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


Sinh viên Mĩ giải được bài toán electron 60 năm tuổi
14/12/2017
Trong sáu thập niên qua, các nhà khoa học vẫn hằng tìm kiếm một luồng electron ẩn náu ở gần Trái Đất nhưng chưa hề tìm
10 đột phá vật lí của năm 2017
13/12/2017
Tạp chí Physics World của Anh bình chọn các thành tựu quan trắc đa kênh liên quan đến sóng hấp dẫn là Đột phá của năm
Trump lệnh cho NASA trở lại Mặt Trăng
12/12/2017
Lần cuối các nhà du hành vũ trụ người Mĩ đặt chân lên Mặt Trăng là hồi những năm 1970. Tổng thống Mĩ Donald Trump muốn
Top 10 khám phá thiên văn học (Phần 2)
07/12/2017
6. Sự át trội của vật chất tối Hồi thập niên 1970, Vera Rubin không những đã có một khám phá vũ trụ học đồ sộ, mà trong
Top 10 khám phá thiên văn học (Phần 1)
05/12/2017
Những phát hiện không những làm thay đổi thế giới, mà còn thách thức cách chúng ta nhìn nhận sự tồn tại của mình và vị
Moment từ proton được đo chính xác nhất từ trước đến nay
26/11/2017
Các nhà vật lí ở Đức vừa đo được moment từ của proton đến sai số 0,3 phần tỉ. Giá trị này tốt gấp 11 bậc so với phép
Kiểm tra bản chất lượng tử của lực hấp dẫn
26/11/2017
Bất chấp hàng thập kỉ nỗ lực phấn đấu, một lí thuyết về lực hấp dẫn lượng tử vẫn nằm ngoài tầm với của chúng
Lỗ đen ăn thịt sao và ợ ra tia vũ trụ
26/11/2017
Kịch bản sao lùn trắng bị lỗ đen xé xác có thể giải thích được những cơn mưa tia vũ trụ và neutrino mà chúng ta thấy trên
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