Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG - Coggle Diagram
VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG
Nước và tầm quan trọng của nước
Thành phần và cấu trúc phân tử của nước
thành phần của nước tự nhiên
Nước là hợp chất rất bền , nước tồn tại ở ba thể : rắn lỏng khí
Khi đun nóng thì biến thành hơi nước
Khi làm lạnh hơi nước biến thành nước
Cấu trúc của phân tử nước
Công thức : H2O
Các hạt nhân của các nguyên tử H2 và O2 trong phân tử nước tạo thành tam giác cân
Do cấu trúc ko đối xứng nên nước là phân tử có cực
Một số tính chất và hằng số vật lý quan trọng của nước
Nước: là chất lỏng trong suốt ko màu ko mùi ko vị
Lớp nước sâu có màu xanh
Nước có tính chất vật lý bất thường ,khác với tất cả các chất khác
Khối lượng riêng lớn nhất của nước ở nhiệt độ 4 Độ C là 1g/cm3
Nhiệt độ nóng chảy của nước là 0 độ c và nhiệt độ sôi là 100 độ C ở áp suất 1ATM.
Nhiệt dung riêng 4,18 j/gk cao hơn nhiệt dung riêng của các chất lỏng khác ( trừ amoniac) nên nước có thể ổn định nhiệt độ và điều hòa khí hậu khác nhau trên trái đất
Nước có hằng số điện môi là 81 và chiết suất 1,33 . Nước là dung môi quan trọng có khả năng hòa tan nhiều chất
Về phương diện hóa học nước là hợp chất rất có khả năng phản ứng.
Nhiệt hóa hơi ở điều kiện chuẩn 2250 j/g lớn hơn các chất khác
Nhiệt nóng chảy ở 0 độ C là 333 j/g
Nguyên nhân gây ô nhiễm MT nước
chủ yếu là do nước thải công nghiệp, nước thải ko qua xử lí từ các khu dân cư
Các chất dùng trong nông nghiệp như phân bón thuốc trừ sâu thuốc diệt cỏ...
Nước bị ô nhiễm ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng sinh hoạt tới sức khỏe và gây ra nhiều bệnh tật cho con người
Vai trò và đặc điểm của khí quyển, ánh sáng, âm thanh
Ánh sáng
Một số tính chất cơ bản của ánh sáng
Ánh sáng có bản chất là sóng điện từ.
Nếu sắp xếp theo thứ tự bước sóng tăng dần thì sóng điện từ có các loại sau: Tia gamma, tia Rơn ghen, tia tử ngoại,ánh sáng nhìn thấy, tia hồng ngoại, sóng vô tuyến điện.
Vật tự phát sáng gọi là nguồn sáng. Các vật sáng gồm nguồn sáng và vật được chiếu sáng
Các định luật của quang hình học
Định luật phản xạ ánh sáng
Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới và góc phản xạ bằng góc tới.
Định luật khúc xạ ánh sáng
Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và tỉ số giữa sin của góc tới và sin của góc khúc xạ là 1 đại lượng không đổi đối với 2 môi trường đã cho trước.
Định luật truyền thẳng của ánh sáng
Trong một môi trường trong suốt, đồng tính ánh sáng truyền theo đường thẳng. Định luật này cho ta giải thích được các hiện tượng như: sự xuất hiện của bóng đen, bóng mờ, nhật thực, nguyệt thực ....
Âm thanh
Những vật liệu truyền âm kém như bông, nhung, xốp.
Độ cao của âm, âm sắc, độ to của âm liên quan đến sự cảm thụ âm của con người
Sóng truyền âm được trong chất khí, lỏng và rắn với vận tốc khác nhau nhưng không truyền được trong chân không.
Âm thanh rất cần cho cuộc sống con người.
Các vật dao động tạo ra sóng âm. Tai người cảm thụ dao động âm từ 16Hz đến khoảng 20000Hz.
Mức cường độ âm lớn sẽ làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người, gây mệt mỏi, giảm thính lực ảnh hưởng xấu đến hệ thần kinh
Khí quyển
Vai trò của khí quyển
Căn cứ vào tính không đồng nhất về nhiều mặt mà các nhà khoa học đã chia khí quyển ra nhiều tầng khác nhau.
Hằng năm con người thải vào khí quyển khoảng vài trăm triệu tấn bụi.
Giữ cho nhiệt độ trên Trái Đất luôn ổn định, là nơi cung cấp các chất khí rất cần cho sự sống con người, động vật và thực vật.
Ô nhiễm không khí đã và đang là vấn đề nghiêm trọng nhiều thành phố lớn trên thế giới.
Có tác dụng duy trì và bảo vệ sự sống trên Trái Đất, ngăn chặn nhưng tia độc hại từ vũ trụ đến Trái Đất.
Các chất hóa học nguy hiểm đang được tìm thấy trong cơ thể con người do hít phải các chất khí ô nhiễm.
Là lớp không khí bao quanh bề mặt Trái Đất
Những hiểu biết về thủy tinh, đồ gốm và vật liệu thông dụng khác
Thủy tinh
Thủy tinh là chất" vô định hình", khi đun nóng, nó mềm dần rồi mới nóng chảy.
Thành phần của thủy tinh thường gồm Na2O, CaO, 6SiO2 hỗn hợp cát thạch anh, đá vôi và sôđa ở nhiệt độ 1400 độ C.
Ở nhiệt độ thường thủy tinh là một chất rắn, không mùi, trong suốt rất cứng,nhưng giòn, dễ vỡ, dẫn nhiệt kém, hệ số giãn nở nhiệt 8, 5.10^-6 K^-1, chiết suất 1,5, không thấm các chất lỏng.
Muốn làm cho thủy tinh có những màu sắc khác nhau, người ta cho thêm vào một số oxit kim loại.
Thủy tinh và đồ vật làm bằng thủy tinh được sử dụng rộng rãi của chúng ta. Nó còn được dùng trong ngành xây dựng, trong công nghiệp, chế tạo các loại kính ( kính lúp, hiển vi, thiện văn ) phục vụ cho việc nghiên cứu khoa học và kỹ thuật.
Thường không bền với nước, khi nghiền nhỏ với nước, thường cho MT kiềm
Đồ gốm
Gốm là những sản phẩm đất nung. Nguyên liệu chủ yếu để làm đồ gốm là đất sét và cao lanh.
Đất sét tự nhiên có thành phần chủ yếu là caolinit, montmorilonit, và galoazit và các chất như cát, oxit sắt...
Cao lanh tinh khiết có màu trắng, sờ thấy mịn
Gạch và ngói
Gạch và ngói được làm từ đất sét loại thường trộn với một ít cát, nhào kỹ với nước đem nặn ép khuôn phơi khô rồi đem nung ở nhiệt độ khoảng 900 độ C.
Gạch chịu nhiệt chịu được nhiệt độ ít nhất là 1600 độ C
Gạch chịu nhiệt phổ biến nhất là gạch samôt
Sau khi nung gạch và ngói thường có màu đỏ do oxit sắt có ở trong đất sét.
Đồ sành
Những đồ bằng sành được làm từ đất sét và nung ở nhiệt độ cao khoảng 1200 đến 1300 độ C.
Sành là vật liệu cứng, thường có màu xám, vàng hoặc nâu
Mặt ngoài của sành là lớp men muối mỏng tạo nên bằng cách vãi muối ăn vào lò nung.
Sành được dùng để sản xuất ra các bình lọ, chum, vại, hũ...
Đồ sứ
Đồ sứ dược dùng bằng cao lanh, phenspat và thạch anh.
Về mặt sử dụng người ta chia gốm ra làm hai loại: gốm dân dụng và gốm kỹ thuật
Gốm dân dụng: là loại gốm thông thường mà chúng ta sử dụng hàng ngày như gạch, ngói, sành sứ... Dùng vào việc cất nhà cửa, các công trình xây dựng, làm đồ dùng hàng ngày chum, vại, bát chén...
Gốm kỹ thuật là những vật liệu có những đặc tính khác như chịu nhiệt cao chịu ăn mòn, chịu mài mòn, không bị biến dạng khi nén. Nhược điểm nổi bật nhất là giòn.
Xi măng
Xi măng là hỗn hợp canxi aluminat và những silicat của canxi.
Khi dùng xi măng để làm chất kết dính trong xây dựng người ta trộn xi măng với cát và nước
Hỗn hợp phản ứng kết tủa dưới dạng vi tinh thể kết nối và gắn chặt với nhau và đông cứng lại
Xi măng là vật liệu vô cùng quan trọng trong xây dựng nhà cửa, công trình, cầu cống...
Xi măng Pooclãng là loại xi măng quen thuộc nhất
Một số chất khí trong khí quyển
Oxi
Trạng thái tự nhiên
Là nguyên tố phổ biến nhất cấu tạo nên vỏ TĐ
Trong khí quyển oxi chiếm khoảng 23% khối lượng, trong nước 89%, trong các thành phần của nhiều chất hữu cơ có nguồn gốc TV và ĐV
Tính chất
Điều kiện thường, oxi là chất khí không màu, không mùi, tan ít trong nước và trong các dung môi khác
Ở áp suất khí quyển, Oxi hóa lỏng ở -183 độ C, hóa rắn ở -219 độ C.
Tác dụng với tất cả các kim loại tạo thành các ôxit
Tác dụng với tất cả các phi kim(trừ halogen) tạo thành oxit axit hoặc axit không tạo muối
Oxi nguyên tử hoạt động hơn oxi phân tử
Oxi được sử dụng rộng rãi trong kĩ thuật
Nitơ
Trạng thái tự nhiên
Không khí là nguồn cung cấp nito lớn nhất
Nito tự do chiếm 78,16% thể tích không khí
Ở trạng thái liên kết, nito có trong nitrat hay diêm tiêu(NaNO3)
Trong đất chứa 1 lượng nito đáng kể dưới dạng muối tan
Tham gia cấu tạo các hợp chất dưới dạng phân đạm cung cấp cho đất để nuôi sống cây trồng
Tính chất
Chất khí không màu, không mùi, không vị, hóa lỏng ở -195,8 độ C; hóa rắn ở nhiệt độ -209,86 độ C, ít tan trong nước.
Không cháy và không duy trì sự cháy như oxi. Ở nhiệt độ thường, nito là 1 chất khí rất trơ. Ở nhiệt độ cao, tính hoạt động hóa học của nito tăng lên đáng kể
Ở nhiệt độ hồ quang điện nito kết hợp được với oxi
Hidro
Trạng thái tự nhiên
Hàm lượng hidro trong vỏ TĐ gần bằng 1% về khối lượng và 17% về số tổng số nguyên tử
Là nguyên tử nhẹ nhất trong tất cả các nguyên tố
Hầu hết hidro trong TĐ có trong thành phần của nước và trong thành phần của nhiều khoáng chất đá, hợp chất hữu cơ
Một lượng nhỏ hidro ở trạng thái tự do trong tầng cao khí quyển và trong một số khí đốt thiên nhiên
Tính chất
Trạng thái tự do của hidro tồn tại dưới dạng phân tử H2 gồm 2 nguyên tử
Ở ĐK thường, hidro là chất khí không màu, không mùi
Nhẹ hơn không khí 14,5 lần, tan rất ít trong nước
Hóa lỏng ở -253 độ C và áp suất khí quyển, hóa rắn ở -259 độ C
Độ dẫn nhiệt lớn hơn không khí
Có 3 đồng vị: proti, đơteri, triti
Oxi và clo tạo với hidro thành hỗn hợp gọi là hỗn hợp nổ, khi được kích thích sẽ nổ
Hidro nguyên tử hoạt động hơn hidro phân tử vì vậy tất cả những phản ứng với hidro nguyên tử xảy ra mãnh liệt hơn
Khí cacbonic
Cacbon dioxit là 1 khí gọi là khí cacbonic, chiếm một lượng rất nhỏ trong khí quyển nhưng là thành phần không khí quan trọng đối với sự sống trên TĐ
Không màu, có mùi và vị hơi chua, dễ hóa lỏng và dễ hóa rắn, dễ hòa tan trong nước
Rất bền với nhiệt, ở nhiệt độ cao mới phân hủy
Không cháy và không duy trì được sự cháy
Trong CN hóa học, CO2 được dùng để sản xuất soda, ure...
Nguyên nhân chủ yếu gây hiệu ứng nhà kính do khí CO2 trong khí quyển tăng lên
Các nguồn năng lượng
Năng lượng
Là một đại lượng đặc trưng cho mức độ vận dụng của vật chất.
Một vật ở trạng thái nhất định thì có một năng lượng nhất định.
tồn tại ở nhiều dạng: than, củi, gỗ, rơm, rạ, bức xạ năng lượng mặt trời, hạt nhân, năng lượng sinh học, nước chảy,…các dạng năng lượng này đều có thẻ biến đổi thành cơ năng, nhiệt năng, quang năng và chúng lại có thể chuyển hóa lẫn nhau.
Các nguồn năng lượng
Năng lượng chất đốt
Là nguồn năng lượng có sẵn, đễ kiếm, rẻ: củi, gỗ, rơm, rạ…thường dùng để đun nấu chủ yếu trong sinh hoạt gia đình ở vùng nông thôn.
Ngoài ra còn sử dụng nhiều đén năng lượng hóa thạch như: dầu mỏ, khí hóa lỏng chạy xe máy…
Than đá, than cốc dùng trong các nhà máy nhiệt điện trong các lò cao luyện gang thép.
Năng lượng điện
Là sự biến đổi từ các dạng năng lượng khác nhờ các tiến bộ khoa học như hóa năng, cơ năng, năng lượng mặt trời, năng lượng hóa thạch.
Với thời đại hiện nay điện là một nhu cầu quan trọng không thể thiếu được đối với mỗi người, mỗi nhà, mỗi quốc gia.
Điện được sử dụng rộng rãi trong mọi hoạt động đời sống và trong các lĩnh vực khoa học, kĩ thuật, công nghiệp, thông tin...
Nguồn năng lượng hạt nhân
Phản ứng nhiệt hạch - phản ứng dây chuyền: Là hiện tượng một hạt nhân (loại rất nặng) hấp thụ một nơtron rồi vỡ thành hai hạt nhân trung bình.
Phản ứng nhiệt hạch và năng lượng nhiệt hạch:
Nếu cho kết hợp các đồng vị của hidro để tạo thành hạt nhân heli thì các phản ứng đó tỏa ra năng lượng.
Năng lượng nhiệt hạch lớn hơn năng lượng hạt nhân nhiều lần. Tuy nhiên phản ứng kết hợp này khó xảy ra vì theo tính toán phải nâng nhiệt độ lên khoảng 50-100 triệu độ thì mới duy trì được phản ứng.
Năng lượng nhiệt
Nhiệt là một dạng năng lượng dự trữ trong vật chất nhờ vào chuyển động nhiệt hỗn loạn của các hạt cấu tạo nên vật chất
Trong vật chất, các phân tử cấu tạo nên vật chuyển động hỗn loạn không ngừng, do đó chúng có động năng. Tổng các động năng của các phân tử chính là nhiệt năng của vật
Nhiệt năng có quan hệ chặt chẽ với nhiệt độ
Nhiệt năng có thể được tạo ra hoặc thay đổi bằng cách chuyển hoá giữa năng lượng có hướng và năng lượng hỗn loạn
Vai trò:
sử dụng trong sinh hoạt: đun nấu thức ăn( bếp gas, nồi cơm điện...)
cấp nước nóng cho tắm giặt
sưởi ấm mùa đông (lò sưởi)
làm mát không khí về mùa hè( máy lạnh)
Các nguồn năng lượng sạch
Năng lượng mặt trời
Là nguồn năng lượng hầu như vô tận có thể nói là nguồn năng lượng của tương lai.
Con người sử dụng năng lượng này để phục vụ cho sưởi ấm, phơi sấy lương thực, thức ăn…
Nguồn năng lượng khai thác từ mặt trời là nguồn năng lượng sạch, không gây ô nhiễm môi trường.
Trong tương lai các nguồn năng lượng hóa thạch dần bị cạn kiệt thì nguồn năng lượng mặt trời có thể đáp ứng được thay.
Năng lượng gió
Gió là nguồn năng lượng vô tận mà từ lâu con người đã sử dụng trong đời sống. Người ta chế tạo ra các động cơ gió để bơm nước, phát điện…
Năng lượng nước chảy
Con người sử dụng nguồn năng lượng này từ lâu để đưa gỗ, tre, nứa và những lâm sản khác theo dòng chảy từ nơi này đến nơi khác.
Năng lượng nước chảy trên các dòng sông, con suối để làm quay các bánh xe đưa nước lên cao phục vụ cho trồng trọt và sinh hoạt.
Các nhà thủy điện lớn ở nước ta: Hòa Bình, Y-a-li, Thác Bà…
Năng lượng thủy triều
Là hiện tượng mực nước ở ven biển, cửa song lên xuống theo quy luật xác định với chu kì 24h52ph, chu kì này bằng đúng khoảng thời gian giữa hai lần mặt trăng liên tiếp qua kinh tuyến trên mỗi nơi.
Nguyên nhân chủ yếu gây ra thủy triều trước hết là do lực hấp dẫn của mặt trăng.
Nhận biết một số kim loại thông dụng
Sắt
Sắt nguyên chất là kim loại có màu trắng bạc, nóng chảy ở nhiệt độ 1539 độ C. Khối lượng riêng 7,8g/cm3, hệ số dãn nở dài 11.10^-6 K^-1, điện trở suất (ở 20 độ C) 9.10^-6 (ôm mét).
có tính dẻo và tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, dễ dàng bị từ hóa và bị khử từ.
có độ tinh khiết cao tương đối bền trong không khí, thường chứa nhiều tạp chất sẽ bị gỉ nhanh trong không khí ẩm (bị ăn mòn).
Ở điều kiện thường, sắt không tác dụng với nước, nhưng vì trong nước có oxi, nên sắt chứa tạp chất sẽ bị ăn mòn dần khi tiếp xúc lâu với nước.
Những vật liệu và đồ dùng dân dụng phục vụ sinh hoat không phải dạng sắt nguyên chất mà ở dạng hợp kim với các bon và các phụ gia khác, đó là gang hoặc thép.
Đồng
là kim loại màu đỏ, nóng chảy ở nhiệt độ 1083 độ C, sôi ở 2877 độ C.
Đồng tinh khiết tương đối mềm, dễ kéo dài và dát mỏng. Các tạp chất làm tăng độ cứng của đồng. Đồng có độ dẫn điện và dẫn nhiệt rất cao
Các tạp chất asen và antimon làm giảm rất nhiều tính dẫn điện của đồng. Đồng tạo thành những hợp kim khác nhau
kim loại kém hoạt động
Ở nhiệt độ thường, clo khô không phản ứng với đồng, khí có hơi nước thì phản ứng xảy ra khá mạnh. Khi đốt nóng đồng phản ứng khá mạnh với lưu huỳnh.
chỉ tan trong axit sunfuric đặc khi đun nóng và tan trong axit nitric nguội.
Nhôm
là kim loại nhẹ, khối lượng riêng 2,7 g/cm3; màu trắng bạc, nóng chảy ở 650 độ C, sôi ở nhiệt độ 2467 độ C, nhiệt dung riêng 0,90 J/(kg·K)
Ở nhiệt độ thường nhôm rất dẻo, dễ kéo thành sợi và dát mỏng thành lá. Có thể chế tạo được lá nhôm mỏng hơn 0,01mm (dùng để gói bánh kẹo). Nhôm dẫn nhiệt và dẫn điện rất tốt (điện trở suất 2,5. 10^-6 ôm mét). Hợp kim nhôm với các kim loại khác rất nhẹ và bền
là kim loại rất hoạt động.
tan tốt trong axit sunfuric và axit clohidric loãng
Axit nitric loãng và nguội thụ động hóa nhôm, nhưng khi đun nóng nhôm tan trong nó, giải phóng ra nito mono oxit, dinito oxit, nito tự do hay amoniac
Vì nhôm oxit và nhôm hidroxit có tính lưỡng tính, nên nhôm dễ dàng tan trong dung dịch kiềm, trừ amoni hidroxit
Nhôm dễ dàng lấy oxi, halogen ở oxit và muối của các kim loại khác. Phản ứng phát ra một lượng nhiệt lớn
Quá trình dùng nhôm khử oxit kim loại để điều chế kim loại của chúng được gọi là phương pháp nhiệt nhôm.
Hỗn hợp bột mịn của nhôm và quặng sắt từ được gọi là tecmit.