Vì sao nước đá thường nổi sinh học 10

Nguyên lý của Archimedes nói rằng lực đẩy lên của vật thể chìm bằng trọng lượng của phần nước bị dịch chuyển. Trọng lượng của một vật bằng khối lượng của nó nhân với g, gia tốc do trọng trường. Vì vậy, lực nổi hướng lên - hãy gọi là F B , đối với lực nổi - bằng khối lượng x g của nước.

Mật độ là khối lượng chia cho thể tích, chúng ta có thể sắp xếp lại để nói rằng khối lượng là mật độ nhân với thể tích. Vì vậy, chúng ta có thể nói rằng F B , lực nổi của chúng ta, do đó, bằng khối lượng riêng của nước x khối lượng nước x g.



Để một vật nổi trong nước, lực nổi của nó ít nhất phải lớn bằng trọng lượng của nó Đối với một cái gì đó có thể nổi, lực đẩy lên ít nhất phải lớn bằng lực hấp dẫn. Vậy điều gì quyết định điều này xảy ra? Nó đi đến nhận thức khiến Archimedes nhảy ra khỏi bồn tắm của mình và hét lên 'Eureka!' và trần truồng chạy xuống phố: anh ta nhận ra rằng thể tích của phần nước bị dịch chuyển bằng thể tích của vật thể ở dưới nước.

Vì vậy, nếu thể tích của nước bằng thể tích của vật chìm thì lực nổi F B của ta bằng khối lượng riêng của nước x thể tích của vật bị ngập x g.

Lực nổi này ít nhất phải lớn bằng lực hấp dẫn. Công của trọng lực tác dụng lên vật là? Đó là trọng lượng của vật thể: khối lượng của vật thể x g. Chúng ta có thể sử dụng thủ thuật tương tự như trước đây và nói rằng trọng lượng của vật thể, mà chúng ta gọi là W, bằng khối lượng riêng của vật thể x thể tích của vật thể ngập nước x g. Điều này gần giống như biểu thức cho F B , với một điểm khác biệt: mật độ. Vì vậy, lực nổi sẽ cân bằng lực hấp dẫn nếu khối lượng riêng của vật thể nhỏ hơn khối lượng riêng của nước. Tất cả những điều này đều đi đến một quy luật đơn giản: một vật thể sẽ nổi trên mặt nước nếu nó ít đặc hơn.

Chất rắn sẽ nổi trên chất lỏng nếu nó ít đặc hơn, nhưng rất hiếm khi ở dạng rắn của một vật liệu ít đặc hơn chất lỏng. Một vật chất có thể hình thành các trạng thái vật chất chỉ khác nhau ở cách sắp xếp các hạt. Trong chất rắn, các phân tử tự gói chặt với nhau thành một mô hình lặp lại có trật tự, gọn gàng được gọi là mạng tinh thể.


Vì sao nước đá thường nổi sinh học 10

Các thí nghiệm cho thấy rằng khi 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. Điều này có nghĩa là các liên kết Hydro không đủ mạnh để giữ các phân tử nước lại với nhau.

Vì sao nước đá thường nổi sinh học 10

Nhưng khi nhiệt độ hạ xuống <4oC, các phân tử nước di chuyển chậm lại đủ để các liên kết Hydro kết nối với nhau, vì vậy cấu trúc phân tử nước thay đổi tạo thành mạng lưới.

Vì sao nước đá thường nổi sinh học 10


Cấu trúc mạng lưới có trật tự này ít dày đặc hơn cấu trúc không trật tự của nước dạng lỏng. 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. Và bạn biết rằng nếu một vật thể kém đậm đặc hơn so với chất lỏng chứa nó, nó sẽ nổi lên trên.

Vì sao nước đá thường nổi sinh học 10


Vậy thì sao nếu tính chất của nước giống như hầu hết các chất khác?

Vì sao nước đá thường nổi sinh học 10

Một thế giới mà không có băng nổi, đáy đại dương sẽ bị đóng băng vĩnh cửu. Các loài sinh vật dưới tầng đáy như tôm hùm, cua, rong biển,... sẽ biến mất. Bạn hãy quên giải Oscar của James Cameron đi bởi vì Titanic sẽ không thể bị chìm. Và cuối cùng, hãy nói lời tạm biệt với chỏm băng vùng cực Bắc của chúng ta!


Bạn đang xem: Tại sao nước đá lại nổi trên nước thường sinh 10

Thông thường, chất rắn đặc hơn chất lỏng Vậy tại sao nước đá lại là ngoại lệ? Có lẽ một món đồ uống mát lạnh vào ngày nắng nóng trông sẽ không hấp dẫn lắm nếu những viên đá rơi xuống đáy ly như một viên đá. Nhưng tại sao băng lại nổi trên mặt nước? Trong thực tế, tại sao bất cứ điều gì lại nổi cả?

Điều gì làm cho một cái gì đó nổi?

Một vật thể nhỏ hơn nước sẽ nổi. Chúng ta có thể giải thích hiện tượng này với sự trợ giúp của một lý thuyết gọi là nguyên lý của Archimedes.Trước khi bạn tiếp tục, chúng tôi nên cảnh báo bạn: lời giải thích sau đây sẽ chứa đựng rất nhiều phép toán.Khi bạn đặt một vật vào cốc nước, nó sẽ cảm nhận được một lực nổi đẩy vật đó lên trên so với trọng lực. Để vật thể ở dưới nước hoàn toàn hoặc một phần, một phần nước phải bị dịch chuyển - bạn có thể nhìn thấy khi mực nước dâng lên. Nguyên lý của Archimedes nói rằng lực đẩy lên của vật thể chìm bằng trọng lượng của phần nước bị dịch chuyển. Trọng lượng của một vật bằng khối lượng của nó nhân với g, gia tốc do trọng trường. Vì vậy, lực nổi hướng lên - hãy gọi là F B , đối với lực nổi - bằng khối lượng x g của nước.Mật độ là khối lượng chia cho thể tích, chúng ta có thể sắp xếp lại để nói rằng khối lượng là mật độ nhân với thể tích. Vì vậy, chúng ta có thể nói rằng F B , lực nổi của chúng ta, do đó, bằng khối lượng riêng của nước x khối lượng nước x g.

Vì sao nước đá thường nổi sinh học 10


Để một vật nổi trong nước, lực nổi của nó ít nhất phải lớn bằng trọng lượng của nóĐối với một cái gì đó có thể nổi, lực đẩy lên ít nhất phải lớn bằng lực hấp dẫn. Vậy điều gì quyết định điều này xảy ra? Nó đi đến nhận thức khiến Archimedes nhảy ra khỏi bồn tắm của mình và hét lên 'Eureka!' và trần truồng chạy xuống phố: anh ta nhận ra rằng thể tích của phần nước bị dịch chuyển bằng thể tích của vật thể ở dưới nước. Vì vậy, nếu thể tích của nước bằng thể tích của vật chìm thì lực nổi F B của ta bằng khối lượng riêng của nước x thể tích của vật bị ngập x g.Lực nổi này ít nhất phải lớn bằng lực hấp dẫn. Công của trọng lực tác dụng lên vật là? Đó là trọng lượng của vật thể: khối lượng của vật thể x g. Chúng ta có thể sử dụng thủ thuật tương tự như trước đây và nói rằng trọng lượng của vật thể, mà chúng ta gọi là W, bằng khối lượng riêng của vật thể x thể tích của vật thể ngập nước x g. Điều này gần giống như biểu thức cho F B , với một điểm khác biệt: mật độ. Vì vậy, lực nổi sẽ cân bằng lực hấp dẫn nếu khối lượng riêng của vật thể nhỏ hơn khối lượng riêng của nước.Tất cả những điều này đều đi đến một quy luật đơn giản: một vật thể sẽ nổi trên mặt nước nếu nó ít đặc hơn.
Chất rắn sẽ nổi trên chất lỏng nếu nó ít đặc hơn, nhưng rất hiếm khi ở dạng rắn của một vật liệu ít đặc hơn chất lỏng.Một vật chất có thể hình thành các trạng thái vật chất chỉ khác nhau ở cách sắp xếp các hạt. Trong chất rắn, các phân tử tự gói chặt với nhau thành một mô hình lặp lại có trật tự, gọn gàng được gọi là mạng tinh thể.

Xem thêm: Phần Mềm Làm Phim Chuyên Nghiệp Miễn Phí, Top 7 Phần Mềm Làm Video Chuyên Nghiệp, Miễn Phí

Vì sao nước đá thường nổi sinh học 10


Vì sao nước đá thường nổi sinh học 10


Tại sao nước đá ít đặc hơn nước?

Nếu chất rắn đặc hơn chất lỏng thì tại sao nước đá lại nổi trên mặt nước? Vì nước là một trường hợp đặc biệt. Các phân tử trong nước bị ảnh hưởng bởi một hiện tượng được gọi là liên kết hydro.Phân tử nước là một phân tử hình chữ V được tạo thành từ một nguyên tử oxy ở trung tâm với một nguyên tử hydro ở mỗi bên. Phân tử được liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị, đó là khi hai nguyên tử chia sẻ một cặp electron.

Vì sao nước đá thường nổi sinh học 10


Nước đặc nhất ở nhiệt độ khoảng 4 ° C. Nếu bạn làm lạnh nó thêm nữa, nó bắt đầu nở ra trở lại, và khi nó đã hoàn toàn đông đặc thành băng, nó sẽ tăng thể tích lên khoảng 9%. Áp suất gây ra bởi lớp băng đang giãn nở này không phải là vô hạn nhưng nó rất lớn. Mô đun số lượng lớn của băng là khoảng 8,8 x 10 9 pascal. Điều này có nghĩa là nếu bạn đậy kín một thùng chứa đầy nước và đóng băng nó, áp suất lên các thành bên của thùng chứa sẽ xấp xỉ 790 megapascal hoặc 114.000 pound trên inch vuông. Đó là 7.800 bầu khí quyển và theo Giáo sư Martin Chaplin của Đại học London South Bank, chuyên gia hàng đầu thế giới về đặc tính của chất kỳ lạ này, không có vật liệu nào trên Trái đất có khả năng chịu được áp suất tạo ra. - Robert Matthews Nếu bạn cho nước vào một bình chứa rất cứng và cứng và tiếp tục làm lạnh nó, áp suất sẽ bắt đầu tăng lên khi ngày càng nhiều phân tử áp dụng sự hình thành mạng tinh thể và ép các phân tử còn lại vẫn ở trạng thái lỏng tự do. Nếu vật chứa không bị vỡ, áp suất sẽ tăng rất nhanh cho đến khi cuối cùng đạt khoảng 200 megapascal (khoảng 2000 Khí quyển), các nguyên tử bắt đầu sắp xếp lại thành một cấu hình mới, nhỏ gọn hơn. Có 13 dạng băng đã biết, ổn định ở các nhiệt độ và áp suất khác nhau. Băng thông thường được gọi là băng Ih, trong khi đặc nhất trong số các loại áp suất cao là băng III. Trong một bình kín, áp suất giãn nở sẽ đạt đến điểm cân bằng và nước sẽ đóng băng dưới dạng hỗn hợp nước đá Ih và nước đá III. - Keiron Allen Theo Science Focus