WEBVTT

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

00:00:13.789 --> 00:00:16.807
你會想用冰敷減緩疼痛，

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

00:00:21.305 --> 00:00:23.535
還好，我們還有其他的選擇，

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


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

00:00:33.834 --> 00:00:36.331
但是，如何在這麼短的時間內


00:00:36.331 --> 00:00:38.927
由室溫降到接近冰點呢？

00:00:38.927 --> 00:00:41.434
答案在化學裡。

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

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

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

00:00:52.588 --> 00:00:55.644
就會發生吸熱反應，

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

00:00:58.521 --> 00:01:00.598
要了解其工作原理，

00:01:00.598 --> 00:01:04.538
我們需要看一下化學反應
背後的兩種驅動力：

00:01:04.538 --> 00:01:07.186
熱力學和熵，

00:01:07.186 --> 00:01:13.027
這些決定反應發生與否及能量流動情形。

00:01:13.027 --> 00:01:17.380
在化學中，熱力學處理粒子與分子層次中

00:01:17.380 --> 00:01:20.317
吸引力和排斥力問題。

00:01:20.317 --> 00:01:26.184
在這個尺度下，一杯水所含的分子數目

00:01:26.184 --> 00:01:29.454
比已知的宇宙星星還多。

00:01:29.454 --> 00:01:31.527
這些萬億個分子

00:01:31.527 --> 00:01:36.181
以不同的速率不斷移動、振動和旋轉。

00:01:36.181 --> 00:01:39.785
我們可將溫度視為這些
運動平均的度量結果。

00:01:39.785 --> 00:01:42.800
或者也可代表粒子的平均動能。

00:01:42.800 --> 00:01:46.906
粒子運動愈激烈、溫度就越高。

00:01:46.906 --> 00:01:48.732
反之亦然。

00:01:48.732 --> 00:01:51.596
熱在任何化學變化中的轉換，

00:01:51.596 --> 00:01:54.836
取決於在每一種物質在特定化學狀態時，

00:01:54.836 --> 00:01:57.910
粒子相互作用的相對強度。

00:01:57.910 --> 00:02:00.761
當粒子具有很強的吸引力時，

00:02:00.761 --> 00:02:03.843
它們彼此快速靠近到很近的距離，

00:02:03.843 --> 00:02:07.614
造成排斥力作用，推開彼此。

00:02:07.614 --> 00:02:09.694
如果最初的吸引力夠強大，


00:02:09.694 --> 00:02:13.286
粒子將以此方式來回震盪。


00:02:13.286 --> 00:02:16.384
吸引力越強大、運動越快，

00:02:16.384 --> 00:02:18.764
因為熱的本質就是運動，

00:02:18.764 --> 00:02:22.463
當物質狀態改變時，交互作用變得更強，

00:02:22.463 --> 00:02:24.150
系統即增溫。

00:02:24.150 --> 00:02:26.437
但冰敷袋的情形恰巧相反，

00:02:26.437 --> 00:02:29.209
當固體溶解在水中時，

00:02:29.209 --> 00:02:33.336
固體粒子與水分子的交互作用

00:02:33.336 --> 00:02:37.363
比之前個別單獨存在時弱，

00:02:37.363 --> 00:02:40.741
所以平均來看，兩種粒子都變慢了，

00:02:40.741 --> 00:02:42.492
所以溶液整體是變冷的。

00:02:42.492 --> 00:02:47.051
但為何物質狀態改變時，
交互作用會變弱？


00:02:47.051 --> 00:02:51.228
先前存在較強的交互作用力，
是否會使固體無法溶解呢？

00:02:51.228 --> 00:02:53.380
這就要用熵來解釋了。

00:02:53.380 --> 00:02:56.271
熵基本上是描述物體與能量

00:02:56.271 --> 00:02:59.825
隨機動態分布的程度。

00:02:59.825 --> 00:03:01.455
如果你考慮房間裡的空氣，

00:03:01.455 --> 00:03:05.902
億萬個分子會有許多
可能的相異位置分布情形，

00:03:05.902 --> 00:03:09.317
其中可能一個區域中都是氧分子，

00:03:09.317 --> 00:03:11.898
另一個區域中都是氮分子，

00:03:11.898 --> 00:03:14.513
但更可能是兩者混在一起，

00:03:14.513 --> 00:03:17.700
這就是為什麼找到的空氣總是這種狀態。

00:03:17.700 --> 00:03:20.976
現在，如果兩種氣體分子間
有很強的吸引力，

00:03:20.976 --> 00:03:24.209
氣體分子分布的情形就會改變了，

00:03:24.209 --> 00:03:28.290
甚至有某物不喜歡
與他種物質相混合的地步。

00:03:28.290 --> 00:03:31.250
油和水不相互混合就是一個例子。

00:03:31.250 --> 00:03:35.196
但硝酸銨或者冰敷袋內容物的情形，

00:03:35.196 --> 00:03:38.619
吸引力未強大到不溶於水，

00:03:38.619 --> 00:03:41.985
再者，隨機運動使得顆粒組成的固體

00:03:41.985 --> 00:03:47.313
因溶解到水中而分離，
且再也無法回復到固體的狀態。

00:03:47.313 --> 00:03:49.805
簡單來說，你的冰敷袋會變冷，

00:03:49.805 --> 00:03:55.470
源自於固體和水混合時，
隨機運動使粒子分布情形變得雜亂，

00:03:55.470 --> 00:03:58.900
這些都讓粒子交互作用變得更弱，

00:03:58.900 --> 00:04:00.700
整體粒子的運動更少了，

00:04:00.700 --> 00:04:05.193
具有比未混和前較少的熱能。

00:04:05.193 --> 00:04:07.836
因此來自熵的混亂，

NOTE Paragraph

00:04:07.836 --> 00:04:10.546
也許先前造成你的傷害，

00:04:10.546 --> 00:04:15.116
但也很盡責的藉低溫減緩你的疼痛。