0:00:08.597,0:00:13.789
一旦你拉傷肌肉，受傷發炎痛苦不堪，

0:00:13.789,0:00:16.807
你會想用冰敷減緩疼痛，

0:00:16.807,0:00:21.305
但使用冰袋，你得在數小時前[br]把它放入冰箱裡才行。

0:00:21.305,0:00:23.535
還好，我們還有其他的選擇，

0:00:23.535,0:00:28.057
冰敷袋可以在室溫下保存，[br]直到你需要它的那一刻，[br]

0:00:28.057,0:00:33.834
使用幾秒鐘後就會讓你覺得冰涼，

0:00:33.834,0:00:36.331
但是，如何在這麼短的時間內[br]

0:00:36.331,0:00:38.927
由室溫降到接近冰點呢？

0:00:38.927,0:00:41.434
答案在化學裡。

0:00:41.434,0:00:44.404
你的冰敷袋中裝有水和固體化合物，

0:00:44.404,0:00:49.657
通常是硝酸銨，袋中物質由屏障分隔。

0:00:49.657,0:00:52.588
當屏障被打破，固體遇水溶解，

0:00:52.588,0:00:55.644
就會發生吸熱反應，

0:00:55.644,0:00:58.521
反應時由周遭環境中吸收熱量，

0:00:58.521,0:01:00.598
要了解其工作原理，

0:01:00.598,0:01:04.538
我們需要看一下化學反應[br]背後的兩種驅動力：

0:01:04.538,0:01:07.186
熱力學和熵，

0:01:07.186,0:01:13.027
這些決定反應發生與否及能量流動情形。

0:01:13.027,0:01:17.380
在化學中，熱力學處理粒子與分子層次中

0:01:17.380,0:01:20.317
吸引力和排斥力問題。

0:01:20.317,0:01:26.184
在這個尺度下，一杯水所含的分子數目

0:01:26.184,0:01:29.454
比已知的宇宙星星還多。

0:01:29.454,0:01:31.527
這些萬億個分子

0:01:31.527,0:01:36.181
以不同的速率不斷移動、振動和旋轉。

0:01:36.181,0:01:39.785
我們可將溫度視為這些[br]運動平均的度量結果。

0:01:39.785,0:01:42.800
或者也可代表粒子的平均動能。

0:01:42.800,0:01:46.906
粒子運動愈激烈、溫度就越高。

0:01:46.906,0:01:48.732
反之亦然。

0:01:48.732,0:01:51.596
熱在任何化學變化中的轉換，

0:01:51.596,0:01:54.836
取決於在每一種物質在特定化學狀態時，

0:01:54.836,0:01:57.910
粒子相互作用的相對強度。

0:01:57.910,0:02:00.761
當粒子具有很強的吸引力時，

0:02:00.761,0:02:03.843
它們彼此快速靠近到很近的距離，

0:02:03.843,0:02:07.614
造成排斥力作用，推開彼此。

0:02:07.614,0:02:09.694
如果最初的吸引力夠強大，[br]

0:02:09.694,0:02:13.286
粒子將以此方式來回震盪。[br]

0:02:13.286,0:02:16.384
吸引力越強大、運動越快，

0:02:16.384,0:02:18.764
因為熱的本質就是運動，

0:02:18.764,0:02:22.463
當物質狀態改變時，交互作用變得更強，

0:02:22.463,0:02:24.150
系統即增溫。

0:02:24.150,0:02:26.437
但冰敷袋的情形恰巧相反，

0:02:26.437,0:02:29.209
當固體溶解在水中時，

0:02:29.209,0:02:33.336
固體粒子與水分子的交互作用

0:02:33.336,0:02:37.363
比之前個別單獨存在時弱，

0:02:37.363,0:02:40.741
所以平均來看，兩種粒子都變慢了，

0:02:40.741,0:02:42.492
所以溶液整體是變冷的。

0:02:42.492,0:02:47.051
但為何物質狀態改變時，[br]交互作用會變弱？[br]

0:02:47.051,0:02:51.228
先前存在較強的交互作用力，[br]是否會使固體無法溶解呢？

0:02:51.228,0:02:53.380
這就要用熵來解釋了。

0:02:53.380,0:02:56.271
熵基本上是描述物體與能量

0:02:56.271,0:02:59.825
隨機動態分布的程度。

0:02:59.825,0:03:01.455
如果你考慮房間裡的空氣，

0:03:01.455,0:03:05.902
億萬個分子會有許多[br]可能的相異位置分布情形，

0:03:05.902,0:03:09.317
其中可能一個區域中都是氧分子，

0:03:09.317,0:03:11.898
另一個區域中都是氮分子，

0:03:11.898,0:03:14.513
但更可能是兩者混在一起，

0:03:14.513,0:03:17.700
這就是為什麼找到的空氣總是這種狀態。

0:03:17.700,0:03:20.976
現在，如果兩種氣體分子間[br]有很強的吸引力，

0:03:20.976,0:03:24.209
氣體分子分布的情形就會改變了，

0:03:24.209,0:03:28.290
甚至有某物不喜歡[br]與他種物質相混合的地步。

0:03:28.290,0:03:31.250
油和水不相互混合就是一個例子。

0:03:31.250,0:03:35.196
但硝酸銨或者冰敷袋內容物的情形，

0:03:35.196,0:03:38.619
吸引力未強大到不溶於水，

0:03:38.619,0:03:41.985
再者，隨機運動使得顆粒組成的固體

0:03:41.985,0:03:47.313
因溶解到水中而分離，[br]且再也無法回復到固體的狀態。

0:03:47.313,0:03:49.805
簡單來說，你的冰敷袋會變冷，

0:03:49.805,0:03:55.470
源自於固體和水混合時，[br]隨機運動使粒子分布情形變得雜亂，

0:03:55.470,0:03:58.900
這些都讓粒子交互作用變得更弱，

0:03:58.900,0:04:00.700
整體粒子的運動更少了，

0:04:00.700,0:04:05.193
具有比未混和前較少的熱能。

0:04:05.193,0:04:07.836
因此來自熵的混亂，

0:04:07.836,0:04:10.546
也許先前造成你的傷害，

0:04:10.546,0:04:15.116
但也很盡責的藉低溫減緩你的疼痛。