Thí nghiệm trên quả bóng bàn này khó giả thích?

Hãy cùng thử xem sao:

Bạn chuẩn bị một quả bóng bàn (có thể bôi thêm các vệt đen cho dễ quan sát hiện tượng), rồi nhúng vào một bình khí nitơ hóa lỏng.

Sau khoảng 10s, bạn hãy gắp quả bóng ra và quan sát hiện tượng.

Lúc này, bạn sẽ thấy quả bóng bàn được quay với vận tốc lên tới cả nghìn vòng/phút. Thật thú vị nhưng vô cùng khó hiểu đúng không? Vì sao lại thế?

Xét về bản chất, đây là hiện tượng giãn nở của khí nitơ

Như ta đã biết, nitrogen hóa lỏng ở nhiệt độ rất thấp, vậy nên chất này cũng hóa khí cực nhanh ở nhiệt độ thường – từ 1 đơn vị thể tích lên tới 694 đơn vị chỉ trong vài giây.

Trong khi đó, khí bên trong quả bóng là không khí ở nhiệt độ thường, do đó khi nhúng quả bóng vào nitrogen lỏng, nhiệt độ khí bên trong sẽ giảm xuống nhanh chóng.Theo định luật bảo toàn khí lý tưởng PV = nRT, nhiệt độ giảm, tức là áp suất giảm theo. Khi đó, khí nitrogen sẽ bị hút vào trong quả bóng thông qua 2 lỗ đã đục từ trước. Quá trình này chỉ dừng lại khi quả bóng đạt cùng nhiệt độ của nitrogen.

Sau đó khi đặt trái bóng lên bàn, nhiệt độ xung quanh sẽ được hấp thụ.Lúc này, áp suất khí bên trong sẽ được đẩy lên, nên hơi nước và dòng khí nitrogen đậm đặc bên trong sẽ nhanh chóng “xì” ra khỏi 2 lỗ khí của bóng bàn, tạo thành momen ngẫu lực giúp trái bóng quay nhanh đến vậy.

Chúng ta cũng có một thí nghiệm khác cho thấy được khả năng “bay hơi” của nitrogen lỏng đáng sợ như thế nào. Như đã nói ở trên, nitrogen lỏng hóa khí và giãn nở với tốc độ rất nhanh – từ 1 đơn vị thể tích lên tới 694 đơn vị chỉ trong vài giây ở nhiệt độ phòng.

Vậy điều gì sẽ xảy ra nếu như ta đưa nitrogen lỏng vào một chai nhựa rồi… đóng chặt nắp. Sau đó đổ lên trên 1.500 trái bóng bàn?