彭巴效应找到解答 「氢键」让热水比冷水更易结冰!

国际中心综合报导

俄国男子阳台泼出一盆热水,漫天水滴瞬间化为冰瀑景象令人印象深刻,其实科学界一直以来也不断探讨「热水结冰冰水快」的原因。最近,新加坡南洋理工大学宣称他们成功解开此现象之谜关键就在于让分子聚合的「氢键」。

热水结冰比较快的现象名为「彭巴效应」(Mpemba Effect),是由1968年一位坦尚尼亚学生彭巴(Erasto Mpemba)所提出,他当时问老师说「为甚么做冰淇淋,用滚水做得比较快?」

如今南洋理工大学终于找到答案,认为氢键给了水分子诸多特殊性质,如沸点较其他类似组成的液体高,即是因为氢键虽然比共价键弱,却比分子间的作用力凡德瓦力」强,使水分子能够聚合得更牢固。

彭巴效应也可由此解释,研究团队指出,氢键将水分子拉近,却也触发它们之间的排斥力,这时氢键便会借由伸展来储存能量。当液体温度上升时,水分子距离增大、氢键透过延展储蓄能量;而温度下降时,氢键随之萎缩,迅速释出能量冷却下来。

▼氢键(hydrogen bonds)在水温高时较长,以延展储蓄能量;遭遇低温时迅速缩短,释出能量冷却。(图/取自《每日邮报》)