Ngược đời nước nóng đóng băng nhanh hơn nước lạnh

Tuy có vẻ khá nghịch lý, nhưng đây hoàn toàn là sự thật và các nhà khoa học hiện vẫn đang chưa tìm được lời giải đáp thuyết phục nhất cho hiện tượng này.

Mặc dù hiện tượng hiệu ứng nhà kính và biến đổi khí hậu đã khiến cho nhiều vùng trên thế giới năm nay không còn thấy tuyết rơi vì mùa đông đã trở nên ấm áp hơn hẳn. Tuy nhiên, vùng Bắc bán cầu hiện nay vẫn đang trải qua một mùa đông lạnh giá dưới 0oC.

Đây là khoảng thời gian khá hiếm hoi mà bạn có thể thực hiện một số thí nghiệm khoa học thú vị về nhiệt độ. Chẳng hạn như việc tạo ra các viên bi đông lạnh khổng lồ bằng bóng nước, đông cứng bong bóng xà phòng, hoặc thậm chí ném nước sôi vào không khí để tạo ra tuyết.


Khi hất nước nóng ra trời lạnh dưới âm, chúng sẽ đóng băng nhanh hơn so với nước bình thường. Nguồn ảnh: youtube.com
Khi hất nước nóng ra trời lạnh dưới âm, chúng sẽ đóng băng nhanh hơn so với nước bình thường. Nguồn ảnh: youtube.com

Vào năm 2013, khi nhiệt độ thấp đến mức đáng báo động, một đoạn video đăng tải trên mạng xã hội đã nhanh chóng thu hút sự chú ý của công chúng khi ghi nhận một hiện tượng đáng ngạc nhiên: Nước nóng đóng băng nhanh hơn so với nước lạnh.

Đây là một hiện tượng không quá xa lạ với các nhà khoa học vì những ghi chép đầu tiên về điều này đã có từ thời Aristotle (Hy Lạp cổ đại).

Thời hiện đại, việc nước nóng đóng băng nhanh hơn so với nước lạnh được đặt tên là hiệu ứng Mpemba, sau khi một học sinh trung học người Tanzania tái khám phá ra hiện tượng này vào năm 1963.

Erasto Mpemba và những người bạn của mình thường làm kem bằng cách sử dụng tủ đông trong trường học. Các em thường làm điều này bằng cách đun sôi sữa và trộn với đường. Sau đó, hỗn hợp này sẽ được để nguội và đặt vào tủ đá.

Một ngày nọ, Mpemba do vội đi học nên đã để sữa vào tủ lạnh khi vẫn còn nóng. Em đã cực kì ngạc nhiên khi sữa của em lại thành kem nhanh hơn so với các bạn cùng lớp. Em nói điều này với người lớn và thầy cô. Tuy nhiên, không một ai chịu tin lời của một đứa trẻ mới 13 tuổi về hiện tượng nghe có vẻ hoang đường như thế này.

Nhưng rất may, sau đó một giáo sư vật lý đến thăm trường của Mpemba và em đã hỏi lại vấn đề này. Hai người đã cùng nhau viết một bài báo cáo cực kì nổi tiếng về hiện tượng nước nóng đóng băng nhanh hơn nước lạnh và cho xuất bản vào năm 1969. Công trình này đã được tái bản rất nhiều lần sau đó.

Nếu bạn cố gắng thử nghiệm hiện tượng này ở nhà, có lẽ bạn sẽ không thu được kết quả như ý muốn. Hiệu ứng Mpemba không phải lúc nào cũng xảy ra trong thực tế. Nó cần phải đáp ứng được một số yếu tố cơ bản.

Để lý giải về hiện tượng này, giả thuyết phổ biến nhất được các nhà khoa học đề xuất là do nước nóng bốc hơi nhanh hơn, mất dần khối lượng và do đó mất ít nhiệt để đóng băng. Tuy nhiên, sau đó các nhà khoa học khác cũng đã chứng minh hiệu ứng Mpemba có thể xuất hiện trong thùng kín, nơi mà hiện tượng bốc hơi không thể diễn ra.

Một số lý thuyết khác cho rằng nước sẽ hình thành nên dòng đối lưu và các tầng nhiệt độ khi nó nguội dần đi. Nói cách khác, một ly nước nóng sẽ có sự chênh lệch rất lớn về nhiệt độ giữa các phần khác nhau bên trong. Khi đó, bề mặt của ly nước sẽ mất nhiệt nhanh. Trong khi một ly nước mát lại có ít sự chênh lệch nhiệt độ hơn. Vì thế quá trình đối lưu sẽ rất yếu để đẩy nhanh sự đóng băng. Tuy nhiên, lý thuyết này vẫn chưa được kiểm chứng tính đúng đắn hợp lý.

Các giả thuyết khác cũng đã được đưa ra, nổi bật nhất là hiệu ứng siêu lạnh (supercooling). Đây là hiện tượng khi các chất khí hòa tan vào dung dịch sẽ làm ảnh hưởng lớn đến quá trình đóng băng của những dung dịch này.

Vào cuối năm 2013, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Singapore đề xuất rằng nghịch lý Mpemba xuất phát từ tính chất độc đáo bên trong liên kết hóa học của phân tử nước. Một phân tử nước điển hình sẽ chứa một nguyên tử oxy và hai nguyên tử hydro. Chúng kết nối với nhau bằng các liên kết hóa trị chia sẻ cặp electron giữa các nguyên tử.

Nhưng khi một số phân tử nước nằm gần nhau quá mức, các nguyên tử hydro của phân tử này cũng sẽ hình thành liên kết với các nguyên tử oxy trong phân tử khác. Chính các liên kết hydro này là nguyên nhân tạo ra những tính chất cơ bản của nước. Chẳng hạn như nước có một điểm sôi tương đối cao, và nở ra khi đông lạnh.

Theo các nhà nghiên cứu, khi nước sôi, các phân tử nước sẽ bị dãn ra, kéo dài các liên kết hydro. Nhưng vì khối lượng và thể tích bị giới hạn nên các liên kết hóa trị trong từng phân tử nước riêng lẻ sẽ bị nén lại, lưu trữ bớt một phần năng lượng. Nếu nước được đông lạnh ở trạng thái này, các liên kết sẽ phóng thích năng lượng tương tự như một chiếc lò xo được dãn ra. Điều này sẽ làm cho nước hạ nhiệt nhanh hơn nhiều khi so sánh với các loại nước có liên kết hóa trị ít bị nén ép hơn.

Tuy nhiên, các nhà khoa học khác lại cho rằng, nếu lý thuyết này hoàn toàn đúng đắn, thì nước sẽ phải xuất hiện thêm khá nhiều tính chất cơ bản khác lạ nữa.

Cộng đồng các nhà khoa học và vật lý trên thế giới vẫn còn đang tranh cãi khá dữ dội với nhau vì một hiện tượng tuy khá đơn giản nhưng không kém phần nghịch lý này. Và trong thời gian chờ đợi, tại sao bạn không thử trải nghiệm hiệu ứng Mpemba này tại nhà bằng chiếc tủ lạnh của mình?

0 BÌNH CHỌN BÀI VIẾT LIKE
0 BÌNH CHỌN BÀI VIẾT LOVE
0 BÌNH CHỌN BÀI VIẾT HAHA
0 BÌNH CHỌN BÀI VIẾT WOW
0 BÌNH CHỌN BÀI VIẾT CRY
0 BÌNH CHỌN BÀI VIẾT ANGRY

Kỳ thú "sóng đóng băng" ở Nam Cực

Lạ lùng hiện tượng sóng biển đóng băng ở Mỹ

Nhà khoa học

Nước nóng

nghiên cứu khoa học

Bóng đá Champions League 1 giờ trước

Mặc dù các nhà đài tại Việt Nam không mua được bản quyền, nhưng người hâm mộ vẫn sẽ được tận hưởng các trận đấu hàng đầu châu Âu nhờ vào UEFA.

Sao Việt Sao Việt 24h 1 giờ trước

Không ít tình bạn thân thiết như chị em của các mỹ nhân trong showbiz Việt tan vỡ chỉ vì những lí do không đáng có.

Sao Việt Sao Việt 24h 1 giờ trước

Sau khi công khai trạng thái đính hôn với Cường Đôla, Đàm Thu Trang đã bị bắt gặp khi xuất hiện tại nhà riêng của bạn trai.

Xã hội 1 giờ trước

Luôn xuất hiện với dáng vẻ hào nhoáng và sang chảnh nhất, ít ai biết được nỗi vất vả trong công việc của những con người suốt ngày phải "lơ lửng" trên bầu trời.

Sao Đông 1 giờ trước

Các chàng trai BTS đã thể hiện sự chuyên nghiệp của mình khi vẫn giữ được nụ cười trên môi trong buổi chụp hình ngoài trời dù thời tiết vô ùng oi bức.

Xã hội 2 giờ trước

Tân lang bảo anh đã suy nghĩ rất kỹ trước khi quyết định ghi dấu lên mặt. Ban đầu, anh bị gia đình và bạn bè phản đối mạnh mẽ.

Sao Việt Sao Việt 24h 2 giờ trước

Cả hai đã rất nhí nhố trong suốt cả lễ đính hôn và liên tục cười đùa khi trao nhẫn đính ước cho nhau.

Cộng đồng mạng 2 giờ trước

Chú chó có bộ lông đen mượt, cặp chân ngắn tũn, khuôn mặt "ngây thơ vô số tội" và thân hình quá khổ chỉ cần đi vài bước là phải nằm thở phì phò nom đến tội.

Tips 2 giờ trước

Từ xa xưa, người Việt Nam đã rất am hiểu việc kết hợp các loài cây cỏ với nhau để có tác dụng hiệu quả nhất trong việc làm đẹp.

Thời trang Thời trang sao 2 giờ trước

Miền Địa Trung Hải yên bình bỗng trở nên nhộn nhịp bởi sự đổ bộ của loạt trang phục, phụ kiện màu sắc phủ kín mọi nẻo đường trong Tuần lễ thời trang Milan.

Sao Đông 3 giờ trước

Thông tin thành viên Big Bang bất ngờ đến Việt Nam mở cửa hàng mỳ hiện tại đang “gây sốt” cộng đồng mạng.

Bóng đá V-league 2017 3 giờ trước

Thế trận không quá chênh lệch thế nhưng bàn thua phút cuối đã khiến HLV và lãnh đạo CLB HAGL dường như không còn giữ được sự bình tĩnh cần thiết.

X Đóng