Mục lục
1. Tại sao tàu nổi trên mặt nước?
Tàu có thể nổi trên mặt nước dù được đóng bằng thép. Thật kỳ lạ vì thường các kim loại đều chìm trong nước.
Ở đây, kim loại dùng để giới hạn một vỏ tàu chứa một khối lượng không khí nhất định trong đó. Lực nước tác dụng lên đáy tàu gọi là sức đẩy Ác-si-mét (Archimedes). Lực này bằng với trọng lượng chất lỏng do vỏ tàu đẩy đi. Vỏ tàu càng lớn thì lực đẩy của nước càng lớn. Nếu sức đẩy Ác-si-mét lớn hơn trọng lượng tàu, tàu sẽ nổi. Vì vậy, người ta đóng tàu có hình thể cồng kềnh. Nếu vỏ tàu thanh mảnh, hoặc nếu chứa đầy kim loại, sức đẩy sẽ không đủ mạnh và tàu chìm
2. Tại sao nước chảy dễ hơn sirô?
Dung dịch sirô chảy từ chai ra chậm vì nó hơi bám vào thành chai. Ngược lại, nước chảy nhanh và dễ dàng hơn. Các phân tử sirô hút nhau với một lực khá lớn. Chúng cũng hút các phân tử của vách chai chứa chúng. Chính lực này làm cho sirô chảy chậm. Các mối liên kết giữa các phân tử nước yếu hơn. Nước chảy không khó khăn. Đun nóng sirô, các phân tử sẽ linh động hơn, sẽ làm suy yếu lực hút và sirô nóng chảy dễ hơn. Sirô lạnh chảy chậm hơn sirô nóng. Hiện tượng này cũng xảy ra với tất cả các chất khác.
3. Tại sao nước đông vào mùa đông?
Mùa đông, trời thường lạnh xuống dưới 0°C. Bắt đầu từ nhiệt độ này, nước sẽ đông lại thành đá. Cũng như mọi chất lỏng, nước cấu tạo bởi những phân tử chuyển động theo mọi hướng. Nước càng nóng thì các phân tử càng chuyển động nhanh. Ngược lại, khi nhiệt độ giảm, các phân tử chuyển động chậm ở 0°C, chuyển động của chúng chậm đến nỗi mỗi phân tử có thể giữ phân tử kế cận bằng một lực hút nhất định. Tất cả các phân tử bắt đầu sắp xếp. Chúng dao động chung quanh một vị trí cố định thay vì di chuyển lung tung. Trong quá trình phân tử sắp xếp, nước bắt đầu thay đổi bản chất: từ lỏng trở nên rắn và biến thành nước đá. Khi nhiệt độ tăng lên trên 0°, các phân tử hoạt động trở lại và trở về trạng thái lỏng.
4. Tại sao ao hồ khô đi dưới ánh nắng?
Sức nóng Mặt Trời biến nước thành hơi nước. Đó là một chất khí vô hình như những chất khí khác trong không khí. Khí này trộn lẫn trong không khí. Dần dần toàn bộ nước trong hồ biến thành hơi nước. Khi nước biến thành hơi ta nói nó bốc hơi. Bốc hơi xảy ra vì các phân tử chuyển động không ngừng. Trên mặt nước, vài phân tử rời khỏi khối lỏng để vào trong không khí. Bằng cách ấy mà hơi nước hình thành. Nếu môi trường tiếp tục nóng, tất cả các phân tử sẽ nở ra đi vào khí quyển bằng quá trình bốc hơi. Vì vậy sau một thời gian, hồ sẽ khô cạn.
5. Tại sao nước đá trơn trợt?
Thử dùng ngón tay cầm một cục nước đá và có khi cục nước đá rời khỏi tay ta. Vì nhiệt độ ngón tay làm cho cục đá tan ra. Giữa cục đá và các ngón tay có một lớp nước mỏng làm cho cục đá trơn trượt. Ngược lại nếu trời thật lạnh, và cục đá dày, nó sẽ dính chứ không trơn nữa. Cũng thế, trong một thời gian ngắn, nhiệt ở các ngón tay sẽ làm một phần đá tan đi, nhưng ngay tức khắc sau đó, lớp nước ấy sẽ đông lại và dính vào tay. Những người trượt patin trên băng là vì một lý do khác: trọng lượng của người trượt, tập trung lên một diện tích nhỏ của giày trượt tạo ra một sức ép làm cho một lớp băng mỏng tan ra. Người trượt sẽ trượt trên lớp nước mỏng ấy, và lớp này sẽ đông lại ngay sau đó.
6. Tại sao sờ vào kim loại ta cảm thấy lạnh?
Sờ tay vào một vật bằng kim loại, ta thấy nó lạnh mà thật ra nó không lạnh. Vì kim loại dẫn nhiệt tốt: nhiệt ở bàn tay truyền vào vật. Nói một cách khác, chính kim loại có vẻ lạnh. Các vật bằng kim loại truyền nhiệt dễ dàng. Da tay ta nóng hơn, nhiệt di chuyển từ tay sang vật, vì vậy ta có cảm giác bị lạnh. Gỗ và vải, ngược lại là những vật truyền nhiệt kém. Chúng không hấp thu nhiệt từ tay ta phát ra, nên ta không thấy lạnh.
7. Tại sao gỗ dễ cháy?
Một vật cháy cần có oxy trong không khí. Khi gỗ cháy, nó lấy một ít oxy này. Gỗ và oxy cùng tạo ra nhiệt. Gỗ phải đốt nóng lên mới thu được oxy cần thiết. Chỉ lúc ấy gỗ mới bắt đầu cháy lên. Sắt không thu oxy khi bị đốt nóng. Có rất nhiều chất cháy được vì các phân tử oxy trong không khí có thể len vào trong các phân tử của những chất cháy được này. Các phân tử phải vượt qua các lực tách rời chúng. Chúng làm được điều đó khi ta cung cấp cho chúng năng lượng. Năng lượng này là do nhiệt của ngọn lửa đốt lên.
8. Tại sao quần áo giữ cho ta ấm?
Áo quần có vẻ lạnh khi ta mới mặc vào. Nhưng ngay sau đó, chúng làm cho ta ấm lên và tạo cảm giác ấm suốt ngày. Thật ra chính cơ thể ta phát nhiệt. Áo quần chỉ việc giữ nhiệt ấy lại không cho nó thoát đi. Áo quần là những vật cách nhiệt tốt, có nghĩa là chúng không dẫn nhiệt tốt. Cơ thể ta làm nóng áo quần qua lớp da, nhưng áo quần không nhận một lượng nhiệt quá lớn. Phần nhiệt còn lại được giữ chung quanh có thể ta. Một phần nhiệt thoát ra nếu trời thật lạnh. Vì vậy phải mặc thêm áo quần. Áo quần là những vật cách điện vì chúng lưu giữ không khí giữa các thớ vải. Và ngay cả không khí cũng là vật cách điện.
9. Tại sao ngọn lửa nóng?
Khi thắp nến, nến cháy cho ta một ngọn lửa đẹp và nóng. Trong khi cháy, ngọn lửa tiếp tục hút oxy trong không khí và tạo ra nhiệt. Ở những vật nóng, các phân tử chuyển động rất nhanh. Nhiệt càng lớn, chuyển động càng nhanh. Trong một ngọn lửa, oxy trong không khí kết hợp với chất đốt như gỗ. Các phân tử gỗ và oxy tách vỡ ra để hợp lại thành những phân tử khác loại: tro (cacbon) và khí (CO2). Sự biến đổi này phát ra nhiệt. Các phân tử mới không sử dụng hết năng lượng tương ứng với các phân tử cũ đã bị hủy: khoảng chênh lệch năng lượng tương ứng với lượng nhiệt mà ngọn lửa phát ra