TT&HĐ V - 47/b
Không khí Sự cháy
"Khoa học là một sức mạnh trí tuệ lớn nhất, nó dốc hết sức vào việc phá vỡ xiềng xích thần bí đang cầm cố chúng ta."
Gorky
Gorky
"Cái khó hiểu nhất chính là hiểu được thế giới"
"Có hai cách để sống trên đời: một là xem như không có phép lạ nào cả, hai là xem tất cả đều là phép lạ".
Albert Einstein
“Chính qua cuộc đấu tranh nhằm thống nhất một cách hợp lý cái đa dạng
mà đã đạt được những thành công lớn nhất, dù rằng chính ý đồ đó có thể
gây ra những nguy cơ lớn nhất để trở thành con mồi của ảo vọng”.
Albert Einstein
“Người nhìn thấy cái đa dạng mà không thấy cái đồng nhất thì cứ trôi lăn trong cõi chết”.
CHƯƠNG VIII (XXXXVII): NÓNG – LẠNH
“Nhiệt thể hiện ở chuyển động của các hạt vật chất.”
M.V. Lômônôxốp
“Tính chất kỳ lạ nhất của năng lượng là khả năng biến đổi của nó. Một trong những dạng phổ biến nhất của năng lượng trong tự nhiên là năng lượng chuyển động hay động năng. Năng lượng nhiệt là nguồn dự trữ động năng của các phân tử hoặc nguyên tử chuyển động hỗn loạn và liên tục.”
K.A Gladkov
"Tôi thích sự ngu dốt nhiệt tình hơn là sự thông thái thờ ơ".
Anatole France
"Trong sâu thẳm mùa đông, cuối cùng tôi cũng hiểu được trong tôi có mùa hè bất diệt".
Albert Camus
" Phần lớn con người sống cuộc đời tuyệt vọng trong im lặng, và rồi xuống mồ khi trong mình vẫn còn vang điệu nhạc".
Henry David Thoreau
"Không có đam mê, bạn không có năng lượng; không có năng lượng, bạn không có cái gì. Không có gì tuyệt vời trên thế giới được làm xong mà không có đam mê trong đó".
Donald Trump
"Hãy nuôi dưỡng hy vọng vì không có hy vọng sẽ không có nhiệt huyết. Nhiều khi chỉ cần một tia hy vọng cũng làm rực sáng cả bầu nhiệt huyết trong lòng người, soi rọi những thành quả lớn lao".
NTT
"Không thể tưởng tượng ra một Vũ Trụ vô tỉ! Chỉ khi nào vật lý học thừa nhận rằng các hằng số Vũ Trụ phải là những con số xác định (không vô tỉ), thì lúc đó nó mới có khả năng nhận thức được chân xác Vũ Trụ".
NTT
(Còn tiếp)
Đến đây, có thể thấy, khi hai vật có khối
lượng bằng nhau thì chúng có năng lượng toàn phần bằng nhau. Tùy theo trạng thái
vận động (cụ thể ở đây là chuyển động) của mỗi vật so với nhau như thế nào mà
có thể chúng có động năng khác nhau, nhưng không thể nói đơn thuần vật nào có
động năng lớn hơn vật nào, mà chỉ đánh giá được như thế theo quan điểm chủ quan
của mỗi hệ quan sát chúng. Khi hai vật đó va chạm nhau mà không bị “sứt mẻ” gì
(nghĩa là khối lượng của mỗi vật vẫn như cũ) thì không phải chúng trao đổi năng
lượng cho nhau, mà thực chất là chỉ làm biến đổi trạng thái vận động của nhau
và được thấy (có phần chủ quan) là sự biến thái năng lượng toàn phần theo cách
chuyển hóa qua lại giữa nội năng và động năng ở mỗi vật. Động năng nói đến ở đây không phải như cách hiểu trong vật lý học, mà là toàn bộ những thể hiện có khả năng tác động đến bên ngoài vật như xê dịch, xoay, bức xạ, nhiệt..., có thể sinh công trong môi trường.
Khi nói hai vật thực sự trao đổi năng
lượng của chúng cho nhau thì cũng đồng nghĩa là hai vật đó trao đổi vật chất
cho nhau. Quá trình đó tất yếu làm ảnh hưởng ít, nhiều đến tính chất và lượng
chất (hay trạng thái vận động và năng lượng toàn phần) của mỗi vật đó. Một cách
tổng quát: khi một thực thể KG thu, phát hoặc đồng thời thu - phát năng lượng
thì đi kèm với quá trình đó là quá trình biến đổi trạng thái vận động và năng
lượng toàn phần của bản thân thực thể KG. Sự biến đổi đó, tùy thuộc vào quan
điểm, qui ước, đánh giá chủ quan của quan sát - nhận thức, đến một mức độ nào
đó, sẽ làm cho thực thể KG không tồn tại là nó nữa, mà biến thành thực thể KG
khác hoặc những thực thể KG khác. Chúng ta cho rằng thu - phát bức xạ điện từ
là dạng cơ bản nhất, phổ biến nhất của thu - phát năng lượng. Có thể nói, thu -
phát bức xạ điện từ đóng vai trò quyết định bậc nhất đối với tồn tại và vận
động vật chất trong toàn Vũ Trụ!
Động năng hay thế năng là những dạng thể
hiện cụ thể của năng lượng. Trong hiện thực, ngoài hai dạng đó ra còn có dạng
rất phổ biến mà cũng tối quan trọng đối với đời sống con người, đó là điện
năng. Và thêm nữa, theo qui ước, còn có nhiều dạng năng lượng khác nữa như: nhiệt năng, quang năng…
Vậy nhiệt là gì? Nhiệt từ đâu mà có?
Đó là hai câu hỏi đơn giản, rất dễ trả
lời nếu theo sách giáo khoa về nhiệt học. Nhưng để có câu trả lời như nhiệt học
ngày nay chỉ ra, loài người đã phải trải qua một thời gian rất dài lâu để tìm
hiểu, với biết bao nhiêu công sức mò mẫm, trăn trở, với biết bao nhiêu lần lầm lẫn, “lên
bờ xuống ruộng” đầy gian lao.
Nhiệt có liên quan đến cảm giác nóng -
lạnh của con người. Đó là điều mà ngày nay ai cũng biết. Có liên quan thôi chứ
nhiệt không phải nóng lạnh. Nóng thì chắc chắn là có hàm chứa nhiệt rồi nhưng
lạnh như băng tuyết không phải là không hàm chứa nhiệt. Điều đó ít người biết
hơn.
Có lẽ ý niệm về nhiệt độ và nhiệt, ở một
mức độ sơ khai nào đó, đã xuất hiện từ thời thượng cổ. Quá trình đi tìm hiểu
bản chất của nhiệt bắt đầu bằng quá trình xem xét sự cháy. Vào thời cổ đại,
quan niệm coi quá trình cháy là quá trình phân hủy vật thể cháy kèm theo sự
giải phóng một chất lỏng tinh tế không nhìn thấy được (sau này được gọi là
“chất cháy”) đã ngự trị trong xã hội và hằn sâu trong tâm thức của những nhà
bác học thời đó tới mức trở thành một quan niệm truyền thống, không còn bàn
cãi, tiếp tục tồn tại ở châu Âu đến hết thời trung cổ.
Vào đầu thế kỷ XVII, người ta vẫn quan
niệm sự cháy của các vật thể và sự phân hủy chất cháy đồng thời sinh ra sản
phẩm dễ bay hơi. Đến lúc đó người ta vẫn chưa biết vai trò quan trọng của không
khí đối với quá trình cháy dù trước đó các nhà luyện kim và các nhà hóa học đã
biết rằng để duy trì ngọn lửa thì cần phải có không khí. Sau này, năm 1665, nhà
vật lý nổi tiếng người Anh tên là R. Huc (Robert Hook, 1635 - 1703), có công bố
tác phẩm “Micrographia”, trong đó có trình bày lý thuyết chung về sự cháy. Theo
lý thuyết này, không khí có chứa một chất đặc biệt giống như chất có trong diêm
tiêu ở trạng thái liên kết. Chất này có khả năng hòa tan mọi vật thể cháy khi nhiệt
độ các vật thể này đủ cao. Quá trình đó sẽ làm xuất hiện ngọn lửa, tạo ra sản
phẩm của sự “hòa tan” các vật thể là ở thể rắn, lỏng hay khí. Trong diêm tiêu,
chất có khả năng hòa tan vật thể cháy nằm ở trạng thái bị ép chặt cho nên lượng chất đó chứa trong
một thể tích diên tiêu nhiều hơn trong một thể tích không khí tương đương. Nếu
đốt cháy vật thể trong một bình kín thì khi vật thể cháy đã hòa tan bão hòa vào
“dung môi”, quá trình cháy sẽ dừng lại. Nhưng
nếu tiếp tục cung cấp không khí, tức là tiếp tục thêm “dung môi” vào bình, thì
quá trình cháy tiếp tục cho đến khi “hòa tan” hết vật thể cháy.
Giôn Maiốp (J. Mayow, 1640 - 1679), một
thầy thuốc ở Ocspho (nước Anh) đã phát triển quan điểm của Huc trong bản luận
văn “Về diêm tiêu và rượu không khí của diêm tiêu”, xuất bản năm 1669. Theo
Maiốp, trong không khí có một chất dung môi có khả năng hòa tan các chất cháy
mà ông gọi là “rượu không khí của diêm tiêu”. Chính nhờ có dung môi này mà các
chất cháy mới cháy được trong không khí và không khí mới có khả năng duy trì sự
cháy. Sau đó Maiốp còn cho rằng “rượu không khí của diêm tiêu” cấu tạo từ những
hạt “lửa không khí”. Những hạt này có khả năng kết hợp với các kim loại khí
nung nóng, do đó là tăng khối lượng kim loại.
| Robert Hooke | |
|---|---|
|
|
| Sinh | 18 tháng 7, 1635 Freshwater, đảo Wight, Anh |
| Mất | 03 tháng 3, 1703 (67 tuổi) London, Anh |
| Cố vấn nghiên cứu | Robert Boyle |
| Nổi tiếng vì |
Định luật Hooke
Kính hiển vi Gần như luôn luôn bác bỏ các ý kiến về định luật của Isaac Newton |
| John Mayow | |
|---|---|
John Mayow
| |
| Sinh ra | 24 tháng 5 năm 1640 |
| Chết | Tháng 10 năm 1679 London |
| Quốc tịch | nước Anh |
| Được biết đến với | hóa học khí nén |
| Sự nghiệp khoa học | |
Trong quá trình thực hành nhiều thí
nghiệm về sự cháy, Maiốp còn phát hiện ra một điều quan trọng mà trước đó chưa
từng biết: hạt “lửa không khí” không những cần cho sự cháy mà còn cần cho sự
thở nữa.
Phát kiến của Maiốp là thực sự tiến bộ,
bởi vì “rượu không khí của diêm tiêu” chính là Ôxy và hạt “lửa không khí” chính
là phân tử hay nguyên tử ôxy. Tuy nhiên, phát kiến đó không được thừa nhận rộng
rãi, không những là do quan niệm truyền thống về sự cháy có từ thời cổ đại vẫn
còn đè nặng tâm trí giới nghiên cứu, mà còn do Maiốp qua đời quá sớm (vào tuổi
38), chưa kịp tiến hành đủ thí nghiệm để chứng minh một cách thuyết phục phát
kiến của mình.
Có lẽ vào thời tối cổ, loài người nguyên
thủy đã biết đến “chất” gốm, “chất” kim loại và cũng biết rằng đó là những “sản
phẩm” do sự phun trào núi lửa ngẫu nhiên tạo thành. Biết cách tạo ra “sự cháy”
và dùng lửa phục vụ cho đời sống là một cuộc cách mạng vô song của loài người.
Nhờ có suy nghĩ và ngọn lửa mà vào khoảng cuối thời đại đồ đá mới, loài người
đã chế tạo được những công cụ phục vụ cho lao động và sinh hoạt mang chất liệu
hiếm có trong thiên nhiên, gọi là đồ gốm, muộn hơn một chút là đồ đồng. Có thể
nói đó là bước đi đầu tiên của nghề luyện kim.
Thời
đại đồng thau ở Trung Hoa xuất hiện
khoảng đầu thiên niên kỷ II TCN và phồn vinh nhất vào nửa đầu triều đại
nhà Chu (khoảng năm 1066 - 256 TCN), lúc này nghề sản xuất vũ
khí cũng như công cụ và đồ dùng sinh hoạt đã đạt tới trình độ rất cao.
Đặc biệt
nổi tiếng là những chiếc vạc ba chân (gọi là “đỉnh”). Phải chăng đó
chính là
những chiếc lò luyện kim đan đầu tiên (tổng hợp các chất không quí thành
chất
quý, chưng cất ra thuốc (hoàn toàn ảo tưởng) “trường sinh bất lão”) của
người
Trung Hoa cổ? Sau này, ở châu Âu trung cổ, những chiếc đỉnh đó được
huyền bí
hóa thành một phương tiện ma thuật - bình “triết học” - nó “nảy sinh”
các viên
đá triết học, hoặc chỗ tiến hành các quá trình biến đổi kim loại không
quí
thành vàng (kim). Phải chăng thuật ngữ “giả kim thuật” có xuất xứ từ
đây, lúc
đầu có nghĩa là là cách thức chế tạo ra chất quí, sau được hiểu rộng ra
và xuất
hiện thuật ngữ “kỹ thuật luyện kim (loại)”. Có một điều kể cũng thú vị:
dù phần
lớn các nhà lịch sử hóa học cho rằng tên gọi “Chymeia” (Hóa học) có
nguồn gốc
từ chữ “chemi” hay “chuama”, nghĩa là “đất đen”, đồng thời cũng là tên
gọi của
toàn thể đất nước Ai Cập (một số học giả có ý kiến hơi khác rằng chữ
“Khima” đã
có trong các bản viết tay Ai Cập từ thế kỷ III TCN và tên gọi “Chymea”
theo cách
hiểu ban đầu có thể là “nghệ thuật nấu kim loại”), thì cũng không ít nhà
nghiên
cứu cho rằng “chymeia” xuất phát từ tiếng “kim” (vàng) của Trung Hoa.
Vào thời
kỷ giả kim thuật Ả Rập (thế kỷ VII), người Ả rập thêm tiếp đầu ngữ “al”
và
thành thuật ngữ “alchymeia”, mang ý nghĩa là biến đổi các kim loại không
quí
thành quí, chế thuốc trường sinh…
Rôbớt Bôi (Robert Boyle), người Anh, là
nhà nghiên cứu khoa học rất xuất sắc trong thế kỷ XVII ở châu Âu. Ông chào đời
ngày 25-1-1627 (và mất năm 1691). Hoạt động của Bôi phản ánh rực rỡ các trào
lứu mới trong khoa học lúc đó và trước hết là chống lại những quan niệm tín
điều của triết học kinh viện cũng như những quan niệm lạc hậu còn lưu lại của
thời kỳ giả kim thuật. Ông bắt đầu nổi tiếng nhờ phát biểu định luật về chất
khí của mình mà ngày nay được gọi là định luật Bôi - Mariốt (nhà vật lý học
người Pháp, Mariốt phát biểu định luật này sau Bôi 17 năm nhưng lập luận sáng
tỏ hơn). Bôi có nhiều đóng góp lớn trong nhiều lĩnh vực nghiên cứ như : quang
học, nhiệt học, điện học, âm học… Tuy nhiên, cống hiến chủ yếu của Bôi thuộc về
lĩnh vực hóa học. Ông là một trong những đại diện nổi bật nhất của hóa học thực
nghiệm và được Angghen đánh giá là “đã làm cho hóa học trở thành khoa học”.
Những dòng sau đây của Bôi, hiểu rộng ra, là cương lĩnh của khoa học thực
nghiệm nói chung: “Tôi nhìn hóa học theo một quan điểm hoàn toàn khác, không
như một thầy thuốc hay như một nhà giả kim thuật mà như một nhà triết học. Ở
đây, tôi muốn vạch ra một kế hoạch cho triết học hóa học mà tôi hy vọng có thể
thực hiện và hoàn thiện được bằng những thí nghiệm và quan sát của mình. Nếu có
những người thừa nhận kết quả của khoa học chân chính gần với trái tim mình hơn
là những quyền lợi cá nhân thì có thể dễ dàng chỉ cho họ thấy rằng họ có thể đóng
góp cho thế giới những công lao to lớn nhất khi họ mang hết sức mình ra tiến
hành thực nghiệm, thu thập các quan sát và đừng xây dựng một lý thuyết nào nếu
chưa kiểm tra trước tính chất của nó bằng thực nghiệm”.
Chính Bôi chứ không ai khác, sau khi phê
phán quan niệm nguyên tố của Aristốt (“nguyên tố lửa”) và của các nhà giả kim
thuật, đã đi đến định nghĩa: nguyên tố là những vật thể xác định, nguyên thủy
và đơn giản, hoàn toàn không trộn lẫn và không cấu tạo từ các nguyên tố khác,
và ngược lại, nguyên tố là thành phần hợp thành của các vật thể hỗn hợp, được
tạo thành khi phân hủy vật thể hỗn hợp. Định nghĩa của Bôi đã rất hữu ích đối
với sự phát triển hóa học thời đó.
Bôi đã nghiên cứu hiện tượng cháy và cũng
đã nhận thấy có một thành phần không khí mà ông gọi là “chất sống” tham gia vào
quá trình cháy. Kết luận rút ra của ông là nếu không có không khí thì không có
sự cháy và vật thể cháy trong một bình kín sẽ nhanh chóng bị tắt. Bôi còn làm
những thí nghiệm về nung nóng kim loại và nhận thấy sự tăng trọng lượng kim
loại khi nung nóng. Tuy nhiên, ông đã phạm sai lầm khi cho rằng các hạt “chất
lửa” cực kỳ tinh tế từ sự cháy của than đang đốt đã “xuyên qua” thủy tinh của
bình cổ cong để kết hợp với kim loại làm tăng trọng lượng của kim loại. Từ đó,
Bôi cho rằng “chất lửa” phải có trọng lượng. Về sau, nhà hóa học nổi tiếng
người Hà Lan, tên là H. Buahavơ (Hermann Boerhaave, 1668-1738), đã cân những
mảnh kim loại khi chưa nung rồi cân lại khi chúng đã bị nung nóng đỏ thì thấy
trọng lượng hai lần cân ấy không khác gì nhau. Từ đó, ông rút ra kết luận:
“chất lửa” không có trọng lượng).
Vào thế kỷ XVII, sự phát triển ngành
luyện kim, ngành sản xuất thủy tinh… đã đòi hỏi nhu cầu lớn về nhiên liệu. Tình
hình đó đặt nặng lên vai các nhà hóa học và tạo hướng ưu tiên cho họ: nghiên
cứu cách sử dụng nhiên liệu tiết kiệm hơn, đồng thời, tìm những chất thay thế
cho than gỗ.
Stan (G. E. Stahl, 1659-1734), người Đức, là
một nhà nghiên cứu khoa học có tài. Thời kỳ đầu, khi còn làm việc ở Yen, nơi
ông tốt nghiệp đại học và trở thành thầy thuốc, Stan vẫn hầu như tin theo lý
thuyết giả kim thuật. Tuy nhiên, nhiều thợ luyện kim đã làm cho ông chú ý đến
những hiện tượng gây tổn thất cho ngành sản xuất này, đi sâu nghiên cứu về khai
thác quặng cũng như luyện kim và trở thành người rất am hiểu kỹ thuật chế luyện
kim loại. Stan đã viết: “Những người thợ rèn, thợ đúc đồng, đúc chuông, thợ làm
khuy than phiền về nỗi là sau quá trình nung nóng những kim loại (không hoàn
hảo) trong không khí, chúng bị cháy mất một phần và phân hủy thành tro… Vì sao
xảy ra hiện tượng đó?... Làm thế nào để tránh được những điều bất lợi này và
phục hồi lại kim loại đã bị tổn thất? Những vấn đề như vậy ngay cả những người
thợ có nhiều kinh nghiệm cũng không thể hiểu nổi”.
Để tìm hiểu những vấn đề đó, Stan đã tiến
hành nhiều thí nghiệm, trong đó có thí nghiệm mà ông gọi là “thí nghiệm mới
tổng hợp lưu huỳnh”, và đi đến kết luận: lưu huỳnh được cấu tạo từ một phần
axít (axit sunfuric) và một phần khác là “nguyên tố cháy” có chứa trong than.
Sau đó ông mở rộng kết luận: “nguyên tố cháy” có chứa trong than và các chất
béo tham gia vào cả thành phần của các kim loại không quí. “Nguyên tố cháy”
được Stan gọi là “Phlôgistôn” (xuất phát từ tiếng Hi Lạp “phlogistos” có nghĩa
là cháy). Thuyết Phlôgistôn về sự cháy ra đời!
Những năm về sau, Stan tiếp tục phát
triển và đến năm 1723 thì hoàn chỉnh học thuyết của mình.
Robert Boyle
Robert Boyle, FRS, (25 tháng 1 năm 1627 – 30 tháng 12 năm 1691) là một nhà nghiên cứu thiên nhiên người Ireland. Ông được coi là người đồng sáng lập ra vật lý và hóa học hiện đại, cũng như các ngành khoa học tự nhiên khác qua nhiều thí nghiệm. Ông đã phát hiện ra mối liên hệ giữa áp suất và thể tích của chất khí qua định luật có tên ông.
(Còn tiếp)
----------------------------------------------------------------------
| Edme Mariotte | |
|---|---|
|
|
| Sinh | 1620 Til-Châtel, Pháp |
| Mất | Ngày 12 tháng 5 1684 (63–64 tuổi) Paris, Pháp |
| Ngành | Vật lý, linh mục |
| Herman Boerhaave | |
|---|---|
Herman Boerhaave (1668-1738)
| |
| Sinh ra | 31 tháng 12 năm 1668 Voorhout , Cộng hòa Hà Lan |
| Chết | 23 tháng 9 năm 1738 (69 tuổi) Leiden , Cộng hòa Hà Lan |
| Quốc tịch | Người Hà Lan |
| Trường cũ | Đại học Leiden |
| Được biết đến với | Người sáng lập dạy học lâm sàng |
| Georg Ernst Stahl | |
|---|---|
Georg Ernst Stahl
| |
| Sinh ra | 22 tháng 10 năm 1659 Ansbach |
| Chết | 24 tháng 5, 1734 (74 tuổi) Berlin |
| Quốc tịch | tiếng Đức |
| Trường cũ | Đại học Jena |
| Được biết đến với | Lý thuyết Phlogiston Lên men |
(Còn tiếp)
----------------------------------------------------------------------
Nhận xét
Đăng nhận xét