Mạnh Quân
Writer
Những viên đá nhỏ bé trong tủ đông của bạn có khát vọng trở thành những khối băng không? Mặc dù chúng không chạm tới mái nhà, nhưng chúng dường như thách thức trọng lực và phát triển lên trên. Những chiếc gai nhỏ trên đỉnh viên đá tượng trưng cho câu chuyện tuyệt đẹp về sự phát triển từ nước lỏng thành những chiếc vương miện nhọn. Hãy cùng tìm hiểu sâu hơn về cuộc sống của một chiếc gai viên đá.
Điểm cốt lõi của câu chuyện này là khả năng nở ra độc đáo của nước khi đóng băng, không giống như các chất lỏng khác co lại khi đóng băng.
Các gai đá viên, giống như chính khối đá, bắt đầu hành trình của chúng như nước được đưa vào khay đông lạnh. Môi trường ở đây lạnh hơn nhiều và nước đã ở dạng khối, như được tạo hình bởi khay. Các khối đá không đóng băng đồng đều, vì các lớp nước trên ranh giới lạnh hơn nước bên trong.
Hãy nghĩ về việc đứng trong một nhóm người đông đúc vào một ngày đông lạnh giá. Những người tạo thành lớp ngoài cùng của nhóm cảm thấy lạnh hơn nhiều so với những người ở giữa. Khi điều tương tự xảy ra với một lớp nước, nó bắt đầu đóng băng từ bên ngoài. Không giống như các chất lỏng khác, nước nở ra khi được làm lạnh. Điều này xảy ra vì các phân tử nước cần phải di chuyển ra xa nhau để sắp xếp theo hình lục giác khi chúng đóng băng.
Khi các lớp ngoài hoặc các lớp tiếp xúc với khay hoặc không khí đóng băng và chiếm nhiều thể tích hơn, nước ở giữa sẽ bị ép. Khi nhiều nước này đóng băng hơn, lực ép sẽ mạnh hơn và áp suất tăng sẽ đẩy chất lỏng ra ngoài để giải phóng áp suất.
Nước chảy đi đâu?
Tất nhiên, điều này không thể thực hiện được thông qua các mặt bên, nơi khay đỡ các lớp đá bên ngoài, vì vậy cách duy nhất thực tế để nước thoát ra là thông qua một điểm yếu ở phía trên. Nếu có một điểm yếu nhỏ ở phía trên, nước sẽ phun ra, nhưng chỉ một lượng rất nhỏ. Hãy nhớ rằng, chúng ta chỉ đang nói về một lỗ nhỏ ở phía trên của một viên đá.Sau khi ra khỏi khối lập phương và tiếp xúc với không khí rất lạnh, lớp ngoài nhanh chóng đóng băng, để lại phần bên trong ở dạng lỏng. Lúc này, gai băng giống như một ống hoặc ống hút với phần bên trong rỗng và phần bên ngoài rắn. Khi quá trình đóng băng tiến sâu hơn vào bên trong khối lập phương, nước liên tục bị ép và buộc phải tìm một lối thoát khả thi.
Sự thoát này xuất hiện dưới dạng điểm yếu đã được tạo ra, và nước mới đẩy lên qua ống. Quá trình này tiếp tục cho đến khi đầu ống thuôn nhọn lại do đóng băng, hoặc sau khi nó giải phóng hết áp suất do giãn nở.
Cách tạo gai trên băng
Đặt nhiệt độ chính xác
Vì chúng ta muốn phần bên ngoài đông lại càng sớm càng tốt và phần bên trong đông lại sau, việc để quạt bên trong môi trường đông lạnh sẽ thúc đẩy sự phát triển của gai. Một điều khác cần cân nhắc là nếu tủ đông quá lạnh, viên đá có thể đông lại quá nhanh khiến tất cả các bước trên không kịp diễn ra, nghĩa là gai đá sẽ không hình thành.Mặt khác, nếu nhiệt độ không đủ lạnh, phần bên ngoài sẽ không đông lại đủ nhanh để tạo thành gai. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng -7 độ C là nhiệt độ tối ưu nếu bạn muốn trồng gai băng.
Hãy để nó yên
Điều thú vị là lỗ hổng nơi gai mọc thường có hình tam giác, vì các mặt phẳng tinh thể của các tảng băng hình thành trong nước gặp nhau ở góc 60 độ. Khi ba tảng băng gặp nhau ở góc 60 độ, chúng để lại một vùng trống hình tam giác. Nếu viên đá bị xáo trộn trong khi hình thành, các tảng băng này có thể bị trộn lẫn và gai có thể không bao giờ hình thành. Để có gai, tốt nhất là để nguyên tủ đông sau khi bạn cho nước vào để đông lạnh.Sử dụng khay nhựa
Cuối cùng, vật liệu của khay mà các viên đá được hình thành là rất quan trọng. Nếu khay được làm bằng vật dẫn nhiệt tốt, như kim loại, thì các mặt và bề mặt sẽ đóng băng gần như cùng lúc. Điều này xảy ra vì kim loại dẫn nhiệt từ bề mặt xuống phần bên dưới và đưa cả hai đến cùng một nhiệt độ. Trong khi khay nhựa sẽ thúc đẩy sự phát triển của các gai đá bằng cách để một số phần lạnh hơn nhiều so với những phần khác, thì khay kim loại sẽ không giúp hình thành gai vì nó đưa tất cả các phần của viên đá đến cùng một nhiệt độ.
Nếu bạn muốn trồng gai đá viên của riêng mình, hãy đảm bảo để khay chứa đầy nước ở nhiệt độ khoảng -7 độ C trong tủ đông trên khay nhựa. Hãy nhớ rằng các yếu tố môi trường khác như áp suất cũng quan trọng ở một mức độ nào đó. Một điều cuối cùng cần lưu ý nếu bạn muốn trồng gai đá viên của riêng mình là ngay cả một lượng nhỏ muối trong nước cũng ức chế sự phát triển, vì vậy tốt nhất là sử dụng nước cất.
Về cơ bản, gai đá là phương tiện để đóng băng nước để thoát áp suất từ bên trong khối đá đang hình thành. Hãy tự mình thử vào một ngày Chủ Nhật lười biếng và chiêm ngưỡng sự hình thành gai đá của riêng bạn!
