點解熱水快過凍水結冰?

之前有人話熱水將裏面既礦物逼出黎，這是不太可能的。因為世上除了汞(mercury)既化合物外, 冇咩礦物係100度附近就會昇華(sublime)。但如果講溶係水入面既氣體, 如氧氣, 二氧化碳等, 就有少少可能。

事緣係咁, 有一個唔記得邊度既大學生, 佢先將凍水雪, 等佢結左冰先將熱水再結, 發覺熱水快好多結冰。呢個消息轟動全世界。但後尾發覺係佢個雪櫃太多積雪, 熱水將雪溶左,所以用熱水果次個實驗就快好多結。

但傳聞後尾有人用70度同30度既蒸餾水, 用利用超標準一技術製成既容器裝住, 然後一齊雪放入雪櫃, 得出既結果竟然都係70度既水快d結冰。今次或者都有雪櫃熔雪可能, 始終兩杯野一定放係唔同既位。但效果卻令人質疑是否會令佢地差別咁大。

不理兩邊溫度不同既效果, 令人好易聯想起70度既水要變30度既水, 一定要時間。咁無可能會快過30度既水結冰?! 但如果證實如此, 即係話, 70度既水變成30度時, 結構, 成份或體積等必須最少有一種特性和原本就是30度的水不一樣。

於是出現了三種學說(連埋熔雪係四個):

1. 之前講既溶係水既氣體, 佢地, 特別係二氧化碳, 因為佢可以改變水既極性(polarity). 所以熱水逼走呢d氣體, 可以令水既活動能力較強(因為水有氫鍵, hydrogen bonds, 所以水既極性大左, 就會難d移動), 傳熱既能力較高, 所以快d凍。

2. 熱水可以蒸發, 所以令水既體積細左, 快d凍。但始終只係70度既水, 蒸發極有限, 所造成既影響成疑。

3. 因為溫度高既水密度較低, 而就算同一杯水, 都因為能量分佈不平均而有冷熱之分, 所以一杯熱水可以係上層既水度形成熱頂(hot top), 但凍水因能量既既分佈不及熱水分散(因為gaussian distribution of energy), 所以不易形成熱頂。熱頂可以加速散熱, 因為杯既上半部散熱快d。 (因為杯上面係杯口, 下面對住既係杯底, 冇空氣。


其實仲有d學說, 因為水既特別結構同特性, 如多個水分子形成分子球(clusters), 氫鍵等, 令水既behaviour好難預知。其中有超冷卻(supercooling), 水分子重組(rearrangement of water clusters)等奇怪現象, 令實驗不能在單一因素影響下進行。所以到而家都未有定論。

順帶一提, 水分子重組, 就係果d納米水成日講果d。係未被完全論證既野, 而且重組過既水一定係處於亞穩定狀態, metastable state。一定會自動還原番去原本既狀態。如果真係番唔到仲死, 係你個身體變番stable, 放d energy出黎。所以都係不信為妙。

http://hk.knowledge.yahoo.com/question/?qid=7007012700109