Vậy thì, đây là một câu hỏi siêu vui: Điều gì sẽ xảy ra khi bạn thử đun sôi nước ngoài vũ trụ? Nghe có vẻ đơn giản phải không? Bạn đun nước, nước sủi bọt, nước bốc hơi. Hết chuyện. À thì… không hẳn vậy!
Thực tế, việc đun sôi nước trong không gian hoàn toàn khác so với trên Trái Đất. Nó thực sự rất kỳ lạ, hơi hỗn loạn, và hoàn toàn hấp dẫn. Nếu bạn từng muốn tìm hiểu về khoa học chất lỏng trong điều kiện vi trọng lực, hãy thắt dây an toàn — điều này sẽ khiến bạn (hoặc ít nhất là ấm trà của bạn) phải kinh ngạc.
Sôi trên Trái Đất so với sôi trong không gian
Hãy bắt đầu với những điều cơ bản. Trên Trái Đất, nước sôi nghĩa là đun nóng nước cho đến khi đạt 100°C (212°F) ở mực nước biển. Khi đó, các bong bóng hơi nước hình thành, nổi lên bề mặt và vỡ ra, giải phóng hơi nước vào không khí. Trọng lực kéo nước lạnh hơn xuống và duy trì chuyển động sủi bọt.
Nhưng trong không gian, đặc biệt là trên những thứ như Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS), có vi trọng lực — về cơ bản là trạng thái rơi tự do liên tục. Mọi thứ đều nổi. Kể cả nước. Kể cả bong bóng. Kể cả hơi nước.
Vì vậy, khi bạn đun nóng nước trong không gian, trọng lực không giúp ích gì như ở dưới đây.
Đây là những gì thực sự xảy ra…
Khi nước được đun nóng trong điều kiện vi trọng lực:
- Bong bóng hình thành, nhưng chúng không nổi lên bề mặt.
- Thay vào đó, chúng chỉ bám vào nước, tạo thành một khối chất lỏng sôi lớn, không ổn định.
- Không có sự đối lưu (sự lưu thông thông thường của chất lỏng nóng và lạnh), vì vậy nước nóng lên không đều.
- Cuối cùng, bạn sẽ thấy một khối chất lỏng nóng nổi, sủi bọt, được bao quanh bởi những bong bóng nhỏ — và có thể có hơi nước bị giữ lại bên trong.
Và nó trông không giống chiếc chảo sủi bọt nhẹ nhàng mà bạn đang hình dung.
Tại sao nó lại kỳ lạ (và nguy hiểm) đến vậy
Trong điều kiện vi trọng lực, mọi thứ trở nên phức tạp hơn một chút — và việc đun sôi nước cũng không ngoại lệ. Dưới đây là lý do tại sao các phi hành gia và nhà khoa học cần hết sức cẩn thận khi sử dụng nó:
- Bong bóng không di chuyển ra xa nguồn nhiệt, điều này có nghĩa là một phần nước có thể bị quá nhiệt.
- Hơi nước có thể không thoát ra dễ dàng, điều này có thể gây ra áp suất tăng lên.
- Vì nước không lắng xuống chảo như trên Trái Đất, nên nó tạo thành những cục nổi, rất nguy hiểm nếu tiếp xúc với thiết bị điện hoặc cơ thể người.
Đó là lý do tại sao các thí nghiệm đun sôi trong không gian thường được thực hiện trong các buồng kín hoặc bằng phần cứng được thiết kế đặc biệt — để kiểm soát chuyển động, nhiệt độ và áp suất của chất lỏng.
Vậy thì… Phi hành gia có thể nấu ăn bằng nước sôi không?
Câu hỏi hay đấy! Mặc dù các phi hành gia có thể hâm nóng thức ăn và dùng nước nóng để pha chế đồ uống hoặc làm mềm các bữa ăn đông lạnh khô, nhưng thực tế họ không đun sôi nước như chúng ta vẫn làm ở nhà.
Trên ISS, nước thường được lưu trữ và phân phối thông qua các túi kín có ống hút hoặc vòi phun, thường được làm nóng để làm ấm nước một cách an toàn. Đun sôi nước trong các bình chứa hở? Đó là một điều cấm kỵ lớn.
Nhưng đối với khoa học thì sao? NASA và các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới thực hiện các thí nghiệm đun sôi — sử dụng các bình chứa trong suốt, camera và cảm biến nhiệt để quan sát cách nhiệt và chất lỏng hoạt động trong không gian. Những phát hiện này giúp cải thiện thiết kế tàu vũ trụ trong tương lai, hệ thống làm mát, và thậm chí cả cách chúng ta quản lý nhiên liệu và nước trong các sứ mệnh trên Sao Hỏa.
Chúng ta có thể học được gì từ điều này?
Hóa ra, việc đun sôi nước trong không gian dạy cho chúng ta rất nhiều điều:
- Nhiệt và chất lỏng hoạt động như thế nào khi không có trọng lực
- Cách xây dựng các hệ thống hỗ trợ sự sống, nấu ăn và làm mát an toàn hơn
- Và thậm chí cách thiết kế công nghệ tốt hơn cho Trái Đất, chẳng hạn như bộ trao đổi nhiệt hiệu quả hoặc máy lọc nước
Vậy nên, ngay cả một nồi nước sôi khiêm tốn cũng có thể trở thành một cuộc phiêu lưu khoa học trong không gian.
Suy nghĩ cuối cùng
Lần tới khi bạn nghe thấy tiếng ấm đun nước kêu, hãy nghĩ về điều này: trong không gian, chính tiếng sôi đó sẽ là một điệu nhảy kỳ lạ, lơ lửng của bong bóng và hơi nước trong điều kiện không trọng lực. Kỳ lạ, phải không?
Khoa học có cách khiến những điều quen thuộc trở nên kỳ diệu - ngay cả những thứ bình thường như nước. Bạn còn thắc mắc nào về không gian kỳ lạ không? Hãy liên hệ với tôi, và chúng ta cùng nhau khám phá câu trả lời nhé!
