Chắc hẳn ai cũng từng "dính chưởng" với màn phun trào bất ngờ từ một chai nước có ga. Đừng vội bực mình! Đằng sau sự cố nho nhỏ đó là cả một thế giới vật lý kỳ thú về áp suất khí. Khám phá bài viết này, bạn sẽ không chỉ biết vì sao chai nước bắn xa khi mở mà còn có thể tự tin giải thích cho bạn bè đấy!
Khí CO2 hoạt động ra sao để nắp chai nước bắn xa khi mở?
Để tạo ra những bọt khí, một lượng lớn khí Carbon Dioxide (CO2) đã sản sinh vào trong nước dưới một áp suất rất cao.
- Trạng thái bị nén: Ở điều kiện thường, CO2 là chất khí. Nhưng dưới áp suất cao bên trong chai kín, các phân tử khí CO2 bị nén lại và hòa tan vào trong chất lỏng.
- Nguyên tắc "càng nén càng tan": Hãy tưởng tượng bạn đang cố nhồi nhét rất nhiều quả bóng bay (phân tử CO2) vào một chiếc hộp nhỏ (nước). Bạn phải dùng rất nhiều sức (áp suất cao) để ép chúng vào. Khi đóng nắp lại, chúng tạm thời "nằm yên" trong đó.
- Sự cân bằng áp suất: Áp suất bên trong chai lúc này cao hơn rất nhiều so với áp suất không khí bên ngoài. Nắp chai chính là "người lính gác" duy trì trạng thái cân bằng bị ép buộc này.
>>> Xem chi tiết: Thí nghiệm ánh sáng: Vì sao một ly nước có thể tạo ra cầu vồng bảy sắc?
Vì sao chai nước bắn xa khi mở nắp?
Khi bạn vặn mở nắp chai, "người lính gác" đã biến mất. Sự thay đổi đột ngột này tạo ra một chuỗi phản ứng vật lý cực nhanh, giải thích vì sao chai nước bắn xa khi mở.
- Giảm áp suất đột ngột: Áp suất bên trong chai ngay lập tức giảm xuống để cân bằng với môi trường bên ngoài.
- CO2 "đòi tự do": Khi áp suất không còn, khí CO2 không thể tiếp tục ở dạng hòa tan. Chúng nhanh chóng chuyển từ dạng lỏng về lại dạng khí, tạo thành hàng triệu bọt khí li ti.
- Hiệu ứng "tên lửa": Quá trình chuyển đổi này diễn ra cực nhanh, thể tích khí CO2 tăng lên gấp nhiều lần. Các bọt khí này giống như hàng triệu động cơ đẩy mini, đẩy mạnh phần chất lỏng ở phía trên ra khỏi miệng chai, tạo thành một tia nước bắn mạnh mẽ.
>>> Tìm hiểu chi tiết: Thử thách trứng rơi không vỡ: Bí mật khoa học đằng sau thí nghiệm
Tác động của việc xóc chai nước nhiều
Việc lắc chai trước khi mở chính là "chất xúc tác" khiến màn phun trào trở nên dữ dội hơn rất nhiều. Nếu không lắc, chỉ có lớp CO2 trên bề mặt tiếp xúc với không khí và thoát ra từ từ.
- Tạo ra vô số "mầm" bong bóng: Khi bạn lắc chai, năng lượng bạn tạo ra sẽ giúp các phân tử CO2 dễ dàng thoát ra khỏi dung dịch nước và hình thành các bọt khí nhỏ lơ lửng khắp nơi trong chai.
- Tăng diện tích bề mặt thoát khí: Thay vì chỉ thoát ra ở bề mặt, giờ đây khí CO2 có thể nở ra từ hàng ngàn vị trí khác nhau bên trong lòng chất lỏng.
- Vụ nổ đồng loạt: Khi bạn mở nắp, tất cả các bọt khí có sẵn này đồng loạt nở ra, tạo ra một lực đẩy tổng hợp cực lớn và đột ngột. Kết quả là một màn phun trào không thể kiểm soát, đẩy nước bắn đi rất xa.
Giờ thì bạn đã hiểu rõ cơ chế vật lý và khí động học đằng sau màn phun trào ngoạn mục rồi đấy. Đây không chỉ là một hiện tượng phiền toái mà còn là một ví dụ tuyệt vời về áp suất khí. Hãy thử quan sát và giải thích cho bạn bè, hoặc biến nó thành một Thí nghiệm tên lửa chai đầy hứng khởi nhé!
>>> Cập nhật thêm thông tin: Bí mật của la bàn: Vì sao kim la bàn luôn luôn chỉ về hướng bắc?
