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
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Các bài khác


Các hạt mầm không gian
20/01/2017
Bất chấp những nhập nhằng, bất hạnh nhất định và những câu hỏi vẫn chưa được trả lời, nền vật lí học mà tôi vừa
Neutrino nặng bao nhiêu?
17/01/2017
Neutrino là những hạt sơ cấp được khám phá lần đầu tiên cách nay sáu thập kỉ. Theo năm tháng, các nhà khoa học biết thêm
Thế giới hạt
16/01/2017
Bên trong vũ trụ đã mô tả ở bài học trước, ánh sáng và vạn vật biến dịch. Ánh sáng gồm các photon, các hạt ánh sáng mà
Kiến trúc của vũ trụ
13/01/2017
Vào nửa đầu thế kỉ hai mươi, Einstein mô tả sự vận hành của không gian và thời gian, trong khi Niels Bohr và các đồng nghiệp
NASA công bố các sứ mệnh khám phá Hệ mặt trời sơ khai
08/01/2017
Năm mới mở ra những thách thức mới và những cơ hội mới! Và NASA vừa công bố hai sứ mệnh mới sẽ rời bệ phóng trong thập
METI gửi đi thông điệp giữa các sao vào năm 2018
31/12/2016
Nhu cầu vươn ra tầm xa và tiếp xúc với một nền văn minh khác – cho dù với tư cách cá nhân hay với tư cách nhân loại – là
Lượng tử
28/12/2016
Hai trụ cột của vật lí học thế kỉ hai mươi – thuyết tương đối tổng quát, cái tôi vừa nói ở bài học trước và cơ
Giải thích trạng thái thứ hai của nước lỏng
25/12/2016
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
Vui Lòng Đợi

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