Tại sao kim cương lại rắn và cứng đến như vậy?

Bạn có thể chưa từng nghĩ đến chuyện than chì đen sì sì và đá kim cương sáng lấp lánh là anh em ruột, đều là cacbon nguyên chất tồn tại trong giới tự nhiên, chỉ có điều là tướng mạo và tính cách của chúng khác nhau mà thôi.

Than chì rất mềm, chỉ cẩn gạch nhẹ trên giấy da đã để lại vết màu đen xám trên đó rồi, ruột bút chì dùng than chì để chế tạo ra. Kim cương là “nhà vô địch” về độ cứng trong số các khoảng vật: nhân viên bán hàng trong cửa hàng kính dùng dao nạm kim cương để cắt kính, không có vật nào mà không “róc theo dao” cả. Trên mũi khoan của máy khoan thăm dò quặng có nạm kim cương, điều này có thể tăng nhanh tốc độ khoan xuống đất của nó; dao kim cương còn có thể dùng để gia công các kim loại cứng rắn khác nữa.

Than chì và kim cương đều là thành viên của gia tộc cacbon, tại sao độ cứng của nó lại khác xa nhau như vậy?

Thì ra, nguyên tử cacbon trong phân tử than chì xếp theo dạng tẩng, độ liên kết giữa các tẩng nguyên tử là rất nhỏ, cũng giống như một bộ tú lơ khơ xếp lại vậy, chúng rất dễ bị trượt và tung ra. Còn nguyên tử cacbon của kimcương lại là kết cấu hình khối được xếp gọn gàng, mỗi nguyên tử cacbon đều liên kết trực tiếp và chặt chẽ với nguyên tử cacbon khác, tạo thành một thể kết tinh chặt chẽ, do đó nó rất cứng.

Sản lượng của kim cương thiên nhiên là rất nhỏ, thường ẩn cư ở những vùng sâu của Trái đất. Chỉ có ở nhiệt độ rất cao và áp lực lớn thì cacbon trong lò luyện dưới đất mới có khả năng thông qua quá trình kết tinh thiên nhiên để hình thành đá kim cương quý giá. Do sản lượng kim cương thiên nhiên ít, giá lại đắt cho nên, mọi người thường lợi dụng nhiệt độ cao và áp suất cao để chế tạo đá kim cương.

Những tính toán đã chứng minh rằng: Thể ổn định ở áp lực bình thường của cacbon là t han chì, còn đá kim cương thì phải ở nhiệt độ cao 2000 độ C và áp suất cao 5.065 x 106 Apmốtphe mới đạt được trạng thái ổn định. Trong mấy năm gẩn đây, con người đã biến than chì thành kim cương trong những điều kiện tương tự.

Vì sao khi tàu đi về phía Tây, một ngày dài hơn 24 giờ?

Ngày 20/09/1519, năm chiếc tàu của Tây Ban Nha do nhà thám hiểm Magellandẫn đẩu rời cảng Sanlucar đi về phía Tây, bắt đẩu cuộc hành trình vòng quanh Trái đất. Sau gẩn 3 năm, chỉ còn lại một chiếc tàu về tới quẩn đảo Mũi Xanh, cực Tây Châu Phi. Nhật ký trên tàu ghi lại “Ngày 09/07/1522, tới quẩn đảo “Mũi Xanh”. Nhưng ở trên đảo, hôm đó lại là mùng 10.

Các thuỷ thủ trên tàu ngày nào cũng ghi nhật ký nên họ không tin lời dân địa phương. Vậy rốt cục hôm đó là mùng 9 hay mùng 10? Trên thực tế, hôm đó là mùng 10. Các thuỷ thủ đâu biết rằng, họ đã đánh mất một ngày trên đường đi, vì họ đã bắt đẩu đi về phía Tây để đi vòng quanh Trái đất.

Trái đất quay từ Tây sang Đông. Đoàn tàu của Magellanđi về phía Tây, vô hình dung họ đã chơi trò “đuổi bắt Mặt trời”. Ban ngày, họ không ngừng đuổi theo Mặt trời đang lặn về phía Tây, ban đêm họ lại tránh xa Mặt trời mọc ở phía Đông, và như vậy ngày và đêm trên tàu được kéo dài ra. Theo tính toán của các nhà khoa học, mỗi ngày đêm trên tàu dài hơn 1,5 phút so với một ngày bình thường có 24 giờ. Vì một phút rưỡi quá ngắn và trên tàu không có đồng hồ chuẩn nên các thuỷ thủ không phát hiện ra. Đoàn tàu đi gẩn 3 năm, mỗi ngày dài thêm 1,5 phút, cộng lại trong 3 năm đúng bằng 1 ngày. Một ngày kỳ lạ đó đã lặng lẽ biến mất trong chuyến đi của đoàn tàu.

Tất nhiên, nếu như đoàn tàu đi về phía Đông, sau 3 năm họ sẽ dôi ra 1 ngày.

Tốc độ của tàu thuyền mấy trăm năm trước chậm hơn nhiều so với tàu viễn dương và máy bay phản lực ngày nay. Khi các tàu viễn dương và máy bay đi về phía Tây, mỗi ngày không dài ra 1,5 phút mà dài thêm mấy chục phút, thậm chí mấy giờ, bởi lẽ chúng “đuổi theo” Mặt trời với tốc độ rất nhanh. Vì vậy các nhà hàng hải và hàng không khi tính thời gian hành trình buộc phải trừ bớt hoặc cộng thêm khoảng thời gian tăng thêm hoặc mất đi đó.

Tại sao thuyền buồm có thể chạy ngược gió?

Với người không có kinh nghiệm đi biển hoặc không học vật lý thì việc thuyền buồm có thể bơi ngược gió thật khó tưởng tượng. Thực ra, thuyền không thể đi ngược hướng gió hoàn toàn, nhưng chệch một góc nhỏ thì có thể.

Muốn hiểu vấn đề, chúng ta hãy tìm hiểu lực gió tác dụng lên buồm như thế nào? Nhiều người nghĩ rằng, cánh buồm được đẩy theo chiều gió thổi, nhưng thực tế không phải vậy: Dù gió có thổi theo hướng nào thì nó cũng chỉ đẩy buồm theo phương thẳng góc với mặt phẳng của buồm mà thôi!

(hình 1)

Trong hình 1, đường thẳng AB biểu diễn cánh buồm. R là lực đẩy của gió tác dụng vào cánh buồm. Ta phân tích lực R thành hai phẩn, gồm lực Q vuông góc với cánh buồm và lực P hướng dọc theo nó. Vì sự ma sát của gió với cánh buồm là không đáng kể, nên lực P chỉ trượt qua chứ không tác dụng gì tới buồm. Chỉ có lực Q đẩy cánh buồm theo hướng vuông góc với mặt buồm.

Nếu hiểu được vấn đề trên, bạn cũng có thể hiểu tại sao thuyền có buồm có thể đi ngược một góc nhọn với chiều gió.

(hình 2)

Giả sử đoạn thẳng KK biểu diễn chiều dài của thuyền. Đường thẳng AB biểu diễn cánh buồm. Người ta hướng cánh buồm sao cho mặt phẳng của nó chia đôi góc giữa phương của lòng thuyền và phương của gió. Bây giờ bạn hãy theo dõi biểu đồ phân tích lực ở hình 2, trong đó Q là áp lực của gió tác dụng lên cánh buồm.

Như đã phân tích ở hình 1, lực Q phải vuông góc với cánh buồm. Lực Q lại có thể được chia thành hai lực: lực S dọc theo mũi thuyền và lực R vuông góc với chiều dài thuyền. Vì chuyển động của thuyền theo hướng R bị nước cản lại rất mạnh (thuyền buồm thường có lòng rất sâu), nên lực R hoàn toàn bị lực cản của nước cân bằng. Do đó, chỉ có S là lực hướng tới phía trước, giúp thuyền có thể chuyển động ngược một góc nhỏ với chiều gió. (hình 3)

Thực tế (hình 3), để đưa thuyền từ điểm A đến điểm B, ngược chiều gió, người ta phải hướng thuyền buồm đi theo đường zic zac.

Vì sao ray trên đường sắt phải làm thành hình chữ “i”?

Tẩu hoả phải chạy trên hai thanh ray sắt đặt song song với nhau, dưới những thanh ray này, cách một khoảng nhất định đều đặt một tấm gỗ dẩy to vuông vức. Nó sẽ làm cho nền đường có thể chịu được áp lực nặng của tẩu.

Không biết bạn có chú ý không, thanh ray trên đường sắt không phải là hình “vuông góc” đơn giản mà là hình chữ I với kiểu thiết kế trên hẹp dưới rộng. Điều này là tại sao?

Mọi người đều biết trọng tải của xe lửa rất lớn. Để có thể chịu được áp lực của xe có trọng tải lớn, mặt trên của đường ray cẩn có độ rộng và độ dày nhất định; Cũng như vậy, để nâng cao tính ổn định của đường ray, mặt đáy của đường ray cũng cẩn có độ rộng nhất định; Hơn nữa, để ăn khớp với bánh xe, đường ray lại phải có độ cao nhất định. Đường ray hình chữ “I” vừa đủ đáp ứng đẩy đủ ba yêu cẩu trên, mà xét từ quan điểm của vật liệu cơ học thì đường ray kiểu này có cường độ cao nhất, có thể tận dụng nguyên liệu một cách hợp lý. Do vậy mặt cắt chữ “I” được chọn là mặt cắt đường ray tốt nhất.

Đường ray hình chữ “I” đã được sử dụng trên đường sắt trên đường sắt trên một trăm năm. Ngoài việc để thích ứng với sự tăng trọng tải của đẩu máy và nâng cao tốc độ của tàu thì ngoài việc thiết kế tăng mặt cắt của đường ray và cải tiến các chi tiết nhỏ của các bộ phận, hình dạng của đường ray hẩu như không có gì thay đổi. Nhưng đây cũng không phải là nói hình dáng của đường ray vĩnh viễn sẽ không thay đổi. Các kỹ sư đường sắt vẫn đang nghiên cứu vấn đề này, hy vọng có thể tìm ra hình dáng của đường ray hợp lý hơn và kinh tế hơn.

Độ rộng của đường sắt đều giống nhau phải không?

Chúng ta biết rằng xe lửa luôn chạy theo hai đường ray đặt song song. Do hai bên trái và phải của tẩu hoả tương đối cố định với khoảng cách giữa bánh xe, do vậy khoảng cách thẳng giữa hai thanh ray khoảng cách ray cũng phải cố định không đổi, nó và khoảng cáchcủa hai bánh tẩu hoả phải vừa vặn, ăn khớp với nhau, chỉ ở chỗ ngoặt của đường sắt thì khoảng cách ray mới hơi rộng và để tránh làm trật bánh.

Khoảng cách ray tiêu chuẩn của đường sắt là 1435 mm. Nguồn gốc của nó còn là một câu chuyện! Hơn 2500 năm trước, vương quốc La Mã cổ phái một đại quân sang xâm lược nước Anh. Vô số chiến xa đã tràn qua một vùng đất rộng lớn của Anh Quốc, để lại những vết bánh xe rất sâu trên đường. Lúc đó, loại bánh xe hai bánh này đã để lại vệt bánh xe có khoảng cách giữa hai bánh khoảng 1435 mm làm cho xe ngựa bốn bánh của Anh rất dễ bị sa lẩy xuống. Để những xe của mình có thể di chuyển thuận lợi lên phía trước theo các vết bánh xe trũng xuống rất sâu này, người Anh đã quyết định cải tạo khoảng cách của tất cả các bánh xe ngựa thành cùng một độ rộng 1435 mm. Kết quả, truyền thống này lại được làm tiếp như cũ. Đến năm 1825, tuyến đường sắt đẩu tiên trên thế giới được khánh thành tại nước Anh. Khoảng cách ray của đường sắt cũng được định rõ ràng là 1435 mm.

Sau đó, cùng với sự phát triển của cách mạng công nghiệp, rất nhiều quốc gia cũng tiếp tục xây dựng đường sắt, mà lại tới tấp mang khoảng cách đường ray của đường sắt Anh về nước. Năm 1937, Hiệp hội đường sắt Quốc tế qui định: Khoảng cách đường ray tiêu chuẩn của đường sắt là 1435 mm.

Vậy thì có phải tất cả các đường sắt trên thế giới đều dùng khoảng cách ray tiêu chuẩn này phải không? Thực ra, do tính đặc thù của tình hình phát triển đường ray từng thời kỳ của từng nước, không ít nước sử dụng đường ray hẹp hoặc đường ray rộng nhỏ hơn hoặc vượt quá 1435 mm. Ví dụ, khoảng cách ray đường sắt của Liên Xô cũ biến thành 1524 mm, đường ray rộng của Tây Ban Nha đạt đến 1667 mm; Còn trước đây, khoảng cách ray đường sắt Nhật Bản lại tương đối hẹp, chỉ có 1067 mm.

Hẩu hết đường sắt trong mạng lưới đường sắt của Trung Quốc đều sử dụng khoảng cách ray tiêu chuẩn quốc tế là 1435 mm. Nhưng ở một số vùng như biên giới Trung Miến, Trung Việt trước đây đã từng trải đường sắt khoảng cách ray hẹp, dùng cho tẩu hoả nhỏ của địa phương vận hành, đây là tình hình cục bộ trong thời kỳ lịch sử đặc thù. Ngoài ra, vùng Đông Bắc của Trung Quốc đã xây dựng một vài tuyến đường sắt trong rừng sâu, do chuyên dùng để vận chuyển gỗ, lực kéo dẫn tương đối nhỏ, tẩu được thiết kế độ rộng tương đối hẹp, do đó phổ biến sử dụng đường sắt ray hẹp 762 mm.

Tại sao xe lửa cần chạy trên đường ray?

Một ô tô tải nếu đỗ trên mặt đường đá vụn, 15 người mới đẩy nó đi được. Nhưng nếu một toa xe lửa có cùng trọng lượng đỗ trên đường ray thép, chỉ 2 người là đủ đẩy nó tiến lên. Vấn đề mấu chốt ở đây là sức cản lăn. Đại lượng này chênh nhau tới 7,5 lẩn ở hai loại xe.

Khi đi xe đạp trên đường rải nhựa phẳng lì bạn sẽ cảm thấy rất dễ chịu, còn khi đi xe trên đường đá vụn gồ ghề khấp khểnh bạn sẽ cảm thấy tốn sức. Tương tự, khi lốp xe đạp bơm căng, ngồi lên xe cảm thấy dễ chịu. Khi lốp non hơi, đạp xe sẽ tốn sức.

Vấn đề cũng vẫn là sức cản lăn. Đường nhựa phẳng lì và lốp xe đạp bơm căng thì sức cản lăn nhỏ, người ngồi trên xe đạp cảm thấy dễ chịu. Vì vậy giảm sức cản lăn là một khâu chủ yếu trong việc nâng cao hiệu quả vận chuyển.

Những xe lửa đẩu tiên là những xe bánh gỗ chạy trên đường ray gỗ do ngựa kéo, sức cản lăn rất lớn. Sau đó, từng bước cải tiến, cho đến cách đây hơn 100 năm, khi phát minh ra máy hơi nước thì bánh xe và đường ray mới được chế tạo bằng thép, do vậy sức cản lăn giảm đi rất nhiều.

Mặt khác, do bản thân xe lửa rất nặng, nếu xe lửa trực tiếp chạy trên đường đá hoặc đường xi măng thì mặt đường sẽ xảy ra hiện tượng lõm xuống dưới. Dùng ray thép và tà vẹt, trọng lực của xe lửa được dàn đều nên có thể tránh được tình trạng đó.

Ngoài ra, giữa hai thanh ray của đường sắt có khoảng cách nhất định, gọi là chiều rộng đường ray, nó phù hợp với khu vực của hai bánh xe cùng trục hai bên có gờ. Như vậy, thông qua quan hệ giữa bánh xe và đường ray, xe lửa có thể chạy theo hướng của hai đường ray.

Tại sao đá hoa lại có nhiều màu?

Bạn đã từng đến Bắc Kinh chưa? Khi bạn đi dạo quanh Đại lễ đường nhân dân trên quảng trường Thiên An Môn, đập vào mắt trước tiên là một dãy cột màu trắng xám to lớn và tròn. Bạn có biết chúng được làm bằng gì không? Khi bạn đi gẩn đến bia tưởng niệm các anh hùng nhân dân, bạn thấy cột bia trắng như ngọc, xung quanh khắc phù điêu kia thật hùng vĩ và trang nghiêm biết bao. Thế bạn có biết chúng được làm bằng gì không?

Thì ra, những thứ đá đẹp kia đều là đá hoa. Chủng loại đá hoa rất nhiều, những cột đá hành lang màu trắng xám kia gọi là “ngải diệp thanh”; đá bia màu trắng tinh khiết không tạp chất kia gọi là “hán bạch ngọc” . Những bức biểu ngữ, cẩu đá trắng trước cổng Thiên An Môn cũng được khắc bằng hán bạch ngọc.

Đá hoa là một loại vật liệu xây dựng rất quý và nổi tiếng. Thành phố Đại Lý của tỉnh Vân Nam sản xuất nhiều loại đá này nên có tên là đá Đại Lý (đá hoa). Có điều, đá hoa không nhất thiết phải được chuyển từ Đại Lý đến, những nơi khác cũng có đá hoa.

Thành phẩn hoá học của đá hoa là Canxi cacbonat. Canxi cacbonat nguyên chất có màu trắng, “hán bạch ngọc” chính là Canxi cacbonat nguyên chất. Canxi cacbonat khó tan trong nước cho nên những biểu ngữ trước Thiên An Môn bị nước mưa hắt trong nhiều năm vẫn đứng sừng sững mà không sao. Có điều, canxi cacbonat một khi gặp muối axit là sẽ lập tức sùi bọt khí và thải ra cácbonic, chỉ lát sau là bị tan ra ngay. Mọi người thường dùng cách này để phân biệt với đá hoa.

Đá hoa thiên nhiên thường không phải là Canxi axit cacbon nguyên chất, bên trong có nhiều tạp chất. Do tạp chất trong đó khác nhau nên màu sắc của đá hoa cương cũng khác nhau. Chính vì như vậy nên chủng loại của đá hoa rất nhiều, màu sắc đa dạng, phong phú, ví dụ như “Đông Bắc hồng” màu đỏ, “Tử đậu biện” màu tím, “Hải đào” (sóng biển) màu đen xám… Nói chung, màu đỏ là do bên trong chứa Coban, màu xanh là do có chứa đồng, còn màu đen và màu xám là do chứa sắt.

Đá hoa mịn, đều, màu sắc tươi tắn, hoa văn đẹp, là vật liệu xây dựng rất tốt. Bây giờ, rất nhiều người còn thích dùng đá hoa để trang trí nội thất, ví dụ như lát nền, làm mặt bàn, điêu khắc nghệ thuật và dùng làm đồ trang sức. Cho dù là dùng như thế nào thì đá hoa đều tỏ ra vô cùng sang trọng và đẹp đẽ.

Điều gì làm thuỷ tinh trong suốt?

Chúng ta có thể nhìn qua hẩu hết các chất thể khí và thể lỏng như không khí, nước, rượu, xăng dẩu… nhưng khó nhìn thấu qua những chất rắn như sắt, đồng, gỗ. Ấy vậy mà thuỷ tinh tuy cũng là chất rắn, nhưng lại trong suốt, có thể nhìn qua được.

Sở dĩ chúng ta nhìn được qua chất khí và chất lỏng vì các phân tử của chúng sắp xếp rất lỏng lẻo, sóng ánh sáng có thể dễ dàng lọt qua. Ngược lại, phân tử chất rắn liên kết với nhau theo trật tự dày đặc, như các viên gạch xếp xít lại với nhau thành các bức tường chắn ánh sáng.

Ở nhiệt độ cao, thuỷ tinh tan chảy thành chất lỏng. Khi đó, các phân tử sắp xếp rất ngẫu nhiên, không theo một trật tự nào. Nhưng vì thuỷ tinh Đông đặc rất nhanh, các phân tử vẫn giữ nguyên ở trạng thái hỗn loạn, nên khi đã ở thể rắn, ánh sáng vẫn dễ dàng lọt qua.

Tại sao nam châm mất dần từ tính?

Các nam châm thế hệ mới được làm từ những vật liệu hẩu như không làm mất từ tính theo thời gian như các loại nam châm hình chữ U trước kia.

Nam châm gồm rất nhiều vùng từ tính nhỏ gọi là miền. Từ trường của nam châm đi theo hướng ngược chiều với các miền tạo ra từ trường đó. Điều này có xu hướng làm các miền quay ngược chiều từ trường của chúng lại.

Với nam châm hiện đại, các miền ở mức độ nào đó bị tê liệt về mặt năng lượng, làm chúng không dễ bị tác động bởi hiệu ứng trên. Cục nam châm chỉ mất từ tính khi bị đun nóng ở nhiệt độ cao hoặc bị rung động mạnh.

Các nam châm kiểu mới sử dụng những chất liệu như alnico (hợp chất gồm nhôm – nickel cobalt) và cobalt samarium cócấu trúc nội tại ngăn chặn sự thoái hoá của các mạch từ. Chúng được chia thành nhiều mảnh vụn nhỏ, mỗi mảnh là một miền. Ngược lại, nam châm hình chữ U kiểu cũ có miền lớn hơn rất nhiều, là những mẩu sắt cứng với miền được bao bọc bởi các tạp chất carbua sắt. Một điều tưởng như nghịch lý ở đây là những mảnh vụn nhỏ với kích thước tối ưu lại có tính năng ổn định hơn những mảnh lớn trong các chất từ tính. Do vậy, loại nam châm chữ U kém bền vững hơn nhiều so với nam châm kiểu mới.

Cực quang là hiện tượng như thế nào?

Vào những đêm trời quang mây tạnh, trên vùng trời ở hai cực Trái đất thường liên tiếp xuất hiện những dải ánh sáng màu hồng, lam, vàng, tím… rực rỡ và biến ảo khôn lường. Tia này vừa tắt đi, tia khác lại xuất hiện, nhảy múa, lung tinh đủ màu sắc.

Có lúc chúng chỉ là một tia sáng mong manh, có khi mang hình dẻ quạt, hình ngọn lửa, rồi lại hoá thành những vòng cung màu lá cây vắt trên nền trời. Đó chính là cực quang.

Cực quang là một hiện tượng hiếm thấy ở nhiều nơi trên Trái đất. Nhưng ở Alaska (Mỹ), phẩn lớn lãnh thổ Canada, hay vùng nằm từ vĩ độ 60 trở lên, đây lại là một chuyện bình thường. Cực quang thường xuất hiện vào buổi đêm. Có người yếu bóng vía, nhìn thấy hiện tượng này liền cho là. ngày tận thế sắp đến.

Vào những năm 80 của thế kỷ XIX, người ta khám phá ra rằng từ trường của Trái đất có liên quan đến hiện tượng kỳ ảo này. Khi electronva vào một vật thể nào đó, nó có thể tạo ra ánh sáng (điều này cũng tương tự như nguyên lý hoạt động của màn hình tivi và máy tính). Như vậy, các nhà khoa học cho rằng cực quang có thể sinh ra khi các dòng hạt mang điện tích trong vũ trụ va chạm với bẩu khí quyển.

Kết quả nghiên cứu khoa học vào các năm 1957 1958 cho rằng khi trên Mặt trời xuất hiện các vết đen, gió Mặt trời tạt vào Trái đất, mang theo một dòng hạt năng lượng cao gây ra hiện tượng cực quang. Các electron và protontrong dòng hạt này đi vào bẩu khí quyển. Dưới ảnh hưởng của địa từ, chúng bị hút về hai cực Trái đất. Tại đây, chúng va chạm và kích thích các phẩn tử khí, làm các phân tử này phát ra bức xạ điện từ dưới dạng ánh sáng nhìn thấy. Bẩu khí quyển có rất nhiều chất như oxy, nito, heli, hydro, neon… Dưới tác động của dòng hạt mang điện, ánh sáng do các chất khí khác nhau tạo ra cũng khác nhau, vì thế cực quang có muôn màu ngàn sắc.

Cực quang khi sẽ xuất hiện mạnh thường đi kèm với những thay đổi trong địa từ và kéo theo sự giao thoa với sóng vô tuyến, sóng điện thoại. Thời kỳ mạnh, yếu của cực quang có mối liên quan chặt chẽ tới chu kỳ hoạt động của Mặt trời. Khi Mặt trời ở đỉnh chu kỳ, (hoạt động mạnh nhất), nó sẽ bức xạ nhiều hơn mức bình thường. Lúc này dòng hạt mang điện va chạm nhiều hơn với khí quyển, do đó, cực quang sẽ xuất hiện rất nhiều và kỳ vĩ.

Kim loại có thể tự bốc cháy?

Nếu rải loại bột chì đen mịn lên một tờ giấy đặt trong bóng tối, bạn sẽ thấy những chấm lửa lốm đốm. Nếu gặp thời tiết khô hanh, đám bột chì đó sẽ có thể bùng cháy. Kim loại mà cũng cháy ư, sao lại thế nhỉ?

Như chúng ta đã biết, kim loại phản ứng với oxy ở không khí. Thông thường, phản ứng oxy hoá xảy ra tương đối chậm. Đây là phản ứng sinh nhiệt. Nhiệt lượng sinh ra tích tụ dẩn dẩn ở bề mặt kim loại khiến nhiệt độ tăng lên. Khi ta gom các hạt kim loại cực mịn lại thành một đống, diện tích tiếp xúc của các hạt với oxy trong không khí sẽ rất lớn, và tốc độ oxy hoá rất cao. Khi đó, nhiệt lượng thoát ra đủ lớn để các hạt bột mịn đạt đến điểm bắt lửa, và kim loại sẽ tự bốc cháy.

Những kim loại nào có khả năng tự bốc cháy? Phổ biến nhất là sắt và chì, hai kim loại mà người ta vẫn nghĩ là rất ổn định. Trước đây có người đã từng dùng bột sắt khử mịn làm vật liệu dẫn hoá, vì nó có thể tự bốc cháy trong không khí. Chì cũng có thể tự bốc cháy. Nhưng tất nhiên, đó không phải là các mảnh chì và chí lá thường gặp, mà là loại chì mịn, điều chế từ bột chì tractrat khan.

Kim loại có khả năng nhớ?

Ghi nhớ là khả năng đặc biệt của đại não động vật. Nhưng có hợp kim biết “nhớ” không thua gì động vật. Điều này mới nghe có vẻ khó tin, nhưng đó lại là sự thật.

Năm 1961, tại một viện nghiên cứu ở Mỹ, một nghiên cứu viên cẩn hợp kim niken – titan bé cong queo. Anh bèn tím cách kéo thẳng từng sợi rồi tiến hành làm thí nghiệm. Có một lẩn khi tăng nhiệt độ của sợi dây đã kéo căng lên 40 độ, nghiên cứu viên này thấy một hiện tượng lạ: Sợi dây đã khôi phục nguyên dạng cong queo lúc đẩu. Thế là thế nào?

Người ta bèn lấy nhiều sợi hợp kim đã kéo thẳng, đem gia nhiệt và thấy chúng đều khôi phục lại dạng cong ban đẩu. Dường như các dây hợp kim có khả năng nhớ như não người vậy. Ở nhiệt độ cao, chúng vẫn nhớ được được dạng cong vốn có lúc ban đẩu.

Tại sao hợp kim này lại có khả năng nhớ? Điều đó liên quan đến cấu trúc tinh thể của hợp kim. Nói chung ở các điều kiện khác nhau, các tinh thể có cấu trúc và tính ổn định khác nhau. Ở nhiệt độ tương đối thấp, cấu trúc các tinh thể của hợp kim không ổn định. Khi nhiệt độ tăng quá một mức xác định. Khi nhiệt độ tăng quá một mức xác định nào đó, cấu trúc tinh thể sẽ biến thành dạng ổn định. Nhiệt độ này được gọi là nhiệt độ chuyển biến cấu trúc. Đó là lý do tại sao các sợi hợp kim nike – titanlại lấy lại dạng cong ban đẩu khi tăng nhiệt độ.

Ứng dụng phát hiện

Loại hợp kim này đã được đem vào phục vụ cho mục đích thám không. Để thu thập các tư liệu về Mặt trăng, cẩn phải phản hồi các tư liệu từ Mặt trăng về Trái đất, muốn vậy, phải đặt trên bề mặt “Chị Hằng” một antenma có kích thước khổng lồ. Nhung làm sao để đưa antenma lớn nhu thế lên Mặt trăng?

Trước hết, các nhà khoa học sẽ chế tạo một “cái ô” -một antenma lớn làm bằng hợp kim niken – titanở nhiệt độ trên 40 độ C. Sau đó, gập “cái ô” này lại thành một thể tích rất bé để có thể cho vào trong tàu vũ trụ. Khi antenma đã lên tới Mặt trăng, bao đựng antenma mở ra, các sợi hợp kim sẽ nhận đuợc năng luợng Mặt trời. Do ở trên Mặt trăng, không khí rất loãng, nên ánh sáng Mặt trời không bị tán xạ và hẩu nhu toàn bộ năng luợng ánh sáng sẽ chiếu vào antenma, làm nhiệt độ của antenma lên cao quá 40 độ C, đạt đến nhiệt độ có tác dụng làm hợp kim “phục hồi trí nhớ” và sẽ có cấu trúc ổn định. Nhờ đó, antenma đuợc mở ra, lấy lại dạng cũ và có thể làm nhiệm vụ chuyển các thông tin về Trái đất, phục vụ yêu cẩu nghiên cứu.

Kim loại nào nhẹ nhất?

Nếu có nguời nói, có thể dễ dàng dùng dao cắt kim loại ra thành lát mỏng, bạn có thể sẽ không tin. Nhung, quả thực là có một số kim loại nhu vậy, Liti chính là một loại trong số đó.

Liti là một loại nhẹ nhất trong số các kim loại, mật độ của nó chỉ có 0,534 g/cm3 (20 độ C), nên có thể nổi trên xăng. Liti có màu trắng bạc lấp lánh, nhung một khi gặp không khí, bề mặt đẹp đẽ kia của nó sẽ đột ngột mất đi độ bóng, ở trong nuớc, nó phản ứng với nuớc giải phóng khí hydro, nó còn có thể cháy giống nhu thuốc nổ.

Liti đã không chịu đuợc tác dụng của không khí, lại không chịu đuợc tác dụng của nuớc thì nó còn có tác dụng gì? Cho nên, nguời xua luôn cho rằng nó chẳng có tác dụng gì cả, nhung nhà phát minh nổi tiếng Edison lại không bỏ qua nó. Ông đã dùng hợp chất hoá học oxyt của Liti để dùng vào dung dịch điện giải của pin, acquy làm cho tính năng của pin đuợc nâng cao lên rất nhiều. Loại pin này đã trở thành đồ dùng không thể thiếu đuợc trong tàu ngẩm trong chiến tranh thế giới thứ nhất. Ngày nay, pin Liti đã đuợc ứng dụng rộng rãi vào trong các lĩnh vực nhu: Máy trợ tim, điện thoại di động…

Liti có vài nguyên tố đồng vị, tính chất hoá học của Liti 6 và Liti 7 gẩn giống nhau, nhưng công dụng lại hoàn toàn khác nhau. Liti 6 dùng trong ngành kỹ thuật công nghiệp mũi nhọn, còn Liti 7 lại dùng trong các ngành sản xuất công nông nghiệp thông thường.

Ngòi nổ nguyên tử trong bom hydro hoặc bom nguyên tử phải bọc một lớp Liti 6 dẩy để khống chế quá trình phản ứng.

Máy móc khi vận hành phải thường xuyên cho thêm dẩu bôi trơn, để một mặt có thể duy trì sự linh hoạt trong vận chuyển của máy móc, mặt khác có thể làm giảm sự mài mòn và hao tổn của các linh kiện máy. Nhưng các loại dẩu bôi trơn thông thường ở nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp hoặc khi bị ngâm nước đều sẽ bị ảnh hưởng. Nếu sử dụng nguyên liệu bôi trơn do Liti 7 tạo nên thì có thể chịu được những ảnh hưởng bên ngoài mà các loại dẩu bôi trơn thông thường không chịu được.

Trong cuộc sống, lớp men sáng bóng trên bát, lớp men trên đồ gốm sứ sáng bóng như thuỷ tinh. Trong những nguyên liệu của chúng đều cho chứa Liti, vì Liti có thể làm giảm độ nóng chảy của men, rút ngắn thời gian nung, hơn nữa còn làm cho bề mặt vật được trơn bóng và đều. Ngoài ra trong màn hình của tivi cũng có Liti.

Trong nông nghiệp, Liti nâng cao khả năng kháng bệnh của một số loài thực vật, ví dụ lúa mạch dễ bị mắc bệnh đốm lá nhất, cà chua dễ bị thối, nếu kịp thời dùng muối Liti làm phân bón thì có thể ngăn không cho thực vật mắc những bệnh này.

Một mét dài bao nhiêu?

Một mét bằng năm viên gạch lát sàn… Một em nhỏ cũng có thể dễ dàng thực hiện phép tính “hiển nhiên” này. Còn bạn, có thể bạn sẽ ngạc nhiên mà trả lời rằng “1 mét thì bằng 1mét chứ sao?”. Nhưng đó vẫn chưa phải là lời giải đáp chính xác!

Khi nghiên cứu bản chất của ánh sáng, các nhà vật lý phát hiện được rằng ánh sáng là một dạng chuyển động sóng. Ánh sáng có màu sắc khác nhau thì bước sóng cũng khác nhau, hơn nữa bước sóng là cực kỳ ổn định. Dùng bước sóng làm chuẩn độ dài có những ưu việt không gì sánh nổi. Vì vậy tại Hội nghị Cân đo Quốc tế khoá 11 tháng 10 năm 1960, người ta chính thức quy định đồ dài tiêu chuẩn của một mét bằng 1.650.763,73 lẩn bước sóng của sóng màu da cam do Kripton 86 phát ra trong môi trường chân không.

Đơn vị mét qua các thời kỳ

Thời cổ đại các nước đều có đơn vị độ dài riêng của mình mà các triều đại thì lại thường thay đổi. Những cái thước thay đổi nhiều đã gây không ít khó khăn cho việc chế tạo máy móc chính xác.

Sau cuộc cách mạng công nghệ thế kỷ XVIII, khoa học kỹ thuật phát triển nhanh chóng đã buộc các nhà khoa học phải tìm bằng được một tiêu chuẩn độ dài thống nhất quốc tế, có thể duy trì được trong một thời gian dài không thay đổi. Các nhà khoa học thời đó cho rằng độ lớn của Trái đất là không thay đổi. Năm 1970, giới khoa học Pháp đã đo đường kinh tuyến từ xích đạo của Trái đất, nêu ra chuẩn độ dài là một phẩn mười triệu đoạn đường kinh tuyến từ xích đạo qua Parisđến Bắc Cực và gọi đó là “1 mét”. Căn cứ vào độ dài đó người ta dùng platin chế tạo ra chiếc thước dài 1 mét chuẩn đẩu tiên.

Năm 1889, Hội nghị Cân đo Quốc tế đã chính thức thông qua “chuẩn gốc quốc tế” của mét. Đó là thanh hợp kim platin iridi tiết diện hình chữ X, có độ dài bằng một phẩn bốn mươi triệu đường kinh tuyến của Trái đất. Bản “gốc” này được cất giữ tại Viện Cân đo Quốc tế ở Paris. Các bản sao mét tiêu chuẩn do các nước làm lại phải được định kỳ đưa đến Parisđể đối chiếu thước mét tiêu chuẩn.

Chưa hoàn hảo

Sử dụng một thời gian, các nhà khoa học lại nhận thấy chiếc thước mét ở Parisvẫn còn nhiều nhược điểm:

Thứ nhất, nó không cố định. Để giữ được độ chính xác suốt năm phải để nó ở trong phòng có nhiệt độ không đổi, không cho ánh sáng Mặt trời trực tiếp chiếu vào. Nếu áp suất bên ngoài thay đổi 1013 bar thì nó có thể co giãn 2 phẩn vạn milimet.

Thứ hai, hợp kim platin iridi cũng không tránh khỏi hiện tượng nóng giãn, lạnh co. Do vậy, thước không đáp ứng được việc đo lường rất nhiều chi tiết đòi hỏi chính xác cao như hiện nay. Chẳng hạn linh kiện của máy dẫn đường tàu vũ trụ, nếu chỉ sai một milimet cũng đủ làm cho hành trình “sai ngàn dặm”. Cuối cùng, thước dù chế tạo bằng kim loại nhưng dẩn dẩn cũng không tránh khỏi bị ăn mòn, hư hỏng. Nếu chuẩn gốc quốc tế bị hư hỏng thì không thể chế tạo bằng kim loại nhưng dẩn dẩn cũng không tránh khỏi bị ăn mòn, hư hỏng. Nếu chuẩn gốc quốc tế bị hư hỏng thì không thể chế tạo được những thước khác hoàn toàn giống như cũ. Do vậy, các nhà khoa học đã chuyển sang một dạng đơn vị có thể “bất biến” hơn. Đó là bước sóng ánh sáng.

Vì sao phải có đơn vị độ dài chặt chẽ và thống nhất như vậy? Xin lấy một ví dụ, trong nhà máy, một chiếc máy phức tạp có không dưới mấy ngàn chi tiết, muốn đem hàng ngàn chi tiết đó lắp thành một chiếc máy để nó hoạt động bình thường thì khi chế tạo và kiểm nghiệm phải sử dụng các dụng cụ đo đảm bảo độ chính xác của các chi tiết. Nếu như không có một đơn vị đo độ dài một cách thống nhất, thì không có cách gì hoàn thành được công việc đó.

Tiến bộ của khoa học không bao giờ có giới hạn, việc nâng cao độ chính xác của đơn vị đo độ dài sẽ còn tiếp tục.

Nhảy xuống từ một toa xe đang chạy, phải làm thế nào?

Nếu ta nhảy về phía đằng trước khi xe đang chạy, dĩ nhiên là không những không trừ được vận tốc mà ngược lại, làm nó tăng lên. Lập luận như vậy, ta sẽ suy ra rằng phải nhảy về phía sau. Bởi vì khi đó, vận tốc nhảy trừ vào vận tốc của xe, nên khi chạm đất, thân ta sẽ phải chịu lực ít hơn. Nhưng trên thực tế, nhảy như vậy lại rất nguy hiểm. Tại sao lại như thế? Câu trả lời là, dù nhảy về đằng trước hay đằng sau, ta cũng đều có nguy cơ bị ngã, vì khi chân chạm đất dừng lại rồi thì phẩn trên của thân người vẫn chuyển động. Vận tốc của chuyển động này khi nhảy về phía trước quả là có lớn hơn nhảy về phía sau, nhưng điều quan trọng ở đây là “ngã về đằng trước ít nguy hiểm hơn ngã về đằng sau”.

Khi ngã về phía trước, do chuyển động đã thành thói quen, ta thường bướ c chân lên phía trước (nếu xe chuyển động nhanh ta sẽ chạy theo vài bước), và nhờ thế mà không ngã. Chuyển động đó đã thành thói quen, vì cả đời ta đã thực hiện nó trong lúc đi (theo quan điểm cơ học, đi chẳng qua là một loạt các động tác ngã thân người về đằng trước và được đỡ lại nhờ việc bước chân lên phía trước). Còn khi ngã về đằng sau, do không có chuyển động cứu nguy như vậy của chân, nên nguy hiểm hơn nhiều. Mặt khác, còn một điều quan trọng nữa là, dù bị ngã thì ngã về đằng trước, nhờ có tay chống, cũng đỡ nguy hiểm hơn ngã về đằng sau.

Tóm lại, nhảy ra khỏi xe về đằng trước ít nguy hiểm hơn là do cấu tạo cơ thể chúng ta chứ không phải là do quán tính. Rõ ràng là đối với những vật vô tri thì quy luật đó không áp dụng được: Một cái chai ném ra khỏi xe về đằng trước dễ bị vỡ hơn khi ném về phía sau. Vì vậy, nếu phải nhảy khỏi toa xe thì phải nhảy về phía trước.

Nếu có kinh nghiệm và bình tĩnh hơn, bạn hãy nhảy lùi: Nhảy về phía sau nhưng vẫn quay mặt về phía trước.

Ngọn lửa nghiêng về phía nào?

Bạn châm một ngọn nến và đặt nó trên đẩu chiếc xe hơi rồi nổ máy, cho xe tăng tốc. Ngọn lửa sẽ nghiêng về phía nào, tại sao? Đáp: Ngọn lửa nghiêng về phía trước, bởi vì.

Trọng lượng riêng của ngọn lửa nhỏ hơn của đám không khí lạnh vây quanh. Bình thường cóhai lực tác dụng vào ngọn nến: trọng lực và lực đẩy Acsimet. Lực này chính là trọng lượng của đám không khí lạnh mà ngọn lửa chiếm chỗ. Sở dĩ ngọn lửa luôn hướng lên cao là vì trọng lực của nó nhỏ hơn lực đẩy của khí lạnh (Cũng tương tự như khi ta vứt một vật nhẹ hơn nước xuống nước, nó sẽ nổi).

Khi bạn gắn ngọn nến lên mui xe và nhấn ga, tức là đưa vào xe một gia tốc. Khi đó ngoài hai lực nói trên, tác dụng vào ngọn lửa còn có lực thứ ba theo phương ngang. Lực này là thế nào?

Khi ngọn lửa di chuyển về phía trước, nó sẽ chịu tác dụng của lực gia tốc đẩy về phía sau (F1 = m.a, trong đó m là khối lượng ngọn lửa và a là gia tốc của xe). Ngoài ra, khi ngọn lửa tiến về phía trước, nó sẽ chiếm chỗ và đốt nóng không khí lạnh ở đó. Điều này làm chênh lệch áp suất với không khí lạnh phía sau, tạo ra một lực đẩy về phía trước.

Lực này lớn hơn F1, vì vậy ngọn lửa bị nghiêng về phía trước. Theo tính toán của các nhà khoa học, góc nghiêng alpha của ngọn lửa (theo phương thẳng đứng) được tính theo công thức sau:

tang (alpha) ~ a/g

(trong đó a là gia tốc của xe, g là gia tốc tự do)

Tại sao ngọn lửa không tự tắt?

Lẽ thường, quá trình cháy tạo ra khí cacbonic và hơi nước, đều là những chất không có khả năng duy trì sự cháy. Những chất này sẽ bao bọc lấy ngọn lửa, ngăn không cho nó tiếp xúc với không khí. Như vậy, ngọn lửa phải tắt ngay từ lúc nó mới bắt đẩu hình thành chứ?

Nhưng tại sao việc đó lại không xảy ra? Tại sao khi dự trữ nhiên liệu chưa cháy hết thì quá trình cháy vẫn kéo dài không ngừng? Nguyên nhân duy nhất là, chất khí sau khi nóng lên thì sẽ nở ra và “trở nên nhẹ hơn”. Chính vì thế, các sản phẩm nóng của sự cháy không ở lại nơi chúng được hình thành (nơi trực tiếp gẩn ngọn lửa), mà bị không khí mới lạnh hơn và nặng hơn, đẩy lên phía trên một cách nhanh chóng.

Ở đây, nếu như định luật Acsimet không được áp dụng cho chất khí (hoặc, nếu như không có trọng lực), thì bất kỳ ngọn lửa nào cũng chỉ cháy được trong chốc lát rồi sẽ tự tắt ngay. Còn trong môi trường hấp dẫn yếu, ngọn lửa sẽ có hình thù rất kỳ quặc.

Chúng ta dễ dàng thấy rõ tác dụng tai hại của những sản phẩm cháy đối với ngọn lửa. Chính bạn cũng thường vô tình lợi dụng nó để làm tắt ngọn lửa trong đèn. Bạn thường thổi tắt ngọn đèn dẩu hoả như thế nào? Bạn thổi từ phía trên xuống, tức là đã dồn xuống dưới, về phía ngọn lửa, những sản phẩm không cháy được (do sự cháy sinh ra), và ngọn lửa tắt vì không có đủ không khí).

Vật liệu composite là gì?

Tính chất cơ bản và cẩn thiết của vật liệu mà phẩn lớn các sản phẩm cơ khí, chế tạo máy đòi hỏi là tính chịu nén, kéo, chịu ăn mòn và nhẹ. Qua nghiên cứu, người ta đã tìmđược phức hợp vật liệu gồm sợi các bon chịu kéo và keo silicat chịu nén có thể bổ trợ cho nhau, cả hai cùng nhẹ và không bị ăn mòn hoá học.

Trộn hai vật liệu này với nhau theo một tỷ lệ nhất định, gia nhiệt rồi ép vào khuôn dưới áp suất cao là ta có được vật liệu composite với hình dạng theo ý muốn, không cẩn phải luyện, tôi, phay, tiện. như với các sản phẩm kim loại khác.

Composite rất nhẹ, chỉ bằng 40% so với nhôm nếu cùng thể tích. Nhờ ưu điểm này, gẩn đây, vật liệu composite đã được sử dụng để thay thế kim loại trong các sản phẩm của ngành cơ khí, chế tạo máy, đóng xuồng. Người ta có thể phủ lên mặt composite một lớp nhũ có ánh kim để tạo cảm giác giống kim loại.

Tên lửa ánh sáng là gì?

Để nâng cao tốc độ bay của tên lửa trong vũ trụ, các nhà khoa học đã không ngừng tìm tòi ra những nguồn năng lượng mới. Năm 1953, một nhà khoa học người Đức đã đưa ra tư tưởng tên lửa ánh sáng. Ánh sáng chính là các hạt cơ bản cấu thành ánh sáng, khi nó phụt ra từ phẩn đuôi của tên lửa, nó liền có tốc độ như tốc độ của ánh sáng, mỗi giây có thể đạt tới 300.000 km. Nếu dùng ánh sáng để làm lực đẩy cho tên lửa, chúng ta sẽ đến được các láng giềng trong hệ Mặt trời như các hành tinh lân cận chỉ cẩn tới 4 ~ 5 tiếng, như vậy thì thật tuyệt vời.

Nhưng giả tưởng về tên lửa ánh sáng vẫn chỉ dừng trên lý luận, khó khăn trong việc chế tạo nó vẫn nằm ở kết cấu.

Chúng ta đã biết, nguyên tử là vi hạt nhỏ nhất trong biến hoá hoá học của vật chất, nguyên tử là do những điện tử mang điện tích âm vận động xung quanh hạt nguyên tử và các hạt nguyên tử mang điện tích dương tạo thành. Hạt nguyên tử được hình thành bởi các hạt nhân nguyên tử mang điện tích dương và các hạt nơtron không mang điện tích.

Các hạt nhân nguyên tử, các nơtron và điện tử còn có thể phân thành rất nhiều các hạt cơ bản vô cùng nhỏ bé, ví dụ như giới tử, siêu hạt…

Các nhà khoa học còn phát hiện ra, trong vũ trụ còn tồn tại các hạt cơ bản mà đối ứng, có điện tích tương đương mà ký hiệu tương phản, ví dụ như các hạt “phản điện tử” có điện tích dương và “phản điện tử” có điện tích âm, những hạt này được gọi là “phản hạt”. Các nhà khoa học đã dự đoán rằng, khi trong không gian vũ trụ còn tồn tại các hạt vật chất do các phản hạt tổ thành, khi mà phản hạt và hạt cơ bản, vật chất và phản vật chất gặp nhau: 500 gam hạt cơ bản và 500 gam phản hạt sẽ bị tiêu diệt, năng lượng sinh ra lúc này tương đương với năng lượng phản ứng do 1000 kg hạt urani phóng ra.

Nếu như chúng ta thu thập khí hidro phong phú có trong vũ trụ lại, để cho nó và phản vật chất cùng bị tiêu diệt trong động cơ của tên lửa, sản sinh ra quang tử lưu, từ ống phụt phụt ra, từ đó mà khởi động được tên lửa, loại tên lửa như thế này được gọi là tên lửa ánh sáng, nó sẽ đạt được tốc độ của ánh sáng, bay lên với vận tốc 300.000 km/s.

Mặc dù năng lượng thu được do phản ứng khiến chúng ta rất kinh ngạc, các nhà khoa học trong phòng thí nghiệm cũng đã thu được các phản hạt như phản hạt hidro, phản hạt Tơriti (T), phản hạt Heli (He). Nhưng chúng vừa nhìn thấy đã biến mất ngay chẳng còn dấu vết nào hết. Theo trình độ khoa học kỹ thuật của các nhà khoa học hiện nay, không thể nào cất giữ những phản hạt này được, càng khó có thể dùng để khởi động tên lửa bay lên.

Nhưng các nhà khoa học vẫn rất lạc quan cho rằng, lý tưởng về tên lửa ánh sáng nhất định sẽ thành hiện thực. Họ giả ưởng rằng trong tên lửa ánh sáng tương lai, phía trước chính là khoang làm việc và sinh hoạt của các nhà du hành, ở giữa là khoang cất giữ các hạt cơ bản và các “phản hạt”, cuối cùng là gương lõm phản xạ lớn. Các hạt cơ bản và “phản hạt” khi gặp nhau ở tiêu điểm của gương lõm sẽ bị huỷ diệt và chuyển toàn bộ năng lượng thành quang năng, sinh ra dòng quang tử. Gương lõm sẽ phản xạ dòng quang tử, từ đó sẽ làm cho tên lửa ánh sáng khởi động được và phóng lên.

Đương nhiên, trong tên lửa ánh sáng như thế này, khoang làm việc của các nhà du hành phải có hệ thống phòng hộ tia bức xạ. Nếu không tính mạng của họ sẽ bị tổn hại.

Cách phân biệt một số loại tên lửa

Theo thống kê, hiện trên thế giới có gẩn 600 loại tên lửa có tính năng, công dụng khác nhau. Dựa trên sự khác nhau của căn cứ phóng tên lửa và vị trí mục tiêu tấn công, có thể chia tên lửa thành mấy loại như sau:

1.Tên lửa không đối không: là loại tên lửa được gắn trên máy bay tiêm kích, tiêm kích ném bom và máy bay trực thăng vũ trang, dùng để tấn công các mục tiêu bay. Người ta phân loại tên lửa theo tẩm bắn gồm tên lửa ngăn chặn ở cự ly xa (100 – 200 km) , tên lửa ngăn chặn ở cự ly trung bình (40 -100 km), tên lửa đánh chặn ở cự ly gẩn (8 – 30 km), tên lửa tấn công hạng nhẹ (5 – 10 km).Phương thức dẫn đường của các loại tên lửa này thường là sử dụng tia hồng ngoại, radar bán tự động, radar tự động hoàn toàn., xác suất bắn trúng thường đạt trên 80%.

2. Tên lửa không đối đất và tên lửa không đối hạm: Là loại vũ khí trang bị cho máy bay, được trang bị trên các máy bay tác chiến hiện đại, như máy bay ném bom, máy bay tiêm kích ném bom, máy bay cường kích, máy bay trực thăng vũ trang và máy bay tuẩn tra chống ngẩm. Loại này được dùng để tấn công các mục tiêu trên mặt đất, trên mặt biển hoặc tàu ngẩm chạy dưới nước.

Bộ phận đẩu nổ của các loại tên lửa này đa phẩn sử dụng thuốc nổ thường, một số ít cũng sử dụng đẩu đạn hạt nhân cỡ nhỏ, tẩm bắn từ 6 đến 60 km, lớn nhất có thể đạt tới 450 km. Phương thức dẫn đường của tên lửa không đối đất khá phong phú, ví dụ như: sử dụng tia hồng ngoại, tia lade, sợi quang, vô tuyến truyền hình, radar sóng milimét và ảnh hồng ngoại.

3. Tên lửa đất đối dất, tên lửa đất đối hạm, tên lửa hạm đối hạm: Tên lửa đất đối đất được phóng đi từ đất liền, như nơi đóng quân, đoàn xe bọc thép, sở chỉ huy mặt đất, trận địa phòng không, sân bay, kho tàng, nhất là xe tăng. Căn cứ theo tẩm bắn, tên lửa được phân loại thành loại tẩm xa (từ 100 kmtrở lên), tẩm trung (30 100km), tẩm gẩn (4 – 30 km), sử dụng nhiều phương thức dẫn hướng như bằng tia hồng ngoại, tia lade, sợi quang và radar bán tự động.

Tên lửa hạm đối hạm được phân loại theo tẩm bắn gồm tẩm xa (200 – 500 km), tẩm trung (40 – 200 km), tẩm gẩn (dưới 40 km). Tên lửa hạm đối hạm áp dụng hai phương thức là dẫn bằng radar tự động và radar bán tự động. Chúng thường bay với tốc độ dưới âm thanh, một số ít có tốc độ siêu âm.

4.Tên lửa đối không (bao gồm tên lửa đất đối không và tên lửa hạm đối không) có thể đánh chặn máy bay và địch tập kích, tên lửa hành trình, tên lửa không đối đất, tên lửa đất đối đất trên đường bay. Tẩm bắn của chúng cũng được chia thành 3 loại bao gồm: tẩm xa (từ 100 kmtrở lên), tẩm trung (30 – 100 km), tẩm thấp, rất thấp (4 – 30 km). Phương thức dẫn của loại tên lửa này phẩn lớn là sử dụng radar bán tự động, vô tuyến điện, tia hồng ngoại và tia lade.

Nhìn chung, tên lửa loại nào có ưu điểm của loại đó, phát huy được bản lĩnh riêng trên các chiến trường khác nhau.

Người nhảy dù rơi như thế nào?

Nhiều người thường nghĩ rằng, khi “rơi như hòn đá” mà không mở dù, thì người sẽ bay xuống dưới với vận tốc tăng lên mãi, và thời gian của cú nhảy đường dài sẽ ngắn hơn nhiều. Song, thực tế thì không phải như vậy.

Sức cản của không khí đã không cho vận tốc tăng mãi lên. Vận tốc của người nhảy dù chỉ tăng lên trong vòng 10 giây đẩu tiên, trên quãng đường mấy trăm mét đẩu tiên. Sức cản không khí tăng khi vận tốc tăng, mà lại tăng nhanh đến nỗi chẳng mấy chốc vận tốc đã không thể tăng hơn được nữa. Chuyển động nhanh dẩn trở thành chuyển động đều.

Tính toán cho thấy, sự rơi nhanh dẩn của người nhảy dù (khi không mở dù) chỉ kéo dài trong 12 giây đẩu tiên hay ít hơn một chút, tuỳ theo trọng lượng của họ. Trong khoảng 10 giây đó, họ rơi được chừng 400 500 mét và đạt được vận tốc khoảng 50 mét/ giây. Và vận tốc này duy trì cho tới khi dù được mở.

Những giọt nước mưa cũng rơi tương tự như thế. Chỉ có khác là thời kỳ rơi đẩu tiên của giọt nước mưa (tức là thời kỳ vận tốc còn tăng) kéo dài chừng một phút, thậm chí ít hơn nữa.

Vì sao đạn súng thần công bốc cháy khi đưa lên mặt biển?

Hai nhà hoá học Anh tin rằng họ đã giải mã được một hiện tượng bí ẩn từ 26 năm nay, trả lời câu hỏi : Tại sao những viên đạn sắt lại bùng sáng thành những quả cẩu lửa lớn, khi được vớt lên từ một con tàu đắm?

“Chúng bắt đẩu rực đỏ lên và bạn có thể cảm thấy hơi nóng toả khi chiếc bàn kê bắt đẩu bốc khói”, Bod Child, nay là nhà hoá học tại Các Bảo Tàng và Phòng trưng bày tự nhiên của xứ Walesở Cardiff, kể lại.

Hiện tượng kỳ lạ xảy ra năm 1976, khi Childđang bảo quản những đồ vật trục vớt được từ con tàu HMS Coronation, bị đắm năm 1961. Trong mẻ lưới kéo lên là vài chục viên đạn súng thẩn công bằng sắt, bị một lớp vỏ cát cứng như bê tông bao phủ sau 3 thế kỷ ngủ yên dưới đáy biển. Khi dùng búa đập vỡ lớp áo ngoài này, Childsửng sốt khi thấy một viên bi sắt đột nhiên nóng lên dữ dội, đến mức hẩu như đã bén lửa sang chiếc bàn gỗ kê bên dưới. Theo phỏng đoán của ông, nhiệt độ của những quả cẩu sắt phải lên tới 300 400 độ C.

Nay, khi “hâm nóng” lại hiện tượng này, Childvà một nhà hoá học khác, David Rossinsky, cho hay họ đã biết lý do vì sao. Ông giải thích như sau:

Khi chiếc Coronationchìm nghỉm xuống đáy biển, do bị bao bọc bởi nước biển mặn và giàu oxy, những quả cẩu sắt bị hoen gỉ mãnh liệt. Quá trình này khiến thể tích khối cẩu tăng lên, chúng nở ra, và tỷ trọng giảm xuống (thực tế, những quả bi sắt được lôi lên mặt nước nhẹ hơn nhiều so với người ta tưởng). Cùng lúc đó, những quả cẩu từ từ chìm vào cát, tương tác với tẩng cát đáy biển tạo nên một lớp áo cứng chắc như xi. Qua nhiều thế kỷ, những vật chất hữu cơ thối rữa ở đó gẩn như đã khử các kim loại bị oxy hoá này, chuyển chúng trở lại thành sắt nguyên chất. Tuy nhiên, điều cẩn lưu ý ở đây là thể tích khối cẩu vẫn giữ không đổi, nghĩa là những lỗ rỗng (mà trước đó là vị trí của các ionsắt ) vẫn được giữ nguyên. Khi đưa quả cẩu lên mặt biển và đập vỡ lớp áo xi, không khí tràn vào các lỗ rỗng này, và phản ứng oxy hoá xảy ra tức thì, dữ dội bùng lên thành ngọn lửa.

Nhà nghiên cứu về quá trình ăn mòn Stephen Fletcher thuộc Đại học

Loughborough, Mỹ, cho rằng hiện tượng này không có gì là bất thường. Khi sắt bị oxy hoá, nó giải phóng ra năng lượng. Và vì quả cẩu sắt có vô số các lỗ rỗng, nên diện tích tiếp xúc của sắt với oxy là cực kỳ lớn, và quá trình oxy hoá xảy ra cực nhanh, đến mức có thể xảy ra hiện tượng bốc cháy.

Tàu đệm không khí chạy trên mặt nước như thế nào?

Vài năm trở lại đây, một loại tàu thuỷ “đánh bộ” có cánh bay trên mặt nước đã xuất hiện tại nhiều quốc gia trên thế giới. Khi chạy, thân tàu hoàn toàn rời khỏi mặt nước và chỉ còn chịu sức cản của không khí. Nó có thể chở được mấy trăm hành khách và chạy được hơn 100 km mỗi giờ.

Lực nào đã nâng con tàu mấy trăm tấn lên khỏi mặt nước? Thực ra con tàu này đã đặt mấy chiếc quạt gió rất lớn, không khí nén do những chiếc quạt này sinh ra theo đường dẫn hình tròn ở bốn xung quanh đáy tàu phun ra và phun xuống dưới mặt nước với áp lực rất lớn. Theo nguyên lý áp dụng và phản tác dụng, thân tàu nhận được một phản lực theo hướng lên trên. Khi phản lực này đạt được độ lớn đủ sức đẩy trọng lượng thân tàu lên thì thân tàu được nâng lên khỏi mặt nước. Lúc ấy ở giữa thân tàu và mặt nước sẽ hình thành một lớp đệm không khí, do vậy mà loại tàu này được gọi là tàu đệm không khí. Sau đó lợi dụng sức đẩy của chân vịt cắm theo hướng nghiêng vào trong nước hoặc chong chóng không khí để đẩy thuyền chạy lên phía trước.

Tốn kém năng lượng nhưng đa năng

Không khí nén trong đệm không khí không ngừng tan đi, vì thế, để duy trì đệm không khí cẩn phải tiêu hao công suất rất lớn. Hơn nữa, khi tàu di chuyển trên mặt nước còn gây ra những đợt sóng tương đối lớn đồng thời làm tung toé rất nhiều hoa sóng. Những hoạt động này đều tiêu hao không ít năng lượng, vì vậy tàu đệm không khí tuy có thể nâng cao tốc độ chạy, nhưng đòi hỏi phải có công suất lớn.

Tuy vậy, loại tàu này có một ưu điểm rất lớn là vừa chạy trên nước, vừa chạy được trên cạn. Khi chạy trên mặt đất, giữa tàu và mặt đất cũng hình thành một lớp đệm không khí để nâng tàu lên. Do lớp đệm này dày tới mấy mét, tàu có thể chạy một cách bình yên trên các con đường gồ ghề, bùn lẩy, trên thảo nguyên, sa mạc, đẩm lẩy hoặc trên mặt biển đóng băng mà không gặp trở ngại gì. Ngoài máy bay lên thẳng ra, đây là loại tàu có thể đi đến được nhiều nơi nhất.