Bánh Mì Hamburger Có Thể Cứu Rỗi Ống Nước Đóng Băng?

Tình hình thời tiết tại Texas đã trở thành một thảm họa kinh hoàng. Nhiệt độ lạnh, cùng với mất điện, có nghĩa là nhiều người phải ở trong nhà mà không có sưởi. Hơn nữa, hầu hết các nhà và tòa nhà tại Texas không được thiết kế để chịu đựng nhiệt độ dưới điểm đóng băng trong thời gian dài. Điều này có nghĩa là cũng đã có nhiều ống nước bị đóng băng và vỡ. Không tốt.

Nhưng mọi người đều cố gắng làm việc với những gì họ có. Bạn có thể đã thấy bức ảnh này lan truyền trên Twitter, mà nhà khoa học dữ liệu và xã hội Rumman Chowdhury chụp tại một nhà hàng nhanh ở ngoại ô Houston, nơi một người thông minh nào đó đã thử sức sử dụng một đống bánh mì hamburger để cách nhiệt cho ống nước.

Chúng tôi đã liên hệ với quản lý của cơ sở kinh doanh này, nhưng họ nói họ không biết gì cả. Vì vậy, mà không có bất kỳ thông tin nào, chúng tôi tự hỏi: Liệu điều này có thực sự hoạt động không? Tại sao ống nước lại vỡ khi trời lạnh? Hãy điều tra điều này.

Nước Đóng Băng Là Điều Kỳ Lạ

Chúng ta sống trong một thế giới nước (H₂O). Có nước dưới dạng hơi (hơi nước), dưới dạng lỏng (thứ ướt nhẹ nhàng đó), và dưới dạng rắn (băng). Nhưng nước là một chất kỳ lạ. Nó thực hiện điều gì đó mà hầu hết các chất khác không làm được—mật độ của nó dưới dạng lỏng lớn hơn mật độ của nó dưới dạng rắn.

Nhưng không chỉ là việc nước nổi khi nó trở thành băng; nó mở rộng khi đóng băng. Nó phải mở rộng. Nếu bạn có 1 gram nước lỏng chuyển thành 1 gram băng với mật độ thấp hơn, nó phải chiếm thêm không gian. Sự mở rộng của nước lỏng khi trở thành băng mạnh đến nỗi có thể làm vỡ một chiếc container. Bạn có thể đã thấy điều này nếu bạn tình cờ để một chai nước đầy trong tủ lạnh của mình, nhưng nó cũng có thể làm vỡ kim loại như thép.

Dưới đây là một thử nghiệm vật lý cổ điển mà tôi tìm thấy trong một phòng thí nghiệm. Nó được gọi là bom băng—not vì nó được làm từ băng, mà vì băng làm nó nổ tung. Hãy kiểm tra nó.

Đây là một chiếc container thép nhỏ với một ốc vít ở trên đỉnh. Bạn đổ nước vào đó (không để trống không không khí) và sau đó đóng băng nó. Khi nước lỏng bên trong biến thành băng, áp suất đủ lớn để làm vỡ container thép. Tôi luôn nghĩ về điều này là tuyệt vời vì bạn làm nổ tung một cái gì đó bằng cách loại bỏ năng lượng nhiệt thay vì thêm vào.

Vậy nên, hãy tưởng tượng chiếc container thép này thay vì là đường ống nước vào nhà bạn. (Trừ khi bạn thu thập nước mưa hoặc tạo nước từ hydro và oxi, bạn có lẽ có một cái.) Nếu trời quá lạnh, nước có thể đóng băng và buổi ống của bạn có thể bị vỡ. Đó là điều không tốt. Bây giờ là một số câu hỏi và câu trả lời.

Tại Sao Điều Này Không Xảy Ra Thường Xuyên Ở Miền Nam?

Đường ống nước dân dụ thường đặt dưới lòng đất—và điều này là tốt. Mặc dù nhiệt độ không khí có thể thay đổi mạnh từ mùa hè đến mùa đông, nhiệt độ đất ổn định hơn nhiều. Ở các tiểu bang miền nam, nhiệt độ đất này không có khả năng giảm xuống dưới điểm đóng băng—nên nước trong ống cũng sẽ ở trên điểm đóng băng (và duy trì dạng lỏng).

Nhưng cũng có một số ngoại lệ. Ở một số nơi có khí hậu ấm, không tất cả các phần của hệ thống ống nước sẽ ở dưới lòng đất, mà sẽ đi qua khu vực không khí. (Ồ, tôi có ống nước ở gác mái, và tôi sống ở một nơi ấm áp). Mặc dù có một sự chênh lệch nhiệt độ nhỏ giữa nước lạnh (hãy nói 1 độ C) và băng ấm (0 độ C), có một sự chênh lệch năng lượng lớn. Cần một lượng năng lượng khá lớn để biến nước từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng. Chúng ta gọi điều này là nhiệt độ kết tinh tiềm ẩn. Đối với nước, giá trị này là 344 joules trên mỗi gram. Điều này có thể khó hiểu, vậy sao không một ví dụ?

Giả sử bạn có một lít băng (với khối lượng khoảng 1,000 gram). Nếu bạn muốn lấy cái băng này ở 0 độ C và biến nó thành nước ở 1 độ C, bạn sẽ cần 344,000 joules năng lượng (cộng thêm một chút năng lượng nhỏ để nâng nhiệt độ của nước). Lượng năng lượng đó là bao nhiêu? Chẳng hạn, giả sử bạn có một điện thoại thông minh với viên pin 3,000 mAh (miliamp-giờ). Điều này tương đương với 41,000 joules. Vì vậy, có thể có đủ năng lượng để chạy điện thoại của bạn suốt một ngày, nhưng bạn sẽ cần tám hoặc chín chiếc điện thoại này để làm tan hết cả cái băng.

Thực tế đó là một điều tốt. Điều đó có nghĩa là bạn có thể sử dụng băng tan để làm mát đồ uống của mình—và bạn thực sự không cần nhiều băng. Điều đó cũng có nghĩa là bạn cần loại bỏ một lượng nhiệt năng khá lớn từ ống của bạn để làm đóng băng chúng. Một đêm lạnh có thể không đủ để làm nổ ống của bạn.

Có Giúp Nếu Để Vòi Nước Chảy Không Ngừng Không?

Có. OK, hãy tưởng tượng bạn đang ở bên trong một ống nước. (Vâng, bây giờ bạn siêu nhỏ bé.) Nếu nước đứng yên, bạn có thể bị kẹt ở một phần của ống mà tiếp xúc với không khí lạnh. Bạn có thể thực sự đóng băng, và sau đó bạn sẽ phải làm vỡ ống. Nhưng giờ hãy tưởng tượng đó là nước chảy, do một vòi nước rò rỉ một chút. Bạn vẫn là một người nhỏ bé bên trong ống, nhưng bây giờ bạn cũng đang di chuyển. Bạn đi qua phần của ống lạnh và bạn trở lạnh—nhưng bạn không đóng băng. Thay vào đó, bạn chỉ di chuyển đến các phần khác của nhà.

Ồ, nhưng nước từ đường ống chính dưới lòng đất đang đến phần ống lạnh đó. Liệu nó có đóng băng không? Không có khả năng. Hãy nhớ, ống nước ở nhiệt độ đất, có khả năng không bao giờ xuống dưới điểm đóng băng. Vì vậy, nước đến từ bên ngoại không cực kỳ lạnh, và hy vọng là nó sẽ không đóng băng.

Còn Về Cách Nhiệt?

Cách Nhiệt Giúp ích. Nếu bạn bọc một số ống nước tiếp xúc bằng cách nhiệt bọt xốp, điều đó giống như chiếc hòm giữ lạnh hoặc cốc uống cách nhiệt của bạn. Cách nhiệt giảm tốc độ truyền nhiệt từ vật nóng sang vật lạnh thông qua một tương tác nhiệt độ. Nếu bạn để một đồ uống lạnh trên một bàn, năng lượng được chuyển vào đồ uống để làm nó tăng nhiệt độ. Ngược lại, việc đặt đồ uống vào một hòm giữ lạnh tăng cường cách nhiệt và giảm tốc độ truyền năng lượng để làm cho đồ uống lâu nóng lên.

Đối với cách nhiệt bọt xốp xung quanh ống, nước ấm hơn không khí, vì vậy điều này giảm tốc độ truyền năng lượng ra khỏi nước. Hãy nhớ, nếu bạn loại bỏ đủ năng lượng nhiệt từ nước, nó sẽ trải qua sự chuyển từ chất lỏng thành chất rắn—đó là phần tồi tệ. Vì vậy, có—cách nhiệt những ống đó.

Có Thể Sử Dụng Bánh Hamburger Như Là Cách Nhiệt Không?

Bây giờ chúng ta đang nghiêm túc. Đây là câu trả lời bạn đang tìm kiếm—và tôi sẽ cung cấp nó cho bạn. Tôi nghĩ câu trả lời là có. Có, đặt bánh hamburger xung quanh ống nước tiếp xúc sẽ tăng cường cách nhiệt và giảm khả năng ống bị đóng băng (và vỡ).

Nhưng làm thế nào mà nó hoạt động? Điều đó hoạt động như thế nào? Một trong những chất cách âm tốt nhất là không khí. Nó không tốt như không gì cả (hâm trống), nhưng nó vẫn khá hiệu quả—và dễ làm hơn nhiều so với chất cách âm hâm trống. Trên thực tế, đó là ý tưởng đằng sau hầu hết các chất cách âm: Bắt một số không khí. Bạn biết điều gì làm cho bọt cao su trở thành một chất cách âm tốt? Ừ, đó là không khí. Bọt có những khoảng không khí nhỏ bên trong. Còn chiếc áo khoác len xịt đẹp đó? Là không khí. Len giữ không khí và điều đó khiến nó trở thành chất cách âm tốt. Ngay cả lớp cách âm sợi thủy tinh trong tường và mái nhà của bạn thực sự chỉ là để giữ không khí để cách âm nhà bạn.

Còn bánh hamburger thì sao? Tôi không biết bạn đã nhìn kỹ vào một chiếc bánh chưa, nhưng nếu bạn làm điều đó, bạn sẽ thấy không khí. Tôi có nghĩa là, bánh có vẻ như chủ yếu là không khí—những bong bóng nhỏ bên trong bột làm nó mở rộng khi bạn nướng nó. Vì vậy, tôi sẽ đoán rằng những chiếc bánh này sẽ hoạt động như một chất cách âm ống. Điều này chắc chắn sẽ không làm tệ hơn, vì vậy đây là một cú thử nghiệm đáng giá. Mất một đống bánh có lẽ rẻ hơn là sửa ống nước bị hỏng.

Nhiều bài viết tuyệt vời khác từ Mytour

• 📩 Cập nhật mới nhất về công nghệ, khoa học và nhiều hơn nữa: Nhận bản tin của chúng tôi!
• Trẻ sơ sinh non và nỗi kinh hoàng cô đơn của một đơn vị chăm sóc NICU trong đại dịch
• Nghiên cứu làm nổi một cái khay nhỏ chỉ bằng ánh sáng
• Recession phơi bày những thất bại của Mỹ trong việc đào tạo lại người lao động
• Tại sao “bom Zoom” nội gián lại khó ngăn chặn đến vậy?
• Làm thế nào để giải phóng không gian trên laptop của bạn
• 🎮 Mytour Games: Nhận những mẹo, đánh giá và nhiều hơn nữa
• 🏃🏽‍♀️ Muốn có những công cụ tốt nhất để trở nên khỏe mạnh? Kiểm tra các lựa chọn của đội ngũ Gear chúng tôi cho bộ theo dõi sức khỏe tốt nhất, đồ chạy bộ (bao gồm giày và tất chạy), và tai nghe tốt nhất