冷水和熱水哪個先結冰?

1、熱水先結冰。致冷有四種並存的機制：輻射、傳導、汽化、對流。通過實驗觀察對結果進行比較，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效果。盛有初溫４攝氏度冷水的杯，結冰要很長時間，水和玻璃都是熱傳導不良的材料，液體內部的熱量很難依靠傳導而有效地傳遞到表面。杯子裡的水由於溫度下降，體積膨脹，密度變小，集結在表面。所以水在表面處最先結冰，其次是向底部和四周延伸，進而形成了一個密閉的冰殼”。內層的水與外界的空氣隔絕，只能依靠傳導和輻射來散熱，所以冷卻的速率很小，阻止或延緩了內層水溫繼續下降的正常進行。

2、由於水結冰時體積要膨脹，已經形成的冰殼”也對進一步結冰起著某種約束或抑制作用。盛有初溫100攝氏度熱水的杯，冷凍的時間相對來說要少得多，看到的現象是表面的冰層總不能連成冰蓋，看不到冰殼”形成的現象，只是沿冰水的介面向液體內生長出針狀的冰晶（在初溫低於１２攝氏度時，看不到這種現象）。隨著時間的流逝，冰晶由細變粗，這是因為初溫高的熱水，上層水冷卻後密度變大向下流動，形成了液體內部的對流，使水分子圍繞著各自的結晶中心”結成冰．初溫越高，這種對流越劇烈，能量的損耗也越大，正是這種對流，使上層的水不易結成冰蓋．由於熱傳遞和相變潛熱，在單位時間內的內能損耗較大，冷卻速率較大。當水面溫度降到０℃以下並有足夠的低溫時，水面就開始出現冰晶．初溫較高的水，生長冰晶的速度較大，這是由於冰蓋未形成和對流劇烈的緣故，最後可以觀察到冰蓋還是形成了，冷卻速率變小了一些，但由於水內部冰晶已經生長而且粗大，具有較大的表面能，冰晶的生長速率與單位表面能成正比，所以生長速度仍然要比初溫低的水快得多。