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
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Sai lệch 9 phần trăm
10/07/2019
Một sai lệch giữa các phép đo về hằng số Hubble khiến các nhà khoa học phát vấn liệu có điều gì đó không đúng trong hiểu
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 44)
10/07/2019
Chương 12 HÊ, NHÌN ĐI… NÓ BAY KÌA! Khí động lực học và những máy bay đầu tiên Không bao lâu sau khi những máy bay đầu tiên
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 43)
10/07/2019
SỰ THĂNG BẰNG CỦA VIÊN ĐẠN Như ta đã thấy ở phần trước, yếu tố chính làm thăng bằng một viên đạn là chuyển động
Rốt cuộc hydrogen kim loại đã được tạo ra hay chưa?
09/07/2019
Rất nhiều nhà vật lí trong các năm qua khẳng định rằng họ có thể biến hydrogen thành kim loại bằng cách nén nó cực mạnh,
Trái Đất tử ngoại nhìn từ một đài quan sát trên Mặt Trăng
09/07/2019
Hành tinh nào thế này? Trái Đất đấy. Bức ảnh màu giả này cho thấy Trái Đất trông như thế nào trong miền ánh sáng tử
Một trường hợp phản trực giác trong đó hai điện tích cùng dấu hút nhau
09/07/2019
Khi nói đến điện tích, luôn có một chân lí bất di bất dịch: điện tích trái dấu hút nhau, cùng dấu đẩy nhau. Nhưng trong
Xác định lại các giới hạn của độ chuẩn xác đo lường
09/07/2019
Trong hàng thế kỉ, con người đã và đang mở rộng kiến thức của mình về thế giới thông qua việc đo lường ngày càng chính
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 44)
09/07/2019
Boron Là á kim duy nhất trong một nhóm nếu không đã gồm toàn kim loại, boron là nguyên tố đứng đầu nhưng không tiêu biểu lắm

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