Một trong những trò lố bịch nhưng lại mang tính giải trí cao nhất trong phim Hollywood là cảnh rượt đuổi bằng ô tô. Người xem yêu thích một cuộc rượt đuổi ô tô nhanh và kịch tính, và hầu như tất cả những chiếc ô tô (trừ xe của nhân vật chính) sẽ phát nổ khi va chạm.
Thành phần của một vụ nổ ô tô
Để hiểu liệu ô tô có thể phát nổ và bay lên không trung khi va chạm hay không, trước tiên chúng ta cần hiểu đúng về bản thân vụ nổ. Tất cả các quá trình xung quanh chúng ta trong cuộc sống hàng ngày đều có thể được giải thích bằng nhiệt động lực học, một nhánh của vật lý nghiên cứu sự thay đổi nhiệt và năng lượng của một hệ.
Trong nhiệt động lực học, các nhà khoa học chủ yếu nghiên cứu các tính chất của một hệ thống, chẳng hạn như áp suất, thể tích và nhiệt độ, đồng thời chúng tôi hiểu các tính chất này thay đổi như thế nào dưới dạng năng lượng và công việc (khả năng hệ thống thực hiện một điều gì đó).
Tất cả các quá trình chúng ta thấy xung quanh mình, từ việc làm lạnh thực phẩm trong tủ lạnh đến dòng nước chảy từ bể nước, đều dẫn đến những thay đổi về đại lượng nêu trên (và một chút entropy, vốn là đặc tính của vũ trụ đối với thích sự hỗn loạn hơn).
Nhiệt động lực học là nghiên cứu về nhiệt, công và năng lượng. Thuật ngữ nhiệt động học (hoặc nhiệt động lực học) có hai nghĩa: Khoa học về nhiệt và các động cơ nhiệt (nhiệt động học cổ điển); Khoa học về các hệ thống ở trạng thái cân bằng (nhiệt động học cân bằng). Ban đầu, nhiệt động học chỉ mang nghĩa thứ nhất. Về sau, các công trình tiên phong của Ludwig Boltzmann đã đem lại nghĩa thứ hai.
Nhìn từ góc độ nhiệt động lực học, vụ nổ là sự giãn nở thể tích rất nhanh, cùng với việc giải phóng một lượng năng lượng lớn. Để một vụ nổ xảy ra, chúng ta cần những chất khí dễ cháy. Những khí này phải hiện diện ở một nơi hạn chế, nơi chúng có thể chịu áp suất rất cao. Tuy nhiên, như chúng ta đã biết, để một thứ gì đó cháy được, nó cần một lượng oxy dồi dào. Và cuối cùng, chúng ta sẽ cần một tia lửa để đốt cháy khí dễ cháy.
Vậy… Ôtô có thể phát nổ không?
Trước khi chúng ta cần phải xác định liệu có thể có một vụ nổ lớn bên trong bình xăng hoặc động cơ của ô tô hay không – Trên thực tế, để xe sử dụng nhiêu liệu truyền thống có thể di chuyển, bên trong động cơ phải có nhiều vụ nổ nhỏ từ việc đốt cháy hốn hợp khí và nhiên liệu để sinh công.
Vì vậy, nếu có những vụ nổ nhỏ bên trong ô tô, liệu có thể có những vụ nổ lớn nữa không?
Một động cơ ô tô thông thường hoạt động theo các định luật nhiệt động lực học và có thể coi là một quá trình lặp đi lặp lại gồm 4 bước, do đó được gọi là động cơ 4 thì – Trục được di chuyển bằng pít-tông đi lên và xuống.
Nguyên lý chu trình Carnot được sử dụng trong động cơ ô tô. Các vụ nổ sẽ được thực hiện để tạo áp suất lên pít-tông và đẩy pít-tông di chuyển. Chu kì của động cơ đốt trong xe ô tô sẽ có 4 bước để có thể chuyển hóa xăng thành hoạt động của xe. Đó gọi là động cơ 4 kỳ bao gồm nạp, nén, đốt và xả.
Đầu tiên pít-tông đi xuống bằng cách hút không khí vào xi-lanh (hỗn hợp không khí/nhiên liệu được đưa vào qua các van mở). Điều này đẩy pít-tông xuống. Khi các van đóng lại, pít-tông bắt đầu đi lên, do đó nén không khí trong xi lanh.
Một tia lửa nhỏ tạo ra một vụ nổ rất nhỏ bên trong xi lanh (như đã giải thích trước đó, khí nén + tia lửa + oxy = nổ) đẩy pít-tông xuống.
Sau đó van xả mở ra và hỗn hợp không khí/nhiên liệu thoát ra ngoài làm cho pít-tông đi lên.
4 bước này tiếp tục diễn ra liên tiếp nhanh chóng, giúp xe tiến về phía trước.
pít-tông trong động cơ ô tô.
Nếu có vụ nổ nhỏ thì có thể có vụ nổ lớn không?
Với tất cả những gì chúng ta vừa tìm hiểu, chắc chắn có những thứ trong ô tô dễ cháy và thậm chí có thể phát nổ, vậy những vụ nổ lớn trong phim có đúng không?
Câu trả lời đơn giản là không có.
Trong ô tô có chứa xăng, là chất lỏng rất dễ cháy nhưng có hai điều cần lưu ý về nó. Xăng có thể dễ cháy nhưng không ở dạng gây nổ và cũng không ở dạng khí bên trong xe.
Xăng được đưa vào động cơ với một lượng nhỏ dưới dạng hỗn hợp với không khí, nhưng không đủ để gây ra vụ nổ lớn (chỉ những lượng rất nhỏ dùng để đẩy pít-tông, như hình trên). Bình xăng được chế tạo để chứa nhiên liệu, không tạo ra áp suất nên áp suất trong bình không đủ để gây nổ.
Trái ngược với suy nghĩ phổ biến (như trong phim), ô tô không dễ bị nổ, và ngay cả một chiếc ô tô đang bốc cháy cũng rất khó phát nổ. Các điều kiện cần thiết để xảy ra vụ nổ không được đáp ứng sau khi ô tô gặp va chạm lớn.
Ngay cả việc đốt một chiếc ô tô cũng không khiến nó phát nổ; nó chỉ cháy chừng nào còn nhiên liệu trong xe. Vì vậy, không giống như hầu hết những thứ được chiếu trong phim, những chiếc ô tô nổ tung và rơi xuống như những mảnh đạn trên hiện trường không phải là một kết quả thực tế!