彭巴效應找到解答 「氫鍵」讓熱水比冷水更易結冰!

國際中心/綜合報導

俄國男子從陽台潑出一盆熱水,漫天水滴瞬間化為冰瀑的景象令人印象深刻,其實科學界一直以來也不斷探討「熱水結冰比冰水快」的原因。最近,新加坡南洋理工大學宣稱他們成功解開此現象之謎,關鍵就在於讓水分子聚合的「氫鍵」

熱水結冰比較快的現象名為「彭巴效應」(Mpemba Effect),是由1968年一位坦尚尼亞學生彭巴(Erasto Mpemba)所提出,他當時問老師說「為甚麼做冰淇淋,用滾水做得比較快?」

如今南洋理工大學終於找到答案,認為氫鍵給了水分子諸多特殊性質,如沸點較其他類似組成的液體高,即是因為氫鍵雖然比共價鍵弱,卻比分子間的作用力「凡德瓦力」強,使水分子能夠聚合得更牢固。

彭巴效應也可由此解釋,研究團隊指出,氫鍵將水分子拉近,卻也觸發它們之間的排斥力,這時氫鍵便會藉由伸展來儲存能量。當液體溫度上升時,水分子距離增大、氫鍵透過延展儲蓄能量;而溫度下降時,氫鍵隨之萎縮,迅速釋出能量冷卻下來。

▼氫鍵(hydrogen bonds)在水溫高時較長,以延展儲蓄能量;遭遇低溫時迅速縮短,釋出能量冷卻。(圖/取自《每日郵報》)

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