Tại sao nước nóng dễ đóng băng hơn nước lạnh? - Câu hỏi hay

Vì sao nước nóng thường đóng băng nhanh hơn nước lạnh? Rất mong được các bạn giải đáp giúp. (Ngọc Anh)

Hình minh họa: Henry McIntosh/Unsplash.

Mời độc giả đặt câu hỏi tại đây.

Hiện tượng nước nóng đóng băng nhanh hơn nước lạnh còn được gọi là "Hiệu ứng Mpemba", đặt theo tên một học sinh người Tanzania.
Các nhà nghiên cứu đã cố gắng giải thích Hiệu ứng Mpemba bằng nhiều giả thuyết khác nhau, kể cả quan điểm cho rằng vật đựng ấm khiến việc tiếp xúc nhiệt với tủ lạnh tốt hơn, giúp truyền nhiệt nhanh hơn; hay nước ấm bay hơi nhanh hơn, giúp làm mát nước và khiến quá trình đóng băng diễn ra mau lẹ hơn. Dẫu vậy, không giả thuyết nào được đa số giới khoa học chấp nhận.
Trong một nghiên cứu mới, nhóm các nhà khoa học đến từ Đại học Kỹ thuật Nanyang (Singapore), tuyên bố, Hiệu ứng Mpemba do những đặc tính độc nhất vô nhị của các liên kết phân tử của nước gây ra.

Một phân tử nước được hình thành từ các liên kết cộng hóa trị giữa một nguyên tử oxy với 2 nguyên tử hyđro. Tuy nhiên, khi một nguyên tử hyđro của một phân tử nước trôi giạt tới gần nguyên tử oxy trong một phân tử nước khác, chúng kết nối với nhau, tạo thành một liên kết hyđro.

Các liên kết hyđro kéo các phân tử nước lại gần nhau hơn, làm khởi phát lực đẩy tự nhiên giữa chúng, khiến các liên kết cộng hóa trị oxy - hyđro bị kéo căng cũng như dự trữ năng lượng. Vì vậy, khi chất lỏng ấm nóng, nó khiến các phân tử nước ở cách xa nhau hơn do các liên kết hyđro bị kéo giãn.

Khi các phân tử nước co rút trở lại và tỏa năng lượng, dẫn đến tình trạng làm mát, đồng nghĩa với việc nước nóng đóng băng nhanh hơn nước lạnh, giúp lí giải Hiệu ứng Mpemba.

Để chứng minh giả thuyết của mình, nhóm nghiên cứu do tiến sĩ Xi Zhang đứng đầu đã tính toán được mức độ tăng làm lạnh, bắt nguồn từ hoạt động phân tử và tiến hành các thí nghiệm cho thấy, đây là thủ phạm gây ra các khác biệt về đóng băng giữa nước nóng và nước lạnh đã quan sát được.

Tuy nhiên, một số chuyên gia vật lý lưu ý rằng, cách giải thích trên hiện không thể dùng để dự đoán các đặc tính mới của nước, vốn có thể được tạo ra từ cách làm ngắn các liên kết cộng hóa trị. Vì vậy, vẫn còn một bước cần giải quyết trước khi bí ẩn được giải đáp thỏa đáng.

- (Mạnh Toàn)

Sự việc này là một trong những việc mà các nhà khoa học thế giới chưa giải thích được. Tuy nhiên cũng có thể được hiểu rằng, khi nước nóng thì sự bay hơi trên bề mặt diễn ra rất nhanh. Chính những phân tử nước bay hơi này sẽ được làm đông và dễ dàng được làm đông. Sau đó bị ngưng tụ và rơi trở lại bề mặt nước. Khi nhìn vào thì ta thấy có một màng lớp băng trên bề mặt của nước. Và có lẽ đây là lý do mà nước nóng dễ đóng băng hơn nước lạnh. Hihi! - (Phuong Tran)

các phân tử nước nóng linh hoạt hơn các phân tử nước bình thường nên tốc độ truyền nhiệt nhanh hơn => đặc nhanh hơn - (lộc lâm thành)

Tại vì nó dể đông hơn nước lạnh - (Pham Dang)

 nước nóng trước khi muốn đóng băng thì phải trở thành nước lạnh trước chứ nhỉ? - (ntlg0311)

Thực ra là thế này. Câu này ở đây ko ai trả lời đc. Các nhà khoa học thế giới còn chưa giải thích đc nên nói chung là chịu. Tôi xin dừng cuộc chơi ở đây. - (huy hàn)

Câu hỏi này được treo thưởng hàng triệu USD cho ai giải thích được. - (Thao hoang minh)

Làm gì có??????? - (leonidashongdat)

thật ra nên giải thích theo hiện tượng vật lý, nước nóng sẽ có khoảng trống giữa các phân tử lứn hơn giống như cùng một chiếc áo bạn ra đường vào trời lạnh nếu áo thưa thì sẽ lạnh hơn là áo dầy - (levandat94nd)

Để chứng minh có thể sử dụng phương pháp nhận biết bằng X quang: Là sử dụng một loại nước có chứa các hạt như các hạt nanô có thể quan sát được bằng việc khi chiếu chùm tia X để có thể quan sát trực tiếp quá trình nhiệt động làm lạnh diễn ra như thế nào trong hai thùng nước, thùng nước thứ nhất có nhiệt độ 35oC và thùng nước thứ hai là 100oC khi được làm lạnh trong tủ lạnh. Đơn giản có thể nhìn thấy ngay thôi.
- (Tran Xuan Xanh)

Xin tìm đọc về hiệu ứng mpemba (mpemba effect) để có lời giải. - (dhlong)

Rất nhiều nhà khoa hoc đang đi tìm giải đáp, nhưng chưa có kết quả - (kardon3000kardon)

Trước khi nước nóng đóng băng phải chuyển sang nước lạnh. Mình chưa hiểu câu hỏi. - (khoi.tt)

Cái này chịu nhé. Giải được cái này chắc cũng đạt đến tầm tranh cử giải nobel. Hiện chưa có nhà khoa học nào giải thích chứng minh đc, họ chỉ biết là như vậy thôi - (Nguyen The Nghia)

hơi nước sẽ đóng băng trc và tạo ra màng băng đá bao bọc, - (Trần Thắng)

Cơ sở đối lưu nhiệt lạnh tạo ra nhiệt động của nước nóng diễn ra sự trao đổi nhiệt rất nhanh. Đây là cơ sở khoa học làm cho nước nóng mất nhiệt sớm hơn và bị đóng thành băng đá nhanh hơn nước lạnh. Chính sự khác biệt về tính chất lý hoá của nước khác biệt hoàn toàn với bất kỳ một chất lỏng nào khác, với nhiệt độ trên 4°C thì nước có đặc tính giống mọi vật khác là nóng nở, lạnh co; nhưng với nhiệt độ dưới 4°C, nước lại lạnh nở, nóng co, đây là cơ sở khoa học để tạo nên dòng chuyển động nhiệt động học đối lưu phân tử trao đổi nhiệt lượng của nước trong quá trình diễn ra khi làm lạnh nước nóng và nước lạnh, thì nước nóng lại đóng băng nhanh hơn nước lạnh. Đây là cơ sở khoa học giải thích hiện tượng Hiệu ứng Mpemba theo tính chất vật lý của nước từ trước đến nay chưa được thế giới phát hiện ra.
Theo định luật bảo toàn năng lượng, không có nghĩa nước nóng đóng băng nhanh hơn sẽ tiết kiệm năng lượng, mà ngược lại sẽ tiêu hao nhiều năng lượng khi cần làm lạnh.
Tran Xuan Xanh - (Tran Xuan Xanh)

tôi nhớ không lằm thì câu hỏi này vẫn còn đang được viện hàn lâm treo thưởng đâu khoảng 30.000 USD thì phải, hay 80k tôi ko nhớ rõ. chỉ biết là giờ vẫn chưa có ai giải thích được - (Hoài Nam Nguyễn)

Tra loi duoc thi da lay 1 trieu usd roi. Biet la vay nhung chua ai chung minh dc dau - (Huuthach032003)

Vấn đề này hầu như chưa có ai giải thích được rõ ràng . Ca này khó . - (Quoc Thinh Bui)

Khi nước nóng tỏa ra hơi nước. Hơi nước bốc lên và bị đóng băng lại. Thực chất thì khí đóng đá nhanh hơn hơi nước. Và khi đóng đá lại thì sẽ tạo ra lớp đá bao bọc quanh nước nóng. Nhưng thực chất nước nóng vẫn đóng đá hoàn toàn lâu hơn nước lạnh. Nc nóng chỉ đóng đá nhanh bề mặt bên ngoài chứ ko hoàn toàn đóng đá toàn phần nhanh hon nước lạnh. - (Tuấn anh đàm)

Quá trình này chỉ xây ra ở những nơi có nhiệt độ thấp thôi. Ở đó nước nóng sẽ..... - (phuctrandhv1992@gmail.com)

Lên mạng xem đi bạn. Đã được giải thích 2016 rồi. - (Luat)

m nghĩ nên giải thích theo hiện tượng vật lý trước " nóng nở ra lạnh co vào", khoảng trống giữa các phân tử nước nóng lớn hơn . Nói nôm na dễ hiểu như sau: nếu chia ra là các hạt rời bạn vất xuống nước nó sẽ ngấm nhanh hơn, nếu vẫn là các hạt đó nhưng chúng lại gắn liền với nhau bạn vất xuống nước sẽ ngấm lâu hơn - (levandat94nd)

Có một điều thú vị là khi nước ấm được làm lạnh thì khi ở không độ C nước bắt đàu đóng băng, nhưng khi băng đá được làm ấm chúng cũng tan chảy ở O•C nên có lẽ hiện tượng thuận nghịch này sẽ giải quyết được thắc mắc của bạn - (Âm Dương Chưởng)

Một hiện tượng và một câu hỏi kỳ thú đã được đặt ra từ thời Aristoteles (Hy Lạp) cách đây hơn 2000 năm mà cho tới nay người ta gọi nó là hiện tượng Mpemba. Câu trả lời cho hiện tượng này là khó (khó = không + có) vì nó chỉ xảy ra khoảng 30 - 40% trong tất cả các trường hợp mà người ta đã ghi nhận được. Cho đến nay người ta vẫn chưa tìm ra được chính xác các nguyên nhân, điều kiện và yếu tố nào tác động lên quá trình đông đặc khác biệc này và như thế họ không thể lập đi lập lại thành công được hiện tượng này. - (khanhtuyet)