VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG
Ôxi
Trạng thái tự nhiên
Là nguyên tố phổ biến nhất cấu tạo nên vỏ Trái Đất
Chiếm 23% khối lượng trong khí quyển và
89% trong nước và trong các thành phần của nhiều chất hữu cơ có nguồn gốc từ thực và động vật
Không có ôxi sẽ không có
Sự sống
Sự cháy
Một số tính chất cơ bản
Điều kiện thường ôxi là chất khí không màu, không mùi, ít tan trong nước và dung môi khác
Ở áp suất khí quyển oxi hóa lỏng ở -183°c và hóa rắn ở -219°c
Có màu xanh da trời ở trạng thái rắn và lỏng
Nặng hơn không khí 1,106 lần
Tác dụng với các kim loại tạo thành oxit trừ một số kim loại quý
Tác dụng với tất cả phi kim tạo thành oxitaxit hoặc axit không tạo muối trừ halogen
Ôxi nguyên tử hoạt động hơn ôxi phân tử được sử dụng để tẩy trắng những vật liệu khác nhau. Ôxi phân tử tồn tại dưới dạng O2 hoặc O3
Oxi được sử dụng rộng rãi trong kĩ như: công nghiệp hóa học, công nghiệp luyện kim, y học .....
Nito
Trạng thái tự nhiên
Một số tính chất cơ bản
Không khí là nguồn cung cấp nito lớn nhất
Chiếm 78,16% thể tích không khí
Trong đất có một lượng nito đáng kể dưới dạng muối tan
Tham gia vào cấu tạo các hợp chất dưới dạng phân đạm cung cấp dưỡng chất cho đất để nuôi cây trồng
Nito có trong natri nitrat hay diêm tiêu, tìm thấy nhiều mỏ ở Chi Lê
Hòa tan rất ít trong nước ,oxi hòa tan trong nước lớn gấp 2 lần so với nito hòa tan trong nước điều đó rata quan trọng đối với các động vật sống dưới nước
Nito không cháy và không duy trì sự cháy
Hóa lỏng ở -195,8°c
Hóa rắn ở -209,86°c
Ở nhiệt độ thường nito ở dạng khí rất trơ
Là chất khí không màu, không mùi, không vị
Ở nhiệt độ cao tính hoạt động hóa học của nito tăng lên đáng kể. Kết hợp với 1 số kim loại và 1 số ít hợp chất
Ở nhiệt độ hồ quang điện nito kết hợp được với oxi
Khi bị xúc tác nito tác dụng với hiđro ở nhiệt độ cao và áp suất cao
Các nguồn năng lượng
Năng lượng
Các nguồn năng lượng
Các nguồn năng lượng sạch
Tất cả các dạng cụ thể của vật chất vận động đều có năng lượng. Năng lượng là một đại lượng đặc trưng cho mức độ vận động của vận chất. Một vật ở trạng thái nhất định thì có một năng lượng xác định
Năng lượng tồn tại dưới dạng than, củi, gỗ, rơm, rạ, bức xạ mặt trời, hạt nhân, năng lượng sinh học, nước chảy, sức gió,...
Các dạng năng lượng này đều có thể biến đổi thành cơ năng, nhiệt năng, quang năng và chúng lại có thể chuyển hoá lẫn nhau
Năng lượng chất đốt
Năng lượng điện
Nguồn năng lượng hạt nhân
Năng lượng mặt trời
Năng lượng gió
Năng lượng nước chảy
Năng lượng thủy triều
Là nguồn năng lượng có sẵn, dễ kiếm, rẻ tiền như củi, gỗ, rơm, rạ,...được sử dụng rộng rãi và từ lâu đời
Thường dùng để đun nấu, chủ yếu trong sinh hoạt gia đình ở các vùng nông thôn
Năng lượng hoá thạch như dầu mỏ, khí hoá lỏng chạy xe máy, ôtô, máy bay
Than đá, than cốc dùng trong các nhà máy nhiệt điện, trong các lò cao luyện gang thép
Nguồn năng lượng này ngày càng cạn kiệt do nhu cầu tiêu thụ năng lượng ngày càng cao. Khí cháy thải ra sinh ra ô nhiễm, độc hại cho môi trường
Điện là một nhu cầu không thể thiếu được đối với mỗi người, mỗi nhà, mỗi quốc gia
Được sử dụng rộng rãi trong mọi hoạt động đời sống và trong các lĩnh vực khoa học, kĩ thuật, công nghiệp, thông tin,...
Năng lượng điện được biến đổi từ các dạng năng lượng khác nhờ tiến bộ khoa học như hoá năng, cơ năng, NL mặt trời,...
Sử dụng năng lượng từ phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch
Phản ứng phân hạch - phản ứng dây chuyền
Phản ứng nhiệt hạch và năng lượng nhiệt hạch
Sự phân hạch là hiện tượng một hạt nhân( loại rất nặng) hấp thụ một nơtron rồi vở ra thành hai hạt nhân trung bình
Nếu cho kết hợp các đồng vị của hiđrô để tạo thành hạt nhân Heli thì các phản ứng đó toả ra năng lượng
Năng lượng nhiệt hạch lớn hơn năng lượng hạt nhân nhiều lần
Phản ứng này rất khó sảy ra vì theo tính toán phải nâng nhiệt độ tới khoảng 50-100 triệu độ thì mới duy trì được phản ứng
Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng hầu như vô tận, có thể nói đó là nguồn năng lượng của tương lai
Từ lâu còn người đã biết sử dụng NL này để sưởi ấm, phơi sấy lương thực, thức ăn,...đây cũng là một trong những nguồn năng lượng được khai thác trong tương lại để đáp ứng nhu cầu con người do NL hoá thạch dần cạn kiệt
Người ta sử dụng NL mặt trời vào thiết bị đun nước nóng( biến quang năng thành nhiệt năng), pin mặt trời( hiệu ứng quang điện)
Gió là nguồn năng lượng vô tận mà từ lâu còn người đã sử dụng trong đời sống
Người ta đã chế tạo ra các động cơ gió để bơm nước, phát điện,...
Con người sử dụng năng lượng này từ rất lâu để đưa gỗ, tre, nứa và những lâm sản khác theo dòng chảy từ nơi này đến nơi khác
Trên các dòng sông suối NL này làm quay các bánh xe đưa nước lên cao phục vụ trồng trọt và sinh hoạt
Nước ta đã và đang xây dựng nhiều nhà máy thủy điện sản xuất điện phục vụ công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước
Nhà máy thủy điện lớn như Hoà Bình, Trị An, Y-a-li; loại vừa như Thác Bà, Đa Nhím và nhiều nơi khác
Thủy triều là hiện tượng mực nước ven biển, cửa sông lên xuống theo quy luật xác định với chu kì 24h25'
Nguyên nhân chủ yếu gây ra thủy triều trước hết là do lực hấp dẫn của Mặt Trăng
Chu kì này đúng bằng khoảng thời gian giữa hai lần Mặt Trăng liên tiếp qua kinh tuyến trên của mỗi nơi
Nhận biết một số kim loại thông thường
sắt
Sắt nguyên chất là kim loại có màu trắng bạc
nóng cháy ở nhiệt độ 1539độ C
khối lượng riêng 7,8g/cm3
có tính dẻo tính dẫn điện dẫn nhiệt tốt dễ dàng bị từ hóa và bị khử từ
sắt có độ tinh khiết cao tương đối bền trong không khí còn sắt thường chứa nhiều tạp chất sẽ bị gỉ nhanh trong không khí ẩm
ở điều kiện thường sắt không tác dụng với nước
Đồng
là kim loại màu đỏ nóng chảy ở nhiệt độ 1083 độ C sôi ở 2877 độ C
là kim loại kém hoạt động . ở nhiệt độ thường nó phản ứng với oxi của không khí rất yếu.
đồng chỉ tan trong axit sunfuric đặc khi đun nóng và tan trong axit nitric nguội
Nhôm
là kim loại nhẹ khối lượng riêng 2,7g/cm3 , có màu trắng bạc nóng chảy ở 650 độ C
ở nhiệt độ thường nhôm rất dẻo dx kéo thành sợi và dát mỏng thành lá
nhôm dẫn nhiệt và dẫn điện rất tốt
nhôm tan trong axit sunfuric và axit clohidric loãng
nhôm dễ lấy oxi halogen ở ôxi và muối của các kim loại khác . phản ứng phát ra một lượng lớn
Thủy tinh
Là chất "vô định hình", khi đun nóng, nó mềm dần rồi mới nóng chảy
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 dãn nở nhiệt 8,5.10^6K^-1
Thay natri ở trong thủy tinh loại thường bằng kali, sẽ được thủy tinh kali có nhiệt độ hóa mềm và nhiệt độ nóng chảy cao hơn
Thay canxi ở trong thủy tinh kali bằng chì, sẽ được thủy tinh chì trong suốt và dễ nóng chảy hơn, gọi là thủy tinh pha lê
Thủy tinh loại thường không bền với nước. Thủy tinh thường bị dung dịch kiềm ăn mòm mạnh
Người ta thường cho thêm một số kim loại để thủy tinh có những màu sắc khác nhau
Đồ gốm
Nguyên liệu chủ yếu để làm là đất sét và cao lanh: - Đất sét tự nhiên có thành phần chủ yếu là caolinit, montmorilonit, galoazit và các tạp chất như cát, oxit sắt
Gạch và ngói : được làm từ đất sét loại thường trộn với một ít cát, nhào kĩ với nước đem nặn, ép khuôn, phơi khô rồi đem nung ở nhiệt độ 900 độ
Đồ sành: được làm từ đất sét và nung ở nhiệt độ cao 1200-1300 độ. Sành là loại vật liệu cứng, rất bền đối với hóa chất. Sành là lớp men muối mỏng tạo nên bằng cách vãi muối ăn vaò lò nung
Thành phần và cấu trúc phân tử của nước
Đồ sứ : được làm từ cao lanh, phenspat và thạch anh. Sau đó cao lanh được tinh chế để loại bỏ tạp chất, rồi nghiền mịn nhào kĩ với nước, tạo hình,phơi khô và đun nung ở nhiệt độ 1000 độ rồi tráng men và nung ở nhiệt độ cao hơn 1400-1450 độ
Thành phần của nước tự nhiên
Nước là hợp chất rất bền, nước tồn tại ở 3 thể: thể rắn, thể lỏng, thể hơi. Khi đun nóng nước sôi, biến thành hơi. Hơi nước k bị phân hủy rõ rệt, ngay cả ở nhiệt độ 1000°C
Xi măng
Là hỗn hợp canxi aluminat và những silicat của canxi
Cấu trúc phân tử của nước
Công thức đơn giản nhất của nước là H20. các hạt nhân của các nguyên tử hiđro và ôxi trong phân tử nước tạo thành tam giác cân, ở đỉnh là hạt nhân của nguyên tử ôxi còn ở đáy là các hạt nhân hiđro
Xi măng pooclăng là loại quen thuộc nhất, là sản phẩm thu được khi nung đá vôi, đất sét có nhiều SiO2 và một ít quặng sắt
Xi măng còn là vật liệu quan trọng nhất trong quá trình xây dựng nhà cửa, công trình, cầu cống
Một số tính chất và hằng số vật lí quan trọng của nước
Khối lượng riêng lớn nhất của nước ở nhiệt độ 4°C là 1g/cm3, dưới và trên nhiệt độ này khối lượng riêng của nước nhỏ hơn
Nhiệt độ nóng chảy của nước là 0°C và nhiệt độ sôi là 100°C ở áp suất 1atm. Nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy của nước khác biệt so với nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy của những hợp chất có thành phần và cấu trúc tương tự
Nhiệt độ hóa hơi nước ở các điều kiện chuẩn 2250j/g lớn hơn các chất khác , nước có thể sử dụng rộng rãi trong các quá trình truyền nhiệt
Nhiệt độ nóng chảy ở 0°C là 333j/g. Nhiệt dung riêng 4,18j/gk cao hơn nhiệt dung riêng của các chất lỏng khác
Các nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước
Môi trường nước bị ô nhiễm chủ yếu do các loại nước thải công nghiệp từ các nhà máy hóa chất, nước thải ko qua xử lí từ các khu dân cư nhà hàng, bệnh viện chảy qua vào các dòng sông, suối, ao, hồ. Các chất dùng trong nông nghiệp như phân bón, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ,...
Năng lượng âm thanh
Âm thanh là các dao động cơ học (biến đổi vị trí qua lại) của các phân tử, nguyên tử hay các hạt làm nên vật chất và lan truyền trong vật chất như các sóng. Âm thanh, giống như nhiều sóng, được đặc trưng bởi tần số, bước sóng, chu kỳ, biên độ và vận tốc lan truyền (tốc độ âm thanh).
Năng lượng nhiệt
Năng lượng địa nhiệt là năng lượng được tách ra từ nhiệt trong tâm Trái Đất. Năng lượng này có nguồn gốc từ sự hình thành ban đầu của hành tinh, từ hoạt động phân hủy phóng xạ của các khoáng vật, và từ năng lượng mặt trời được hấp thụ tại bề mặt Trái Đất
Đặc trưng
Trong đời sống sinh hoạt hàng ngày ở các hộ gia đình, nhiệt năng được sử dụng cho rất nhiều nhu cầu khác nhau như: để đun nấu thức ăn như bếp điện; để cấp nước nóng cho tắm giặt ;để sưởi ấm mùa đông (lò sưởi); để sấy khô tóc khi vừa tắm xong, sấy quần áo khi trời nồm ẩm (máy sấy, máy hút ẩm, tủ sấy); để làm mát không khí về mùa hè (quạt hơi nước); để làm lạnh, làm đông bảo quản thức ăn, thực phẩm tủ đông)
Nhiệt năng (gọi tắt của năng lượng nhiệt) là dạng năng lượng được sử dụng nhiều nhất, trên 70% năng lượng được sử dụng trong thực tế ít nhất một lần ở dạng nhiệt .Với vai trò như vậy thì ngoài việc nghiên cứu thiết kế chế tạo, việc vận hành sử dụng các máy và thiết bị nhiệt sao cho kinh tế, hiệu quả cũng là điều hết sức có ý nghĩa.
Đặc trưng vật lý
Tần số là số dao động mà nguồn âm có thể thực hiện được trong 1 giây. Đơn vị tần số là Hertz. Tần số âm được xem là đại lượng quan trọng nhất của âm thanh.
Cường độ âm(I) là năng lượng được sóng âm truyền qua mỗi đơn vị diện tích được đặt vuông góc với phương truyền sóng trong mỗi đơn vị thời gian. Đơn vị đo cường độ âm là W/m2
Đồ thị dao động âm là tập hợp các đồ thị dao động của tất cả các họa âm trong cùng một nhạc âm.
Đặc trưng sinh lý
Các đặc trưng sinh lý bao gồm: độ cao, độ to và âm sắc. Mỗi đặc trưng sinh lý phụ thuộc vào 1 đặc trưng vật lý nhất định
Ứng dụng
Năng lượng âm thanh không chỉ có ích trong việc sạc các thiết bị di động mà còn có rất nhiều ứng dụng thực tiễn. Chẳng hạn, một bức tường cách âm gần đường cao tốc vừa tạo ra điện năng từ xe cộ qua lại, vừa làm giảm mức độ ô nhiễm âm thanh ở những khu vực này