Vì sao chum làm lạnh được nước?

Nếu bạn chưa có dịp trông thấy những cái chum như thế, thì chắc là cũng đã có lần đọc được hay nghe nói về chúng. Chum là vật liệu gồm, nhưng không nung, có đặc điểm đáng chú ý là nước đựng trong chum trở nên mát lạnh hơn những vật xung quanh. Chum làm lạnh phổ biến rộng rãi trong nhân dân sống ở miền Nam (cả ở Crưm, Liên Xô) và có các tên gọi khác nhau: ở Tây Ban Nha—«ancaraza», ở Ai Cập — «gula» và V. V..

Bí mật tác dụng làm lạnh của những cái chum này rất đơn giản: nước thấm qua thành chum ra ngoài và bốc hơi chậm ở đây cùng với tỏa nhiệt («tỏa nhiệt kín») của nước chứa trong chum.

Nhưng sẽ không đúng nếu nghĩ rằng, nước trong các đồ chứa như thế sẽ rất lạnh như đã từng mô tả trong các cuộc du lịch ở các nước phía Nam. Không thể làm cho nước rất lạnh được. Việc làm lạnh phải phụ thuộc vào rất nhiều điều kiện. Không khí càng oi bức, nước bốc hơi càng nhanh và càng nhiều, làm ấm bề mặt ngoài của chum, và do đó, càng làm cho nước trong chum lạnh hơn. Việc làm lạnh còn phụ thuộc vào không khí xung quanh: nếu không khí có độ ẩm cao, sự bốc hơi sẽ rất chậm và nước không lạnh xuống được bao nhiêu; còn nếu không khí có độ ẩm thấp, thì ngược lại, bốc hơi sẽ rất mạnh và nước được làm lạnh rõ rệt hơn. Gió cũng làm cho bốc hơi nhanh chóng hơn, và tạo thêm điều kiện cho quá trình làm lạnh; điều đó mọi người đều biết rất rõ nhờ cảm giác lạnh khi phải mặc áo quần ướt trong ngày nắng ấm nhưng gió lộng. Nhiệt độ nước trong chum hạ xuống không quá 5°c. Trong những ngày nắng gắt ở miền Nam, khi nhiệt kế chỉ 33°c thì nước trong chum làm lạnh có nhiệt độ 28°c. Việc làm lạnh, như bạn thấy đây, thực tế chẳng có lợi gì. Thế nhưng chum giữ nước lạnh rất tốt; vì vậy người ta dùng chum chủ yếu là cho mục đích này.

Chúng ta có thể tính được mức độ làm lạnh của nước trong chum như sau.

Giả sử ta có cái chum nhỏ đựng 5 lít nước; trong đó 0,1 lít bị bốc hơi. Biết rằng ở nhiệt độ 33°c, để bốc hơi 1 lít (1 kg) nước cần có 580 kilôcalo (2430 kJ). Do đó, bốc hơi 0,1 lít cần 58 kilôcalo. Nếu như tất cả nhiệt lượng này đều do nước trong chum thoát ra thì nhiệt độ nước sẽ hạ xuống được 58/5, tức là 12°c. Nhưng phần lớn nhiệt lượng cần cho bốc hơi lại tỏa ra từ thành chum và không khí xung quanh chum; mặt khác, cùng với sự làm lạnh nước trong chum, xảy ra cả quá trình làm nóng nước do không khí nóng tiếp giáp với chum. Vì vậy mà việc làm lạnh chỉ đạt được nhiều lắm là một nửa con số nói trên.

Thật là khó nói, ở đâu chum làm cho nước được lạnh hơn, — ở ngoài nắng hay ở trong dâm. Ở ngoài nắng thì bốc hơi nhanh, nhưng luồng nhiệt thâm nhập cũng tăng. Vậy tốt hơn hết là nên đặt chum làm lạnh ở nơi thoáng mát.