Sự giãn nở nhiệt của nước

Chúng tôi trích giới thiệu với các bạn một số bản dịch từ tác phẩm Những câu hỏi và bài tập vật lí phổ thông của hai tác giả người Nga L. Tarasov và A. Tarasova, sách xuất bản ở Nga năm 1968. Bản dịch lại từ bản tiếng Anh xuất bản năm 1973.

Các bài giảng được trình bày dưới dạng thảo luận hỏi đáp giữa giáo viên và học sinh.

§19. Sự giãn nở nhiệt của nước

GV: Sự giãn nở nhiệt của nước có gì đặc biệt nào?

HS A: Khi nước nóng lên từ 0 đến 4oC, tỉ trọng của nó tăng. Nó chỉ bắt đầu giãn nở khi nhiệt độ của nó tăng vượt quá 4oC.

GV: Em giải thích hiện tượng này như thế nào?

HS A: Em không biết.

GV: Tính chất khác biệt này của nước gắn liền với cấu trúc nguyên tử của nó. Các phân tử nước chỉ có thể tương tác theo một kiểu: mỗi phân tử nước chỉ có thể nhận duy nhất bốn phân tử láng giềng có tâm khi đó tạo thành một tứ diện (Hình 72). Tương tác này mang lại một cấu trúc dạng viền, dễ vỡ biểu hiện tính giả-kết tinh của nước. Tất nhiên, chúng ta có thể nói tới cấu trúc của nước, như với mọi chất lỏng khác, chỉ ở mức trật tự gần (xem §18). Với khoảng cách tăng dần tính từ phân tử đã chọn, trật tự này sẽ chịu sự biến dạng dần dần do sự bẻ cong và sự gãy vỡ của các liên kết liên phân tử. Khi nhiệt độ tăng, liên kết giữa các phân tử bị đứt thường xuyên hơn, nên càng lúc càng có nhiều phân tử với những liên kết chưa bị chiếm giữ chứa những khoảng trống của cấu trúc tứ diện và, do đó, mức độ giả-kết tinh giảm. Cấu trúc kiểu viền của nước là một chất giả kết tinh vừa nói ở trên giải thích một cách thuyết phục sự dị thường của những tính chất vật lí của nước, nhất là tính kì lạ của sự giãn nở nhiệt của nó. Một mặt, sự tăng nhiệt độ làm tăng khoảng cách trung bình giữa các nguyên tử của một phân tử do sự tăng dao động nội phân tử, tức là phân tử hơi “phình ra” một chút. Mặt khác, sự tăng nhiệt độ làm phá vỡ cấu trúc kiểu viền của nước thành ra dẫn tới sự co cụm dày đặc hơn của các phân tử. Hiệu ứng thứ nhất (dao động) sẽ dẫn tới sự giảm tỉ trọng của nước. Đây là hiệu ứng thường gặp gây ra sự giãn nở nhiệt của các chất rắn. Hiệu ứng thứ hai, hiệu ứng phá vỡ cấu trúc, thì trái lại, nó làm tăng tỉ trọng của nước khi nóng lên. Trong lúc đun nước lên 4oC, hiệu ứng cấu trúc chiếm ưu thế và do đó tỉ trọng của nước tăng lên. Tiếp tục đun nóng thêm thì hiệu ứng dao động bắt đầu chiếm ưu thế và do đó tỉ trọng của nước giảm.

Những câu hỏi và bài tập vật lí phổ thông
L. Tarasov và A. Tarasova
Trần Nghiêm dịch
<< Phần trước | Phần tiếp theo >>

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Downlaod video thí nghiệm

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Kỉ lục mới về gia tốc electron: Từ zero lên 7,8 GeV trên 8 inch
23/10/2019
Để tìm hiểu bản chất của vũ trụ, các nhà khoa học phải chế tạo các máy va chạm hạt làm gia tốc electron và hạt phản
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 56)
22/10/2019
Định luật Bode về khoảng cách hành tinh 1766 Johann Elert Bode (1747–1826), Johann Daniel Titius (1729–1796) Định luật Bode, còn gọi
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 55)
22/10/2019
Hiệu ứng giọt đen 1761 Torbern Olof Bergman (1735-1784), James Cook (1728-1779) Albert Einstein từng nói rằng điều khó hiểu nhất ở
Tương lai nhân loại - Michio Kaku (Phần 28)
22/10/2019
HAI CÁCH ĐỂ SỐ HOÁ TÂM TRÍ Thực ra có hai phương án tiếp cận riêng biệt để số hóa bộ não con người. Đầu tiên là Dự
Tương lai nhân loại - Michio Kaku (Phần 27)
22/10/2019
MỘT QUAN ĐIỂM KHÁC VỀ SỰ BẤT TỬ Adaline có thể hối hận về món quà bất tử, và có lẽ cô ấy không đơn độc, nhưng
Thời gian là gì? (Phần 2)
21/10/2019
Vậy thì hãy nói đi: Thời gian là gì? Hãy nói một chút về lũ chồn sương. Để nắm rõ hơn cách các nhà vật lí nghĩ về
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 86)
16/10/2019
Chất siêu chảy Khi những chất lỏng nhất định, ví dụ helium lỏng, khi được làm lạnh xuống chỉ bằng vài độ trên không
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 85)
16/10/2019
Định tuổi bằng phóng xạ Là một ứng dụng tài tình của hiện tượng lượng tử phóng xạ, phép định tuổi bằng phóng xạ

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com