Skip Ribbon Commands
Skip to main content
SKHCN > chitiettin
 

 Chi tiết tin

 
Những nghịch lý kỳ lạ về tính chất vật lý của nước
Đăng bởi NNT (sưu tầm từ Vnexpress) .Vào ngày 11/04/2016. Đã xem 2265 lượt
Nước ấm đông đá nhanh hơn nước lạnh, hay sức căng bề mặt của nước có thể giữ một cái ghim giấy không chìm, là hai trong số nhiều nghịch lý kỳ lạ về tính chất vật lý của nước.

 

Những nghịch lý kỳ lạ về tính chất vật lý của nước

Nước ấm đông đá nhanh hơn nước lạnh, hay sức căng bề mặt của nước có thể giữ một cái ghim giấy không chìm, là hai trong số nhiều nghịch lý kỳ lạ về tính chất vật lý của nước.


"Trong thiên hạ không gì mềm yếu bằng nước nhưng cũng không thứ gì có sức mạnh phá hủy các vật cứng hơn nước", Lão Tử đã viết như vậy về nghịch lý về nước này trong Đạo Đức Kinh. Thật vậy, nhiều tính chất của loại vật chất chiếm hai phần ba cơ thể con người và ba phần bốn Trái Đất này rất kỳ lạ tới mức khoa học vẫn chưa hiểu hết về nó, theo Live Science.

Nước ấm đông đá nhanh hơn nước lạnh

Theo suy nghĩ thông thường, nước nóng sẽ phải mất nhiều thời gian để đóng băng hơn nước lạnh. Tuy nhiên, vào năm 1963, một học sinh trung học Tanzania tên là Erasto Mpemba lần đầu tiên đã quan sát thấy hiện tượng ngược lại. Nước nóng thực sự đóng băng nhanh hơn nước lạnh, khi cùng đặt cả hai trong điều kiện nhiệt độ dưới 0 độ C.

Tới nay vẫn chưa ai lý giải được hiện tượng này, được đặt tên là hiệu ứng Mpemba. Một giả thuyết đặt ra đó là có thể hiệu ứng này là kết quả của quá trình đối lưu. Nước nóng hơn sẽ di chuyển lên trên, đẩy nước lạnh hơn xuống dưới đáy. Các nhà khoa học cho rằng quá trình này có thể đẩy nhanh sự đóng băng, làm nước nóng đóng băng nhanh hơn.

nhung-nghich-ly-ky-la-ve-tinh-chat-vat-ly-cua-nuoc

 Bề mặt băng trơn trượt. Ảnh: Creative Commons/Kafubra

Bề mặt băng trơn trượt

Trong một thế kỷ rưỡi, các nhà khoa học vẫn không thể lý giải tại sao nước đá gây trơn trượt. Họ đều thống nhất rằng một lớp nước mỏng bên trên băng rắn gây ra tính trơn trượt của nó, do tính di động của chất lỏng nên rất khó để bước đi. Tuy nhiên, không ai biết tại sao trong các chất rắn, chỉ có băng mới có lớp nước này.

Các nhà lý thuyết đã suy đoán rằng có thể chính hành động bước đi hoặc trượt trên băng làm băng tan và xuất hiện lớp nước này. Nhưng cũng có một số khác cho rằng lớp nước đó xuất hiện trước cả khi có người bước lên, có thể là do chuyển động vốn có của các phân tử trên bề mặt.

Đun nước trong không gian

Trên Trái Đất, khi đun nước ta sẽ thấy sự hình thành của nhiều bong bóng nhỏ. Nếu đun trong không gian trọng lực thấp, sẽ thấy chỉ có một bong bóng được tạo thành.

Đây là thí nghiệm được thực hiện trên tàu con thoi vào năm 1992. Trước đó các nhà vật lý không biết điều gì sẽ xảy ra khi đun nước ở môi trường không trọng lực, do tính phức tạp của động lực học chất lỏng. Sau đó, họ đi đến kết luận sự khác biệt là do không có đối lưu và sự nổi khi đun nước trên tàu vũ trụ, hai hiện tượng được gây ra bởi trọng lực.

Hiệu ứng Leidenfrost

Khi một giọt nước rơi vào một bề mặt nóng hơn nhiều so với điểm sôi của nó, nó sẽ di chuyển trên đó lâu hơn so với bạn nghĩ rất nhiều. Hiện tượng này được gọi là "hiệu ứng Leidenfrost". 

Nó xảy ra do bề mặt bên dưới của giọt nước khi bốc hơi, các phân tử hơi nước sẽ không thể thoát đi, tạo thành một lớp cách nhiệt, không cho nước tiếp xúc với bề mặt nhiệt độ cao phía dưới.

Video hiệu ứng Leidenfrost:

Sức căng bề mặt

Đôi khi nước cho cảm giác nó chống lại các định luật vật lý; liên kết với nhau chống lại trọng lực hay gây áp lực lớn lên các vật nặng để phá vỡ chúng. Đây là sức mạnh của sức căng bề mặt, một tính chất làm cho lớp ngoài cùng của một khối nước hoạt động như một cái màng.

Khác với các phân tử nằm trong lòng khối chất lỏng, được kéo từ mọi hướng với một lực như nhau dẫn đến hợp lực bằng 0, các phân tử nằm trên bề mặt chất lỏng không có các lực kéo từ phía trên, dẫn đến hợp lực sẽ kéo các phân tử hướng vào nhau, tạo ra một áp lực nội tại có thể giữ được vật nặng nổi. Như trên hình minh họa, chiếc ghim giấy có thể nổi trên mặt nước dù nó nặng hơn nước rất nhiều.

nhung-nghich-ly-ky-la-ve-tinh-chat-vat-ly-cua-nuoc-1

Sức căng bề mặt của nước có thể giữ cái ghim giấy không chìm. Ảnh: Creative Commons/Alvesgaspar

Nước sôi biến thành tuyết

Khi có một sự chênh lệch nhiệt độ lớn, như giữa nước sôi (100 độ C) và nhiệt độ ngoài trời – 34 độ C, nếu đổ nước sôi ra ngoài, nó sẽ lập tức biến thành tuyết.

Nguyên nhân của hiện tượng này là do không khí ở nhiệt độ thấp rất đặc. Các phân tử khí sắp xếp rất chặt trong không gian, gần như không còn chỗ cho các phân tử hơi nước.

Trong khi đó, nước sôi lại giải phóng hơi nước rất nhanh. Khi hắt nước sôi ra ngoài không khí lạnh, nó sẽ chuyển thành dạng giọt, làm tăng diện tích bề mặt, đồng nghĩa với đẩy nhanh quá trình giải phóng hơi nước.

Do đó, lượng hơi nước được giải phóng sẽ là rất nhiều, nhiều hơn lượng hơi mà không khí lạnh có thể chứa. Chúng phải bám vào các hạt vi mô trong không khí như natri hay canxi để tạo thành tinh thể, hình thành bông tuyết.

Băng có thể tích lớn hơn, nhẹ hơn nước lỏng

Với hầu hết các chất, thể rắn bao giờ cũng đặc hơn thể lỏng, do các phân tử chất rắn thường sắp xếp chặt hơn, nước thì ngược lại. Khi đóng băng, thể tích của nó tăng khoảng 8%. Đây là lý do tại sao các viên đá hay thậm chí các tảng băng khổng lồ có thể nổi trên nước lỏng.

nhung-nghich-ly-ky-la-ve-tinh-chat-vat-ly-cua-nuoc-2

 Băng nhẹ hơn nước nên có thể nổi trên mặt nước. Ảnh: Creative Commons/Mila Zinkova

Khi nước bắt đầu đóng băng, hiện tượng cũng giống các chất khác, các phân tử chuyển động chậm hơn, liên kết hydro giữa các phân tử nước ổn định hơn và chúng đi vào các vị trí cố định. Sự khác biệt nằm ở cấu trúc lục giác trong các tinh thể băng, để lại nhiều khoảng trống, làm cho về tổng thể, băng có thể tích lớn hơn nước lỏng. Có thể thấy rõ hiện tượng này tại các khay đá trong tủ lạnh, luôn có một vùng gồ lên ở giữa các viên đá, đây chính là phần thể tích tăng lên so với nước lỏng.

Hình dạng mỗi bông tuyết là duy nhất

Trong lịch sử nghiên cứu về tuyết, người ta nhận thấy mỗi bông đều có một hình dạng đối xứng duy nhất, không có bông nào giống hệt nhau. Nguyên nhân là mỗi bông tuyết đều bắt đầu hình thành như một cấu trúc lăng kính lục giác đơn giản và rơi xuống. 

nhung-nghich-ly-ky-la-ve-tinh-chat-vat-ly-cua-nuoc-3

Bông tuyết. Ảnh: Kenneth Libbrecht, Caltech

Trong quá trình rơi, chúng trải qua các điều kiện thay đổi hình dạng khác nhau, từ nhiệt độ, độ ẩm và áp suất không khí. Những biến số này đảm bảo không bao giờ lặp lại nên không có hai bông tuyết nào giống hệt nhau.

Tuy nhiên, điều thú vị là 6 cạnh của bông tuyết phát triển đồng bộ hoàn hảo, tạo ra sự đối xứng lục giác, do chúng trải qua các điều kiện giống nhau.

Nguồn gốc của nước

Nguồn gốc chính xác của vật chất bao phủ 70% hành tinh này vẫn còn là một bí ẩn với các nhà khoa học. Họ nghi ngờ rằng toàn bộ nước trên Trái Đất đã bốc hơi cách đây 4,5 tỷ năm, do nhận nhiệt lượng quá lớn từ Mặt Trời trẻ. Nghĩa là sau đó nước chúng ta đang sử dụng phải có sau thời điểm đó.

Có thể các vật thể ngoài hệ Mặt Trời, ví dụ như sao chổi, trong đợt bắn phá lớn (Late Heavy Bombardment) đã mang nước tới Trái Đất. Một sao chổi có thành phần là đá và băng, với một cái đuôi dài bằng băng bốc hơi có thể đã va chạm với Trái Đất. 

Nghiên cứu nước bốc hơi từ các sao chổi lớn như Harley, Hyakutake, và Hale-Bopp cho thấy nước của chúng chứa một đồng vị hydro khác với Trái Đất, nặng hơn hydro của nước Trái Đất. Nghĩa là có thể sao chổi không phải là nguồn cấp nước duy nhất.

 Nguyễn Thành Minh

[Trở về]
 
Tin mới hơn
Quảng Nam tổ chức khóa đào tạo An toàn bức xạ cho nhân viên bức xạ trong y tế và công nghiệp
Khai mạc Tuần lễ Kết nối công nghệ và Đổi mới sáng tạo năm 2020
UBND tỉnh nghe báo cáo Đề án hỗ trợ Hệ sinh thái khởi nghiệp sáng tạo trên địa bàn tỉnh.
Đại hội đại biểu Đảng bộ tỉnh Quảng Nam lần thứ XXII sẽ diễn ra từ ngày 11 đến ngày 13/10/2020
Hội thảo trực tuyến “Nâng cao năng lực chuyển đổi số cho các địa phương ở Việt Nam”
Ngày 26 tháng 8 năm 2020, Ông Chu Ngọc Anh - Bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ gửi thư chúc mừng đến Ông Nguyễn Phi Thạnh, Giám đốc Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Quảng Nam
10 sự kiện Khoa học và Công nghệ nổi bật năm 2019
Ba phụ nữ Việt lọt top 100 nhà khoa học tiêu biểu châu Á
Chuyện gì sẽ xảy ra nếu chúng ta ăn phải gói chống ẩm?
THÔNG ĐIỆP NGÀY SỞ HỮU TRÍ TUỆ THẾ GIỚI 2020 (26/4): 'ĐỔI MỚI SÁNG TẠO VÌ MỘT TƯƠNG LAI XANH'
Việt Nam có thêm tạp chí lọt danh sách 'Web of Science'
Bộ xét nghiệm COVID-19 của Việt Nam sản xuất vừa được Bộ Y tế và Chăm sóc xã hội Anh cấp phép đạt tiêu chuẩn châu Âu
Zoom tiếp tục bị tấn công, sử dụng thế nào cho an toàn?
Viện Ứng dụng công nghệ: Chế tạo thành công robot lau sàn khử khuẩn phòng bệnh
Phóng sự "Hồi sinh cây quế Trà My"
Công bố dịch COVID-19 toàn quốc
Thủ tướng Chỉ thị: Cách ly toàn xã hội từ 0 giờ 01/4/2020 trên phạm vi toàn quốc
5 điều cần làm ngay để phòng, chống dịch bệnh COVID-19
Liệu Covid-19 có chấm dứt khi mùa hè đến?
Sở Khoa học và Công nghệ Quảng Nam thực hiện sắp xếp theo hướng tinh gọn, hiệu quả
Giới thiệu một số kết quả tại Hội thảo về Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực hiện phục vụ đăng ký mở rộng phạm vi bảo hộ chỉ dẫn địa lý “Ngọc Linh” cho sản phẩm Sâm củ và phát triển vùng trồng sâm theo quy hoạch trên địa bàn tỉnh Quảng Nam
Khoa học và Công nghệ tỉnh Quảng Nam_ Trước thời cơ, thách thức của CMCN 4.0
Bài phỏng vấn của Nhà báo TRIEU NHAN với Ông Phạm Viết Tích_ Giám đốc Sở KH&CN Quảng Nam về: Giải pháp tăng cường dụng khoa học & công nghệ vào sản xuất và đời sống
Nghiệm thu đề tài: Bảo tồn và phát huy giá trị nghệ thuật trong âm nhạc dân gian của Người CơTu tại Quảng Nam
Hội thảo khoa học Đề tài cấp Nhà nước: Xói lở bờ biển, cửa sông
Nghiệm thu Đề tài khoa học ứng dụng Rada hàng hải và tiêu phản xạ góc trên tàu đánh bắt xa bờ
Nghiệm thu đề tài: Nghiên cứu ứng dụng đèn LED và SOLAR trên tàu chụp mực 4 tăng công
THÔNG BÁO Về việc đăng ký hỗ trợ theo cơ chế Nghị quyết 02/2019/NQ-HĐND ngày 12/7/2019 của HĐND tỉnh Quảng Nam
TRIỂN KHAI NGHỊ QUYẾT 02/2019/NQ-HĐND CỦA HỘI ĐỒNG NHÂN DÂN TỈNH QUẢNG NAM VỀ CƠ CHẾ, CHÍNH SÁCH HỖ TRỢ PHÁT TRIỂN HOẠT ĐỘNG KHCN TỈNH QUẢNG NAM GIAI ĐOẠN 2019-2025
Giới thiệu chính sách hỗ trợ về KH&CN với nhiều ưu đãi, dễ tiếp cận cho tổ chức, cá nhân tại tỉnh Quảng Nam
Doanh nghiệp khoa học và công nghệ nhận nhiều ưu đãi mới
Hợp tác “3 nhà”, thương mại hóa kết quả nghiên cứu khoa học
Các cơ chế, chính sách hỗ trợ phát triển hoạt động khoa học và công nghệ theo Nghị quyết số 02/2019/NQ-HĐND ngày 12/7/2019 của Hội đồng nhân tỉnh
Doanh nghiệp khoa học và công nghệ nhận nhiều ưu đãi mới
Hội nghị giao ban khoa học và công nghệ vùng Nam Trung Bộ -Tây nguyên lần thứ 15
Kỷ yếu Hội thảo:Giải pháp tăng cường ứng dụng tiến bộ KH&CN phục vụ sản xuất và đời sống
Kỷ niệm 60 năm ngày thành lập ngành khoa học và công nghệ Việt Nam (1959 - 2019) và Ngày hội khởi nghiệp sáng tạo tỉnh Quảng Nam lần thứ Nhất, năm 2019
Hội thảo: Giải pháp tăng cường ứng dụng tiến bộ KH&CN phục vụ sản xuất và đời sống
Trung tâm Khoa học và Công nghệ tỉnh Quảng Nam tham gia trưng bày, giới thiệu các sản phẩm từ kết quả nghiên cứu khoa học và công nghệ
Quảng Nam tổ chức nhiều hoạt động hướng tới kỷ niệm 60 năm ngày thành lập ngành Khoa học và Công nghệ (1959 -2019), Ngày Khoa học và Công nghệ Việt Nam (18/5) và Ngày hội khởi nghiệp sáng tạo lần thứ nhất năm 2019
Quyết định số 467/QĐ-TTg ngày 25/4/2019 của Thủ tướng Chính phủ
Ngày Sở hữu trí tuệ 2019: Bàn về Sở hữu trí tuệ và thể thao
Từ nghiên cứu đến thực tiễn với cây sâm Ngọc Linh tại Quảng Nam
Lễ Kết nạp đảng viên mới của Chi bộ Trung tâm Khoa học và Công nghệ
Gặp mặt đầu xuân 2019
Công bố Quyết định thành lập Trung tâm Khoa học và Công nghệ Quảng Nam và các quyết định về công tác cán bộ
“Khoa học và Công nghệ năm 2019 phải tốt hơn 2018”
Sở Khoa học và Công nghệ thăm và chúc Tết Mẹ Việt Nam anh hùng và xã kết nghĩa Trà Tân, huyện Bắc Trà My nhân dịp Tết Nguyên đán Kỷ Hợi năm 2019
Nhà sưu tầm những bất ngờ toán lý
Hội nghị học tập, quán triệt và triển khai thực hiện Nghị quyết Hội nghị lần thứ tám Ban Chấp hành Trung ương Đảng khóa XII
Đầu Trước Sau Cuối
Tin cũ hơn
Gặp mặt đầu năm
Gặp mặt trí thức tiêu biểu Tết Bính Thân 2016
4 nhà khoa học Việt trong danh sách 'ảnh hưởng nhất thế giới'
XÉT, CÔNG NHẬN SÁNG KIẾN NĂM 2015
Ban hành Thông tư về cơ chế khoán sử dụng kinh phí trong KH&CN
Những sự kiện khoa học Việt Nam năm 2015
Hội thảo cơ chế quản lý Chương trình hỗ trợ ứng dụng, chuyển giao tiến bộ khoa học và công nghệ thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội nông thôn, miền núi, vùng dân tộc thiểu số giai đoạn 2016-2025
Hội thảo khoa học “Hiệu quả sử dụng điện mặt trời và đen Led trên tàu lưới vây xa bờ ở Quảng Nam”
Hội nghi tổng kết Đề án hỗ trợ thanh niên học nghề và tạo việc làm giai đoạn 2012-2015
Hội nghị tổng kết 10 năm thực hiện chiến lược KH&CN Quảng Nam (2006-2015)
Bảo hộ nhãn hiệu với sự phát triển các sản phẩm làng nghề, sản phẩm đặc trưng của địa phương.
Hội thảo đào tạo cán bộ nguồn về thống kê khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo
Hội đồng KH&CN tư vấn xác định nhiệm vụ "Nghiên cứu thiết kế, chế tạo một số loại khuôn chuyên dụng dùng trong công nghiệp ô tô"
Ngày Tiêu chuẩn Thế giới 14/10 năm 2015
Quảng Nam tham gia Chợ công nghệ và thiết bị quốc tế Việt Nam 2015
Techmart 2015 khẳng định: Chìa khóa của thương trường là công nghệ mới
Khai trương Hệ thống thông báo tự động về hàng rào kỹ thuật trong thương mại
Kết thúc cơ bản đàm phán FTA Việt Nam-EU
Hội nghị trực tuyến toàn quốc quán triệt Nghị quyết 37-NQ/TW về công tác lý luận và định hướng nghiên cứu đến năm 2030
Xây dựng mô hình đồng quản lý Tôm hùm và Vú nàng tại Khu bảo tồn biển Cù Lao Chàm
Hội nghị sơ kết 5 năm xây dựng và áp dụng hệ thống quản lý chất lượng theo TCVN ISO 9001:2008 tại các cơ quan hành chính nhà nước
Thanh tra diện rộng chuyên đề năm 2014
Hội thảo kế hoạch truyền thông Ngày Khoa học và Công nghệ 18/5
Trao quyết định bổ nhiệm cán bộ lãnh đạo các đơn vị thuộc Bộ KH&CN
Hội nghị tổng kết việc triển khai thực hiện kế hoạch xây dựng và áp dụng hệ thống quản lý chất lượng theo chuẩn quốc gia TCVN ISO 9001:2008
Trang 1 của 1 Đầu Trước Sau Cuối