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為什麼冰塊會浮在水裡? - 喬治賽登 (George Zaidan) 和查理莫頓 (Charles Morton)

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    水是生命的液體。
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    我們喝它，
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    我們用它來洗澡，
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    來耕種，
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    煮飯，
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    也用它來清理。
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    它是我們身體內最主要的分子成分。
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    事實上，我們所知道的所有生命體，
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    如果沒有它都會死去。
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    但最重要的是，如果沒有水分，
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    我們不會有
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    冰茶。
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    嗯，冰茶。
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    為什麼這些冰塊會漂浮？
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    如果這些是塊狀的固體氬，
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    在一杯液狀的氬當中，
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    它們會沈下去。
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    同樣的狀況也會發生在其他的物質身上。
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    但是固體的水，也就是冰塊，
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    因為某種原因，密度就是比液體的水小。
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    這怎麼有可能呢？
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    你已經知道每一個水分子
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    都是由兩個氫原子
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    和一個氧原子組成的。
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    讓我們來看看在一滴水裡面的
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    一些分子，
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    讓我們假設在攝氏 25 度的溫度下，
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    這些分子在彎曲，
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    在伸展，
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    在旋轉，
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    也在空間中移動。
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    現在，讓我們把溫度降下來，
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    這會降低每一個分子
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    所含有的動能，
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    所以它們將會減少彎曲、
    伸展、旋轉和移動的程度。
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    一般來說這就表示
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    它們會佔用比較小的空間。
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    現在，你會想到就像是液態的水
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    開始凝結，
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    分子會開始擠在一起，
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    越來越靠近，
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    但是這並不是實際上發生的狀況。
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    水有一種很特別的
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    原子間交互影響作用，
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    是大部份其他物質所沒有的，
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    它叫做氫鍵 (Hydrogen bond)。
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    現在，記得在共價鍵(Covalent bond)裡，
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    會共用兩個電子，
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    通常原子之間對電子
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    是不均等共用。
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    但在氫鍵的情況下，
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    原子間會共用一個氫原子，
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    一樣也是在不均等的狀況下。
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    一個氫鍵長得像這樣，
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    兩個長得像這樣。
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    這樣是三個，
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    再來是四個，
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    然後是五個，
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    六個，
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    七個，
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    八個，
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    九個，
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    十個，
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    十一個，
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    十二個，
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    我可以繼續下去。
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    在一滴水裡面，
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    氫鍵形成延伸的網絡，
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    由數百個，數千個，數百萬個，
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    數十億個，數兆個分子所組成，
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    而且這些連結鍵持續的斷裂與重組。
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    現在，回到我們冷卻的水。
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    當溫度在攝氏4度以上時，
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    水分子的動能
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    會使它們之間的交互作用時間短暫。
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    氫鍵會連結然後斷裂，
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    就像是高中時的感情關係，
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    像是大家說的，都很短暫。
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    但是當溫度降到 4 度以下，
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    水分子的動能
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    開始降到低於
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    氫鍵的動能。
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    這樣一來，氫鍵建立的頻率
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    會高於它們斷裂的頻率，
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    這個時候從一團混亂之中，
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    一個美麗的架構開始出現。
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    這就是固態的水 - 冰，
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    從分子組合的角度來看，
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    注意那些有秩序的六角形，
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    比起液態水的無秩序結構
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    來得鬆散。
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    你知道如果一個物體的密度低於
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    液體的密度，
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    它會浮起來。
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    所以冰塊會浮在水裡。
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    那又如何？
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    那讓我們來想想
    一個沒有漂浮冰塊的世界。
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    這樣一來，海洋最寒冷的部分
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    就會在漆黑海底，
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    一旦結凍，永遠凍結。
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    別再想龍蝦捲，
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    因為甲殼類動物會失去牠們的棲息地，
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    也不用想吃壽司，因為海草也長不出來。
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    當沒有了結冰池塘曲棍球和冰釣，
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    加拿大小孩冬天能夠做什麼？
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    我們也可以忘記
    詹姆士卡麥隆贏得的奧斯卡獎，
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    因為鐵達尼一定可以安然到達目的地。
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    我們也要跟極地的白色冰帽說再見，
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    它們反射陽光，
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    不然地球就會被烤熟。
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    實際上，我們可以忘掉我們知道的這些海洋，
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    它們覆蓋地球超過百分之七十的表面，
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    調節整個地球的氣候。
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    但最糟的是，
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    我們就不會有冰茶了。
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    嗯，冰茶。
Title:
為什麼冰塊會浮在水裡? - 喬治賽登 (George Zaidan) 和查理莫頓 (Charles Morton)
Description:

觀賞完整版：http://ed.ted.com/lessons/why-does-ice-float-in-water-george-zaidan-and-charles-morton

因為許多原因，水是一種特別的物質。在你的冷飲裡，你或許也注意到其中一個重要的原因，冰塊。固體冰塊浮在液體水裡，其他物質並不會發生這樣的情況。但是，為什麼？喬治賽登 (George Zaidan) 和查理莫頓 (Charles Morton) 解釋背後的科學原理，氫鍵如何讓你杯子裡面的冰塊 (還有極地的冰帽) 漂浮。課程由喬治賽登 (George Zaidan) 和查理莫頓 (Charles Morton) 提供，動畫由動力屋動畫工作室 (Powerhouse Animation Studios Inc.) 製作。
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
03:56

Chinese, Traditional subtitles

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