Tại sao ta có thể đi được trên mặt nước đóng băng
|
Tại sao nước chỉ đóng băng bề mặt? Nước là hợp chất tự nhiên phổ biến nhất trên trái đất, trong hóa học chúng có công thức là H2O, dang liên kết phân cực của Hydro và Oxyen. Nước bao phủ tới hơn 70% diện tích bề mặt trái đất bao gồm chủ yếu nước biển, băng, nước ngầm…. Sự sống của con người và các sinh vật gắn liền với sự tồn tại của nước. Để kiểm tra có sự sống trên mặt trăng hay bất kỳ hành tình nào thì đầu tiên các nhà khoa học sẽ tìm xem hành tinh đó có dấu vết của nước hay không. Trái đất chúng ta bao phủ bởi nước, sự hình thành phát triển sự sống liên quan rất lớn tới những đặc tính của nước, dưới đây là một trong trong số dị tính mà nước có được, chúng ảnh hưởng tới sự sống, sự phân bố phát triển các sinh vật trên trái đất đó là: “Tại sao nước chỉ đóng băng bề mặt?”
 Hiện tượng chúng ta thường thấy các khu vực cận cực bắc và cực nam trái đất, vào mùa đông, nước sông, ao, hồ, biển… thường bị đóng băng bề mặt, nhưng phía dưới nước vẫn tồn tại trạng thái lỏng, các sinh vật sống dưới nước Tôm, cua, cá… vẫn có thể sống mà không bị đóng băng, để giải thích điều dị tính bất bình thường này của nước thì ta có thể thấy như sau:
Ta có hình minh họa Dõ ràng quy luật biến đổi tỷ trọng riêng của nước không tuân theo quy luật thông thường, nóng nở ra, lạnh co lại ( nóng nhẹ dần, lạnh nặng lên). Qua biểu đồ đo đạc thấy được nước ở 40C là lúc tỷ trọng chúng chiếm thể tích lớn nhất và 0oC là điểm nước bắt đầu chuyển trạng thái đóng băng. Vậy điều này có thể giải thich tại sao nước đóng băng bề mặt. Để giải thích cụ thể và dễ hiểu hơn ta xem ví dụ sau: Ví dụ: 1 cái hồ lớn AAA gần bắc cực, lúc này thời tiết đang chuyển vào mùa đông, nhiệt độ thấp nhất về đêm lúc này khoảng 2-3-4-5 -7-8 0C, đương nhiên nước trong hồ AAA đã lạnh và vẫn ở thể lỏng. Một đợt không khí lạnh tràn xuống, nhiệt độ bắt đầu giảm từ 7-8 0C xuống 2-1- 0 và âm 0C. Lúc này tại bề mặt của hồ AAA, nước 40C tỷ trọng lớn nhất chìm xuống (bởi nước ở nhiệt độ này tỷ trọng lớn nhất, chúng nặng nhất), tỷ trọng thấp là nước 00C và nước âm 0C nổi lên, khối nước băng này nổi lên tiếp xúc với nguồn nhiệt độ thấp, chúng tiếp tục giảm nhiệt độ và truyền xuống lớp dưới, nhưng tỷ khối cúng cũng giảm theo, do đó chúng nổi lơ lửng trên bề mặt hồ và gắn với nhau thành khối. Điều này chúng ta thường thấy bằng mắt thường, tại sao cốc nước đá những viên đá lại nổi lềnh bềnh trên mặt nước. và thường nước nếu đóng băng thì thường đóng băng sau 1 đêm Ngoài ra bảng thực nghiệm tỷ suât còn cho ta thấy 1 điều hết sức hiển nhiên nữa: khi nước có tỷ trọng cao sẽ nhẹ hơn chúng sẽ ở bên trên, điều này cũng lý rải tại sao về mùa hè nhiệt độ bề mặt ao sông hồ cao trong khi đó phía dưới vẫn mát hơn. Đến đây chúng ta hoàn toàn có thể hiểu được tại sao nước đá nổi vào mùa đông, nước lạnh chìm vào mùa hè . Nguyên nhân cốt lõi trách nhiệm chính yếu của hiện tượng này được giải thích dưới góc độ khoa học như nào? Chúng ta tìm hiểu bản chất hiện tượng này dưới góc độ khoa học như sau: Cấu tạo phân tử nước H2O được hình thành bởi 2 nguyên tử Hydro liên kết với 1 nguyên tử Oxygen, liên kết các nguyên tử trong hợp chất bản chất là liên kết tương tác điện từ, và phân tử nước sẽ có cấu trúc như sau:
Khi phân tử nước hình thành góc liên kết giữa H-O-H là khoảng 1050 để đạt được cân bằng trường tương tác điện. Vậy bản chất hiện tượng dưới góc nhìn khoa học giải tích được dị tính của nước là: Liên kết điện từ trong phân tử nước là liên kết phân cực, nguyên tử Oxy có trường điện âm lớn, nguyên tử H sau liên kết có trường điện + lớn, khi nhiệt độ giảm xuống ở mức 40C, thì dao động nhiệt và tương tác điện từ của phân tử nước giúp nước có được thể tích nhỏ nhất, tỷ trọng lớn nhất. Nếu nhiệt độ giảm xuống tiếp thì các phân tử nước chuyển pha hình thành cấu trúc tinh tể rỗng, chúng sẽ nhẹ hơn. Đó là dị tính của nước. Hiện tượng dị tính của nước đã góp phần làm phong phú sự phát triển sự sống của sinh vật trên trái đất. Rất nhiều dị tính và ứng dụng của nước sẽ được tìm hiểu và phân tích trong những bài viết sau. Dưới đây là dịch vụ chúng tôi cung cấp: a) Hệ thống lọc nước công nghiệp b) Hệ thống lọc nước tinh khiết c) Hệ thống lọc nước sinh hoạt Quý khách có nhu cầu xin vui lòng liên hệ chúng tôi: 0971104620 Website: vnjvietnam.com Xin cám ơn Trần Hữu TuấnCâu trả lời nhất định là không, vậy tại sao chúng ta lại không thể đi trên mặt nước ? TPO - Những lớp băng trên sông hồ hay trên chum nước vào mùa đông đều đóng trên bề mặt nước, chưa bao giờ xảy ra trường hợp lớp băng đóng dưới đáy nước. Lớp băng được đông kết thành từ nước, vậy tại sao băng có thể nhẹ hơn nước?
Nước có một đặc tính khá đặc biệt. Khi ở nhiệt độ trên 4 độ C vẫn có đặc tính giống mọi vật khác là nóng nở lạnh co; nhưng khi nước ở dưới 4 độ C thì đặc tính của nước sẽ ngược lại, tức là lạnh nở nóng co. Cùng một lượng nước đó, sau khi kết thành băng thể tích của nó sẽ giãn nở, theo Định luật II Niutơn: khối lượng tỉ lệ nghịch với thể tích, và vì vậy tảng băng trở nên nhẹ đi. Vì thế băng luôn ngưng kết trên mặt nước mà không đông kết dưới đáy nước. Chỉ khi nào thời tiết thực sự băng giá và nhiệt độ xuống đến mức thấp nhất, nước trên sông, ao hồ mới đóng băng từ trên xuống dưới. Vì sao ở Nam cực nhiều băng hơn Bắc cực? Nam cực và Bắc cực đều là hai mỏm tận cùng của Trái đất, ở vĩ độ giống nhau, thời gian chiếu và góc độ chiếu của ánh sáng Mặt trời cũng giống nhau, vậy mà chúng khác nhau đến kỳ lạ. Nếu như lớp băng Nam cực dày trung bình khoảng 1.700m, thì ở cực Bắc, lớp vỏ lạnh giá này chỉ dày từ 2m đến 4m mà thôi. Vốn là vùng Nam cực có một mảng lục địa rất lớn được gọi là "đại lục thứ bảy" của thế giới, có diện tích khoảng 14 triệu kilômét vuông. Năng lực giữ nhiệt của lục địa rất kém, vì thế, nhiệt lượng thu được trong mùa hè bức xạ hết rất nhanh khiến băng tích lại nhiều. Ngược lại, Bắc Băng Dương ở vùng Bắc cực có diện tích rất lớn khoảng 13,1 triệu kilômét vuông, nhưng chỉ toàn là nước. Nhiệt dung của nước lớn, có thể hấp thụ tương đối nhiều nhiệt lượng rồi từ từ tỏa ra, nên băng ở đây ít hơn ở Nam cực. Người ta đã tính được rằng diện tích băng che phủ trên toàn Trái đất là khoảng 16 triệu kilômét vuông, trong đó Nam cực chiếm tới 4/5. Tổng thể tích băng ở Nam cực ước khoảng 28 triệu kilômét khối, còn ở Bắc cực chỉ bằng gần 1/10 mà thôi. Nếu toàn bộ băng ở Nam cực tan hết thì mực nước biển trên thế giới sẽ dâng cao khoảng 70m. Cực Bắc là vùng đại dương bị đóng băng, bao quanh bởi đất. Trong khi đó, ngược lại, Nam Cực là một lục địa với những dãy núi và hồ và bao quanh bởi đại dương. Với diện tích 14.000.000 km2, châu Nam Cực được coi là hoang mạc lớn nhất thế giới.
|
