Lửa băng là gì, làm sao một ngọn lửa có thể làm lạnh và đóng băng mọi thứ?

Đầu tiên mình muốn nói rằng ở tiêu đề có tên là “Lửa băng” để mọi người có thể dễ hình dung đến tác động nhiệt độ của nó nhưng thực tế cái mình muốn đề cập đến thực chất là dòng plasma có hình dạng giống với ngọn lửa. Ngọn lửa cơ bản cũng là một dòng plasma không hoàn toàn nên bài viết sau đây mình xin phép vẫn sẽ sử dụng từ “lửa” để gọi thí nghiệm này.

1. Plasma là gì:

Hầu hết mọi vật chất đều có bốn trạng thái tồn tại đó là rắn, lỏng, khí và plasma, chúng ta thường chỉ thấy ba trạng thái như sau:

• Khi các vật chất cô đặc ở trạng thái rắn, lúc này các phân tử cấu tạo nên vật có trật tự nhất định, nằm sát nhau và có đặc tính kháng lại sự thay đổi hình dạng nên chúng có hình dạng nhất định.

• Khi ta nung nóng vật đến nhiệt độ nóng chảy của nó thì vật đó sẽ bắt đầu chảy ra và tồn tại ở trạng thái lỏng, khi đó các phân tử mất đi trật tự nhưng vẫn liên kết với nhau, hình dạng của vật chất lúc này phụ thuộc vào vật chứa nó.

• Tăng thêm nhiệt độ đến nhiệt độ bay hơi thì các phân tử tách nhau ra và chuyển động hỗn loạn, lúc này liên kết giữa các phân tử rất yếu, chúng phân bố đều bên trong vật chứa.

Và trạng thái plasma điều mình muốn hướng mọi người tới chính là trạng thái cần phải cấp nhiệt nhiều nhất của vật chất. Khi vật ở thể khí, ta tiếp tục cấp nhiệt độ lớn thêm vào đến khi các quá trình ion hóa xảy ra, electron mang điện tích âm trong nguyên tử lúc này sẽ tách ra và để lại các hạt nhân mang điện tích dương và chúng bay hỗn độn tạo thành một hỗn hợp có khả năng ion hóa không gian xung quanh.

Nhưng cách tạo ra plasma thì không khó đến mức bạn phải nung nóng mọi thứ lên đến nhiệt độ vô cùng cao đâu, ta có thể sử dụng một nguồn điện với điện thế vô cùng cao đến mức bứt được các electrong trong các nguyên tử khí xung quanh và tạo thành hỗn hợp như ta đã biết ở trên. Cách này thường được sử dụng rất phổ biến trong các ngành kỹ thuật, tạo nên dòng nhiệt vô cùng nóng để cắt kim loại mà không tạo ra các khí độc hại.

2. Lửa băng:

Vậy thì ngọn lửa băng mà tôi nói đến ở đây là gì? Làm sao một ngọn lửa có thể làm lạnh và đóng băng mọi thứ thay vì đốt nóng như ta vẫn thường thấy. Ở đây có hai video của một kênh youtube rất nổi tiếng về khoa học đó là The Action Lab đã làm thí nghiệm về hiện tượng này mà mình sẽ để link bên dưới để các bạn có thể thấy rõ về hiện tượng khoa học này.

Về cơ bản, đây cũng chỉ là quá trình tạo plasma bằng điện cực có điện thế lớn như bình thường và kèm theo đó là làm mất đi nhiệt lượng của nó một cách nhanh chóng bằng cách thay đổi khí bị ion hóa mà cụ thể ở đây đó chính là khí Helium ( He ). Mình sẽ giải thích cụ thể thí nghiệm như sau:

• Đầu tiên dụng cụ mà trong video sử dụng đó chính là một đầu điện cực với điện thế vô cùng lớn ( 10,000 vôn ) được bọc trong một ống thủy tinh có tác dụng điều hướng khí và hấp thụ một phần nhiệt lượng của quá trình.

• Ta có một ống nhựa dẫn khí Helium trực tiếp đi qua đầu điện cực, Helium là chất dễ dàng bị ion hóa và cũng có khả năng trao đổi nhiệt vô cùng lớn cùng với giá thành không hề đắt đỏ.

• Khi quá trình diễn ra ta thấy rằng quá trình ion hóa liên tục xảy ra tạo nên ánh sáng màu xanh nhạt như một ngọn lửa, mặc dù bản chất này tạo ra lượng nhiệt vô cùng lớn nhưng không hề gây tổn hại đến các vật chúng ta cho tiếp xúc ngay cả với cơ thể của chúng ta. Bởi vì các electron có nhiệt độ lên đến hơn 10,000 độ C nhưng vì khối lượng của chúng vô cùng nhỏ nên trong quãng đường đi đến tay ta, chúng đã trao đổi nhiệt lượng ít ỏi đó hết với khối khí lạnh xung quanh hết rồi, nên ta không hề bị ảnh hưởng bởi bất kì tác động của nhiệt độ lớn nào hết.

• Và quá trình này ta có thể dễ dàng hạ nhiệt độ của ngọn lửa này xuống thấp nữa, thậm chí có thể đóng băng mọi vật bằng cách hạ nhiệt độ của khí ion hóa cụ thể đó là Helium.

Tri thức là đơn vị đo khả năng “ tiến hóa ” của loài người hiện nay, ta cũng đã nhận ra rằng loài người hiện đại ( Homo sapiens ) chúng ta gần như không thể phát triển thêm về thể chất nữa rồi, nhưng thay vào đó khả năng của bộ não loài người vẫn chưa được khám phá hết, chỉ cần làm chủ được thêm một chút kiến thức, chúng ta có thể làm chủ thêm được một chút khả năng khác ngoài khả năng thay đổi tính chất của lửa như trên thì còn vô vàn các khả năng khác mà có thể chính các bạn là người tìm thấy chúng.

Video của Action lab:
Cold fire: https://www.youtube.com/watch?v=DnSRbnvm798
Freezing fire: https://www.youtube.com/watch?v=cUpv2AqbZ1E

Nguồn: Được tổng hợp bởi Science Realm từ Wikipedia.