Bạn biết không, nếu bạn lấy nước nóng hoặc nước đã đun sôi để nguội để làm đá, thì nước sẽ nhanh đông đá hơn đấy. Để giải thích cho hiện tượng này mời bạn đọc bài viết dưới đây nhé!
Trước khi giải thích hiện tượng này, chúng ta cùng nhau tìm hiểu về đặc tính của nước.
Đặc tính của nước?
Nước có ba đặc tính rất đặc biệt:
– Thứ nhất: Thể tích nước đông đá sẽ lớn hơn nước ở nhiệt độ phòng, do vậy không nên dùng ly, cốc, chai bằng thuỷ tinh hoặc sứ để đựng dễ gây bể. – Thứ hai: Hoa tuyết luôn ở hình lục giác và tất cả hoa không bao giờ có hình dạng giống nhau.
– Thứ ba: Ở cùng một điều kiện thì nước sôi nhanh đông đá hơn nước nguội.
Đã hiểu rõ đặc tính của nước rồi, chúng ta hãy giải thích cho hiện tượng ở đầu bài viết nhé.
Giải thích theo khoa học
Phân tử nước đc liên kết bởi 2 nguyên tử khí là H2 và 1 nguyên tử khí O2
Phân tử nước đc liên kết bởi 2 nguyên tử khí là H2 và 1 nguyên tử khí O2. Ta thấy nước đóng băng từ trên xuống và từ ngoài vào trong, do tính chất của nước nghĩa là phân tử nước lạnh sẽ chìm xuống[ vào trong] và nóng sẽ nổi lên trên [ra ngoài].
Khi cốc nước nóng đặt trong môi trường dưới 0 độ C, do chênh lệch nhiệt đột ngột thì sự luân chuyển của các phân tử nước nóng đi lên [đi ra ngoài], lạnh đi xuống [vào trong] diễn ra nhanh, tạo ra dòng hải lưu cấp phân tử. Nhờ dòng hải lưu đó mà phân tử nước lạnh được đưa vào trong nhanh nên bên trong được đóng băng gần như cùng lúc với bên ngoài cốc nước, giống như ta chiên xào đảo thức ăn cho chín đều.
Nước nóng làm bộ phận đo nhiệt của tủ lạnh thông báo là nhiệt độ của tủ đá chưa đạt . Thế là máy nén chạy tiếp để rút nhiệt độ nóng ra. Vì thế, tủ đá sẽ lạnh thêm. Nhiệt độ chuyền vào khay nước dựa vào chu vi của nước, nếu chu vi của khay càng lớn thì đóng băng càng nhanh. Nước là H2O, khi dung sôi, nguyên tử sẽ tách xa ra và thành hơi. Khi gặp lạnh, nguyên tử hết nang lượng tiềm năng để di, chuyển ít lại , đến lúc nước đông băng nguyên tử kg có chỗ để di động, và trở thành chất rắn. Cho nên trọng lượng của nước lạnh cao hơn nước nóng, và nó sẽ chìm xuống dưới.
Khi nóng, các phân tử nước sẽ dao động nhanh hơn, tỏa ra nhiều nhiệt lượng hơn đồng thời giữa các phân tử nước bây giờ có các khe hở lớn do giãn nở. Trong quá trì dao động các phân tử nước không ngừng tạo ra ma sát và chạm vào các phân tử nước đóng băng trong tủ lạnh và nhanh chóng hút các phân tử này lấp đầy vào các khe hở ở bên trong, do nước đang nóng nên các phân tử nước nóng di chuyển liên tục và tiếp tục hút các phân tử nước đóng băng bên ngoài không khí vào lấp đầy các khe hở nhanh chóng, đến khi nhiệt độ hạ xuống thì các liên kết bông tuyết được hình thành rất nhanh bởi các phần tử đóng băng đã nằm bên trong và đã định hình được liên các phần tử xung quanh vốn mất nhiều thời gian hơn ở nước lạnh.
Giải thích theo hiệu ứng Mpemba
Hiệu ứng Mpemba là một hiện tượng mà trong một điều kiện nhất định nào đó [đôi lúc xảy ra] – khi cùng làm lạnh, nước nóng có thể đóng băng nhanh hơn nước lạnh. Hiện tượng này phụ thuộc vào nhiệt độ và đang có tranh cãi về các điều kiện để có thể quan sát hiện tượng xảy ra cũng như bản chất của nó.
Sơ đồ mô tả “Hiệu ứng Mpemba”: nước nóng sẽ đóng băng nhanh hơn nước lạnh.
Tuy nhiên, từ rất lâu trước khi Mpemba ra đời, các triết gia vĩ đại trong lịch sử như Aristotle và Descartes cũng từng đề cập tới hiện tượng nước đóng băng kỳ lạ như trên.Hiện tượng nước nóng đóng băng nhanh hơn nước lạnh được gọi là “hiệu ứng Mpemba” – được đặt theo tên học sinh trung học Erasto B.Mpemba người Tanzania. Mpemba tình cờ bắt gặp hiện tượng này lần đầu năm 1963 trong một lớp học nấu ăn tại trường cấp 2 Magamba, khi anh làm lạnh món kem trộn nóng [hỗn hợp trộn để làm kem – vẫn còn nóng trước khi cho vào tủ lạnh] và để ý thấy rằng nó đông cứng nhanh hơn kem trộn lạnh.
Trong nước lạnh, các liên kết cộng hóa trị O – H dài, trong khi liên kết hyđro ngắn; còn trong nước nóng thì ngược lại.
Các nhà nghiên cứu đã cố gắng giải thích Hiệu ứng Mpemba bằng nhiều giả thuyết khác nhau, kể cả quan điểm cho rằng vật đựng ấm khiến việc tiếp xúc nhiệt với tủ lạnh tốt hơn, giúp truyền nhiệt nhanh hơn; hay nước ấm bay hơi nhanh hơn, giúp làm mát nước và khiến quá trình đóng băng diễn ra mau lẹ hơn. Dẫu vậy, không giả thuyết nào được đa số giới khoa học chấp nhận.
06/01/2020 13:30:55 GMT+7
Bạn sẽ không thể nấu được một nồi cơm chín thơm ngon khi ở trên đỉnh núi cao, tuy nhiên vẫn có cách để khắc phục tình trạng này.
Các vận động viên leo núi và những nhà thăm dò địa chất là những người thường xuyên gặp hiện tượng nấu cơm không chín dù nước trong nồi vẫn sôi sùng sục và bốc hơi nghi ngút. Vì sao lại như vậy?
Lý do là bởi trên núi cao, nước không sôi ở nhiệt độ 100°C mà hễ độ cao tăng 1000 m so với mực nước biển, điểm sôi của nước hạ thấp khoảng 3°C. Điều đó có nghĩa là nếu bạn nấu cơm trên đỉnh núi cao khoảng 3000m thì nước sẽ sôi ở nhiệt độ khoảng 90°C, với ngọn núi 5000m sẽ là 85°C. Còn nếu bạn nấu cơm trên 'nóc nhà thế giới' - đỉnh núi Everest với độ cao khoảng 8848 m thì nước sẽ sôi ở nhiệt độ xấp xỉ 73,5°C. Với nhiệt độ sôi thấp như vậy, bạn sẽ không thể nấu được một nồi cơm chín thơm ngon, các hạt gạo chắc chắn sẽ 'sống nhăn'.
Vậy vì sao càng lên cao, điểm sôi của nước càng thấp? Đó là bởi theo đà tăng của độ cao, áp suất khí quyển giảm dần, điểm sôi của nước cũng bắt đầu hạ thấp.
Vậy làm các nào để nấu được nồi cơm chín thơm ngon trên núi cao? Câu trả lời là dùng một loại nồi áp suất thích hợp cho việc đun nước nấu cơm khi ở trên núi cao. Khi nấu bằng nồi áp suất, hơi nước không có cách gì bay từ trong nồi ra, càng tích tụ càng nhiều, nên đã tăng áp suất trong nồi lên. Khi áp suất đạt tới 101,3 kPa - bằng với áp suất khí quyển ở gần mực nước biển, điểm sôi của nước sẽ đạt tới 100°C và lúc này bạn sẽ có nồi cơm chín thơm dẻo.
TH [SHTT]
Điểm sôi của nước có liên quan tới áp suất của nước. Khi áp suất lớn điểm sôi lớn, áp suất nhỏ, điểm sôi nhỏ. Bình thường, áp suất trong không khí ở 101,3 pha, tức là một áp suất không khí tiêu chuẩn, lúc đó điểm sôi của nước sẽ ở 1000C. Nhưng, khi lên các vùng núi, độ cao tăng, không khí trở lên loãng hơn, áp suất không khí sẽ giảm dần, lúc đó lực đẩy của không khí để hòa tan không khí vào nước nhỏ hơn khi ở dưới mặt đất. Do đó, điểm sôi của nước tương ứng cũng thấp hơn, tức là nước không sôi được ở 1000C. Căn cứ vào sự tính toán, ở độ cao 1000m so với mặt nước biển, điểm sôi của nước giảm khoảng 30C.
Do nước vẫn sôi bùng lên, không khí cũng không ngừng tràn vào nồi làm giảm áp suất trong nồi, khiến cho nhiệt độ không thể tiếp tục tăng lên. Ở độ cao 5000m, nhiệt độ sôi của nước không vượt quá 850C. Tại đỉnh Chomolungma cao 8.848m, nhiệt độ sôi của nước là 73,50C. Ở nhiệt độ sôi này không thể nấu chín cơm được, nhưng mì tôm vẫn có thể chín được.
Hiểu được mối quan hệ giữa điểm sôi của nước và áp suất, người ta đã phát minh ra nồi áp suất. Đặc trưng của nồi là làm cho hơi nước bên trong không thể thoát ra ngoài, khiến cho áp suất trong nồi rất mạnh. Từ đó, làm cho điểm sôi của nước được nâng cao nên đồ ăn sẽ chín nhanh hơn.