如果你想喝一杯温水，是把热水和冷水混合吗？其实两者并不会融合在一起

‌冷水和热水混合为什么会互不相容？想要在寒冷的冬天快速喝上一杯温水，人们通常会把烧好的开水和放凉的冷水混合在一起。‌‌最近有一个与之相关的试验，它的结果有点出乎意料，准备一杯红色的热水和一杯蓝色的冷水，首先将热水放在下面，然后在上面盖上冷水，‌‌把中间的卡片抽走之后，就会看见两种液体自然而然的混合在了一起，而把冷热水的位置颠倒一下，就会发现一个神奇的现象，‌‌两种液体并没有混合，而是安然无恙的待在自己的领域。这不禁让人倍感疑惑，为什么冷水和热水会出现不混合的现象呢？这可以用我们熟悉的热胀冷缩原理解释。

对于大多数物体而言，温度越高，粒子的震动幅度就越大，物体自然会膨胀，反之当温度下降时，粒子的震动幅度就会减小，‌‌物体也随之收缩。‌‌我们使用的体温计就巧妙的利用了水银的热胀冷缩原理，‌‌而它对4度以上的水也同样适用，即温度越高，体积膨胀的越厉害，密度也会相应减小，因此就能看见热水漂浮在冷水表面的神奇现象了。‌‌那么了解了冷热水不相容的原因，我们在脑洞大开一下，如果将一升100度的水倒入一升0度的水中，能够得到温度为50度的水吗？‌‌答案是否定的。

观察水的密度图就会发现，在常压下，零度时水的密度为0.99984克每立方厘米，‌‌100度时水的密度为0.95837克每立方厘米，‌‌也就是说同为一升体积，开水在一开始就比冰水少了41.47克，因此二者传递的能量不可能对半分，最终得到的温水也不可能是50度。‌‌那么我们又该如何计算混合后的液体温度呢？先假设水的比热容C不会发生改变，根据热量的计算公式可得，水从0度开始升温吸收的热量为Q吸=C×M1×（t−0）‌‌，水从100度冷却释放的热量为Q放=C×M2×（100−t），‌‌由于最终的水温会达到平衡就可以列出等式，C×M1×（t−0）=C×M2×（100−t）‌‌带入数据后可以得到温度T约为48.94℃，‌‌然而这还不是最终答案。

因为在现实生活中，水的比热容会随着温度发生改变，在经过一系列的复杂计算后，就可以得出混合水的温度约为48.98℃。‌‌没想到冷热水混合这一看似简单的生活现象，在科学的视野里摇身一变，成了蕴含温度、密度、热量、比热容等复杂问题，‌‌不过也正是这种刨根问底的执着精神，让人类得以向着科学真理不断迈进。