個關於物體怎樣冷卻的辯論上，說他已經證實了熱水比冷水更快結冰。他說他用了四盎司沸水，和四盎司未加熱過的水，分別放在兩個小容器內，置於一個寒冷冬天的屋外，發現沸水首先結冰。但他沒能力解釋此一現象。
到了十七世紀初，此現象似乎成為一種常識。1620年培根寫道"水輕微加熱後，比冷水更容易結冰。"不久之後，笛卡兒說"經驗顯示，放在火上一段時間的水，比其它水更快地結冰。"
直至1969年，那已是Marliani實驗500年之後，坦尚尼亞中學的一個命叫Mpemba的中學生再發現此現象的故事，被刊登在《新科家》（NewScientist）雜志。這個故事告訴科學家和老師們，不要忽視非科學家的觀察，和不要過早下判斷。
1963年，Mpemba正在學校造雪糕，他混合沸騰的牛奶和糖。本來，他應該先等牛奶冷卻，之後再放入冰箱。但由於冰箱空間不足，他不等牛奶冷卻，就直接放入去。結果令他很驚訝，他發現他的熱牛奶竟然比其同學的更早凝固成冰。他問他的物理老師為什麼，但老師說，他一定是和其它同學的雪糕混淆了，因為他的觀察是不可能的。
當時Mpemba相信他老師的說法。但那一年後期，他遇見他的一個朋友，他那朋友在Tanga鎮製造和售賣雪糕。他告訴Mpemba，當他製造雪糕時，他會放那些熱液體入冰箱，令他們更快結冰。Mpemba發覺，在Tanga鎮的其它雪糕銷售者也有相同的實踐經驗。
後來，Mpemba學到牛頓冷卻定律，它描述熱的物體怎樣變冷（在某些簡化了的假設下）。Mpemba問他的老師為什麼熱牛奶比冷牛奶先結冰。這位老師同樣回答是一定Mpemba混淆了。當Mpemba繼續爭辯時，這位老師說："所有我能夠說的是，這是你Mpemba的物理，而不是普遍的物理。"從那以後，這位老師和其它同學就用"那是Mpemba的數學"或"那是Mpemba的物理"來批評他的錯誤。但後來，當Mpemba在學校的生物實驗室，嘗試用熱水和冷水做實驗時，他再一次發現：熱水首先結冰。
更早時，有一位物理教授Osborne博士訪問Mpemba的那間中學。Mpemba問他這個問題。Osborne博士說他想不到任何解釋，但他遲些會嘗試做這個實驗。當他回到他的實驗室，便叫一個年輕的技術員去測試Mpemba的實驗。這位技術員之後報告說，是熱水首先結冰，又說："但我們將會繼續重復這個實驗，直至得出正確的結果。"然而，實驗報告給出同樣的結果。在1969年，Mpemba和Osborne報導他們的結果。
同一年，科學上很常見的巧合之一，Kell博士獨立地寫了一篇文章，是關於熱水比冷水先結冰的。Kell顯示，如果假設了水最初是透過蒸發冷卻，和維持均勻的溫度，這樣，熱水就會失去足的質量而首先結冰。Kell因此表明這種現象是真的（當時，這現象在加拿大城市是一個傳聞。），而且能夠用蒸發來解釋。然而，他不知道Osborne的實驗。Osborne測量那失去的質量，發現蒸發不足以解釋此現象。後來的實驗採用密封的容器，排除了蒸發的影響，仍然發現熱水首先結冰。

三、對姆佩巴效應的各種解釋
什麼是Mpemba效應？有兩個形狀一樣的杯，裝著相同體積的水，唯一的分別是水的溫度。現在將兩杯水在相同的環境下冷卻。在某些條件下，初溫較高的水會先結冰，但並不是在任何情況下，都會這樣。例如，99.9℃的熱水和0.01℃的冷水，這樣，冷水會先結冰。Mpemba效應並不是在任何的初始溫度、容器形狀、和冷卻條件下，都可看到。
一般人會認為這似乎是不可能的，還有人會試圖去證明它不可能。這種證明通常是這樣的：30℃的水降溫至結冰要花10分鍾，70℃的水必須先花一段時間，降至30℃，然後再花10分鍾降溫至結冰。由於冷水必須做過的事，熱水也必須做，所以熱水結冰慢。這種證明有錯嗎？
這種證明錯在，它暗中假設了水的結冰只受平均溫度影響。但事實上，除了平均溫度，其它因素也很重要。一杯初始溫度均勻，70℃的水，冷卻到平均溫度為30℃的水，水已發生了改變，不同於那杯初始溫度均勻，30℃的水。前者有較少質量，溶解氣體和對流，造成溫度分布不均。這些因素會改變冰箱內，容器周圍的環境。下面會分別考慮這四個因素。
1.蒸發——在熱水冷卻到冷水的初溫的過程中，熱水由於蒸發會失去一部分水。質量較少，令水較容易冷卻和結冰。這樣熱水就可能較冷水早結冰，但冰量較少。如果我們假設水只透過蒸發去失熱，理論計算能顯示蒸發能解釋Mpemba效應。這個解釋是可信的和很直覺的，蒸發的確是很重要的一個因素。然而，這不是唯一的機制。蒸發不能解釋在一個封閉容器內做的實驗，在封閉的容器，沒有水蒸氣能離開。很多科學家聲稱，單是蒸發，不足以解釋他們所做的實驗。
2.溶解氣體——熱水比冷水能夠留住較少溶解氣體，隨著沸騰，大量氣體會逃出水面。溶解氣體會改變水的性質。或者令它較易形成對流（因而較易冷卻），或減少單位質量的水結冰所需的熱量，或者改變沸點。有一些實驗支持這種解釋，但沒有理論計算的支持。
3.對流——由於冷卻，水會形成對流，和不均勻的溫度分布。溫度上升，水的密度就會下降，所以水的表面比水底部熱—叫"熱頂"。如果水主要透過表面失熱，那麼，"熱頂"的水失熱會比溫度均勻的快。當熱水冷卻到冷水的初溫時，它會有一熱頂，因此與平均溫度相同，但溫度均勻的水相比，它的冷卻速率會較快。雖然在實驗中，能看到熱頂和相關的對流，但對流能否解釋Mpemba效應，仍是未知。
4.周圍的事物——兩杯水的最後的一個分別，與它們自己無關，而與它們周圍的環境有關。初溫較高的水可能會以復雜的方式，改變它周圍的環境，從而影響到冷卻過程。例如，如果這杯水是放在一層霜上面，霜的導熱性能很差。熱水可能會熔化這層霜，從而為自己創立了一個較好的冷卻系統。明顯地，這樣的解釋不夠一般性，很多實驗都不會將容器放在霜層上。
最後，過冷在此效應上，可能是重要的。過冷現象是水在低於0℃時才結冰的現象。有一個實驗發現，熱水比冷水較少會過冷。這意味著熱水會先結冰，因為它在較高的溫度下結冰。但這也不能完成解釋Mpemba效應，因為我們仍需解釋為什麼熱水較少會過冷。
在很多情況下，熱水較冷水先結冰，但並不是在所有實驗中都能觀察到這種現象。而且，盡管有很多解釋，但仍沒有一種完美的解釋。所以，姆佩巴效應仍然是一個謎。

G. 自然界中有哪些結冰現象

1、河下結冰

河下結冰是由於4度的水密度最大，溫度下降時先達到4度的水沉到河底，溫度較低的水處於河面。所以河面最先結冰。但溫度較低或河較淺會出現河底結冰現象。冰原的厚度取決於低溫作用的時間。

2、全河封凍

當河水溫度降至0°C並略呈過冷卻時,河水表面和水內迅即出現冰象，經過淌凌，達到全河封凍。春季當太陽輻射增強,氣溫高於0°C時，河冰迅速融化，經過淌凌，直全河解凍，冰情終止。自古人們就取河冰消暑和儲存食品，利用河冰作為渡橋，方便交通。

3、冰雹

當地表的水被太陽曝曬汽化，然後上升到了空中，許許多多的水蒸氣在一起，凝聚成雲，此時相對濕度為100%，當遇到冷空氣則液化，以空氣中的塵埃為凝結核，形成雨滴（熱帶雨）或冰晶（中緯度雨），越來越大，當氣溫降到一定程度時，空氣的水汽過飽和，於是就下雨了，要是遇到冷空氣而沒有凝結核，水蒸氣就凝結成冰或雪，就是下雪了，如果溫度急劇下降，就會結成較大的冰團，也就是冰雹。

4、雪

雪晶主要是在雲中凝華增大的，首先在冷雲中通過冰核的作用產生冰晶，通過凝華（冰晶過程）長大成雪晶，以後還能撞凍過冷水滴而長大。雪晶撞凍過冷水滴很多時，外形會改變。雪晶具有各種各樣的形狀，這同它們生長環境的溫度和濕度有關。

5、冰凌

冰凌是水在0℃或低於0℃時凝結成的固體為冰，積冰為凌。冰凌可分為水成冰、沉積冰、冰川冰三大類。水成冰是由水直接凍結而成，包括河冰、湖冰、 海冰。 沉積冰是由大氣中降下的雪沉積而成。冰川冰是由積雪經過變質作用而形成的冰。