Đã tìm ra lí do tại sao nước nóng đóng băng nhanh hơn nước lạnh

Một nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Công nghệ Nanyang, Singapore đã tìm ra lời giải thích cho hiện tượng trên nhờ vào việc phân tích cấu trúc liên kết của các phân tử nước.


Có lẽ nhiều bạn đã từng nghe nói đến việc nước nóng đôi khi có thể đóng băng nhanh hơn nước lạnh. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng Mpemba, lấy tên theo một học sinh người Tanzania đã phát hiện ra việc hỗn hợp kem nóng đóng băng nhanh hơn hỗn hợp lạnh trong lớp dạy nấu ăn. Sau đó, cậu học sinh đã viết một bài báo về phát hiện của mình vào năm 1969 cùng với thầy giáo.


Ảnh


Hiệu ứng này lần đầu tiên được quan sát bởi Aritstốt vào thế kỉ thứ 4 TCN, sau đó là Francis Bacon và René Descartes. Lí thuyết giải thích hiệu ứng Mpemba bao gồm, nước nóng bốc hơi nhanh khiến cho thể tích còn lại giảm khiến việc đóng băng trở nên nhanh hơn, bên cạnh đó hơi nước bốc lên tạo thành một lớp sương trên bề mặt giúp cách nhiệt. Tuy nhiên trên thực tế, hiện tượng này không phải lúc nào cũng xảy ra và bạn sẽ thường xuyên thấy nước lạnh đóng băng nhanh hơn thay vì hiện tượng Mpemba xảy ra.


Cho đến nay vẫn chưa có một nghiên cứu chính thức nào nhằm giải thích chính xác lí do tại sao nước nóng đóng băng nhanh hơn nước lạnh. Mới đây, một nhóm các nhà vật lí tại trường đại học Công nghệ Nanyang, Singapore đã tìm ra lời giải thích cho hiện tượng trên nhờ vào việc phân tích cấu trúc liên kết của các phân tử nước.


Như chúng ta đã biết, mỗi phân tử nước bao gồm một nguyên tử oxi liên kết hóa trị với hai phân tử hidro. Các phân tử nước riêng biệt liên kết với nhau nhờ liên kết hidro, được tạo ra khi một nguyên tử hidro nằm gần một nguyên tử oxi của phân tử nước khác.


Liên hidrokết yếu hơn liên kết cộng hoá trị, nhưng lại mạnh hơn lực Van der Waals. Cũng chính nhờ liên kết hidro mà nhiệt độ sôi của nước cao hơn các chất lỏng khác.


Ảnh


Xi và các cộng sự cho rằng Lực liên kết hidro kéo các phân tử nước lại, kéo dãn liên kết cộng hoá trị O-H và tích trữ năng lượng. Khi nước nóng lên, liên kết hidro giãn ra, các phân tử nước co rút trở lại và tỏa năng lượng. Điểm quan trọng là điều này tương đương với việc làm mát. Như vậy hiệu ứng này cộng thêm vào quá trình làm mát thông thường, đồng nghĩa với việc nước nóng đóng băng nhanh hơn nước lạnh trong một số tình huống, giúp lí giải hiệu ứng Mpemba.


Nhóm của Xi đã tính toán độ lớn của hiệu ứng phụ này, và chỉ ra chính xác sự chênh lệch giữa tốc độ làm lạnh giữa nước nóng và lạnh. Rất thuyết phục!


Cách giải thích trên hiện chưa thể dùng để dự đoán các đặc tính mới của nước. Vì vậy, vẫn còn một bước cần giải quyết trước khi bí ẩn được giải đáp thỏa đáng. Dù sao, đây vẫn là một phát hiện lí thú.


Theo Physics Arxiv blog









Da tim ra li do tai sao nuoc nong dong bang nhanh hon nuoc lanh


Mot nhom nghien cuu thuoc Dai hoc Cong nghe Nanyang, Singapore da tim ra loi giai thich cho hien tuong tren nho vao viec phan tich cau truc lien ket cua cac phan tu nuoc.


Co le nhieu ban da tung nghe noi den viec nuoc nong doi khi co the dong bang nhanh hon nuoc lanh. Hien tuong nay duoc goi la hieu ung Mpemba, lay ten theo mot hoc sinh nguoi Tanzania da phat hien ra viec hon hop kem nong dong bang nhanh hon hon hop lanh trong lop day nau an. Sau do, cau hoc sinh da viet mot bai bao ve phat hien cua minh vao nam 1969 cung voi thay giao.


Anh


Hieu ung nay lan dau tien duoc quan sat boi Aritstot vao the ki thu 4 TCN, sau do la Francis Bacon va Rene Descartes. Li thuyet giai thich hieu ung Mpemba bao gom, nuoc nong boc hoi nhanh khien cho the tich con lai giam khien viec dong bang tro nen nhanh hon, ben canh do hoi nuoc boc len tao thanh mot lop suong tren be mat giup cach nhiet. Tuy nhien tren thuc te, hien tuong nay khong phai luc nao cung xay ra va ban se thuong xuyen thay nuoc lanh dong bang nhanh hon thay vi hien tuong Mpemba xay ra.


Cho den nay van chua co mot nghien cuu chinh thuc nao nham giai thich chinh xac li do tai sao nuoc nong dong bang nhanh hon nuoc lanh. Moi day, mot nhom cac nha vat li tai truong dai hoc Cong nghe Nanyang, Singapore da tim ra loi giai thich cho hien tuong tren nho vao viec phan tich cau truc lien ket cua cac phan tu nuoc.


Nhu chung ta da biet, moi phan tu nuoc bao gom mot nguyen tu oxi lien ket hoa tri voi hai phan tu hidro. Cac phan tu nuoc rieng biet lien ket voi nhau nho lien ket hidro, duoc tao ra khi mot nguyen tu hidro nam gan mot nguyen tu oxi cua phan tu nuoc khac.


Lien hidroket yeu hon lien ket cong hoa tri, nhung lai manh hon luc Van der Waals. Cung chinh nho lien ket hidro ma nhiet do soi cua nuoc cao hon cac chat long khac.


Anh


Xi va cac cong su cho rang Luc lien ket hidro keo cac phan tu nuoc lai, keo dan lien ket cong hoa tri O-H va tich tru nang luong. Khi nuoc nong len, lien ket hidro gian ra, cac phan tu nuoc co rut tro lai va toa nang luong. Diem quan trong la dieu nay tuong duong voi viec lam mat. Nhu vay hieu ung nay cong them vao qua trinh lam mat thong thuong, dong nghia voi viec nuoc nong dong bang nhanh hon nuoc lanh trong mot so tinh huong, giup li giai hieu ung Mpemba.


Nhom cua Xi da tinh toan do lon cua hieu ung phu nay, va chi ra chinh xac su chenh lech giua toc do lam lanh giua nuoc nong va lanh. Rat thuyet phuc!


Cach giai thich tren hien chua the dung de du doan cac dac tinh moi cua nuoc. Vi vay, van con mot buoc can giai quyet truoc khi bi an duoc giai dap thoa dang. Du sao, day van la mot phat hien li thu.


Theo Physics Arxiv blog


Đã tìm ra lí do tại sao nước nóng đóng băng nhanh hơn nước lạnh

Một nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Công nghệ Nanyang, Singapore đã tìm ra lời giải thích cho hiện tượng trên nhờ vào việc phân tích cấu trúc liên kết của các phân tử nước.
Giới thiệu cho bạn bè
  • gplus
  • pinterest

Bình luận

Đăng bình luận

Đánh giá