Nước có thể dập tắt lửa nhưng tại sao lửa lại có thể đun sôi được nước?

Nước dập tắt lửa nhờ hấp thụ nhiệt và làm giảm oxy

Khi một lượng nước đủ lớn được đổ lên ngọn lửa, nó ngay lập tức hấp thụ nhiệt lượng từ lửa. Đây là nhờ nước có nhiệt dung riêng rất cao – tức khả năng hấp thụ nhiều năng lượng nhiệt mà không làm nhiệt độ tăng nhanh. Khi nước tiếp xúc với lửa, nhiệt lượng của lửa được truyền vào nước, làm nước nóng lên và bốc hơi thành dạng khí. Sự bốc hơi này không chỉ lấy đi nhiệt từ ngọn lửa mà còn tạo ra một lớp hơi nước ngăn cách ngọn lửa với oxy trong không khí. Vì oxy là thành phần cần thiết cho quá trình cháy, nên khi lượng oxy bị cắt giảm đồng thời nhiệt độ bị hạ thấp, ngọn lửa sẽ tắt.

Ngoài ra, nước còn có một vai trò đặc biệt khác: khi biến thành hơi, nước có thể giãn nở thể tích gấp 1.700 lần so với thể lỏng, càng khiến lượng oxy xung quanh loãng đi nhanh hơn. Điều này giải thích vì sao một cơn mưa lớn có thể nhanh chóng dập tắt những đám cháy rừng dữ dội.

Ảnh minh họa.

Lửa đun sôi nước bằng cách nào?

Ngược lại, khi ta đặt một nồi nước lên bếp lửa, tình huống hoàn toàn khác. Nước lúc này được chứa trong vật thể như nồi, ấm — một môi trường hạn chế và tập trung nhiệt. Lửa tiếp tục cung cấp nhiệt lượng liên tục vào đáy nồi, làm nước hấp thụ nhiệt và tăng nhiệt độ dần dần.

Khi nước đạt tới 100°C ở áp suất khí quyển tiêu chuẩn, các phân tử nước có đủ năng lượng để phá vỡ liên kết giữa chúng và chuyển từ thể lỏng sang thể khí, quá trình này gọi là bay hơi hay sôi. Trong trường hợp này, vì lượng nhiệt tập trung vào một khối lượng nước xác định và không bị phân tán rộng như khi dập lửa, nên nước không dập tắt được ngọn lửa. Thay vào đó, lửa chiến thắng, đẩy nước tới điểm sôi.

Tất cả phụ thuộc vào tỷ lệ nhiệt và nước

Yếu tố quyết định trong mối quan hệ này chính là tỷ lệ giữa nhiệt lượng và khối lượng nước. Nếu nhiệt lượng ngọn lửa cung cấp lớn hơn khả năng hấp thụ nhiệt của lượng nước có mặt, nước sẽ sôi. Ngược lại, nếu nước nhiều hơn nhiệt lượng của lửa có thể đối phó, nước sẽ dập tắt lửa.

Một ví dụ điển hình là đám cháy lớn: nếu chỉ có một gáo nước nhỏ, chắc chắn không đủ để dập tắt; lửa sẽ bốc hơi lượng nước đó ngay lập tức. Nhưng nếu dùng nhiều nước — như vòi cứu hỏa áp lực cao — dòng nước sẽ hấp thụ lượng nhiệt lớn hơn sức nóng mà ngọn lửa có thể duy trì, dẫn đến việc lửa bị dập tắt.

Kết luận: cuộc đối đầu thú vị giữa nước và lửa

Trong tự nhiên, nước và lửa đại diện cho hai sức mạnh trái ngược: một bên làm mát, một bên sinh nhiệt. Khi nước nhiều hơn và được phân tán lên ngọn lửa, nó hấp thu nhiệt và cắt nguồn oxy, dập tắt ngọn lửa. Nhưng khi lửa được kiểm soát và cung cấp đủ nhiên liệu, nó có thể từ từ truyền nhiệt vào nước, đun sôi và biến nước thành hơi. Mối quan hệ này không chỉ phản ánh một nguyên lý cơ bản trong vật lý nhiệt động lực học mà còn nhấn mạnh sự tinh tế trong cân bằng năng lượng của thế giới tự nhiên.

Bảo Ngọc (t/h)