Cach thuc hoat dong la gi? Khai niem co ban
Khi chung ta nhin vao mot chiec xe dang chay, mot chiec noi com dien dang nau com, hay don gian la mot ngon den dang sang, cau hoi thuong truc la: No hoat dong nhu the nao? Cach thuc hoat dong la tap hop cac quy tac, nguyen ly vat ly, hoa hoc, hoac co hoc giai thich tai sao va bang cach nao mot su vat, he thong, hay qua trinh dien ra. Hieu duoc cach thuc hoat dong khong chi thoa man tri to mo ma con giup chung ta su dung, bao tri va cai tien cong cu hieu qua hon. Trong doi song hang ngay, tu nhung thu don gian nhu cai keo cat giay den nhung he thong phuc tap nhu mang internet, moi thu deu co mot co che rieng. Bai viet nay se cung cap mot huong dan chi tiet, de hieu ve cach thuc hoat dong cua mot so hien tuong va cong nghe pho bien.
Nguyen ly co ban cua co khi: Don bay
Mot trong nhung phat minh co xua nhat va quan trong nhat cua nhan loai la don bay. Cach thuc hoat dong cua don bay dua tren nguyen tac Archimedes ve don bay. Theo do, mot thanh cung duoc quay quanh mot diem co dinh goi la diem tua. Khi tac dung mot luc vao mot diem tren thanh, luc nay se duoc nhan len de nang hoac di chuyen mot vat o diem khac. Khoang cach tu diem tua den vi tri dat luc va den vat can se quyet dinh muc do nhan luc. Neu ban dat luc xa diem tua va vat can gan diem tua, ban can it luc hon nhung phai di chuyen quang duong xa hon. Hieu duoc nguyen ly nay giai thich tai sao mot nguoi co the dung cay xa beng de nang mot hon da nang, hoac mot chiec keo co the de dang cat mot to giay day. Don bay la nen tang cho nhieu may moc tu don gian den phuc tap, tu cai bao choi beo den can cau.
Nguyen ly dien: Mach dien va dinh luat Ohm
Khi ban cam mot chiec smartphone vao o dien de nap pin, ban dang su dung mot mach dien. Cach thuc hoat dong cua mach dien co the duoc hieu qua dinh luat co ban nhat: Dinh luat Ohm. Dinh luat nay phat bieu rang dong dien (I) chay trong mot mach dien ti le thuan voi dien ap (V) va ti le nghich voi dien tro (R). Cong thuc la V = I x R. De hieu don gian, dien ap giong nhu ap luc day dong dien, dien tro giong nhu vat can tren duong di. Khi ban tang dien ap, dong dien se tang len neu dien tro khong doi. Khi ban tang dien tro, dong dien se giam xuong. Cac linh kien nhu dien tro, bong den, va may tinh deu tao ra dien tro nhat dinh de kiem soat dong dien. Chinh nho co dinh luat Ohm, cac ky su co thiet ke mach dien an toan va hieu qua, dam bao thiet bi nhan duoc dung luong dien can thiet ma khong bi qua tai.
Nguyen ly nhiet: Noi ap suat
Noi ap suat la mot vi dien hinh cho ung dung cua nguyen ly nhiet dong luc hoc. Cach thuc hoat dong cua noi ap suat dua tren dinh luat khi ly tuong, duoc bieu dien bang cong thuc PV = nRT. Trong do P la ap suat, V la the tich, n la so mol khi, R la hang so khi, va T la nhiet do. Khi ban dun noi, nuoc ben trong boc hoi, tao ra hoi nuoc. Noi ap suat kin kin, khong cho hoi nuoc thoat ra, lam cho ap suat ben trong noi tang cao. Su gia tang ap suat nay lam tang nhiet do soi cua nuoc. Thong thuong, nuoc soi o 100 do C. Nhung trong noi ap suat, ap suat co the len gap doi hoac gap ba, keo theo nhiet do soi len den 120 do C hoac cao hon. Nhiet do cao hon giup thuc pham chinh nhanh hon vi nhiet duoc truyen hieu qua hon vao thuc pham. Nho vao hieu ung nay, mot noi ap suat co the rut ngan thoi gian nau mot mon an tu vai gio xung con vai chuc phut, tiet kiem nang luong va thoi gian cho nguoi noi tro.
Nguyen ly hoa hoc: Pin va luu tru nang luong
Pin la mot phan khong the thieu trong cuoc song hien dai, tu dien thoai den xe dien. Cach thuc hoat dong cua pin dua tren phan ung oxy hoa khu, mot loai phan ung hoa hoc trong do dien tu duoc chuyen tu chat nay sang chat khac. Ben trong pin co hai dien cuc: anot va catot, duoc ngan cach boi chat dien phan. Tai anot, xay ra phan ung oxy hoa, giai phong dien tu. Cac dien tu nay chay qua mach dien ngoai (vi du, den pin) den catot, tai day xay ra phan ung khu, nhan dien tu. Dong dien tu nay la dong dien ma chung ta su dung. Hieu dien the giua hai dien cuc, tuc la dien ap cua pin, phu thuoc vao vat lieu lam dien cuc. Vi du, pin lithium-ion su dung cac hop chat lithium cho dien cuc de tao ra dien ap cao va mat do nang luong lon. Khi cac phan ung hoa hoc trong pin ket thuc, pin het dien. Tuy nhien, pin co the nap lai bang cach cung cap dong dien tu nguon ngoai de dao nguoc cac phan ung, dua pin tro lai trang thai ban dau. Hieu duoc co che nay giai thich tai sao pin co the tai su dung.
| Loai pin | Chat dien cuc chinh (Catot/Anot) | Nguyen ly chinh | Ung dung pho bien |
|---|---|---|---|
| Lithium-ion (Nap lai) | Lithium cobalt oxide / Graphite | Di chuyen ion lithium giua cac dien cuc | Dien thoai, laptop, xe dien |
| Alkaline (Khong nap) | Manganese dioxide / Kẽm | Phan ung oxy hoa khu kiem | Dieu khien tu xa, do choi |
| Chi-axit (Nap lai) | Chi dioxit / Chi | Phan ung hoa hoc voi axit sulfuric | Xe hoi, he thong du phong |
Nguyen ly quang hoc: Thau kinh va khuc xa anh sang
Kinh lao, kinh hien vi, va may anh deu su dung thau kinh. Cach thuc hoat dong cua thau kinh dua tren hien tuong khuc xa anh sang. Khuc xa la su doi huong cua tia sang khi di tu moi truong trong suot nay sang moi truong trong suot khac, chang han tu khong khi vao thuy tinh hoac nuoc. Hien tuong nay duoc mo ta bang dinh luat Snell ve khuc xa: sin cua goc toi va sin cua goc khuc xa ti le voi chi so khuc xa cua hai moi truong. Thau kinh hoi tu (loi) co hinh dang phinh ra o giua, lam cho cac tia sang song song hoi tu lai tai mot diem goi la tieu diem. Thau kinh phan ky (lom) co hinh dang thot vao o giua, lam cho cac tia sang phan ra. Bang cach kết hop nhieu thau kinh khac nhau, ta co the phong to, thu nho, hoac dieu chinh hinh anh. Vi du, trong kinh hien vi, mot thau kinh vat kinh tao ra anh that lon cua mot vat nho, va thau kinh thi kinh sau do phong to anh that nay de mat nguoi co the nhin thay. Hieu duoc nguyen ly khuc xa la chia khoa de che tao cac thiet bi quang hoc chinh xac.
Danh sach cac yeu to anh huong den cach hoat dong cua he thong
- Vat lieu che tao: Chon dung loai vat lieu co tinh chat phu hop (dan dien, dan nhiet, trong suot) anh huong lon den hieu suat.
- Nhiet do: Nhieu nguyen ly vat ly va hoa hoc thay doi khi nhiet do thay doi, nhu trong noi ap suat hoac pin.
- Ap suat: Trong cac he thong co khi hoa nhiet, ap suat la yeu to dieu khien chinh.
- Cau hinh hinh hoc: Kich thuoc, hinh dang, va vi tri tuong doi cua cac bo phan (vi tri diem tua trong don bay) quyet dinh chuc nang.
- Trang thai nang luong: Nang luong co the la co nang, dien nang, hoa nang, va su chuyen doi giua chung quyet dinh hoat dong.
- Moi truong xung quanh: Do am, anh sang, hoac su co mat cua cac chat khac co the anh huong den cach thuc hoat dong, nhu trong mach dien hoac phan ung hoa hoc.
Lien he giua cac nguyen ly
Cac nguyen ly tren khong ton tai rieng le. Chung thuong ket hop voi nhau de tao ra cac he thong phuc tap hon. Vi du, mot chiec xe hoat duoc nho su ket hop cua nhieu nguyen ly: Dong co dot trong su dung nguyen ly nhiet dong luc hoc (thay doi ap suat va nhiet do) va hoa hoc (chay nhien lieu). He thong dien cua xe vansu dung mach dien va dinh luat Ohm de dam bao cac den, can e, va bo dieu khien hoat dong on dinh. Hệ thong treo va lai su dung don bay va co hoc de dam bao su di chuyen em ai va kiem soat. Do do, de hieu hoan chinh mot he thong, chung ta can nhin vao su tuong tac cua nhieu nguyen ly co ban. Hieu duoc cac nguyen ly nay la nen tang de chung ta co the phat trien cong nghe moi, tu nha may dien mat troi den may bay phan luc.
Ket luan
Nhu vay, cach thuc hoat dong cua moi vat deu co the duoc giai thich bang mot hoac nhieu nguyen ly khoa hoc co ban, tu don bay co hoc co xua duoc Archimedes kham pha, den cac phan ung hoa hoc tinh vi ben trong pin, va cac dinh luat dien tu nhu Ohm. Hieu duoc cac nguyen ly nay khong chi giup chung ta tra loi cau hoi Tai sao? va Nhu the nao? ma con giup chung ta su dung thiet bi mot cach thong minh, an toan hieu qua, va dam me phat minh. Tu nhung dieu don gian nhat trong bep nhu noi ap suat, den nhung thiet bi phuc tap nhat trong phong thi nghiem, tat ca deu xoay quanh mot bo quy tac vat ly va hoa hoc nhat dinh. Hy vong rang qua bai viet nay, ban da co mot cai nhin ro rang va chi tiet hon ve the gioi ky diu cua cach moi thu hoat dong.
Tai lieu tham khao
De co them thong tin chi tiet va kien thuc chuyen sau ve cac nguyen ly duoc de cap trong bai viet, ban co the tham khao cac nguon tai lieu uy tin sau: HowStuffWorks cung cap cac bai giai thich true quan ve nhieu chu de khoa hoc ky thuat, bao gom co ban ve don bay va thau kinh. Mocomi cung cap cac video hoat hinh sinh dong giai thich nguyen ly hoat dong cua pin va noi ap suat cho tre em. Purdue OWL la mot nguon tham khao ly tuong cho cac kien thuc co ban ve dien tu va ky thuat, bao gom ca dinh luat Ohm. Nhung nguon nay deu hoat dong va dang tin cay, giup ban nghien cuu sau hon ve cach thuc hoat dong cua the gioi xung quanh.
