Điện tích có thể làm thay đổi điểm đông đặc của nước

Chia sẻ: Trần Lê Kim Yến | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

42
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Một nghiên cứu đăng trên tạp chí Science, số ra ngày 5 tháng 2, tường thuật rằng nước có thể đông đặc ở những nhiệt độ khác nhau tùy thuộc vào bề mặt mà nó nằm trên đó là tích điện dương hay âm.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Điện tích có thể làm thay đổi điểm đông đặc của nước

Điện tích có thể làm thay đổi điểm đông đặc của nước
Một nghiên cứu đăng trên tạp chí Science, số ra ngày 5 tháng 2, tường thuật rằng nước có thể đông đặc ở những nhiệt độ khác nhau tùy thuộc vào bề mặt mà nó nằm trên đó là tích điện dương hay âm. Dưới những điều kiện nhất định, nước thậm chí còn đông đặc khi nó nóng lên. “Chúng tôi rất, rất ngạc nhiên trước kết quả này”, đồng tác giả của nghiên cứu trên, Igor Lubomirsky thuộc Viện Khoa học Weizmann ở Rehovot, Israel, nói. “Có nghĩa bằng cách điều khiển điện tích bề mặt, hoặc dương hoặc âm, bạn có thể kìm hãm sự hình thành băng hoặc thúc đẩy sự hình thành băng”. Nước thường hay đông đặc bằng cách hình thành một tinh thể băng x ung quanh một hạt bụi hoặc một số tạp chất khác. Không có điểm khởi đầu đó, nước vẫn ở thể lỏng dù dưới điểm đông đặc của nó, xuống tới khoảng -42 độ Celsius. Nước siêu lạnh này có ích trong tự nhi ên và trong phòng thí nghiệm, từ loài ếch và loài cá sống sót qua mùa đông kéo dài cho đến sự bảo quản đông lạnh của máu và các mô. Các nhà khoa học đã nghi ngờ trong hàng thập kỉ qua rằng người ta có thể điện trường để kích hoạt sự đông đặc ở nước siêu lạnh. Một phân tử nước có một chút điện tích dương ở một đầu và một chút điện âm ở đầu kia, nên điện trường có thể đưa các phân tử nước thành dạng rắn bằng cách sắp thẳng hàng chúng theo điện tích.Nhưng những thí nghiệm trước đây nhằm tìm hiểu xem điện trường có thể tác động đến sự đông đặc hay không thật rắc rối bởi các chất liệu được sử
dụng. Những chất giữ điện tích tốt nhất là những kim loại, nhưng như bất kì ai từng cố gắng mở cánh cửa xe hơi sau một cơn bão tuyết đều rõ, băng hình thành dễ dàng trên kim loại mà không cần điện tích gì cả. “Nếu bạn thử làm thí nghiệm này với kim loại, thì bạn chẳng biết cái gì do điện trường gây ra và cái gì do chính kim loại mang lại”, Lubomirsky nói. “Chúng ta muốn biết điện tích có ảnh hưởng gì hay không, hay là cái gì đó đặc biệt ở kim loại”. Thay cho kim loại, Lubomirsky và các đồng nghiệp của ông sử dụng một chất liệu hỏa điện, chất có thể hình thành một điện trường tồn tại ngắn khi nóng lên hoặc lạnh đi. Các nhà nghiên cứu sử dụng bốn tinh thể hỏa điện, mỗi tinh thể đặt bên trong một bình chứa bằng đồng. Mặt dưới của hai tinh thể được tráng chromium để dẫn điện tích, và hai tinh thể kia thì tráng nhôm oxide để giữ bề mặt không tích điện. Các nhà nghiên cứu đặt cơ cấu thí nghiệm trong một căn phòng ẩm ướt và giảm nhiệt độ máy điều nhiệt cho đến khi các giọt nước hình thành trên mỗi tinh thể, sau đó làm lạnh căn phòng thêm cho đến khi nước đông đặc.Khi không có điện tích nào trên mặt, trung bình nước đông đặc ở - 12,5 độ C. Nhưng với bề mặt tích điện dương, nước đông đặc ở nhiệt độ tương đối êm dịu, - 7 độ C. Và với bề mặt tích điện âm, băng hình thành, tính trung bình, ở nhiệt độ đông lạnh – 18 độ C. “Tác dụng mạnh của điện tích thật là kịch tính”, phát biểu của nhà vật lí Gene Stanley ở trường Đại học Boston. Ông còn nói rằng tính đơn giản của thí
nghiệm trên có nghĩa là “nó là thứ hầu như chắc chắn đúng”. Lubomirsky và các đồng sự còn làm cho nước đông đặc bằng cách tăng nhiệt độ của nó. Các giọt nước vẫn ở trạng thái lỏng tại -11 độ C trong thời gian lên tới 10 phút trên một bề mặt tích điện âm. Nhưng sau khi điện tích âm bị khử đi, thì việc làm nóng căn phòng lên – 8 độ C là đủ để cảm ứng một điện tích dương trên tinh thể hỏa điện và làm nước đông đặc. “Đó là một hành trạng rất kì dị”, nhà vật lí khí quyển Will Cantrell thuộc trường Đại học Công nghệ ở Houghton, bình luận. “Trong trường hợp này, trên chất liệu đặc biệt này, nếu bạn làm ấm nó lên, bạn có thể làm cho nó đông đặc”. Đồng tác giả Meir Lahav, cũng ở Viện Weizmann, nói phản ứng của nước với điện tích có lẽ phụ thuộc vào mức độ sắp thẳng hàng của các phân tử nước trên bề mặt mà chúng đông đặc, mặc dù cần có thêm nghiên cứu để tìm ra chính xác cái gì đang diễn ra.“Các phân tử nước sẽ sắp hàng khác nhau, nên tôi dè chừng rằng sự khác biệt này sẽ ảnh hưởng đến nhiệt độ đông đặc của băng”, Lahav nói. “Nhưng tôi không trông đợi một sự kh ác biệt lớn như vậy. Tôi rất vui mừng thấy được điều đó”. Mặc dù ông không có kế hoạch đặc biệt nào nhằm khai thác hiệu ứng trên cho những ứng dụng thí dụ như sự đông đặc đông lạnh hoặc gieo mây, nhưng Lahav nói đội của ông đã đăng kí một bằng sáng chế.
Sự tạo lõi băng “là một bài toán rất cơ bản”, ông nói. “Chừng nào bạn hiểu rõ vấn đề hơn – tức là có sự hiểu biết mới về một hiệu ứng mới – thì các ứng dụng luôn xuất hiện sau đó”.