VẬT CHẤT : Theo Việt Nam Tân tự điển của Thanh Nghị, vật chất là chất có thể phân tích cân lượng được và có đủ mọi hình thức (chất lỏng, hơi...)
Hôm nay, cả nhà đi vắng, chỉ còn chú Ba và bé Long thủ trại. Hai chú cháu phải tự túc lo vấn đề ăn uống buổi trưa. Bé Long nói với chú Ba:
- Trưa nay chú cháu mình ra tiệm cơm ăn mì nhe chú?
Chú Ba muốn dạy cho cháu mình bài học cụ thể về "dân tộc tính":
- Đâu được! Chú và Long sẽ ra chợ mua đồ về nấu. Mình nấu lấy, ăn mới ngon! Vả lại, Long phải tập nấu cơm chứ! Đời nay trai gái bình đẳng, con trai cũng phải biết nấu cơm!
Biết tính chú Ba cương quyết, bé Long không dám cãi nhưng vẫn hít hà, cố gỡ được chút nào hay chút nấy:
- Thế thì mua cái gì ăn ngon nghe chú!
Chú Ba cười:
- Ừ! Thôi vào bếp lấy giỏ, chú cháu mình đi chợ!
Bé Long tưởng chú Ba mua gà mua vịt, nào ngờ chú chỉ mua một bó rau muống năm đồng, hai trăm gam cá khô và nửa ký khoai lang.
Thấy bé Long có vẻ buồn, chú Ba vỗ đầu bé Long:
- Ăn như vầy thì ngon số một nghe cháu! Rau muống là món ăn quốc hồn quốc túy của dân tộc mình đấy, hơn nửa đây là món ăn rẻ tiền nhứt và theo các nhà y học, rau muống là một loại rau có nhiều chất bổ nhứt. Nước luộc rau muống mà vắt chanh hay dằm tỏi cà chua thì tuyệt diệu nhứt! Ngọt bùi hơn cả nước phở nữa! Và do đó rau muống là món ăn ngon nhứt!
Bé Long chưa thỏa mãn:
- Chú cái gì cũng nhứt, nhứt... nhứt hết! Giống cậu Năm Đồng Thời (1) quá! Coi chừng cháu đặt tên chú là chú Ba Nhứt bây giờ à!
- Cháu có biết không?! Ở bên Pháp, đồng bào mình ai mà nhận được một bó rau muống còn tươi hay một chai nước mắm gởi bằng phi cơ từ Việt Nam sang thì quí hơn vàng đó! Đó là hương vị của quê hương yêu dấu! Bữa ăn nào có rau muống và nước mắm là bữa đại tiệc đấy! Thôi Long nhúm lửa đi, chú đặt cá khô chiên trước. Nhớ lấy than nhiều nhiều nhá! Mình còn nướng khoai lang. Ăn khoai lang bùi ngon lắm!
Bé Long tính háu ăn nhưng biết phục thiện, bé vui vẻ làm theo lời chú Ba.
Chú Ba chiên cá khô, mỡ xèo xèo, mùi thơm bay lên nồng nặc. Bé Long hít hít cái mũi:
- Thơm quá!
Chú Ba cười:
- Ngon không!? Vậy mà hồi nãy chê!
Bé Long mắc cỡ:
- Cháu chê hồi nào đâu? À... tại sao ta ngửi thấy mùi thơm chú?
Biết cháu mình bắt đầu "tìm hiểu", chú Ba chọc bé Long:
- Thì tại cá khô thơm, tại chú chiên khéo. Cháu biết! Chú nấu ăn có bằng cấp đấy nha!
- Không! Cháu muốn chú giải thích theo khoa học mà! Nguyên nhân nào ta ngửi thấy mùi thơm từ cá chiên bay ra? Theo cháu nghĩ ngoài vai trò của Khứu giác, có lẽ còn nguyên nhân khoa học khác nữa!
Chú Ba lấy bó rau muống ra:
- Cháu lặt rau đi! Vừa lặt vừa nghe chú giảng! Trước khi trả lời câu hỏi của cháu, chú hỏi cháu câu này: Cháu có nhớ phân tử là gì không?
- Thưa chú, phân tử là phần nhỏ nhất của một chất nhưng vẫn còn giữ được tính chất của chất đó.
- Đúng! Vật chất được cấu tạo bởi hàng tỉ tỉ phân tử. Người ta không thể nào dùng kính hiển vi dù mạnh nhứt để nhìn thấy 1 phân tử. Cháu nên biết rằng chỉ trong một cái chấm mức ở đầu chữ i có tới một triệu (1.000.000) phân tử mực hoặc nếu 1 phân tử nước được biến to bằng một hạt cát, thì tất cả phân tử ở trong hai lít nước sẽ biến thành 1 đống cát vĩ đại như bãi sa mạc lớn nhứt thế giới ở Phi Châu: Sahara. Ngoài ra, theo nhà bác học người Anh tên F.W. Aston, nếu cứ điều hòa trong một giây đồng hồ cho vào một bóng đèn điện được một triệu phân tử khí, thì phải mất một trăm triệu năm mới làm đầy phân tử khí trong bóng đèn điện đó được!
Đôi mắt bé Long sáng rực:
- Phân tử nhỏ như vậy, làm sao người ta thấy được?
- Đây! Giả sử chú có 1 ly cà phê. Cháu hãy bỏ một miếng đường vào, đừng động đậy gì hết. Cháu sẽ thấy gì?
- Đường tan dần dần và cà phê ngọt.
- Cái gì đã xảy ra? Phải chăng chính cháu đã bỏ từ chút đường vào và xếp đặt một cách đúng như toán học để cà phê ngọt đều?
- Thưa chú không!
- Cháu không xếp đặt nhưng cà phê vẫn ngọt đều! Tại sao vậy? Làm thế nào mà đường có thể tự tan dần và tự tỏa đều trong ly cà phê trong thời gian quá ngắn như thế?
Bé Long dừng tay lặt rau, trố mắt nhìn chú Ba:
- Người ta có thể giải thích hiện tượng trên như thế này: Mỗi phân tử đường bị xô đẩy bởi một số phân tử nào đó của chất lỏng và tất cả khối phân tử đường bị đặt trong tình trạng xoáy tròn trong ly cà phê. Đây là một trong những thí dụ chứng tỏ có sự hiện hữu của phân tử. Người đầu tiên quan sát dao động phân tử là nhà vạn vật học Robert Brown. Ông ta không thấy phân tử, chỉ thấy chuyển động của phân tử. Ông Brown thực hiện thí nghiệm nầy năm 1827. Ông treo những bào tử rêu trong một lọ nước yên lặng.
- Bào tử là gì chú?
- Bào tử là một danh từ chuyên môn trong vạn vật học. Đó là tên chỉ các đơn bào của các thực vật như rêu, rong, nấm... Ông Brown quan sát các bào tử trên qua kính hiển vi và ông rất ngạc nhiên khi thấy các bào tử chuyển động – cháu nên nhớ nước trong lọ yên lặng – các bào tử chuyển động rất nhanh, rất tự do và theo hình chữ chi, dường như có một lực vô hình nào đó thúc đẩy, lôi kéo, húc vào, chạm vào chúng từ nơi này đến nơi khác trong lọ. Chuyển động này nhất định không do chuyển động của khối nước vì cả khối nước yên lặng. Ông Brown không thể nào phân biệt được tính chất lực trên, nhưng ông chắc chắn lực này có và nước chứa lực này. Bắt đầu từ đó, trong thế giới khoa học, người ta biết tới dao động phân tử. Và vì là người đầu tiên tìm ra nên tên ông được dùng làm tên chuyển động đó: chuyển động Brown.
Bé Long cười:
- Ngộ quá! Nếu có kính hiển vi cháu có thể thực hiện thí nghiệm trên không chú?
- Tại sao lại không? Có thể được chứ, nếu cháu có một kính hiển vi mạnh. Sở dĩ chú phải nói lòng dòng là vì chú muốn cháu hiểu rõ phân tử là gì? Vì có hiểu rõ phân tử thì mới có thể hiểu được các vấn đề khoa học. Lẽ dĩ nhiên còn vấn đề nguyên tử cũng vô cùng quan trọng.
- Chú giảng cho cháu nghe luôn đi chú?!
Đến đây hai chú cháu vừa lặt rau xong, chú Ba đứng dậy, đi rửa rau, còn bé Long lấy một cái son nhôm đổ nước vào để lên bếp.
- Vấn đề nguyên tử bữa nào rảnh chú nói cho nghe! Vấn đề này rộng lắm, nó liên quan đến tất cả những phát minh lớn lao nhứt của loài người hiện đại. Bây giờ nói sợ không đủ thì giờ!
- Dạ! Thế chú có thể giảng thắc mắc tại sao ta ngửi thấy mùi thơm chưa chú?
- Ta có thể ngửi được mùi thơm là nhờ hiện tượng bốc hơi. Nếu không có hiện tượng bốc hơi, có thể chắc chắn chúng ta không thể nào cảm thấy mùi vị. Mặc dầu là một cơ quan hết sức phức tạp, khứu giác chúng ta tùy thuộc vào sự hiện diện của các phân tử trong không khí. Các chất lỏng khi bốc hơi tạo thành những phân tử này. Phân tử không khí mang phân tử của những chất có mùi thơm đến mũi của chúng ta và thần kinh khứu giác của chúng ta ghi nhận sự hiện diện của chúng.
Đến đây, nước trong nồi sôi lên sùng sục, chú Ba lấy rau muống bỏ vào. Hơi trong nồi bốc lên nghi ngút. Chú Ba chỉ bé Long:
- Đó! Cháu thấy không! Đây là thí dụ cụ thể về sự bốc hơi.
- Thưa chú! Sự bốc hơi có thể ở hai trạng thái khác nhau: sự sôi và sự bay hơi?
- Phải! Sự sôi là sự bốc hơi của một chất lỏng dưới dạng thức những bọt hơi xuất hiện từ các thành bình và ở một nhiệt độ nhứt định. Còn sự bay hơi là sự bốc hơi của một chất lỏng từ mặt thoáng của chất đó.
Rau muống vừa chín tới, chú Ba vớt ra để vào một cái rổ cho ráo nước.
- Long! Cháu đưa chú khoai lang để chú nướng!
Bé Long đưa chú Ba rổ khoai lang. Chú vùi hai củ vào dưới những lớp than đỏ rực.
- Một lỗ mũi trung bình có thể chỉ nhờ một cái hít vào là kiểm soát một phần tỉ gam của một chất cực thơm.
- Ít quá! Cháu phải hít nhiều mới được!
- Cháu đừng có khinh thường! Mặc dầu nhỏ bé, lượng một phần tỉ gam này chưa tới ba chục triệu triệu phân tử!
Bé Long dùng hai cái đũa bếp trở củ khoai lang và hỏi:
- Thế tại sao có chất có mùi, có chất không mùi?
- Cháu hỏi rất khó trả lời mặc dầu bề ngoài, câu hỏi đó hết sức tầm thường! Cũng như hỏi tại sao hai cộng với hai là bốn vậy?!
Bé Long tinh quái:
- Chú trả lời nổi không chú?
Chú Ba ký đầu bé Long một cái cốp. Bé Long nhăn mặt.
- Sức mấy mà chú trả lời không nổi? Còn lâu mới bắt bí chú nổi!
- Thì chú trả lời đi!
- Hiện tượng này chưa hoàn toàn được các nhà bác học cắt nghĩa đầy đủ nhưng có một điều chắc chắn là chúng ta chỉ có thể cảm giác được nhờ sự trung gian của phân tử khí. Nếu chúng ta nhận thấy mùi vị của một chất dắn hay một chất lỏng, đó là chúng ta đã hít những phân tử của chất này vào phổi.
Khoai lang bắt đầu chín. Bé Long lấy 1 củ bóc vỏ ăn, màu vàng ngậy hơi thơm bốc lên nghi ngút. Vì cố ăn, bé Long tọng vào họng một miếng khoai thật to. Vừa nóng vừa nghẹn, nhả ra thì kỳ mà nuốt thì nuốt không vô, mặt mày bé Long đỏ rần, miệng bé Long phùng to thật là bự. Chú Ba cố nhịn cười:
- Cháu làm gì đó?
Bé Long cố chữa thẹn, nói tầm xàm:
- Chú ơi! Ngon quá! Khoai lang lùi tro, ăn no té...!
Chú Ba nạt:
- Nè, bắt đầu nói bậy đó nghe! Chú Ba không thích vậy đâu!
- Đâu! Cháu đâu có nói bậy! Cháu tính nói khoai lang lùi tro ăn no té khói mà!
Và để cho chú Ba quên lỗi của mình, bé Long tiếp:
- À! Chú ơi! Cháu có một đứa bạn học ở trường Truyền tin, thằng Quận đầu trọc đó, chú nhớ không?
- Sao? Chuyện gì đó? Phải thằng Quận học đệ Tứ không?
- Thưa chú Phải! Nó nhờ cháu hỏi dùm chú, nhờ chú giải thích dùm!
- Nó hỏi làm sao?
- Thưa chú nó hỏi như thế này: tại sao khi tắm người ta ướt và tại sao khi ướt người ta có thể lau khô ngay bằng khăn lông?
- Câu hỏi đó rất thú vị! Đây nghe chú giảng và cháu rán nhớ thuật lại cho thằng Quận nghe!
Bé Long bỏ củ khoai nướng xuống, lắng nghe chú Ba giảng, mặt mũi bé Long tèm lem, dính đầy lọ nghẹ.
-
Cháu nên nhớ rằng trong vật chất, tất cả phân tử đều ở trạng thái vĩnh
viễn chuyển động và hút lẫn nhau. Chúng càng gần bao nhiêu thì hút mạnh
nhau bấy nhiêu. Sức hút giữa các phân tử cùng loại gọi là sức kết hợp.
Sức kết hợp càng mạnh nếu các phân tử càng gần. Trong một chất dắn, sức
kết hợp rất mạnh nên các phân tử bị ép rất gần nhau và chuyển động của
chúng rất bị giới hạn. Nói như thế nghĩa là các phân tử của một chất dắn
chỉ có thể nhúc nhích trong một không gian vô cùng nhỏ bé, nhỏ bé đến
nỗi chỉ bằng một phần triệu centimét và vì lý do chúng không thể đổi chỗ
dễ dàng cho nhau nên các chất dắn "cứng" và luôn luôn giữ hình dạng của
mình.
Trong
một vài chất dắn, các phân tử không được chồng đống một cách mạch lạc
và sức kết hợp không mạnh. Chính vì cách bố trí, mặc dầu phức tạp, của
các phân tử này đã làm chất dắn trở nên mềm và dễ cán mỏng. Theo định
luật đại cương, những chất dắn này có những điểm nóng chảy thấp bởi vì
cách cấu tạo các phân tử của chúng gần như cách cấu tạo của một chất
lỏng: các phân tử rất cách xa nhau. Ta chỉ cần cho một chút nhiệt lượng
vào là các chất dắn này thay đổi trạng thái ngay.
- Thưa chú! Các chất dắn loại này là... chẳng hạn như bơ, parafin, phải không chú?!
- Phải!... Trái lại, trong một chất lỏng, các phân tử ở xa nhau hơn các phân tử của một chất dắn. Chúng có chỗ để chuyển động và nhún nhảy. Hàng tỉ tỉ phân tử trong chất lỏng chạm nhau hàng triệu lần trong một giây đồng hồ làm cho chất lỏng ở trạng thái "chảy" và "lỏng". Sức kết hợp trong chất lỏng rất kém nên ở nhiệt độ thường ta không thể nào chồng đống nước như chồng đống các tảng đá được.
Trong các chất khí, sức kết hợp không còn nữa, các phân tử tự do muốn làm gì thì làm. Chúng dạo chơi du ngoạn trong tất cả không gian theo ý thích của chúng. Nè Long! Nếu giả sử cháu đập bể một quả trứng thối trong bếp nầy, cháu sẽ tức khắc nhận thấy gì?
- Thưa chú! Thối tùm lum cả nhà! Có thể lan ra cả hàng xóm nữa!
- Đó là thí dụ xác thực về cách bố trí các phân tử của một chất khí. Nói tóm lại, về phương diện đại cương, chất dắn, chất lỏng, chất khí đều là vật chất nghĩa là chúng chỉ khác nhau về cách bố trí của phân tử. À! Chú hỏi cháu: người ta có thể ráp dính hai thanh kim loại mềm như chì chẳng hạn thành một thanh độc nhứt. Tại sao vậy cháu?
- Thưa chú! Đó là vì dưới áp lực cao, các phân tử của hai thanh chì đó ở gần nhau quá nên hút lẫn nhau.
Bé Long dừng nói, dường như suy nghĩ một điều gì và tiếp:
- Lúc nãy chú nói các phân tử của vật chất chuyển động vĩnh viễn. Theo như cháu nhớ không lầm thì không bao giờ có chuyển động vĩnh viễn cả. Tại sao kỳ vậy chú?
- Cháu nói đúng! Không bao giờ có chuyển động vĩnh viễn cả. Nhưng các phân tử bị khích lệ bởi một chuyển động không ngừng. Các phân tử không bao giờ ngừng, và có lẽ chúng chuyển động trong hàng triệu năm. Tại sao vậy? Cái gì làm cho phân tử vĩnh viễn chuyển động? Lẽ dĩ nhiên đâu có ai o bế chúng, nuôi nấng chúng và thúc đẩy chúng chuyển động. Vậy ở đâu cho chúng cái năng lực chuyển động hoài như vậy?
- Ở đâu vậy chú?
- Chắc có lẽ cháu đã biết ảnh hưởng của nhiệt, tức là ảnh hưởng của sức nóng trên chuyển động của các phân tử. Nếu nhiệt độ càng tăng, phân tử động đậy càng nhanh, trái lại nếu nhiệt độ giảm, chuyển động của phân tử sẽ chậm lại.
Các nhà bác học đã chứng nhận rằng nếu nhiệt độ giảm tới 273º dưới số không (– 273º C) tất cả chuyển động sẽ ngừng lại. Nhân loại không thể nào tìm thấy nhiệt độ này được. Nhiệt độ thấp nhất được ghi nhận trên địa cầu là 75º dưới số không (– 75º C). Ở – 273º C, phân tử của tất cả các nguyên tố đều qua trạng thái dắn ; bấy giờ vật chất "chết", tất cả chuyển động đều ngừng, chỉ chuyển động trở lại khi nào có tăng nhiệt độ.
Chú giảng rõ cho cháu nghe thêm về khái niệm vật chất "chết"!
- Vật chất "chết" là vật chất mà trong đó các phân tử đều ngừng chuyển động. Cháu nên nhớ trong tất cả vật chất, từ trạng thái dắn qua trạng thái lỏng, đến trạng thái hơi, các phân tử đều có chuyển động ít hay nhiều.
- Nếu vậy nhiệt độ – 273º C là nhiệt độ lý tưởng, người ta không thể nào tìm tới được!
- Phải! Nhiệt độ – 273º C được gọi là số không tuyệt đối. Chính nhiệt của mặt trời đã giúp chúng ta khỏi bị lạnh đến số không tuyệt đối ; trên quả đất cũng như trên các hành tinh khác cũng vậy.
- Thưa chú! Phải khi mặt trời tắt để trở thành một hành tinh lạnh lẽo như mặt trăng, thì số không tuyệt đối sẽ hiện diện trên quả đất.
- Phải!
- Ghê quá! Lỡ mặt trời tắt thì nguy! Tất cả sẽ bị chết cứng?
- Cháu đừng lo! Theo các nhà bác học, bảy chục triệu hay tám chục triệu năm nữa, mặt trời mới có thể tắt.
- Nhưng người ta có làm thí nghiệm để tìm tới số không tuyệt đối không chú?
- Có! Trong vài chục năm trở lại đây, các nhà bác học đã cố gắng nhưng chỉ tìm được đến 0,6º tuyệt đối mà thôi. Còn nhiệt độ – 273º C không thể nào xâm phạm được.
- Thưa chú! Nếu thế thì chuyển động giả vĩnh viễn trong vật chất hoàn toàn lệ thuộc vào hành động của mặt trời. Nếu mặt trời còn chiếu ánh sáng thì phân tử sẽ còn chuyển động!
- Đúng! Cháu suy xét rất giỏi! Nè chú thưởng cho cháu củ khoai lang nữa!
Bé Long cầm củ khoai lang ăn ngấu nghiến.
Chú Ba nói tiếp:
- Bây giờ chú trả lời thắc mắc của thằng Quận: "Tại sao khi tắm ta ướt! Tại sao khi ướt ta lau khô ngay bằng khăn?" Tất cả chúng ta đều biết rằng khi một người vừa trong nước ra thì ướt như chuột lột nhưng không ai biết tại sao! Sự thật thì rất giản dị, đó là bởi vì các phân tử lỏng bị các phân tử dắn hút mạnh hơn các phân tử cùng loại. Các phân tử lỏng này có khuynh hướng bám vào chất dắn và làm chất dắn "ướt", Sức hút giữa các phân tử khác gọi là sức dính ; chất lỏng dính vào chất dắn hay nói khác ra, chất lỏng bám vào chất dắn. Vài chất lỏng như chất keo chẳng hạn, có tính chất dính quan trọng ai cũng biết. Khi hai phân tử khác loại (lỏng và dắn) bám vào nhau, người ta gọi là sự dính, trái lại sự kết hợp có giá trị thấp hơn chỉ xảy ra giữa các phân tử cùng loại.
- Thưa chú! Giọt mưa dính vào các cửa kính ; trong những ngày nắng gắt, chúng ta đổ mồ hôi vào quần áo dính vào da chúng ta. Phải chăng đó là các thí dụ về sự dính?
- Phải! Theo định luật đại cương nếu chất lỏng càng dày thì càng dính vào chất dắn mạnh hơn. Vì thế nên xi rô và mật ong dính vào muỗng cà phê nhiều hơn các chất lỏng khác như nước chẳng hạn.
Chú Ba ngừng một chút rồi tiếp:
- Cái gì xảy ra khi chúng ta bị nước mưa làm ướt?
Bé Long chưa biết trả lời ra sao thì chú Ba tiếp luôn:
- Trong trường hợp này, nước bị các sợi chỉ vải hay len của quần áo ta hấp thụ, y như trường hợp của một khăn lông. Khăn lông hoặc giấy thấm làm khô nước và mực ngay tức khắc bởi tác dụng mao dẫn.
- Thưa chú! Tác dụng mao dẫn là gì?
- Tác dụng mao dẫn là tác dụng mà các chất lỏng không đếm xỉa gì tới trọng lực nên có thể tự dâng cao trong một ống cực nhỏ.
- Cháu chưa hiểu rõ!
- Cháu lấy cho chú một cái ly!
Bé Long lấy ly đưa cho chú Ba. Chú Ba rót nước vào gần đầy ly. Chú Ba đưa ly lên để mực nước trong ly ngang tầm mắt bé Long.
- Cháu nhận thấy có gì đặc biệt ở mực nước trong ly này không?
Bé Long ngắm nghía, nheo mắt ngó kỹ một hồi lâu:
- Thưa chú! Dường như diện tích mặt thoáng uốn cong nhẹ lên phía trên ở nơi chất lỏng chạm vào ly.
- Đúng! Đó là do sự dính giữa phân tử nước và phân tử ly. Tất cả các chất lỏng đều có tính chất uốn cong lên như thế, chỉ trừ một chất... đố cháu biết chất gì?
- Có lẽ thủy ngân! Vì trong các bài học vật lý mỗi lần vẽ một chậu đựng thủy ngân là người ta vẽ lõm xuống ở hai bên.
- Giỏi! Cháu nhớ thêm điều này: nếu diện tích mặt thoáng càng rộng thì sự uốn cong càng kém, trái lại nếu diện tích này nhỏ thì sự uốn cong lên càng mạnh. Thay vì dùng một cái ly, chúng ta dùng một ống thon dài để đựng chất lỏng, trong trường hợp này, số phân tử chất lỏng chạm vào vách ống rất quan trọng ; vì thế trọng khối của toàn thể chất lỏng tương đối kém và do đó chất lỏng sẽ dâng thật cao theo vách ống. Nếu chúng ta dựng những ống nhỏ dần, nhỏ dần mãi đến khi ống có một đường kính cực nhỏ, đó là trường hợp của một khăn lông hay một giấy chậm được tạo thành bởi hàng triệu sợi rỗng có đường kính như trên. Trong thực tế, ở trường hợp này, không còn lực nào chống lại mao dẫn. Vì thế khăn lông có thể hấp thụ toàn thể mỗi giọt nước.
Bé Long thích chí:
- Hay quá!
- Chúng ta có thể lấy thí dụ khác về tác dụng mao dẫn: mọi người đều biết nhiệt của ngọn lửa làm chảy pa-ra-fin của đèn cầy. Nhờ tác dụng mao dẫn, tim đèn chiếm lấy ngay pa-ra-fin lỏng để cháy trong ngọn lửa. Tim đèn của một cây đèn dầu cũng theo nguyên tắc như trên.
Bé Long coi bộ đã đói bụng:
- Dọn cơm ăn đi nhe chú! Cháu đói quá!
Chú Ba vỗ đầu bé Long:
- Khoan đã! Nhân thể giảng cho cháu nghe vài điều thắc mắc lúc nãy chú nghĩ đến một vấn đề hết sức đơn giản nhưng rất đặc biệt. Cháu có muốn nghe không?
Mặc dầu đói meo và mệt óc vì đã nghe giảng khá nhiều, bé Long vẫn còn thích tìm hiểu:
- Muốn! Mau mau lên chú!
- Thủng thẳng đã nào! Càng đói ăn cơm càng ngon. Tại cháu cứ hỏi "Tại sao? Tại sao?", nên chú nghĩ tại sao cháu không hỏi chú câu này: "Tại sao chất dắn hóa lỏng, chất lỏng hóa dắn, chất lỏng hóa hơi?"
- À! Cháu quên! Chú mà không nhắc, bỏ câu đó uổng quá! Tại sao vậy chú?
Óc hiếu kỳ trỗi dậy, bé Long quên cả đói, chờ chú Ba trả lời.
Chú Ba trịnh trọng sửa lại mắt kính và nói một hơi:
- Khi một chất khí chứa trong một bình, các phân tử chuyển động không những đụng chạm lẫn nhau mà còn đụng cả thành bình. Sự đụng chạm này xảy ra cả triệu lần trong một giây. Vận tốc trung bình của các phân tử này là 1Km trong một giây nghĩa là 3.600 Km trong một giờ gần bằng vận tốc của phi thuyền bay lên cung trăng. Chính sự bắn phá vĩnh viễn này là nguyên nhân và tính chất của áp lực tác dụng lên thành bình. Nếu thể tích giảm đi phân nửa, không gian tự do cũng giảm đi một nửa, như thế đụng chạm sẽ hai lần nhiều hơn, đó là nguyên nhân áp lực tăng. Nếu còn tăng áp lực bên ngoài, người ta còn có thể giảm thể tích hơi bên trong. Và nếu áp lực đầy đủ, thể tích trở nên nhỏ đến nỗi các phân tử phải chạm lẫn nhau vì thiếu chỗ: lúc bấy giờ chất hơi hóa lỏng. Phần đông các chất hơi hóa lỏng dưới áp lực và ở nhiệt độ thấp.
Nhiệt kích thích dao động phân tử trong ba trạng thái vật chất, làm các phân tử chuyển động càng ngày càng nhanh tùy theo nhiệt ít hay nhiều. Nếu một kim loại như sắt bị nung, các phân tử lúc đầu chỉ động dậy ít (như chúng bị nối nhau bởi các lò so) sẽ động đậy càng ngày càng nhanh hơn và cách nhau càng ngày càng xa, do đó sắt bị nở. Nếu người ta tiếp tục đốt hoài, sẽ đến lúc "lò so tưởng tượng" gãy và lúc bấy giờ các phân tử sẽ chuyển động tự do hơn: sắt qua trạng thái lỏng và bắt đầu chảy nhẹ nhàng. Điểm nóng chảy tương ứng với lúc các phân tử mất tính kết hợp và phân cách nhau để vào trạng thái lỏng.
Nhiệt độ dâng cao biến rất nhiều chất dắn thành lỏng, chất lỏng thành hơi. Sự nung một chất lỏng làm tăng độ tự do của các phân tử và khi lực hấp dẫn bị triệt tiêu bởi khoảng cách thì các phân tử vội vã bay tự do trong không gian để tạo thành một chất khí. Nếu nhiệt độ bị hạ thấp thì sẽ có tác dụng ngược lại. Sự lạnh biến phần đông các chất khí thành lỏng và các chất lỏng thành dắn. Vì dao động phân tử giảm nên các phân tử "tập hợp" lại và khi đó chất khí thành chất lỏng, chất lỏng thành chất dắn.
Nếu nhiệt độ làm tăng chuyển động của phân tử, thì ngược lại chuyển động của phân tử sẽ tạo ra nhiệt. Nếu cháu chà xát một ngón tay trên một trang giấy ba chục hay bốn chục lần thật nhanh, ngón tay của cháu và trang giấy sẽ nóng lên: Khi cháu chà xát hai vật thể với nhau cả hai đều nóng. Đó là vì cháu làm các phân tử ở hai mặt chạm nhau của hai vật thể đó chuyển động.
- Thôi! Dọn cơm ăn!
- Ngon quá he chú!
- Sao lúc nãy chê rau muống, cá khô? Thấy không, cần gì bơ sữa, đồ hộp mới ngon! Vả lại, ông bà mình ngày xưa có biết đồ hộp là cái quái gì, chỉ ăn rau muống, tương, cà mà vẫn giữ đến ngày nay!
- Nhưng ăn bơ sữa vẫn ngon hơn!
- Đành vậy! Nhưng nếu đó là do mồ hôi nước mắt của mình tạo ra chứ nếu vì miếng ăn mà phải mất nhân phẩm của mình, nếu vì miếng ăn mà mất nước thì nhục quá, không phải là người Việt Nam nữa! Vả lại:
"Ta về ta tắm ao ta
Dù trong dù đục ao nhà vẫn hơn"
------------------------
(1) Tên một nhân vật cải lương, thứ năm trong gia đình và ưa nói chữ "đồng thời" khi phát biểu một ý kiến gì. Các bạn hay nghe cải lương ở ra đi ô đều biết. Vai trò Cậu Năm Đồng Thời do Hữu Phước đoàn Thanh Minh Thanh Nga đóng.
(Trích từ tạp chí Tuổi Hoa số 53 và 54, ra ngày 15-9 và 1-10-1966)
- Thưa chú! Các chất dắn loại này là... chẳng hạn như bơ, parafin, phải không chú?!
- Phải!... Trái lại, trong một chất lỏng, các phân tử ở xa nhau hơn các phân tử của một chất dắn. Chúng có chỗ để chuyển động và nhún nhảy. Hàng tỉ tỉ phân tử trong chất lỏng chạm nhau hàng triệu lần trong một giây đồng hồ làm cho chất lỏng ở trạng thái "chảy" và "lỏng". Sức kết hợp trong chất lỏng rất kém nên ở nhiệt độ thường ta không thể nào chồng đống nước như chồng đống các tảng đá được.
Trong các chất khí, sức kết hợp không còn nữa, các phân tử tự do muốn làm gì thì làm. Chúng dạo chơi du ngoạn trong tất cả không gian theo ý thích của chúng. Nè Long! Nếu giả sử cháu đập bể một quả trứng thối trong bếp nầy, cháu sẽ tức khắc nhận thấy gì?
- Thưa chú! Thối tùm lum cả nhà! Có thể lan ra cả hàng xóm nữa!
- Đó là thí dụ xác thực về cách bố trí các phân tử của một chất khí. Nói tóm lại, về phương diện đại cương, chất dắn, chất lỏng, chất khí đều là vật chất nghĩa là chúng chỉ khác nhau về cách bố trí của phân tử. À! Chú hỏi cháu: người ta có thể ráp dính hai thanh kim loại mềm như chì chẳng hạn thành một thanh độc nhứt. Tại sao vậy cháu?
- Thưa chú! Đó là vì dưới áp lực cao, các phân tử của hai thanh chì đó ở gần nhau quá nên hút lẫn nhau.
Bé Long dừng nói, dường như suy nghĩ một điều gì và tiếp:
- Lúc nãy chú nói các phân tử của vật chất chuyển động vĩnh viễn. Theo như cháu nhớ không lầm thì không bao giờ có chuyển động vĩnh viễn cả. Tại sao kỳ vậy chú?
- Cháu nói đúng! Không bao giờ có chuyển động vĩnh viễn cả. Nhưng các phân tử bị khích lệ bởi một chuyển động không ngừng. Các phân tử không bao giờ ngừng, và có lẽ chúng chuyển động trong hàng triệu năm. Tại sao vậy? Cái gì làm cho phân tử vĩnh viễn chuyển động? Lẽ dĩ nhiên đâu có ai o bế chúng, nuôi nấng chúng và thúc đẩy chúng chuyển động. Vậy ở đâu cho chúng cái năng lực chuyển động hoài như vậy?
- Ở đâu vậy chú?
- Chắc có lẽ cháu đã biết ảnh hưởng của nhiệt, tức là ảnh hưởng của sức nóng trên chuyển động của các phân tử. Nếu nhiệt độ càng tăng, phân tử động đậy càng nhanh, trái lại nếu nhiệt độ giảm, chuyển động của phân tử sẽ chậm lại.
Các nhà bác học đã chứng nhận rằng nếu nhiệt độ giảm tới 273º dưới số không (– 273º C) tất cả chuyển động sẽ ngừng lại. Nhân loại không thể nào tìm thấy nhiệt độ này được. Nhiệt độ thấp nhất được ghi nhận trên địa cầu là 75º dưới số không (– 75º C). Ở – 273º C, phân tử của tất cả các nguyên tố đều qua trạng thái dắn ; bấy giờ vật chất "chết", tất cả chuyển động đều ngừng, chỉ chuyển động trở lại khi nào có tăng nhiệt độ.
Chú giảng rõ cho cháu nghe thêm về khái niệm vật chất "chết"!
- Vật chất "chết" là vật chất mà trong đó các phân tử đều ngừng chuyển động. Cháu nên nhớ trong tất cả vật chất, từ trạng thái dắn qua trạng thái lỏng, đến trạng thái hơi, các phân tử đều có chuyển động ít hay nhiều.
- Nếu vậy nhiệt độ – 273º C là nhiệt độ lý tưởng, người ta không thể nào tìm tới được!
- Phải! Nhiệt độ – 273º C được gọi là số không tuyệt đối. Chính nhiệt của mặt trời đã giúp chúng ta khỏi bị lạnh đến số không tuyệt đối ; trên quả đất cũng như trên các hành tinh khác cũng vậy.
- Thưa chú! Phải khi mặt trời tắt để trở thành một hành tinh lạnh lẽo như mặt trăng, thì số không tuyệt đối sẽ hiện diện trên quả đất.
- Phải!
- Ghê quá! Lỡ mặt trời tắt thì nguy! Tất cả sẽ bị chết cứng?
- Cháu đừng lo! Theo các nhà bác học, bảy chục triệu hay tám chục triệu năm nữa, mặt trời mới có thể tắt.
- Nhưng người ta có làm thí nghiệm để tìm tới số không tuyệt đối không chú?
- Có! Trong vài chục năm trở lại đây, các nhà bác học đã cố gắng nhưng chỉ tìm được đến 0,6º tuyệt đối mà thôi. Còn nhiệt độ – 273º C không thể nào xâm phạm được.
- Thưa chú! Nếu thế thì chuyển động giả vĩnh viễn trong vật chất hoàn toàn lệ thuộc vào hành động của mặt trời. Nếu mặt trời còn chiếu ánh sáng thì phân tử sẽ còn chuyển động!
- Đúng! Cháu suy xét rất giỏi! Nè chú thưởng cho cháu củ khoai lang nữa!
Bé Long cầm củ khoai lang ăn ngấu nghiến.
Chú Ba nói tiếp:
- Bây giờ chú trả lời thắc mắc của thằng Quận: "Tại sao khi tắm ta ướt! Tại sao khi ướt ta lau khô ngay bằng khăn?" Tất cả chúng ta đều biết rằng khi một người vừa trong nước ra thì ướt như chuột lột nhưng không ai biết tại sao! Sự thật thì rất giản dị, đó là bởi vì các phân tử lỏng bị các phân tử dắn hút mạnh hơn các phân tử cùng loại. Các phân tử lỏng này có khuynh hướng bám vào chất dắn và làm chất dắn "ướt", Sức hút giữa các phân tử khác gọi là sức dính ; chất lỏng dính vào chất dắn hay nói khác ra, chất lỏng bám vào chất dắn. Vài chất lỏng như chất keo chẳng hạn, có tính chất dính quan trọng ai cũng biết. Khi hai phân tử khác loại (lỏng và dắn) bám vào nhau, người ta gọi là sự dính, trái lại sự kết hợp có giá trị thấp hơn chỉ xảy ra giữa các phân tử cùng loại.
- Thưa chú! Giọt mưa dính vào các cửa kính ; trong những ngày nắng gắt, chúng ta đổ mồ hôi vào quần áo dính vào da chúng ta. Phải chăng đó là các thí dụ về sự dính?
- Phải! Theo định luật đại cương nếu chất lỏng càng dày thì càng dính vào chất dắn mạnh hơn. Vì thế nên xi rô và mật ong dính vào muỗng cà phê nhiều hơn các chất lỏng khác như nước chẳng hạn.
Chú Ba ngừng một chút rồi tiếp:
- Cái gì xảy ra khi chúng ta bị nước mưa làm ướt?
Bé Long chưa biết trả lời ra sao thì chú Ba tiếp luôn:
- Trong trường hợp này, nước bị các sợi chỉ vải hay len của quần áo ta hấp thụ, y như trường hợp của một khăn lông. Khăn lông hoặc giấy thấm làm khô nước và mực ngay tức khắc bởi tác dụng mao dẫn.
- Thưa chú! Tác dụng mao dẫn là gì?
- Tác dụng mao dẫn là tác dụng mà các chất lỏng không đếm xỉa gì tới trọng lực nên có thể tự dâng cao trong một ống cực nhỏ.
- Cháu chưa hiểu rõ!
- Cháu lấy cho chú một cái ly!
Bé Long lấy ly đưa cho chú Ba. Chú Ba rót nước vào gần đầy ly. Chú Ba đưa ly lên để mực nước trong ly ngang tầm mắt bé Long.
- Cháu nhận thấy có gì đặc biệt ở mực nước trong ly này không?
Bé Long ngắm nghía, nheo mắt ngó kỹ một hồi lâu:
- Thưa chú! Dường như diện tích mặt thoáng uốn cong nhẹ lên phía trên ở nơi chất lỏng chạm vào ly.
- Đúng! Đó là do sự dính giữa phân tử nước và phân tử ly. Tất cả các chất lỏng đều có tính chất uốn cong lên như thế, chỉ trừ một chất... đố cháu biết chất gì?
- Có lẽ thủy ngân! Vì trong các bài học vật lý mỗi lần vẽ một chậu đựng thủy ngân là người ta vẽ lõm xuống ở hai bên.
- Giỏi! Cháu nhớ thêm điều này: nếu diện tích mặt thoáng càng rộng thì sự uốn cong càng kém, trái lại nếu diện tích này nhỏ thì sự uốn cong lên càng mạnh. Thay vì dùng một cái ly, chúng ta dùng một ống thon dài để đựng chất lỏng, trong trường hợp này, số phân tử chất lỏng chạm vào vách ống rất quan trọng ; vì thế trọng khối của toàn thể chất lỏng tương đối kém và do đó chất lỏng sẽ dâng thật cao theo vách ống. Nếu chúng ta dựng những ống nhỏ dần, nhỏ dần mãi đến khi ống có một đường kính cực nhỏ, đó là trường hợp của một khăn lông hay một giấy chậm được tạo thành bởi hàng triệu sợi rỗng có đường kính như trên. Trong thực tế, ở trường hợp này, không còn lực nào chống lại mao dẫn. Vì thế khăn lông có thể hấp thụ toàn thể mỗi giọt nước.
Bé Long thích chí:
- Hay quá!
- Chúng ta có thể lấy thí dụ khác về tác dụng mao dẫn: mọi người đều biết nhiệt của ngọn lửa làm chảy pa-ra-fin của đèn cầy. Nhờ tác dụng mao dẫn, tim đèn chiếm lấy ngay pa-ra-fin lỏng để cháy trong ngọn lửa. Tim đèn của một cây đèn dầu cũng theo nguyên tắc như trên.
Bé Long coi bộ đã đói bụng:
- Dọn cơm ăn đi nhe chú! Cháu đói quá!
Chú Ba vỗ đầu bé Long:
- Khoan đã! Nhân thể giảng cho cháu nghe vài điều thắc mắc lúc nãy chú nghĩ đến một vấn đề hết sức đơn giản nhưng rất đặc biệt. Cháu có muốn nghe không?
Mặc dầu đói meo và mệt óc vì đã nghe giảng khá nhiều, bé Long vẫn còn thích tìm hiểu:
- Muốn! Mau mau lên chú!
- Thủng thẳng đã nào! Càng đói ăn cơm càng ngon. Tại cháu cứ hỏi "Tại sao? Tại sao?", nên chú nghĩ tại sao cháu không hỏi chú câu này: "Tại sao chất dắn hóa lỏng, chất lỏng hóa dắn, chất lỏng hóa hơi?"
- À! Cháu quên! Chú mà không nhắc, bỏ câu đó uổng quá! Tại sao vậy chú?
Óc hiếu kỳ trỗi dậy, bé Long quên cả đói, chờ chú Ba trả lời.
Chú Ba trịnh trọng sửa lại mắt kính và nói một hơi:
- Khi một chất khí chứa trong một bình, các phân tử chuyển động không những đụng chạm lẫn nhau mà còn đụng cả thành bình. Sự đụng chạm này xảy ra cả triệu lần trong một giây. Vận tốc trung bình của các phân tử này là 1Km trong một giây nghĩa là 3.600 Km trong một giờ gần bằng vận tốc của phi thuyền bay lên cung trăng. Chính sự bắn phá vĩnh viễn này là nguyên nhân và tính chất của áp lực tác dụng lên thành bình. Nếu thể tích giảm đi phân nửa, không gian tự do cũng giảm đi một nửa, như thế đụng chạm sẽ hai lần nhiều hơn, đó là nguyên nhân áp lực tăng. Nếu còn tăng áp lực bên ngoài, người ta còn có thể giảm thể tích hơi bên trong. Và nếu áp lực đầy đủ, thể tích trở nên nhỏ đến nỗi các phân tử phải chạm lẫn nhau vì thiếu chỗ: lúc bấy giờ chất hơi hóa lỏng. Phần đông các chất hơi hóa lỏng dưới áp lực và ở nhiệt độ thấp.
Nhiệt kích thích dao động phân tử trong ba trạng thái vật chất, làm các phân tử chuyển động càng ngày càng nhanh tùy theo nhiệt ít hay nhiều. Nếu một kim loại như sắt bị nung, các phân tử lúc đầu chỉ động dậy ít (như chúng bị nối nhau bởi các lò so) sẽ động đậy càng ngày càng nhanh hơn và cách nhau càng ngày càng xa, do đó sắt bị nở. Nếu người ta tiếp tục đốt hoài, sẽ đến lúc "lò so tưởng tượng" gãy và lúc bấy giờ các phân tử sẽ chuyển động tự do hơn: sắt qua trạng thái lỏng và bắt đầu chảy nhẹ nhàng. Điểm nóng chảy tương ứng với lúc các phân tử mất tính kết hợp và phân cách nhau để vào trạng thái lỏng.
Nhiệt độ dâng cao biến rất nhiều chất dắn thành lỏng, chất lỏng thành hơi. Sự nung một chất lỏng làm tăng độ tự do của các phân tử và khi lực hấp dẫn bị triệt tiêu bởi khoảng cách thì các phân tử vội vã bay tự do trong không gian để tạo thành một chất khí. Nếu nhiệt độ bị hạ thấp thì sẽ có tác dụng ngược lại. Sự lạnh biến phần đông các chất khí thành lỏng và các chất lỏng thành dắn. Vì dao động phân tử giảm nên các phân tử "tập hợp" lại và khi đó chất khí thành chất lỏng, chất lỏng thành chất dắn.
Nếu nhiệt độ làm tăng chuyển động của phân tử, thì ngược lại chuyển động của phân tử sẽ tạo ra nhiệt. Nếu cháu chà xát một ngón tay trên một trang giấy ba chục hay bốn chục lần thật nhanh, ngón tay của cháu và trang giấy sẽ nóng lên: Khi cháu chà xát hai vật thể với nhau cả hai đều nóng. Đó là vì cháu làm các phân tử ở hai mặt chạm nhau của hai vật thể đó chuyển động.
- Thôi! Dọn cơm ăn!
- Ngon quá he chú!
- Sao lúc nãy chê rau muống, cá khô? Thấy không, cần gì bơ sữa, đồ hộp mới ngon! Vả lại, ông bà mình ngày xưa có biết đồ hộp là cái quái gì, chỉ ăn rau muống, tương, cà mà vẫn giữ đến ngày nay!
- Nhưng ăn bơ sữa vẫn ngon hơn!
- Đành vậy! Nhưng nếu đó là do mồ hôi nước mắt của mình tạo ra chứ nếu vì miếng ăn mà phải mất nhân phẩm của mình, nếu vì miếng ăn mà mất nước thì nhục quá, không phải là người Việt Nam nữa! Vả lại:
"Ta về ta tắm ao ta
Dù trong dù đục ao nhà vẫn hơn"
Hoàng Đăng Cấp
------------------------
(1) Tên một nhân vật cải lương, thứ năm trong gia đình và ưa nói chữ "đồng thời" khi phát biểu một ý kiến gì. Các bạn hay nghe cải lương ở ra đi ô đều biết. Vai trò Cậu Năm Đồng Thời do Hữu Phước đoàn Thanh Minh Thanh Nga đóng.
(Trích từ tạp chí Tuổi Hoa số 53 và 54, ra ngày 15-9 và 1-10-1966)
