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.
Nếu quan sát khi thả nước đá vào một ly nước, chúng đều nổi lên? Hay ở giữa đại dương, các tảng băng đều trôi nổi, hãy cùng gicungbiet tìm câu trả lời qua bài viết này nhé.
Các dạng vật chất
Trên thực tế, các loại vật chất sẽ tồn tại ở 3 dạng trạng thái đó là rắn, lỏng và khí. Xếp theo thứ tự này cũng chính là độ dày của mật độ nguyên tử.
Với chất rắn sẽ có mật độ nguyên tử dày đặc nhất, kế đến đó là chất lỏng và khí. Vì thế thông thường các vật thể ở dạng rắn sẽ bị chìm trong chất lỏng vì khối lượng riêng lớn hơn.
Vậy tại sao nước đá là một vật ở dạng rắn nhưng lại thường nổi trong nước là một chất lỏng?
Thông thường với việc chuyển từ dạng lỏng sang rắn thì các liên kết giữa các nguyên tử sẽ trở nên chặt chẽ hơn nhằm tạo thành một thể rắn, tuy nhiên điều đó lại không đúng với nước.
Nước được tạo thành từ 2 nguyên tử Hydro liên kế với 1 nguyên tử Oxi [H2O], dựa trên quan sát ở các thí nghiệm với nhiệt độ 4oC,các phân tử nước chuyển động mạnh, vì thế các liên kết H bị bẻ gãy khi các phân tử nước va chạm vào nhau do chuyển động nhiệt và lực hút tĩnh điện [ảnh a theo hình dưới đây].
Khi nước lỏng bị làm lạnh, đông đá và tạo thànhtinh thể lục giác mở [tinh thể của tuyết],các phân tử nước phải rời xa nhau. Vì lí do này mà thể tích của đá tăng lên khi chuyển từ lỏng sang rắn, dẫn tới khối lượng riêng của nước đá nhỏ hơn khối lượng riêng của nước lỏng. Do đó mà đá nổi lên trên nước lỏng!
Nếu khó hiểu quá, có thể theo cách giải thích sau để dễ hiểu hơn:
“Trong nước đá, các liên kết ở trạng thái bền nhất, tức lực liên kết là mạnh nhất, vì thế 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 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 nên nước đá sẽ nổi trên nước lỏng.”
Điều này là cơ sở cho việc giải thích tại sao băng giá lại có thể nổi trên mặt hồ nước ở những vùng có khí hậu lạnh. Băng giá nổi trên mặt nước,lớp nước ấm hơn sẽ ở phía dưới lớp băng này, vì vậy các loài động vật như cá hay thực vật thủy sinh có thể sống qua mùa đông khắc nghiệt.
Ngoài ra, khi nước lỏng chuyển sang dạng đá, thể thích tăng lên, thế nên ta không được đổ đầy nước vào bình hay chai thủy tinh rồi cho vào tủ lạnh. Bởikhi hình thành nước đá thể tích nước đá giãn nở làm vỡ chai hay bình đựng, rất nguy hiểm!
Video: