Chút phát hiện thú vị

August 29th, 2022.

Hôm nay cuối tuần mình lại quay lại kể về một cái nghiên cứu siêu thú vị về cơ học chất lỏng.

Mọi người chắc đã biết tới hiện tượng khi nhỏ giọt nước lên cái chảo nóng, ngoài tiếng xèo xèo nghe được, thì giọt nước cũng sẽ trượt trên chảo rất nhanh, cảm giác cứ như nó không tiếp xúc với chảo vậy. Hiện tượng này có tên là Leidenfrost effect. Khi mà cái chảo nóng hơn cái điểm nhiệt độ Leidenfrost (vào khoảng 168C tới 202C), thì chỗ tiếp xúc giữa giọt nước và chảo ngay lập tức bốc hơi, tạo thành một lớp màng hơi quanh giọt nước để giữ cho giọt nước không bị sôi quá nhanh, và cộng với cái lực của hơi nước bốc lên, giữ cho giọt nước không chạm vào chảo và trượt trên một màng khí. Giọt nước lúc này giống như bay lơ lửng vậy. Không bị ma sát giữa nước và bề mặt chảo, cộng với độ nhớt của không khí rất thấp, nên giọt nước tha hồ trượt rất nhanh trên mặt chảo nóng.

Hiện tượng này thì khoa học đã giải thích được từ rất lâu. Tuy nhiên, có một hiện tượng khác nữa, đó là nếu tráng một lớp dầu quanh mặt chảo, thì khi đổ giọt nước vào, không chỉ bắn tung tóe, mà giọt nước còn có xu hướng trượt còn nhanh hơn (từ 10 đến 100 lần nhanh hơn) cả khi không có dầu. Điều này khá là khó hiểu, vì bản thân dầu là một chớt rất nhớt và bám dính, nên theo lý thì cái gì trượt trên một chất nhớt vậy sẽ có tốc độ chậm hơn.

Điều này được giải thích bởi nghiên cứu mới nhất của một nhóm nghiên cứu ở MIT và được xuất bản trên tạp chí Physical Review Letters. Nhóm nghiên cứu dùng một chiếc máy ảnh có tốc độ cực cao để quay phim và chụp lại toàn bộ quá trình trên, và phát hiện ra rằng khi giọt nước vào chảo dầu, thì toàn bộ bề mặt của giọt nước sẽ được bao phủ bởi một lớp dầu mỏng. Lớp dầu này ngăn cho giọt nước không bay hơi ngay, thay vào đó lại có tác dụng như một màng bọc ở ngoài như một quả bóng vậy. Ở bên trong quả bóng đó, nước được đun nóng và nhanh chóng nở ra cho đến khi áp suất tăng lên đủ sẽ phá vỡ vỏ dầu và phóng ra ngoài. Việc phóng ra ngoài thế này sẽ tạo một lực đẩy mạnh cho giọt nước di chuyển theo hướng ngược lại (như trong ảnh). Hiện tại thì có thể có một tia nước, cũng có thể có nhiều tia nước cùng bắn ra theo nhiều hướng, nhóm nghiên cứu đang tìm cách để có thể tìm được điều kiện phù hợp để điều khiển được hướng bắn ra cụ thể của nước.

Mình thấy đây là một nghiên cứu rất thú vị. Nó giải thích những câu hỏi mà khiến mình quay lại được cái cảm giác tò mò ngày xưa khi mình còn là một đứa trẻ, cũng quan sát mọi thứ và cố gắng để hiểu các hiện tượng xảy ra xung quanh mình. Mình cũng ngạc nhiên là một hiện tượng khá phổ biến như vậy lại phải đợi đến tận bây giờ mới có thể giải thích được bằng khoa học. Cũng đúng thôi khi mà cái máy ảnh để chụp cái thí nghiệm trên nó lên tới 100 nghìn hình ảnh một giây (100k Frames per second). Một con số khủng khiếp. Máy quay phim hay máy ảnh cho những bộ phim chất lượng HD mượt mà (smooth) mà mọi người hay xem thường là 24fps tới 60fps thôi. Mình không tưởng tượng nổi giá tiền để đầu tư vào cái thí nghiệm như thế này hết bao nhiêu nữa, chắc phải hàng triệu đến chục triệu đô. Ở cái ảnh thứ 2 (màu xanh xanh) là cái bể nước thí nghiệm trong nhóm của mình, cái xanh xanh kia là phẩm màu, và mọi người cũng dùng máy ảnh để chụp lại di chuyển của cái phẩm màu này mà nghiên cứu được sự chuyển động của dòng nước. Đây là phương pháp PIV bình thường, và chỉ là một nghiên cứu khá thông thường và phổ biến, tuy nhiên trong lab có 3 cái máy ảnh gắn chip CCD, và mỗi cái thế đã có giá là 28 nghìn đô rồi, nên có lẽ cái nghiên cứu của MIT lên tới vài triệu đô chắc là đúng thật.

Nghiên cứu về giọt nước trên chảo dầu có thể đọc thêm ở đây: https://physics.aps.org/articles/v14/s105

Đôi lúc nghiên cứu đúng là cần rất nhiều tiền, và cũng cần sự ủng hộ của rất nhiều bên nữa. Gần đây trên tạp chí Nature Biotechnology mới đăng một kết quả nghiên cứu giải thích tại sao trẻ em lại có thể chống lại Covid tốt hơn người lớn rất nhiều. Tất nhiên việc trẻ em chống lại mọi thứ virus, vi khuẩn như cảm cúm, nhiễm trùng, viêm nhiễm, xưa nay tốt hơn, nhanh có triệu chứng và nhanh khỏi hơn so với người lớn nhiều thì có lẽ ai cũng nhận ra điều đó, nhưng cái ngạc nhiên là giờ vì có dịch Covid nên đến giờ mới có nghiên cứu cụ thể để trả lời hiện tượng trên. Làm mình nhớ lại nền khoa học Đức hồi thế chiến, và của Nga hồi còn là Liên Bang Soviet cũng đi lên như phi mã với một loạt giải Nobel và nhiều nghiên cứu đẳng cấp, tất cả đều do sự thúc dục của chiến tranh và sự quan tâm của chính phủ và người dân, và chung quy lại cũng là có nhiều tiền đổ vào.

Không liên quan tới bài viết lắm, nhưng trên tờ Science hôm nay có đăng một bài nghiên cứu của các nhà khoa học Tàu về việc nhờ có cách ly và giãn cách mà Trung Quốc có một nền không khí sạch hơn rất nhiều trong năm 2020 so với các năm trước. Tuy nhiên cái bản đồ bọn này dùng trong đó lại có đường lưỡi bò. Mục tiêu của bọn Tàu rất đơn giản, nếu tất cả mọi tài liệu, báo chí trên thế giới đều có cái đường này, thì sau một thời gian dài nữa, mọi dữ liệu trên thế giới đều có cái bản đồ kia, và trải qua lịch sử, mọi người sẽ tự động chấp nhận cái đường kia là một phần của bản đồ của bọn nó. Việc mọi người viết thư cho các editors để report là đúng, việc lên các mạng xã hội để lên án cũng đúng (ảnh 3 trong bài). Tuy nhiên mình vừa lướt qua thì đã thấy rất nhiều “trẻ trâu” manh động lên comment không chỉ cái post này, mà còn rất nhiều post khác của trang page tạp chí này. Những người này thường không biết tới cả tờ tạp chí Science là gì, nó uy tín và nổi tiếng ra sao, và việc làm của họ như vậy có thể khiến nó có tác dụng ngược. Dù sao độ văn minh trên mạng của người Việt xưa nay vẫn ở top kém nhất thế giới rồi, nhưng có phần nào đó khi mình thấy điều này lại làm mình nóng mặt hơn so với mọi lần mình chứng kiến khác, chắc thấy phần nào xấu hổ hơn. Có lẽ tốt nhất nên để ai đó có tiếng nói (các TS, GS, các nhà chính trị, lãnh đạo, các nhà nghiên cứu, nhà khoa học…) viết thư cụ thể cho các nhà biên tập và yêu cầu họ thay đổi cái hình ảnh có lẽ sẽ tốt hơn. Mình cũng đã viết thư và có thêm chữ ký của một số anh em bạn bè người Việt trong lab và trường mình.

Cheers.