Giải thích trạng thái thứ hai của nước lỏng

Phần lớn nước trên Trái đất tồn tại ở một trong ba trạng thái hay ba pha – rắn, lỏng, và khí. Tùy thuộc vào môi trường và các phân tử của một nguyên tố nhất định được sắp xếp như thế nào, nó có thể biến đổi từ trạng thái này sang trạng thái khác, và một số nguyên tố thậm chí còn có thể có nhiều hơn một dạng rắn (hãy nghĩ tới cacbon vừa có dạng kim cương vừa có dạng than chì).

Chúng ta thường nghĩ nước tuân theo tiêu chuẩn này, tồn tại hoặc ở dạng lỏng, dạng rắn (băng), hoặc khí (hơi), nhưng H2O có lẽ không đơn giản như ta vẫn nghĩ. Trong một bài báo đăng trên tạp chí International Journal of Nanotechnology hồi tháng trước, các nhà nghiên cứu phát hiện thấy một số tính chất vật lí của nước biến đổi trong một phạm vi nhiệt độ đặc biệt, về cơ bản thu được hai trạng thái khác biệt của nước lỏng.

Từ 50o đến 60oC (122o đến 144oF), những tính chất nhất định của nước, như suất căng bề mặt hoặc chiết suất của nó, hành xử hơi khác với cái được trông đợi ở trạng thái lỏng của nó. Theo các tác giả, nghiên cứu của họ “tập trung chú ý vào một hành trạng song tuyến vạch ra một ranh giới giao cắt trong ngưỡng nhiệt độ 50 ± 10°C giữa hai trạng thái khả dĩ ở nước lỏng.”

Nay Rodrigo Ledesma-Aguilar, giảng viên kì cựu tại Khoa vật lí và Kĩ thuật Điện, Đại học Northumbria, Newcastle, vừa chia sẻ lời giải thích của ông cho hành trạng kì lạ này.

Các liên kết hydro

Các liên kết hydro. Ảnh: Wikimedia Commons, CC BY-SA

Trong một bài báo đăng trên The Conversation, Ledesma-Aquilar trình bày rằng hành trạng khác lạ này có thể giải thích được bởi cấu trúc phân tử của nước.

H₂O hấp dẫn vì nó có hình dạng giống mũi tên, với đầu nhọn oxy và hai hydro ở hai bên. “Các electron trong phân tử có xu hướng phân bố hơi bất đối xứng, làm cho đầu oxy tích điện âm so với đầu hydro,” Ledesma-Aguilar giải thích. Vì vậy, các tính chất của nước có xu hướng khác với tính chất của những chất lỏng khác, và trạng thái thứ hai này có khả năng là một thí dụ nữa của một hành trạng dị biệt như thế.

Ledesma-Aguilar còn cho biết trạng thái thứ hai của nước là một liên tưởng tới tinh thể lỏng. “[Một] khả năng giải thích pha biểu kiến mới của nước là nó hành xử có chút na ná như tinh thể lỏng,” Ledesma-Aguilar nói. “Liên kết hydro giữa các phân tử giữ được chừng mực trật tự nào đó ở nhiệt độ thấp, nhưng cuối cùng ở nhiệt độ cao hơn thì nó đưa đến pha lỏng thứ hai, kém trật tự hơn. Điều này có thể lí giải những sai lệch mà các nhà nghiên cứu quan sát thấy trong số liệu của họ.”

Cho dù nguyên nhân của trạng thái thứ hai này của nước là gì, nhưng việc khám phá ra nó đưa chúng ta tiến vào con đường nhận thức tốt hơn hành tinh của chúng ta và bản thân chúng ta – xét cho cùng, hai phần ba bề mặt Trái đất được bao phủ trong nước, và nước là một thành phần thiết yếu của sự sống. Vì thế, ta càng hiểu rõ hơn về nước thì càng tốt.

Nguồn: Phys, The Convesation

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
Tạo bảng điểm online

Các bài khác


250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 92)
05/07/2020
Hiệu ứng Doppler 1842 Christian Andreas Doppler (1803–1853), Christophorus Henricus Diedericus Buys Ballot (1817–1890) “Khi viên sĩ quan cảnh
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 91)
05/07/2020
Quang học sợi 1841 Jean-Daniel Colladon (1802–1893), Charles Kuen Kao (sinh 1933), George Alfred Hockham (sinh 1938)   Khoa học về sợi
Thời gian có thật sự trôi không?
28/06/2020
Các định luật vật lí hàm ý rằng sự trôi qua của thời gian là một ảo giác. Để né tránh kết luận này, chúng ta phải suy
Chuyện kể của một hạt muon
19/06/2020
Khám phá muon từng khiến các nhà vật lí bối rối. Ngày nay, các thí nghiệm quốc tế sử dụng hạt vốn từng khó hiểu này để
Vì sao lực hấp dẫn khác với những lực còn lại?
17/06/2020
Chúng tôi hỏi bốn nhà vật lí tại sao lực hấp dẫn lạc lõng trong số các lực của tự nhiên. Và chúng tôi nhận được bốn
Cấp độ trong vật lí học
13/06/2020
Không giống triết học, logic học, hay toán học thuần túy, vật lí là một khoa học vừa mang tính kinh nghiệm vừa mang tính định
Tương lai của tâm trí - Michio Kaku (Phần cuối)
13/06/2020
TRIẾT HỌC VÀ KHOA HỌC THẦN KINH Cuộc tranh luận giữa Nguyên lý Copernican và Nguyên lý Nhân loại cũng tạo ra tiếng vang trong khoa
Các nghịch lí Zeno
09/06/2020
ACHILLES VÀ CON RÙA “Mọi chuyển động đều là ảo giác.” Xếp thứ nhất trong chín nghịch lí của chúng ta có từ hai thiên

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