Vào một ngày nóng bức, không có gì tuyệt vời hơn một ly đồ uống mát lạnh với vài viên đá. Nhưng bạn đã bao giờ dừng lại và tự hỏi, điều gì thực sự xảy ra bên trong ly nước đó chưa? Hành động đơn giản này thực chất là một màn trình diễn ngoạn mục của ngành vật lý. Hãy cùng khám phá vì sao nước đá làm lạnh đồ uống nhé!
Truyền nhiệt từ nóng sang lạnh diễn ra thế nào?
Nguyên tắc đầu tiên và cơ bản nhất của nhiệt động lực học là nhiệt năng luôn di chuyển từ nơi có nhiệt độ cao hơn đến nơi có nhiệt độ thấp hơn. Hãy tưởng tượng nhiệt giống như nước: nó luôn chảy từ chỗ cao xuống chỗ thấp cho đến khi hai bên cân bằng.
Khi bạn cho đá vào ly nước, đồ uống của bạn (vật nóng hơn) có nhiều năng lượng nhiệt hơn những viên đá (vật lạnh hơn). Ngay lập tức, năng lượng nhiệt từ đồ uống sẽ bắt đầu "chảy" sang các viên đá. Điều quan trọng cần nhớ là "cái lạnh" không hề lan tỏa, mà chính là "cái nóng" đang di chuyển đi.
>>> Khám phá thêm: Thí nghiệm thú vị: Vì sao nước đá lại tan chậm hơn khi được đặt trong dầu?
Quá trình tan chảy của đá hấp thụ nhiệt lượng
Đây chính là "siêu năng lực" thực sự của đá. Năng lượng nhiệt mà đá nhận được từ đồ uống không chỉ làm nó nóng lên, mà được dùng cho một nhiệm vụ quan trọng hơn nhiều: phá vỡ cấu trúc tinh thể để tan chảy.
Trong ngành hóa học và vật lý, quá trình chuyển một vật từ thể rắn sang thể lỏng đòi hỏi một lượng năng lượng khổng lồ. Năng lượng này được gọi là "nhiệt nóng chảy ẩn". Viên đá sẽ "hút" một lượng nhiệt rất lớn từ đồ uống xung quanh để thực hiện quá trình tan chảy này.
Trong suốt thời gian tan, nhiệt độ của viên đá vẫn giữ nguyên ở nhiệt độ đông là 0°C, dù nó liên tục hấp thụ nhiệt.
>>> Bài viết liên quan: Nghịch lý của nước: Vì sao thể rắn (đá) lại nổi trên thể lỏng?
Nước đá làm giảm nhiệt độ của đồ uống ra sao?
Bây giờ, hãy kết hợp hai nguyên lý trên lại để thấy toàn bộ quá trình làm lạnh kỳ diệu này:
- Truyền nhiệt bắt đầu: Ngay khi đá chạm vào nước, nhiệt từ đồ uống bắt đầu truyền sang đá.
- Đá "hút" nhiệt để tan chảy: Thay vì nóng lên, viên đá sử dụng năng lượng nhiệt này để phá vỡ các liên kết bên trong nó và chuyển từ thể rắn sang thể lỏng. Đây là giai đoạn làm lạnh hiệu quả nhất.
- Tạo ra nước lạnh: Quá trình tan chảy tạo ra nước ở nhiệt độ 0°C. Lớp nước lạnh này tiếp tục hòa vào đồ uống và hấp thụ thêm nhiệt.
- Đạt đến cân bằng: Quá trình này tiếp diễn cho đến khi toàn bộ đá tan hết và nhiệt độ của cả ly đồ uống đạt đến một trạng thái cân bằng mới, mát lạnh hơn rất nhiều.
Đây là lý do chính vì sao nước đá làm lạnh đồ uống hiệu quả hơn nhiều so với việc chỉ dùng nước lạnh.
Viên đá không chỉ làm mát bằng sự lạnh giá của nó, mà còn là một "cỗ máy" hút nhiệt siêu hiệu quả thông qua quá trình tan chảy. Lần tới khi thưởng thức một ly nước mát, hãy nhớ rằng bạn đang chứng kiến một định luật vật lý đầy quyền năng đang hoạt động ngay trong tay mình.
>>> Xem chi tiết: Vì sao các tinh thể muối ăn luôn có hình dạng khối vuông hoàn hảo?
