Khám phá cách nitơ lỏng phá hủy mọi thứ

  • 52
  • 8.441

Khi vật bị đóng băng do nitơ lỏng, các hạt bên trong chúng chuyển động chậm hơn rất nhiều và khoảng trống giữa các hạt hầu như biến mất. Khi đạt được điều này, các vật thể có thể bị vỡ khi chịu tác động bởi một lực đủ mạnh (chẳng hạn như búa tạ).

Trong phần mới nhất của loạt video OOO, Rose đã chứng minh những gì xảy ra với các vật thể thân thuộc hàng ngày khi chúng bị đóng băng ở nhiệt độ cực kì thấp và mỗi đoạn được quay phim thật chậm với hiệu ứng slow-motion.

Nitơ tồn tại xung quanh chúng ta. Không khí bạn đang hít thở có đến 78 phần trăm là nitơ. Khí nitơ có thể hóa lỏng khi nó được làm lạnh ở nhiệt độ -195 độ c. Trên mức nhiệt độ này, nitơ hóa lỏng sẽ sôi và quay trở lại thể khí ban đầu. Vì tồn tại ở nhiệt độ thấp và có thể rót được, nitơ lỏng có thể dùng để đóng băng bất kì vật nào, nhưng điều gì sẽ xảy ra khi các vật thể đó đóng băng?

Các nhà nghiên cứu tại trường đại học Leicester giải thích: "Lý thuyết động lực học của vật chất có thể được sử dụng để giải thích làm thế nào để các chất rắn, lỏng và khí có thể hoán đổi cho nhau như kết quả của việc tăng giảm năng lượng nhiệt. Khi một vật thể được làm nóng, chuyển động của các hạt vật chất tăng lên bởi các hạt vật chất trở nên nhiều năng lượng hơn. Nếu bị làm lạnh, chuyển động của các hạt vật chất giảm xuống do chúng đánh mất năng lượng".

Quả dưa hấu vỡ nát sau khi đóng băng trong dung dịch nitơ lỏng. (Ảnh: Wired/Youtube).
Quả dưa hấu vỡ nát sau khi đóng băng trong dung dịch nitơ lỏng. (Ảnh: Wired/Youtube).

Nói cách khác, các hạt vật chất bên trong vật thể chậm xuống và các khoảng trống giữa các hạt co lại khi vật thể đóng băng. Và hầu như các vật thể đều trở nên giòn và cứng do nguyên nhân trên.

Khi vật bị đóng băng do nitơ lỏng, các hạt bên trong chúng chuyển động chậm hơn rất nhiều và khoảng trống giữa các hạt hầu như biến mất. Khi đạt được điều này, các vật thể có thể bị vỡ khi chịu tác động bởi một lực đủ mạnh (chẳng hạn như búa tạ).

Với thí nghiệm đầu tiên, Rose lấy búa đập vào một ổ khóa ở nhiệt độ bình thường trong phòng. Mặc dù cú đập tạo nên một vết lõm khá lớn bên trong ổ khóa, ổ khóa vẫn sử dụng bình thường. Sau khi được ngâm trong dung dịch nitơ lỏng, các hạt vật chất bên trong ổ khóa khít chặt lại với nhau và về cơ bản sẽ ngừng chuyển động, không còn khoảng trống để vết lõm tồn tại. Thay vì vậy nó vỡ nát.

Khi thực hiện thí nghiệm này với nhiều vật thể, có một số vật thể cưỡng lại sự đóng băng. Khi Rose nhúng một quả bóng chày vào dung dịch nitở lỏng và dùng gậy bóng chày vụt vào nó, không có chuyện gì xảy ra cả. Đây là do bóng chày được làm từ nút bần, bao bọc bởi nhiều lớp vải và phủ thêm da bên ngoài. Cấu tạo này sẽ làm cho quả bóng có chất cách điện rất tốt vì một số lượng lớn không khí bị mắc kẹt bên trong.

Để phá vỡ quả bóng chày này, bạn cần ngâm nó đủ lâu trong nitơ lỏng để nhiệt độ không khí giữa các lớp này san bằng nhau. Nếu không, không khí đủ ấm sẽ giữ cho quả bóng chày nguyên vẹn.

Một điều đáng ngạc nhiên nữa là nitơ lỏng không làm đóng băng cơ thể chúng ta. Trong video, có đoạn Rose đã nhờ đồng nghiệp đổ một cốc nitơ lỏng lên tấm lưng trần của anh và kì lạ là nó không để lại chút dấu vết nào cả.

Rose vẫn bình thường và không có bất kì vết đóng băng nào trên cơ thể. Theo hiệu ứng Leidenfrost, khi một dung dịch tiếp xúc với một vật thể mà nóng hơn chính nó, dung dịch sẽ ngay lập tức chuyển đổi thành thể khí, tạo ra một lớp chắn ngăn cách giữa lưng của Rose và lớp nitơ lỏng.

Tuy nhiên điều này sẽ hoàn toàn sai khi nitơ lỏng có thể đọng lại bất cứ nơi nào trên cơ thể Rose. Vì khi đó, lớp cản khí sụp đổ và dung dịch sẽ nằm lại trên da, gây đóng băng ngay lập tức.

Nitơ lỏng là gì?

Nitơ lỏng là nitơ trong một trạng thái lỏng ở nhiệt độ rất thấp. Nó được sản xuất công nghiệp bằng cách chưng cất phân đoạn không khí lỏng. Nitơ lỏng là một chất lỏng trong suốt không màu trọng lượng riêng 0,807 g/ml ở điểm sôi của nó và một hằng số điện môi 1.4. Nitơ lỏng thường được gọi bằng LN2, viết tắt hoặc "LIN" hoặc "LN "và có số UN 1977.

Ứng dụng của nitơ lỏng

  • Nitơ dạng khí hóa lỏng được sản xuất nhanh chóng bằng cách cho nitơ lỏng ấm lên và bay hơi.
  • Nó có nhiều ứng dụng, bao gồm cả việc phục vụ như là sự thay thế trơ hơn cho không khí khi mà sự ôxi hóa là không mong muốn.
  • Bơm lốp ô tô và máy bay do tính trơ và sự thiếu các tính chất ẩm, ôxi hóa của nó, ngược lại với không khí.
  • Khí Nitơ có tác dụng làm chậm sự ôi thiu và các dạng tổn thất khác gây ra bởi sự ôxi hóa nhằm để bảo quản tính tươi của thực phẩm đóng gói hay dạng rời, bảo quản thực phẩm không bị oxy hoá bằng khí Nitơ hóa lỏng.
  • Khí Nitơ hóa lỏng dùng trong chạy máy phân tích, phân tích mẫu.
  • Khí Nitơ hóa lỏng dùng để xả làm sạch, thử xì đường ống, hàn đường ống, luyện kim, tinh chế kim loại, sản xuất các linh kiện điện tử như tranzito, điôt, và mạch tích hợp, sản xuất thép không gỉ...
  • Khí Nitơ hóa lỏng có thể thay thế cho khí CO2 để tạo áp lực cho các thùng chứa một số loại bia.
  • Khí Nitơ lỏng được sản xuất theo quy mô công nghiệp với một lượng lớn bằng cách chưng cất phân đoạn không khí hóa lỏng và nó thường được nói đến theo công thức giả LN2.
  • Khí Nitơ còn có khả năng trong việc duy trì nhiệt độ một cách siêu phàm, làm cho nó cực kỳ hữu ích trong nhiều ứng dụng khác nhau, đóng vai trò của một chất khí hóa lỏng làm lạnh chu trình mở, bao gồm: làm lạnh để vận chuyển thực phẩm, bảo quản các bộ phận thân thể cũng như các tế bào tinh trùng và trứng, các mẫu và chế phẩm sinh học. Trong da liễu học khí Nitơ hóa lỏng để loại bỏ các tổn thương da ác tính xấu xí hay tiềm năng gây ung thư, ví dụ các mụn cóc, các vết chai sần trên da v.v.
  • Khí Nitơ hóa lỏng có thể sử dụng như là nguồn làm mát để tăng tốc CPU, GPU, hay các dạng phần cứng khác.
Cập nhật: 12/12/2018 Theo khampha
  • 52
  • 8.441

Theo dõi cộng đồng KhoaHoc.tv trên facebook