Bí mật của ống hút: Vì sao chúng lại trở nên vô dụng ở nơi có độ cao lớn như đỉnh Everest?

[therealrtz]

Ống hút là một vật dụng quen thuộc trong cuộc sống hằng ngày, nhưng cách nó hoạt động lại phức tạp hơn nhiều so với suy nghĩ thông thường. Khi nhấp một ngụm nước qua ống hút, nhiều người vẫn lầm tưởng rằng mình đang trực tiếp “hút” chất lỏng lên. Thực tế, toàn bộ quá trình này không phải do lực hút từ miệng, mà được thúc đẩy bởi sự chênh lệch áp suất khí quyển.

Khi bạn ngậm đầu ống hút và hạ thấp áp suất trong miệng bằng cách di chuyển lưỡi xuống dưới, phần chất lỏng bên trong ống bắt đầu bị đẩy lên trên. Điều này xảy ra vì áp suất khí quyển bên ngoài mạnh hơn áp suất trong ống, ép chất lỏng dâng lên theo nguyên tắc cân bằng áp suất. Ở mực nước biển, áp suất khí quyển xấp xỉ 101 kilopascal (14,7 psi), đủ để đẩy chất lỏng qua ống hút một cách dễ dàng. Tuy nhiên, khi ở độ cao lớn, chẳng hạn như trên đỉnh núi Everest, áp suất khí quyển giảm xuống đáng kể, khiến lực đẩy chất lỏng vào ống yếu hơn, làm cho việc sử dụng ống hút trở nên khó khăn hơn. Đó cũng là lý do vì sao nước sôi ở nhiệt độ thấp hơn khi ở vùng núi cao – vì áp suất bên ngoài thấp hơn, nước không cần đạt đến 100°C để chuyển thành hơi.


Chú thích ảnh

Khả năng của ống hút không chỉ bị giới hạn ở độ cao mà còn có một ranh giới vật lý: chất lỏng không thể bị hút lên cao hơn khoảng 9-10 mét. Nếu cố gắng sử dụng một ống hút dài hơn mức này, áp suất bên trong sẽ giảm đến mức thấp hơn áp suất hơi của nước, khiến nước bắt đầu sôi ngay trong ống hút dù nhiệt độ không hề thay đổi. Thực tế, đã có nhiều thử nghiệm về “ống hút dài nhất thế giới”, nơi các nhà khoa học cố gắng hút nước từ độ cao hơn 10 mét, nhưng họ nhận thấy rằng nước không thể vượt qua giới hạn này.

Điều thú vị là không phải tất cả các chất lỏng đều dễ dàng di chuyển qua ống hút như nước. Những chất lỏng có độ nhớt cao hơn như sữa lắc, mật ong hay siro sẽ khó hút hơn do lực ma sát bên trong cao hơn. Sự căng bề mặt của chất lỏng cũng ảnh hưởng đến cách nó di chuyển qua ống. Đây là lý do vì sao các loại đồ uống đặc thường cần ống hút có đường kính lớn hơn hoặc lực hút mạnh hơn để có thể di chuyển dễ dàng.

Trong môi trường không trọng lực của vũ trụ, ống hút hoàn toàn không hoạt động vì không có áp suất khí quyển để ép chất lỏng vào ống. Phi hành gia trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) không thể uống nước theo cách thông thường mà phải sử dụng túi nước có vòi đặc biệt để kiểm soát dòng chảy của chất lỏng. Nếu họ mở một chai nước trong không gian, nước sẽ không chảy mà chỉ tồn tại dưới dạng những giọt lơ lửng.

Ống hút là một ví dụ hoàn hảo về cách một nguyên lý vật lý đơn giản có thể ảnh hưởng đến nhiều lĩnh vực trong cuộc sống. Nguyên tắc áp suất khí quyển này không chỉ xuất hiện trong ống hút mà còn được ứng dụng trong nhiều công nghệ khác như máy bơm nước, ống tiêm y tế hay thậm chí là động cơ phản lực. Những thứ tưởng chừng đơn giản lại mang trong mình những nguyên tắc khoa học tinh vi, giúp con người khai thác và sử dụng chúng một cách hiệu quả.

VietBF@ Sưu tập