Theo Scienceabc, dọn dẹp nhà cửa hiếm khi nào là công việc yêu thích của mọi người, nhưng rõ ràng chúng ta không thể không làm. Trong số những vật dụng phải lau chùi, chắc hẳn ai trong số chúng ta cũng từng tự hỏi vì sao chiếc quạt trần ở tít trên cao lại bị bám bụi bẩn.
Bụi bẩn có thể bám vào kệ sách của chúng ta sau nhiều ngày không vệ sinh nhưng một chiếc quạt trần thường xuyên hoạt động lại cũng có thể tích lũy một lớp bụi tương tự. Vì sao lại như vậy?
Để hiểu hiện tượng kỳ quái này, chúng ta cần xem xét thành phần của chính bụi, cũng như một vài lĩnh vực khác nhau của khoa học cơ bản, bao gồm lực điện từ và động lực học chất lỏng.
Bụi là gì?
Phần lớn bụi trong nhà của bạn là những hạt được hình thành từ tế bào da chết và tế bào tóc. Cơ thể chúng ta liên tục tái tạo các tế bào da khi chúng bong ra mỗi ngày. Thêm vào đó là rất nhiều hạt bụi siêu nhỏ trôi nổi trong không khí và xoáy xung quanh không gian của bạn mọi lúc. Nếu bạn có một con vật cưng, vấn đề này còn trầm trọng hơn nữa.
Mặc dù có những chất khác chiếm một tỷ lệ nhỏ trong thành phần bụi nhà bạn - chẳng hạn như các viên siêu nhỏ được thải ra bởi những con ve bụi ăn da và tế bào tóc bị loại bỏ của bạn – nhưng phần lớn đến từ cơ thể bạn và người thân trong gia đình.
Tích điện, bụi và quạt
Khi nói đến quạt trần nhựa thì điện tích của các phân tử bụi và cánh quạt là rất quan trọng để giải thích hiện tượng trên. Hầu hết các hạt bụi trôi nổi trong nhà bạn đều có một loại điện tích, thường có thể khiến các phân tử bụi thu hút nhau (do đó lâu ngày chúng có thể hình thành những mảng bụi kích thước lớn tại một số nơi trong nhà của bạn).
Ngoài ra, cánh quạt di chuyển nhanh chóng trong không khí, ma sát với các phần tử không khí và đẩy chúng ra khỏi đường đi. Điều này dẫn đến một điện tích tích tụ ở cạnh đầu của một cánh quạt, một thứ gọi là tĩnh điện.
Khi các phân tử bụi đi qua không khí và tương tác với cạnh đầu của cánh quạt, chúng bị thu hút vào cạnh tích điện, và do đó dính vào đó. Cạnh đầu của cánh quạt phát triển và duy trì điện tích nhiều nhất (là kết quả của lực ma sát), và do đó kéo theo nhiều bụi nhất. Lí thuyết này chỉ phù hợp với quạt trần nhựa và do đó nó mới chỉ trả lời được một phần câu hỏi.
Động lực học và bụi của quạt
Mặc dù lời giải thích ở trên có thể áp dụng cho quạt trần nhựa, tĩnh điện không tích tụ trên quạt kim loại, nhưng bụi vẫn hiện diện rõ ràng ở cạnh đầu của các loại quạt đặc biệt đó. Để giải thích hiện tượng này đạt được như thế nào mà không cần sự tích điện, người ta phải xem xét động lực học chất lỏng, nghiên cứu về cách chất lỏng và chất khí di chuyển.
Trong bối cảnh của một chiếc quạt trần, khi các cánh quạt quay trong không khí, tốc độ của không khí ở bề mặt cánh quạt trần thực sự bằng không. Khi bạn di chuyển ra xa khỏi bề mặt của cánh quạt, tốc độ và chuyển động của không khí tăng lên, nhưng tại điểm chính xác mà bụi có thể đọng lại trên quạt – bề mặt cánh quạt - có rất ít chuyển động không khí.
Những thứ nhỏ như hạt bụi có thể được ép lên bề mặt và sau đó được giữ ở đó, đặc biệt là ở cạnh đầu của cánh quạt và sau đó chúng được bảo vệ bởi một lớp không khí mỏng không hoạt động ngay trên bề mặt.
Như đã đề cập, càng gần đầu cánh quạt, chuyển động không khí và ma sát càng lớn, đó là lý do tại sao những đống bụi trên đầu cánh quạt thường không được nhìn thấy khi chúng hoạt động. Trên thực tế, bạn đặt quạt càng nhanh, bụi sẽ tích tụ càng nhanh, do các cánh quạt tương tác với nhiều hạt bụi hơn!