為什麼熱水比冷水凍結得快? 新理論也許可以解釋

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 在1963年,一名坦桑尼亞 (Tanzania) 的學生彭巴(Erasto Mpemba)在製作冰淇淋時注意到了一件奇特的事情。當他試著凍結他沸騰的混合物時,他發現熱的比冷的混合物冷卻得更快。

彭巴在1969年發表的一篇文章中也寫了這現像,之後這現象就被稱為彭巴(Mpemba)效應。但到了今天,沒有人能確實它背後的倫理是如何的。

現在,得克薩斯南衛理公會大學 (Southern Methodist University) 和中國南京大學的科學家在「化學理論與計算雜誌 (Journal of Chemical Theory and Computation)」上發表了一篇可能提供解答的論文。他們覺得可能的原因是氫原子和相鄰水分子的氧原子之間的聯繫。

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來自南衛理公會大學的Dieter Cremer告訴「科學新聞 (Science News)」,「在加熱時我們可以看到氫鍵會變」。他補充說,在較高的溫度下,它們有會著比較強的氫鍵,因為較弱的氫鍵會被分解掉。這導致分子之間會組成許多片段,它們也可以比較容易重新排列成冰的晶體結構。對於較冷的水,在這種情況發生之前,鍵與鍵之間必須先被破壞,所以會變的比較慢。

然而,熱水比冷水更快凍結的想法仍然有著許多爭議。在2016年11月「科學報告 (Scientific Reports)」發表的文章中顯示,「我們並沒有找到任何證據來支持彭巴效應的觀察」。

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作者還補充說,他們「不喜歡這樣的結論」,因為做出這樣的結論會引起「所有年齡層和背景的人」的爭論。 一個主要問題是,這效應很難再複製出來,所以我們也只能看到許多種它背後的倫理。

一個倫理是因為熱水可能已經開始蒸發了,所以才降低了待冷凍的水的質量和量。另一個是,較低溫度的水是從頂部開始凍結,而溫水是從底部開始凍結。這些都還是被討論著的。 這當然是一個非常有趣的話題。

「富比士 (Forbes) 」 注意到,在2012年,皇家化學學會 (Royal Society of Chemistry) 甚至舉辦了一場比賽來看誰能找到最佳的解釋。但它背後真正的倫理,或者即使效應是真實的,我們也不清楚。也許這最新的文章能為我們提供一個新的解決方案,但這種情況還遠未解決。

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來源: IFL Science