Khi thả những viên đá lạnh vào trong một cốc nước thì thấy chúng nổi lên trên miệng cốc. Vì sao vậy? Xin cảm ơn.
Tại sao đá lạnh lại nổi trên mặt nước?
Trả lời của bạn Baoloc H: Nước được tạo thành bởi 1 nguyên tử oxy liên kết với 2 nguyên tử hiđro bằng liên kết cộng hóa trị và liên kết này bị kéo lệch về phía nguyên tử oxy khiến cho nước bị phân cực [mang điện dương ở khu vực gần nguyên tử hiđro và mang điện âm ở khu vực gần nguyên tử oxy].Chú ý liên kết này tạo thành một góc 104 độ 5 phút. Chính vì vậy nước có khả năng liên kết với nhau bằng lực hút tĩnh điện [liên kết hiđro] giữa O của phân tử này với H của phân tử kia. Nếu 2 nguyên tử này liên kết nằm trên 1 đường thẳng thì lực liên kết là mạnh nhất, còn nếu ko thẳng hàng thì liên kết vẫn tồn tại nhưng với lực yếu hơn.
Trong nước đá, các liên kết đều ở trạng thái bền nhất, tức lực liên kết phải là mạnh nhất, chính vì vậy các phân tử nước trong nước đá phải liên kết với nhau theo một cấu trúc mạng nhất định, khác với nước lỏng: các phân tử nước liên kết với nhau một cách tự do. Do đó, ở thể lỏng, số phân tử nước trong một đơn vị thể tích là nhiều hơn so với ở thể rắn. Điều này khiến cho nước đá có khối lượng riêng nhỏ hơn khối lượng riêng của nước lỏng. Vậy là nước đá sẽ nổi trên nước lỏng.
Chúng ta thường biết có 3 trạng thái của vật chất gồm rắn, lỏng và khí, các hạt nhân trong chất rắn dầy đặc hơn chất lỏng và các hạt nhân trong chất lỏng lại dầy đặc hơn chất khí. Đó cũng là lời giải thích về thể rắn của một chất sẽ tụt xuống khi leo trên thể lỏng của chất đó.
Mỗi lần uống nước đá, có lẽ đúng ai đều thấy hiện tượng khá quen thuộc là những tảng đá thường sẽ nổi lên trên mặt nước. Điều này hơi khó hiểu vì cục đá nặng như vậy ghi lại không thể tụt xuống được rượu?
Trong vật lý chúng ta đều biết rằng các chất nở ra khi nóng lên, co lại khi lạnh đi. Nếu cứ theo nguyên lý này để biện minh thì ở như nhau khối lượng, nước đá ở 0oC sẽ có thể tích thứ yếu nước ở thân nhiệt thường. Và theo công thức tính mật độ D = m/V mà xét, nước đá sẽ có mật độ lớn hơn nước lỏng bình thường.
Vì thế, theo logic đá phải tụt xuống nước chứ không thể nổi được? Lý do ở đây là gì? Nó liên quan đến sức đẩy acsimet không?
Vì sao nước đá lại nổi trên mặt nước?
Bạn nghĩ rằng khi nước lỏng bắt đầu đóng băng, các phân tử sẽ liên kết lại với nhau ngày càng chặt chẽ, nhưng đó bất công những gì thực sự xảy ra. Nước có một loại tương tác đặc biệt giữa các phân tử của chúng với nhau mà phần đông các loại chất khác đều không có, nó được gọi là liên kết hydro.
Nước được tạo thành bởi 1 hạt nhân Oxi liên kết với 2 hạt nhân Hydro bằng liên kết cộng hóa trị và liên kết này bị kéo lệch về phía hạt nhân O khiến cho nước bị phân cực. Vì thế các phân tử nước có thể hình thành được các liên kết H.
Các thí nghiệm cho thấy rằng khi thân nhiệt >4oC, các phân tử nước di chuyển mạnh, vì thế các liên kết H bị bẻ gãy khi các phân tử nước va chạm vào nhau do di chuyển nhiệt và lực hút tĩnh điện. Điều này có nghĩa là các liên kết Hydro không đủ mạnh để giữ các phân tử nước lại với nhau.
Nhưng khi thân nhiệt hạ xuống