水在多少温度下可以结冰（水对地球生物的意义15—为什么热水比冷水更容易结冰）

这个问题困扰了许多人多年，让我试着为大家提供一个更易于理解的解释。

设想有两杯水，一杯热水和一杯冷水，它们被放置在普通的非隔热杯子中，然后被放入急速冷冻的冰箱。人们一直在争论，究竟哪杯水会更快地结冰？

传统的科学观点认为，装冷水的杯子会更快地结冰。有许多人的实验结果显示，在某些情况下，热水的杯子反而更快地结冰。

这种现象可以从以下几个方面来理解：

水的温度实际上是水分子内部震动能量的体现。当水温较高时，水分子在水中震动的幅度和频率都会增大，它们与周围水分子交换能量的频率也会随之加快。当温度降低时，这些分子的震动幅度和频率就会减小。

当这两杯水被放入冰箱时，热量会从杯子表面传递到周围的冷空气中。值得注意的是，热水杯子的散热速度实际上比冷水杯子要快。

由于热水杯子与外部环境之间存在较大的温差，因此杯内水的有规律流动可以更快地形成。而冷水杯子由于温差较小，水的流动速度和流动形成的结构都会相对缓慢。

当水杯置于冷冻环境中，水杯壁的水会因为热胀冷缩而向动，而杯中心较热的水则会向上浮动。这个过程可以形成一个循环，使得热水杯子在短时间内形成三种高速散热的途径：较高的蒸发（如果杯子是敞口的）、较高的热辐射以及快速的有规律流动。

这三种状态的叠加导致热水杯子的微观流动状态快速转变为多层流动状态。当外层开始结冰时，内层的温度可能仍然较高。散热途径从主要的热辐射和蒸发转变为通过流动和传导散热。这层最先结冰的冰层实际上可以起到保护杯子内部热量不易散失的作用。

热水杯子快速结冰的原因主要是因为水的有规律流动使得局部（杯壁和杯面）快速冷却结冰。这种现象并不表示整体结冰。被冰层包裹的杯子中间的水依然保持较高的温度。

如果参数设置得当，将冷热两杯水放入冰箱，热水有可能比冷水先结冰。但要讨论哪个热量释放得更快，就会涉及更多的变量。

这种现象在我们的日常生活中非常常见。例如，湖面因为热量交换频繁而率先结冰，而湖底由于温度较低反而不易结冰。再比如，冬天在东北地区出现的“泼水成冰”现象，滚烫的开水在极低温度下被泼出，瞬间凝结成大量的水珠，这也是热水急冻效应的一个例子。

甚至在地壳和地幔的形成过程中，冷却使得地壳形成而地幔保持熔岩状态，也许也可以用这种热水急冻效应来解释。