Vào những năm 40 của thế kỷ 19, nhà vật lý người Anh James Prescott Joule đã tiến hành một thí nghiệm đặc biệt để chứng minh công năng có thể chuyển hóa thành nhiệt năng. Thí nghiệm này bao gồm 1 hệ thống quả nặng treo cao, buộc vào một trục quay bằng gỗ có gắn với các mái chèo bằng gỗ ngâm trong 1 bình chứa nước kín (xem hình dưới đây).
Thí nghiệm khuấy nước nổi tiếng của Joule là tiền đề cho định luật bảo toàn năng lượng sau này.
Khi quả nặng rơi xuống theo tác động của trọng lực, nó sẽ làm trục gỗ quay, khiến các mái chèo gỗ cũng quay theo làm cho nước nóng lên. Từ đó, Joule kết luận công năng đã chuyển thành nhiệt năng. Đây là 1 thí nghiệm quan trọng đối với ngành vật lý nói chung và nhiệt động lực học nói riêng, là tiền đề của định luật bảo toàn năng lượng nổi tiếng: Năng lượng không tự nhiên sinh ra và cũng không tự nhiên mất đi. Nó chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác hoặc từ vật này sang vật khác mà thôi. Cái tên Joule cũng được đặt cho một đơn vị đo năng lượng được sử dụng trong Hệ đo lường quốc tế SI.
Điều đó có nghĩa là cứ mỗi lần chúng ta khuấy nước, công mà chúng ta sinh ra sẽ được chuyển hóa thành nhiệt năng và khiến nhiệt độ của nước tăng lên một chút. Tuy nhiên, thay đổi này là rất nhỏ và xúc giác của con người gần như không thể cảm nhận được, đặc biệt là khi chúng ta thường khuấy nước (như nước hoa quả, nước đường) trong một thời gian rất ngắn, với lực tác động rất nhẹ.
Nhiệt độ của nước chắc chắn sẽ tăng lên 1 chút mỗi khi khuấy nước, nhưng liệu chúng ta có thể làm cho nước sôi bằng cách khuấy thật nhanh trong 1 khoảng thời gian dài hay không?
Như vậy, nước chắc chắn sẽ nóng lên khi khuấy nước, nhưng câu hỏi đặt ra là nếu cứ khuấy liên tục trong một thời gian dài, nhiệt độ có thể tăng đến mức chạm mốc nhiệt độ sôi được hay không? Nói một cách dễ hiểu hơn, liệu chúng ta có thể khiến nước sôi bằng cách khuấy nước được hay không?
Thí nghiệm dưới đây sẽ trả lời câu hỏi đó. Tuy nhiên, có thể khẳng định chắc chắn với sức của con người, kể cả với những ai có thể chất tốt, cũng khó có thể làm cho nước sôi được nếu chỉ khuấy bằng tay. Thế nhưng chỉ cần một vật dụng đơn giản trong nhà, chúng ta hoàn toàn có thể tự thực hiện thí nghiệm của Joule và đun nước theo cách “không bình thường” nhất.
[Vietsub] Định luật bảo toàn năng lượng cho biết công năng có thể chuyển hóa thành nhiệt năng, nhưng liệu chúng ta có thể làm nước sôi bằng cách khuấy nước thật nhanh hay không?
Theo The Action Lab
