Lửa thuộc thể gì? Câu hỏi "muôn năm cũ" không dễ trả lời.

Thứ sáu - 17/11/2023 08:01

Lửa rõ ràng là một loại vật chất. Nhưng nếu vậy thì nó là rắn, lỏng hay khí? Câu hỏi tưởng không khó mà hóa ra lại khó không tưởng!

Chúng ta đều đã quen thuộc với ba thể cơ bản của vật chất trong tự nhiên, đó là rắn, lỏng và khí. Nhưng lửa dường như là một kẻ cá biệt: không ai có thể cầm nắm hay giam giữ nó giống như mọi vật chất thông thường khác. Và thực tế đúng là lửa chẳng thuộc về thể nào trong ba thể kể trên cả.
Lửa có phải là khí?
Dễ thấy rằng lửa không phải là thể rắn hay lỏng. Và mặc dù có vài đặc tính giống các chất khí, ví dụ như không có hình dạng hay thể tích cố định, nhưng lửa lại không khuếch tán đều khắp trong một không gian kín cho trước giống như khí.
Hình ảnh "ngọn lửa" mà ta thường thấy thực chất chỉ là tập hợp các phân tử khí đang phản ứng hóa học và tỏa năng lượng dưới dạng ánh sáng mà thôi.

Lửa không phải là chất khí, dù có nhiều đặc tính tương tự.
Thêm nữa, lửa cũng không chịu ảnh hưởng của từ trường, không tạo ra các hình ảnh đặc trưng của đường sức từ quanh một nam châm, vốn là đặc tính chung của các vật chất thông thường khác.
Và cuối cùng, các định luật vật lí đã khẳng định rằng chúng ta không thể giải phóng năng lượng từ một lượng chất nhất định nhiều hơn số năng lượng được "đầu tư" vào ban đầu. Điều đó loại trừ mọi khả năng là lửa thuộc thể rắn, lỏng hay khí thông thường, bởi bất kì ngọn lửa nào cũng không thể tự duy trì trạng thái cháy sáng của mình mãi mãi được.
Vậy rốt cuộc nó là gì?
Câu trả lời có vẻ hợp lí nhất hiện nay là: Lửa thuộc thể plasma.
Trước khi Sir William Crookes phát hiện ra thể thứ tư của vật chất là plasma vào năm 1879, con người vẫn chỉ biết đến ba dạng cơ bản kia và xem lửa là một ngoại lệ duy nhất.

https://ci4.googleusercontent.com/proxy/XhcNjVjm-OuhZUqVsPTpFow0kYc1O56YbfXN0jPNKiYIyX7puvUQghiZTGbuWjYgnEhPBmepjfuc2lm2eL4hTgfTnP8iAhdZE4Y=s0-d-e1-ft#https://cdn-4.ohay.tv/imgs/6a8f913ead774212acbb/728.jpg

Bốn dạng vật chất đã được biết đến ngày nay: rắn, lỏng, khí, và plasma.
Plasma là một "đám mây" gồm các proton, neutron và electron, trong đó các electron đã bị cô lập khỏi các nguyên tử và phân tử mà ban đầu chúng thuộc về. Điều đó làm cho plasma biểu hiện như một khối thống nhất chứ không phải là các nguyên tử riêng rẽ như vật chất thông thường.
Mặc dù trông khá giống khí nhưng plasma lại hành xử rất khác biệt, do các electron không tạo thành các liên kết chặt chẽ và bền vững về mặt vật lí. Điều đó cũng có nghĩa là dạng vật chất này có thể "chảy" như một chất lỏng, nhưng được cấu tạo bởi các vùng nhất định có bản chất là các nguyên tử "dính" với nhau thành khối.

https://ci4.googleusercontent.com/proxy/q-QhIE_Ijwa3iRLL2GcCCjQfYJYbgm67erRmCzjLkp1RH1wNNHJuv4N5aN7HmQFOce5DYb11zhEs20kh0T0dPUs7J9uzFxUtO8M=s0-d-e1-ft#https://cdn-4.ohay.tv/imgs/5505196b605a4426abe2/728.png

Một vài ví dụ về vật chất plasma: tia sét, gió mặt trời, cực quang, ánh sáng huỳnh quang và vụ nổ hạt nhân.

Đặc tính này làm cho plasma hoàn toàn khác biệt so với mọi vật chất đã biết. Nếu không kể đến khái niệm "Vật Chất Tối" vẫn đang nằm trên lí thuyết, thì plasma hiện là dạng vật chất phổ biến nhất trong vũ trụ của chúng ta.
Tuy nhiên, nói cho đúng thì khoa học hiện nay vẫn chưa thể mô tả chính xác bản chất của lửa, nhưng có lẽ nó gần với plasma nhất.