Tại sao nước ướt, còn lửa thì nóng?

Đây có thể là một câu hỏi ngớ ngẩn nhưng tại sao nước ướt? Tất cả các giải đáp trước đây về nước không giải thích lý do tại sao nước ướt. Chúng ta chỉ hiểu đơn giản rằng nước đương nhiên là ướt.

Tương tự như vậy, chúng ta cũng hiển nhiên biết rằng lửa tạo ra nhiệt. Nhưng điều gì làm cho lửa nóng?

Theo giải đáp trên website Đại học University of California, Santa Barbara (UCSB), là một chất lỏng, nước không tự ướt, nhưng có thể làm cho các vật liệu rắn khác bị ướt.

Độ ẩm là khả năng của chất lỏng bám vào bề mặt vật rắn, vì vậy khi chúng ta nói rằng một thứ gì đó ẩm ướt thì có nghĩa là chất lỏng dính vào bề mặt vật liệu.

Việc một vật thể ướt hay khô phụ thuộc vào sự cân bằng giữa lực dính và lực liên kết. Có thể hiểu nôm na lực liên kết là hai thứ giống nhau dính vào nhau, còn lực dính là hai thứ khác nhau dính vào nhau.

Nước không tự ướt nhưng có thể làm cho các vật liệu rắn khác bị ướt.

Lực liên kết là lực hấp dẫn trong chất lỏng khiến cho các phân tử trong chất lỏng "thích" dính lại với nhau. Lực liên kết cũng liên quan đến sức căng bề mặt. Nếu các lực liên kết rất mạnh, thì khoảng cách các phân tử của chất lỏng cực gần và chúng sẽ không lan nhiều ra trên bề mặt của một vật thể.

Ngược lại, lực dính là lực hấp dẫn giữa chất lỏng và bề mặt vật liệu. Nếu lực dính mạnh, chất lỏng sẽ cố gắng và lan ra bề mặt càng nhiều càng tốt. Vì vậy, bề mặt ướt như thế nào phụ thuộc vào sự cân bằng giữa hai lực này. Nếu lực dính (chất lỏng-rắn) lớn hơn lực liên kết (chất lỏng-lỏng), chúng ta nói rằng vật liệu bị ướt và chất lỏng có xu hướng lan ra ngoài để tối đa hóa sự tiếp xúc với bề mặt. Mặt khác, nếu lực dính (chất lỏng-rắn) nhỏ hơn lực liên kết (chất lỏng-lỏng), chúng ta nói rằng vật liệu này khô và chất lỏng có xu hướng kết hạt thành một giọt hình cầu và cố gắng giảm thiểu tiếp xúc với bề mặt.

Nước thực sự có lực liên kết khá cao do liên kết hydro, và do đó nó làm ướt bề mặt không tốt bằng một số chất lỏng như acetone hoặc rượu. Tuy nhiên, nước làm ướt một số bề mặt nhất định như thủy tinh chẳng hạn. Thêm chất tẩy rửa vào nước có thể làm cho nước làm ướt tốt hơn do lực liên kết của nó giảm đi. Các vật liệu chống nước như vải Gore-tex được làm từ vật liệu kỵ nước (không thấm nước) và do đó lực liên kết trong nước (lỏng-lỏng) mạnh hơn nhiều so với lực dính (rắn-lỏng) và nước có xu hướng kết hạt ở bên ngoài của vật liệu và làm nó luôn khô ráo.

Đó cũng chính là lý do để giải thích tại sao cũng là chất lỏng, nhưng mức độ làm ướt giữa nước, dầu ăn, sữa… là khác nhau. Và nếu khi con cái hỏi bạn tại sao nước lại ướt thì không nên trả lời cho chúng biết vì nước là chất lỏng. Vì có những chất lỏng không làm ướt như thủy ngân.

Vậy còn tại sao lửa lại nóng?

Lửa nóng vì năng lượng nhiệt (nhiệt) được giải phóng.

Theo trang Thoght.co, lửa nóng vì năng lượng nhiệt (nhiệt) được giải phóng khi liên kết hóa học bị phá vỡ và hình thành trong quá trình đốt cháy. Đốt cháy biến nhiên liệu và oxy thành carbon dioxide và nước. Để phản ứng diễn ra cần thiết phải có năng lượng phá vỡ liên kết trong nhiên liệu và giữa các nguyên tử oxy, nhưng năng lượng được giải phóng nhiều hơn khi các nguyên tử liên kết với nhau thành carbon dioxide và nước.

Nhiên liệu + Oxy + Năng lượng → Carbon Dioxide + Nước + Năng lượng nhiều hơn

Cả ánh sáng và nhiệt đều được giải phóng dưới dạng năng lượng. Ngọn lửa là bằng chứng hữu hình của năng lượng này. Ngọn lửa bao gồm chủ yếu là khí nóng. Than hồng phát sáng vì vật chất đủ nóng để phát ra ánh sáng sợi đốt (giống như đầu đốt bếp), trong khi ngọn lửa phát ra ánh sáng từ các khí bị ion hóa (như bóng đèn huỳnh quang). Ánh sáng lò sưởi là một dấu hiệu rõ ràng của phản ứng đốt cháy, nhưng năng lượng nhiệt (nhiệt) cũng có thể là vô hình.

Tóm lại: Lửa nóng vì năng lượng dự trữ trong nhiên liệu được giải phóng đột ngột. Năng lượng cần thiết để bắt đầu phản ứng hóa học ít hơn nhiều so với năng lượng được giải phóng.