Tại sao gỗ bắt lửa còn kim loại thì không?
Khi nhóm lửa, những thanh củi bên dưới bốc cháy trong khi nồi nước - làm bằng kim loại với các liên kết hóa học mạnh - không ảnh hưởng.
Lửa cần một số yếu tố bắt buộc để tồn tại gồm oxy, nhiệt và nhiên liệu. Việc một số vật bắt lửa trong khi những thứ khác lại không là do các liên kết hóa học và năng lượng cần thiết để thay đổi hoặc phá vỡ các liên kết đó.
Chiếc ấm bằng kim loại không bùng lửa như những thanh gỗ bên dưới. (Ảnh: ArtistGNDphotography)
Oxy là một loại khí hiện diện trong không khí. Nhiệt có thể được tạo ra từ ma sát như quẹt diêm, hoặc theo những cách khác, ví dụ sét đánh. Nhiên liệu là thứ cháy được, có thể là bất cứ thứ gì hình thành từ vật liệu hữu cơ, theo Carl Brozek, nhà hóa học tại Đại học Oregon. Trong trường hợp này, "hữu cơ" dùng để chỉ phân tử được tạo ra từ những liên kết chủ yếu là carbon - hydro, đôi khi gồm cả oxy hoặc nguyên tử khác như phốt pho, nitơ.
Cháy là một phản ứng hóa học giải phóng năng lượng từ một hệ thống không ổn định với các liên kết hóa học tương đối yếu. Brozek cho biết, mọi thứ đều muốn ổn định hơn, đặc biệt là các phân tử hữu cơ chứa carbon, oxy, hydro và một số nguyên tố khác. Những vật liệu dễ bắt lửa như gỗ và giấy hình thành từ cellulose - phân tử chứa các liên kết giữa carbon, hydro và oxy.
"Khi cháy, vật thể sẽ giải phóng rất nhiều năng lượng vì hệ thống đang chuyển xuống trạng thái năng lượng thấp hơn. Năng lượng này phải thoát đi đâu đó", Brozek nói.
Khi một vật bằng gỗ bắt lửa, cellulose chuyển đổi thành CO2 và hơi nước - cả hai đều là những phân tử rất ổn định với liên kết bền chắc. Năng lượng giải phóng từ phản ứng hóa học này kích thích các electron trong nguyên tử khí, phát ra ánh sáng nhìn thấy được. Con người gọi ánh sáng đó là lửa.
Vậy tại sao khi đốt lửa trại để đun nước, những khúc củi bên dưới bốc cháy còn nồi kim loại thì không? Sự khác biệt giữa củi và nồi kim loại liên quan đến khả năng phân phối năng lượng của vật liệu khi lửa tác động, phụ thuộc vào độ chắc chắn của các liên kết hóa học, Brozek giải thích.
Các liên kết hóa học mạnh trong kim loại không dễ bị phá vỡ. Gỗ không có các liên kết bền chặt như vậy nên không có khả năng hấp thụ năng lượng từ lửa. Thay vì hấp thụ năng lượng, gỗ giải phóng năng lượng bằng cách bắt lửa. Trong khi đó, kim loại của nồi có khả năng hấp thụ và phân tán năng lượng mạnh mẽ nên khi chạm vào nồi sẽ có cảm giác nóng.
Tăng khả năng hấp thụ nhiệt có thể ngăn gỗ bắt lửa. Brozek cho biết, nếu châm lửa vào cốc giấy chứa đầy nước, cốc sẽ không cháy vì nước trong cốc có thể hấp thụ nhiệt.
Tuy nhiên, một số kim loại vẫn có thể cháy, ví dụ kali và titan, được sử dụng để chế tạo pháo hoa. Kim loại trong pháo hoa ở dạng bột, tạo ra nhiều diện tích bề mặt hơn để phản ứng với nhiệt và oxy nhanh hơn, Brozek giải thích. Khi các kim loại này tiếp xúc với nhiệt đủ để phản ứng với oxy, mức năng lượng tỏa ra khiến chúng cháy thành những màu khác nhau.
Vì sao trường học hay trồng phượng?
Phượng vĩ được trồng khắp nơi, nhưng vì sao loài hoa đỏ rung rinh trong nắng hè lại gắn liền với tuổi học trò?
Tại sao có hiện tượng tàu lơ lửng trên mặt biển?
Rất nhiều lần những người đi biển bắt gặp hiện tượng các con tàu khổng lồ như đang trôi nổi trong không khí, tuy nhiên đây chỉ là một ảo ảnh quang học.
Tại sao biển lặng gió mà vẫn có sóng?
Thông thường chúng ta luôn nghe nói đến sóng gió, sóng và gió luôn đi liền với nhau, không có gió làm sao có sóng?
Vì sao khi máy bay cất cánh, hạ cánh lại chỉ để đèn tối lờ mờ?
Người phi công từng thực hiện rất nhiều chuyến bay lớn này khẳng định rằng để đèn tối mờ là quy trình để đảm bảo sự an toàn cho bản thân bạn chứ không chỉ là vấn đề tối/sáng.
Tại sao mắt người lại có nhiều màu khác nhau?
Màu mắt là độc nhất và riêng biệt như vân tay của mỗi người. Bạn có thể thấy người xung quanh cùng có màu mắt nâu hoặc đen như mình, nhưng chắc chắn màu mắt ấy hoàn toàn khác biệt.
Tại sao điều hòa không đủ mát khi trời nóng gay gắt?
Trong hoàn cảnh nắng nóng gay gắt, giải pháp của nhiều người là không đi ra ngoài vào giờ nắng cao điểm và ở trong phòng sử dụng điều hòa nhiệt độ để “tránh nóng”.
