Why does ice float in water? - George Zaidan and Charles Morton

Tại sao băng lại nổi trên mặt nước? - George Zaidan và Charles Morton

Translator: Nhu PHAM Reviewer: Vu-An Phan

Water is the liquid of life.

Nước là chất lỏng của sự sống.

We drink it,

Chúng ta uống nó,

we bathe in it,

chúng ta tắm trong nó,

we farm,

cook,

chúng ta nuôi trồng,

nấu ăn,

and clean with it.

và lau dọn với nó.

It's the most abundant molecule in our bodies.

Đó là phân tử phổ biến nhất trong cơ thể chúng ta.

In fact, every life form we know of

Trên thực tế, mọi hình thức của sự sống mà chúng ta biết

would die without it.

sẽ chết nếu không có nó.

But most importantly, without water,

Nhưng quan trọng nhất, không có nước,

we wouldn't have

chúng ta sẽ không có

iced tea.

trà đá.

Mmmm, iced tea.

Mmmm, trà đá.

Why do these ice cubes float?

Tại sao những viên đá hình khối lại nổi?

If these were cubes of solid argon

Nếu đây là khối agon rắn

in a cup of liquid argon,

trong một tách argon lỏng ,

they would sink.

chúng sẽ chìm.

And the same goes for most other substances.

Và hiện tượng này cũng xảy ra với hầu hết các chất khác.

But solid water, a.k.a. ice,

Nhưng nước ở dạng rắn, hay nói cách khác là băng

is somehow less dense than liquid water.

bằng cách nào đó lại nhẹ hơn nước ở dạng lỏng.

How's that possible?

Sao lại có thể như vậy được?

You already know that every water molecule

Bạn đã biết rằng mỗi phân tử nước

is made up of two hydrogen atoms

được tạo thành từ 2 nguyên tử hiđrô

bonded to one oxygen atom.

liên kết với một nguyên tử ôxy.

Let's look at a few of the molecules

Hãy xem xét một vài trong số các phân tử

in a drop of water,

trong một giọt nước,

and let's say the temperature is 25 degrees Celcius.

và cứ cho rằng nhiệt độ là 25 độ Celsius.

The molecules are bending,

Các phân tử uốn cong,

stretching,

giản ra,

spinning,

and moving through space.

quay vòng,

và di chuyển trong không gian.

Now, let's lower the temperature,

Bây giờ, hãy giảm nhiệt độ xuống,

which will reduce the amount of kinetic energy

điều đó sẽ làm giảm lượng động năng

each of these molecules has

của mỗi một phân tử này

so they'll bend, stretch, spin, and move less.

Vì vậy, chúng sẽ uốn cong, giản , quay, và di chuyển ít hơn.

And that means that on average,

Và đó có nghĩa là trên trung bình

they'll take up less space.

chúng sẽ chiếm ít không gian hơn.

Now, you'd think that as the liquid water

Bây giờ, bạn nghĩ rằng khi nước lỏng

starts to freeze,

bắt đầu đóng băng,

the molecules would just pack together

các phân tử sẽ chỉ liên kết lại với nhau

more and more closely,

ngày càng chặt chẽ,

but that's not what happens.

nhưng đó không phải những gì thực sự xảy ra.

Water has a special kind

Nước có một loại tương tác đặc biệt

of interaction between molecules

giữa các phân tử của chúng với nhau

that most other substances don't have,

mà hầu hết các loại vật chất khác đều không có,

and it's called a hydrogen bond.

và nó gọi là liên kết hydro.

Now, remember that in a covalent bond

Bây giờ, hãy nhớ rằng trong một liên kết cộng hóa trị

two electrons are shared,

hai electron sẽ được chia sẻ,

usually unequally,

thông thường là theo một cách không đồng đều,

between atoms.

giữa các nguyên tử với nhau.

In a hydrogen bond,

Trong một liên kết hydro,

a hydrogen atom is shared, also unequally,

một nguyên tử hydro được chia sẻ, cũng theo một cách không đồng đều,

between atoms.

giữa các nguyên tử.

One hydrogen bond looks like this.

Một liên kết hydro sẽ trông như thế này.

Two look like this.

Hai liên kết hydro trông như thế này.

Here's three

Dưới đây là ba

and four

và bốn

and five,

và năm,

six,

Sáu,

seven,

eight,

Bảy,

Tám,

nine,

ten,

Chín,

mười,

eleven,

twelve,

mười một,

mười hai,

I could go on.

Tôi có thể tiếp tục như thế.

In a single drop of water,

Trong chỉ một giọt nước,

hydrogen bonds form extended networks

các liên kết hydro tạo ra mạng lưới mở rộng

between hundreds, thousands, millions,

giữa hàng trăm, hàng ngàn, hàng triệu,

billions, trillions of molecules,

tỷ, tỷ của các phân tử,

and these bonds are constantly breaking and reforming.

và các liên kết này được liên tục phá vỡ và cải cách.

Now, back to our water as it cools down.

Bây giờ, trở về với nước của chúng ta khi nó lạnh đi.

Above 4 degrees Celcius,

Trên 4 độ Celsius,

the kinetic energy of the water molecules

động năng của các phân tử nước

keeps their interactions with each other short.

khiến cho liên kết của chúng với những cái khác trở nên ngắn lại.

Hydrogen bonds form and break

Các liên kết hydro hình thành và phá vỡ

like high school relationships,

giống như một mối quan hệ thời trung học,

that is to say, quickly.

như một cách nói, một cách nhanh chóng.

But below 4 degrees,

Nhưng dưới 4 độ,

the kinetic energy of the water molecules

động năng của các phân tử nước

starts to fall below the energy

bắt đầu rơi dưới năng lượng

of the hydrogen bonds.

của các liên kết hydro.

So, hydrogen bonds form much more frequently

Vì vậy, các liên kết hydro được tạo ra nhiều hơn

than they break

số bị phá vỡ

and beautiful structures start to emerge

và các cấu trúc đẹp mắt bắt đầu nổi lên

from the chaos.

từ sự hỗn loạn này.

This is what solid water, ice,

Đây là những gì nước rắn, băng,

looks like on the molecular level.

trông giống như ở cấp độ phân tử.

Notice that the ordered, hexagonal structure

Để ý thấy rằng cấu trúc lục giác, có trật tự này

is less dense than the disordered structure

thì ít dày đặc hơn cấu trúc không trật tự

of liquid water.

của nước dạng lỏng.

And you know that if an object is less dense

Và bạn biết rằng nếu một vật thể kém đậm đặc hơn

than the fluid it's in,

so với chất lỏng chứa nó,

it will float.

nó sẽ nổi lên trên.

So, ice floats on water,

Vì vậy, các viên băng nổi trên mặt nước,

so what?

Vậy thì sao?

Well, let's consider a world without floating ice.

Vâng, hãy xem xét một thế giới mà không có băng nổi.

The coldest part of the ocean

Phần lạnh nhất của đại dương

would be the pitch-black ocean floor,

sẽ là đáy đại dương tối đen,

once frozen, always frozen.

một khi bị đóng băng, luôn luôn đông lạnh.

Forget lobster rolls

Hãy quên tôm hùm cuộn đi nhé

since crustaceans would lose their habitats,

khi mà động vật giáp xácnày bị mất môi trường sống,

or sushi since kelp forests wouldn't grow.

quên luôn cả sushi khi mà khu rừng rong biển không phát triển được.

What would Canadian kids do in winter

Trẻ em Canada sẽ làm gì trong mùa đông

without pond hockey or ice fishing?

nếu không có câu cá trên băng hay khúc côn cầu?

And forget James Cameron's Oscar

Và quên luôn giải Oscar của James Cameron

because the Titanic totally would have made it.

bởi vì Titanic sẽ vượt qua được vụ đắm tàu định mệnh đó.

Say goodbye to the white polar ice caps

Nói lời tạm biệt với chỏm băng vùng cực màu trắng

reflecting sunlight

phản chiếu ánh sáng mặt trời

that would otherwise bake the planet.

mà nếu không sẽ nướng cháy hành tinh này.

In fact, forget the oceans as we know them,

Trên thực tế, hãy quên đi các đại dương như chúng ta từng được biết,

which at over 70% of the Earth's surface area,

vốn chiếm hơn 70% diện tích bề mặt của trái đất,

regulate the atmosphere of the whole planet.

điều chỉnh bầu khí quyển của toàn bộ hành tinh .

But worst of all,

Nhưng tồi tệ hơn cả,

there would be no iced tea.

sẽ có không còn trà đá.

Mmmmm, iced tea.

Mmmmm, trà đá.