Tại sao dưới đáy đại dương lại lạnh đến như vậy?
Theo;ScienceABC, các thành phần bên trong Trái đất luôn bị làm nóng do sự rò rỉ năng lượng nhiệt từ sự phân rã phóng xạ của các hạt trong lõi hành tinh. Về mặt logic, kết quả của sự gia nhiệt trong lòng Trái đất này sẽ làm cho nhiệt độ ở đáy đại dương tăng lên (vì đáy đại dương ở gần phần lõi của Trái đất hơn nhiều vùng khác trên hành tinh của chúng ta).
Ngoài ra, có một thực tế là áp lực ngày càng tăng khi chúng ta tiến sâu vào đáy đại dương.
Theo một cách lý giải khác, áp lực càng gia tăng khi tiến sâu vào đáy đại dương sẽ làm cho nhiệt độ nước tăng lên. Nhưng điều thú vị là hiện tượng này lại không xảy ra. Trên thực tế, nước ở đáy đại dương rất lạnh (chỉ khoảng vài độ).
Tại sao càng tiến sâu vào đáy đại dương nước lại càng trở nên lạnh hơn?
Câu trả lời ngắn gọn: Nước lạnh có mật độ dày hơn nước ấm, do đó nó chìm sâu trong khi nước ấm vẫn còn ở tầng mặt. Ngoài ra, nước ở bề mặt lạnh chủ yếu do bốc hơi sau khi hấp thu năng lượng nhiệt từ mặt trời. Khi nước trở nên lạnh, nó chìm xuống và được thay bằng nước ấm. Bức xạ mặt trời không làm nóng được các tầng đáy của đại dương vì những tia này bị phân tán hoàn toàn ở các lớp trên.
Trong mọi trường hợp, áp suất cao không có nghĩa là nhiệt độ lúc nào cũng cao
Có một quan niệm sai lầm rất phổ biến về mối quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ của chất lỏng: áp suất cao gây ra nhiệt độ cao. Ý tưởng này gắn liền với nhận định cho rằng áp suất của khối chất lỏng luôn tăng theo nhiệt độ của nó nhưng điều này không chính xác hoàn toàn.
Quan niệm sai lầm này có thể bắt nguồn từ “phương trình trạng thái khí lí tưởng” hay đúng hơn là từ sự đơn giản hóa của nó.
“Phương trình trạng thái khí lí tưởng” cho rằng đối với một lượng nhất định khí lý tưởng, áp suất và khối lượng tỷ lệ với nhiệt độ tuyệt đối. Phương trình này được viết như sau:
pV=nRT
Trong đó: p là áp suất khối khí, V là thể tích khối khí, n là số mol của khối khí, R là hằng số khí, T là nhiệt độ khối khí.
Nói một cách đơn giản, phương trình trên nói rằng tăng áp suất của khí lý tưởng, trong khi giữ thể tích của nó không đổi, sẽ làm tăng nhiệt độ của nó.
Phương trình cung cấp một sự ước lượng tốt của nhiều loại khí trong các điều kiện khác nhau, nó hoàn toàn đúng với khí lý tưởng. Nhưng chúng ta phải biết rằng khí lí tưởng là khí giả định (không tồn tại trong thực tế) – loại khí này được giả định bao gồm các hạt tương tác với nhau mà không làm giảm năng lượng động học của chúng.
Một khí lí tưởng có thể nén hoàn toàn. Ngược lại, nước chủ yếu là chất lỏng không nén được, vì vậy bản chất của nó không giống như khí lí tưởng. Do đó, phương trình trạng thái khí lí tưởng không áp dụng cho nước.
Áp suất và nhiệt độ của nước
Nén có thể làm tăng nhiệt độ của một chất nhất định. Nói cách khác, buộc nhiều thứ hơn vào cùng một thể tích tạo ra nhiệt (bằng cách tăng năng lượng động học của các phân tử) trong hệ thống.
Như đã đề cập trước đó, nước nói riêng và chất lỏng nói chung không nén được. Tuy nhiên, nhiệt độ nước ở đáy đại dương có thể sẽ tăng lên nếu áp suất của nó tăng lên đột ngột nhưng vấn đề là nước dưới đáy đại dương ít khi thay đổi áp suất đột ngột (do áp suất cơ bản cân bằng ở một mức nhất định). Nước không nén lại được do đó nhiệt độ của nó không tăng lên theo áp suất.
Nước ở bề mặt trở nên lạnh do bốc hơi
Bức xạ mặt trời làm nóng nước ở bề mặt đại dương. Bốc hơi xảy ra và nước gần phía trên mất đi nhiệt lượng của nó và bắt đầu lạnh đi.
Khi nó trở nên lạnh, nước trở nên có mật độ dày hơn và bắt đầu chìm và sau đó được thay thế bằng các lớp nước ở bên dưới.
Bằng cách này, nước ấm luôn luôn tồn tại trên bề mặt, trong khi nước lạnh hơn liên tục đi xuống. Đó là lí do vì sao nước dưới đáy biển rất lạnh. Sự rò rỉ năng lượng nhiệt từ lõi Trái đất không đủ năng lượng cần thiết để làm nóng nước biển toàn cầu.
Với tốc độ dòng nhiệt hiện tại, phải mất hơn một năm để sưởi ấm đáy đại dương thêm 1 độ C (đó là chưa tính đến hoạt động của dòng hải lưu).
Bạch Đằng
