Nước là một chất hấp dẫn có thể tồn tại ở ba trạng thái khác nhau: rắn, lỏng và khí. Chúng ta đã quen thuộc với sự chuyển đổi giữa các trạng thái này, chẳng hạn như băng tan hay nước sôi.

Xem thêm: Một Kỳ Quan Vũ Trụ: JWST Chụp Được Một Vòi Nước Khổng Lồ Trên Một Vệ Tinh Của Sao Thổ

Nhưng bạn có biết rằng có một điều kiện đặc biệt mà nước có thể ở cả ba trạng thái cùng một lúc không? Đây được gọi là điểm ba của nước, và nó xảy ra khi nhiệt độ và áp suất phù hợp với sự cùng tồn tại của nước đá, nước lỏng và hơi nước.

nước
Hiện tượng nước sôi và đóng băng cùng lúc

Ở một nhiệt độ và áp suất rất đặc biệt, nước có thể là đá, lỏng, và hơi cùng một lúc. Điều này được gọi là điểm ba của nước. Nó xảy ra ở 0.01 độ C (32.018 độ F) và 0.006 atm (0.006 bar) áp suất.

Điều này có nghĩa là một số phân tử nước có đủ năng lượng để thoát khỏi trạng thái lỏng và trở thành hơi, trong khi một số phân tử nước mất đi năng lượng và tạo thành tinh thể rắn từ trạng thái lỏng. Sự cân bằng giữa những quá trình này phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất.

Tại sao điểm ba của nước lại quan trọng?

Điểm ba của nước rất quan trọng vì nhiều lý do. Đầu tiên, nó là một tính chất cơ bản của nước xác định hành vi của nó trong các điều kiện khác nhau. Nó cũng đóng vai trò là điểm tham chiếu để xác định các tính chất nhiệt động khác của nước, chẳng hạn như nhiệt dung riêng, entanpy, entropy và năng lượng tự do Gibbs. Hơn nữa, nó được sử dụng như một điểm cố định để hiệu chỉnh nhiệt kế và đo nhiệt độ một cách chính xác.

Điểm ba của nước cũng có ý nghĩa đối với sinh học vũ trụ và khoa học hành tinh. Nó xác định phạm vi các điều kiện mà nước ở dạng lỏng có thể tồn tại trên các hành tinh hoặc mặt trăng khác trong hệ mặt trời của chúng ta hoặc xa hơn nữa.

Nước ở dạng lỏng được coi là cần thiết cho sự sống như chúng ta biết, vì vậy việc tìm kiếm những nơi mà nó có thể tồn tại là rất quan trọng để tìm kiếm sự sống ngoài trái đất.

Ví dụ, sao Hỏa có bầu khí quyển rất mỏng và áp suất bề mặt thấp, điều đó có nghĩa là nước chỉ có thể tồn tại dưới dạng băng hoặc hơi trên bề mặt của nó. Tuy nhiên, có thể có những khu vực mà nước lỏng có thể tồn tại dưới lòng đất hoặc trong các chỏm cực, nơi có áp suất cao hơn.

Tương tự, một số mặt trăng băng giá của Sao Mộc và Sao Thổ, chẳng hạn như Europa và Enceladus, có thể có các đại dương nước lỏng dưới bề mặt dưới lớp vỏ băng dày của chúng, nơi áp suất và nhiệt độ phù hợp với điểm ba của nước.

Làm thế nào chúng ta có thể quan sát điểm ba của nước?

Điểm ba của nước không phải là thứ mà chúng ta có thể dễ dàng quan sát thấy trong tự nhiên, bởi vì nó đòi hỏi một áp suất rất thấp hiếm thấy trên Trái đất. Tuy nhiên, chúng ta có thể tạo điều kiện cho điểm ba của nước trong phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng buồng chân không và nhiệt kế.

Buồng chân không là một hộp kín có thể loại bỏ hầu hết không khí bên trong bằng máy bơm. Nhiệt kế là một thiết bị có thể đo nhiệt độ bằng các phương pháp khác nhau, chẳng hạn như điện trở hoặc bức xạ hồng ngoại.

Để quan sát điểm ba của nước, chúng ta cần cho một ít nước vào một hộp nhỏ bên trong buồng chân không và nối với nhiệt kế. Sau đó, chúng ta cần giảm dần áp suất bên trong buồng bằng máy bơm cho đến khi áp suất đạt 0,006 atm (0,006 bar). Tại thời điểm này, chúng ta sẽ thấy một số bong bóng hình thành trong nước, chứng tỏ nước đang sôi.

Chúng ta cũng sẽ thấy một số tinh thể băng hình thành trên mặt nước, cho thấy nước đang đóng băng. Nhiệt độ của nước phải là 0,01 độ C (32,018 độ F), là điểm ba của nước. Nếu chúng ta thay đổi một chút áp suất, bằng cách tăng hoặc giảm áp suất, chúng ta sẽ thấy một trong các pha biến mất, khí hoặc rắn.

Share.
Theo dõi
Thông báo của
guest
0 Góp ý
Phản hồi nội tuyến
Xem tất cả bình luận