你知不知道熱水比凍水更快結冰?聽起來好像違反常識,但這個彭巴效應在二千年前已由亞里士多德發現,到今日科學界都沒有劃一的解。有人說我們把那句希臘文譯錯了,亞里士多德說的不是熱水,而是煲過的開水,這個提示產生第一種解釋:
沸水將溶解的空氣擠出水體外,比常溫水的純度更高,於是可更有效地形式氫鍵結冰。
除了雜質因素,熱力學還有兩個概念:焓和熵。焓是特定壓力和體積下的內能,熵是系統內部自發的序亂程度,簡單一點來說溫度愈高焓就愈高,物體傾向增加熵值,熵愈高亂度愈高,萬物傾向由有序走向無序。焓和熵的關係就好似你執屋那樣,家居擺設原本幾整齊也好,最後也會自然趨向雜亂無章,你要維持系統的有序性,必須付出內能去執屋,讓動能轉化為勢能。
所以,當下次有人問你屋企怎麼亂時,你可以答他說:「這是熱力學第二定律,像這個宇宙的星體一樣,無序是終極命運。」
液體不會自發變回固體,它會自發變成氣體,結冰而要付出一定的外力,跨過能障,讓無序的水分子排成緊密的冰。沸水比常溫水有更高的動能和更長的氫鍵,提供了更多內能結水成冰,這是第二種解。
第三種解是液體結冰不是由溫度決定的,而是溫度梯度愈大結冰愈快。一到冬天,網絡上就會有零下幾十度潑水成冰的自拍畫面,人們煲好水拿出戶外,往頭上一潑就甩出一條水髮般的弧線,很美是不?在美國,有男人見-50℃的怪獸風暴來襲,有樣學樣,結果兜頭淥熟自己。
彭巴效應失效。你即使有了-40℃以下的空氣,90℃的水,大自然仍然是可以跟你開玩笑的。
作者
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※ [本文轉錄自 Physics 看板 #1FxIqnDD ]
作者: YSimpson (Simpson) 看板: Physics
標題: Fw: [新聞] 熱水結冰比冷水快 英化學學會千鎊徵答
時間: Fri Jun 29 12:21:04 2012
※ [本文轉錄自 Gossiping 看板 #1Fx8DZo7 ]
作者: OrzJ () 看板: Gossiping
標題: [新聞] 熱水結冰比冷水快 英化學學會千鎊徵答
時間: Fri Jun 29 00:16:32 2012
〔國際新聞中心/綜合報導〕熱水為何會比冷水還快結冰呢?這是20世紀和
21世紀的科學家與知識份子想破頭也沒有答案的問題。現在,英國皇家化學
學會祭出1000英鎊(約4萬6500元台幣)獎金,徵求對這種所謂「彭巴效應」
(Mpemba Effect)最好與最有創意的解釋。
競賽評審希望看到的是,有發想力的解答,參賽者可參考現有研究資料,也
可以運用各種媒體或技術,包括文章、插畫、甚至影片形式提交答案,形式
不拘,但最好吸睛又富創意。意者可在7月30日截止日前上網
www.hermes2012.org/ice提交,化學學會邀請的科學家小組,將負責評審工
作。
來自全球各地頭腦最棒的一群年輕科學家,也將在奧運開幕第一週前往倫敦
參加科學會議時,接力挑戰解答同樣的問題。
皇家化學學會主席菲利浦斯教授表示:「現代科學家對於這個看似簡單的問
題,還是百思不得其解,冰淇淋店家與酒保每天都會遇到熱水冷凍比冷水快
的現象,但也沒人真正了解為什麼。這個問題存在幾千年了,亞里斯多德還
有笛卡兒等哲學家也曾反覆思索,但科學界重新研究這個問題,卻要等到
1968年坦尚尼亞學生彭巴提出他在實驗時發現的這個現象之後。」
當時彭巴在實驗課堂上問老師,為什麼製作冰淇淋,水滾的時候做得比較快
?老師馬上反駁他怎麼可能,但老師親身實驗後發現,熱水確實較快結凍。
菲利浦斯說,學界發現這個現象後,一直在研究原因,但對於究竟是什麼因
素造成「彭巴效應」,意見卻嚴重分歧,雖然有許多可能的解答,卻始終沒
有決定性的解釋 。
https://www.libertytimes.com.tw/2012/new/jun/28/today-int10.htm
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