Cơ học chất lỏng [thế kỷ XIX-XX]
Số Reynolds
Kỹ sư Anh O. Reynolds [1842-1912] đã tiến hành các nghiên cứu trong thủy động lực học. Đặc biệt, ông đã nghiên cứu các chế độ chảy của những chất lưu nhớt. Số Reynolds là một hệ số không thứ nguyên biểu thị tỷ số giữa lực quán tính và lực nhớt.
Số Froude
Kỹ sư Anh W. Froude [1818-1879] là người đầu tiên đã nghiên cứu bằng thực nghiệm sức cản chuyển động của chất lỏng. Để thực hiện các- thí nghiệm của mình, ông đã chế ra chiếc bể đầu tiên để thử các mô hình.
Số Mach
Nhà triết học và vật lý Áo E. Mach [1838-1916] là người đầu tiên đã chỉ ra vai trò của tốc độ trong các dòng chảy khí động lực. Chẳng hạn tốc độ của một cái máy bay được xác định bởi số Mach [M]. nếu M > 1 thì máy bay là loại vượt âm, nghĩa là nhanh hơn âm thanh [340m/s trong không khí].
Hiện tượng hấp dẫn
Nguồn gốc các thuyết [Cổ đại]
Vào thế kỷ V trước CN, những người theo trường phái Pythagore [nhà bác học và triết học nổi tiếng Hy Lạp], cùng với Eudoxe de Cnide, người Hy lạp, đã hình dung ra một hệ các hình cầu đồng tâm, có các trục quay nghiêng khác nhau và đi qua một tâm chung: đó là Trái Đất.
C. Ptolémée [khoảng 85-165 sau CN], nhà thiên văn cuối cùng của thời Cổ đại, đã hệ thống hóa hệ thống vũ trụ học đó.
Hệ thống Copernic [thế kỷ XVI]
N. Copernic [1473-1543], tiến sĩ luật, phụ tá linh mục và nhà thiên văn đam mê người Ba Lan,từ đầu thế kỷXV đã xây nên một thuyết tinh nguyên học vốn đã làm cho ông trở nên nổi tiếng: trái đất quay xung quanh mình nó, và cũng như các hành tinh khác, nó còn quay xung quanh mặt trời.
Con người thận trọng này hiểu rõ Giáo hội. Chắc chắn ông đã hình dung ra những sư la ó phản đối mà các nhà thần học không quên kích động, bởi vì chính lý thuyết của ông làm tan biến niềm tin của họ rằng Trái Đất, và do vậy con người, “hình ảnh của Chúa”, là trung tâm của vũ trụ. Ông cũng đã không vội vã công bố tác phẩm “Về chuyển động quay của các thiên thể” của ông mà ông đã phó thác cho một người bạn là G. Rhaethicus. Tác phẩm đã xuất hiện mấy ngày trước ngày mất của Copernic, ngày 24 tháng 5 năm 1543.
Ta hãy nhắc lại một sự kiện ít được biết đến song lại rất đáng quan tâm: mười tám thế kỷ trước Copernic, Aristarque de Samos [310 - khoảng 230 tr. CN], người Hy Lạp, là người đầu tiên đã tưởng tượng ra hình ảnh nhật tâm của vũ trụ. Trái với các lý thuyết thời đó, theo ông thì Trái Đất và các hành tinh khác quay xung quanh Mặt Trời chứ không phải ngược lại. Hơn nữa, ông đã nhận ra chuyển động của Trái Đất xung quanh mình nó.
VẬT CHẤT
Chất khí [thế kỷ XVII]
Bác sĩ và nhà hóa học xứ Flandre J. B. V. Helmont [1577-1644] là người đầu tiên đã nhận ra sự tồn tại của những chất khí khác nhau, như khí cacnonic, oxit cacbon và oxi mà mãi sau này người ta mới xác định được. Cho đến thế kỷ XVII thì những kiến thức về trạng thái vật chất đó vẫn chỉ là thuần túy kinh nghiệm.
Người Hy Lạp đã gọi “không gian bao la và mờ mịt vốn tồn tại trước buổi đầu của sự vật” là khaos. Van Helmont dựa theo âm mà nó gọi là gaz [chất khí].
Không khí [thế kỷ XVII]
Đối với người Cổ đại thì không khí – cùng với đất, nước và lửa – là một trong bốn nguyên tố cơ bản của tự nhiên. Người đầu tiên khẳng định rằng không khí là một hỗn hợp là một học trò của Boyle [Xem Sự giãn nở của chất khí, ở phần dưới], J. Mayow [1640-1679], nhà hóa học và sinh lý học Anh.
Oxi và nito [thế kỷ XVIII]
Chính vào năm 1777, trong một báo cáo khoa học [mãi năm 1872 mới được công bố], A. L. de Lavoisier [1743-1749], người sáng lập ra ngành hóa học hiện đại – sau đó là công trình của nhà hóa học Anh J. Priestley và của nhà hóa học Thụy Điển C. W Scheele – đã gọi không khí sống [nghĩa là không khí tạo ra một axit] là oxi, còn không khí chết [nghĩa là không duy trì sự sống] là nitơ. Từ năm 1772, bác sĩ kiêm nhà vật lý D. Rutherford [1748-1819] đã ghi lại khám phá nitơ trong luận án tiến sĩ của mình.
Khí hiếm.
Phân tích chính xác đầu tiên [1783]
Năm 1783, nhà hóa học Anh H. Cavendish [1731-1818] lần đầu tiên đã tiến hành phân tích không khí một cách tương đối chính xác. Ông đã tìm thấy 20,8% oxi, 79,2% nitơ và xác định sự có mặt của một loại bọt chiếm khoảng 1% thể tích khí đem phân tích. Bọt đó dường như vốn có một tính trơ lớn.
Agon [1894]
Năm 1894, hai nhà nghiên cứu Anh, W. Ramsay [1852-1916] và J. W. Rayleigh [1842-1919], bằng cách phân tích phổ đã phát hiện ra sự có mặt một loại khí trơ trong không khí. Họ đã gọi nó là agon. Agon trong tiếng Hy Lạp có nghĩa là lười.
Heli [1895]
Năm 1895, Ramsay và nhà hóa học Thụy Điển P. T. Cleve [1840-1905] đã xác định được sự có mặt của heli trong một loại quặng [cleveit].
Nhà thiên văn Pháp J. Janssen [1842-1907] đã phát hiện ra sự có mặt của heli trong khí quyển trong thời gian nhật thực ngày 18 tháng 8 năm 1868.
Neon, kripton, xenon [1898]
Năm 1898, Ramsay và nhà hóa học Anh M. W. Travers [1872-1966] đax tách nước từ không khí các chất khí hiếm khác: neon, kripton, xenon.
Rađon [1900]
Năm 1900, E. Dorn, người Đức, đã khám phá ra khí trơ cuối cùng, rađon, trong cặn bã phóng xạ của rađi. Ranđon là một chất khí nguy hiểm. Thực ra, năm 1986, ở Mỹ người ta đã phát hiện ra rằng nó có thể gây ô nhiễm cho cư dân trong một số vùng. Hiện nay, 12% các ngôi nhà riêng của người Mỹ bị nhiễm một lượng rađon đủ khiến cho những người sống trong nhà bị cùng một mối nguy là nạn nhân của bệnh ung thư phổi như khi họ hút nửa bao thuốc lá mỗi ngày trong suốt cuộc đời.
Nước [1781]
Bác sĩ Paracelse [1493-1541] là người đầu tiên đã ghi nhận sự tồn tại của hiđro.
Năm 1781, nhà hóa học Anh H. Cavendish [1731-1810] đã có ý tưởng đem đốt đồng thời oxi và hiđro với nhau. Ông đã đo các lượng khí đem đốt và nhận xét rằng chúng đã biến đổi thành một lượng nước có trọng lượng bằng tổng trọng lượng của hai chất khí đem đốt.
Lavoisier đã lặp lại và bổ sung các thí nghiệm của Cavendish. Ông đã phân tích nước thành hai thành phần. Ông đã có ý tưởng làm nước bay hơi và phân ly hơi nước thành hai thành phần mà ông đã cho kết hợp để tái tạo thành nước. Loại thí nghiệm đó đã dẫn ông đến việc đưa ra một định luật nổi tiếng: định luật bảo toàn vật chất trong một phản ứng hóa học.
Lịch sử chiếu sáng
Mặc dù bóng đèn đã là một thiết bị quen thuộc đối với những thế hệ gần đây, nhưng với hầu hết tổ tiên của chúng ta thì không. Trước sự ra đời của bóng đèn, từ thời Cổ đại, đèn dầu đã được sử dụng rộng rãi. Đó là một vật dụng đơn giản chỉ cần một bình chứa, một ít dầu và bấc. Trong suốt lịch sử, một số công cụ khác được dùng để thắp sáng: nến, lò sưởi, v.v.
Vào thời Trung cổ, chỉ những người giàu có và các giới giáo sĩ mới có thể đủ điều kiện để sử dụng nến làm bằng sáp ong. Trong khi đó, những người thuộc tầng lớp thấp hơn phải hài lòng với những cây nến làm từ mỡ động vật. Mỡ động vật khi đốt tạo ra khói đen dày đặc và tỏa ra mùi hôi thối khủng khiếp.
Đầu thế kỷ 18, đèn dầu đã có một số cải tiến kỹ thuật, cụ thể là với đầu đốt và bấc. Có vẻ thật khó mà hình dung, nhưng đèn dầu và nến là nguồn thắp sáng chủ yếu cho đến cuối thế kỷ 19.
Sự ra đời của bóng đèn sợi đốt đã thực sự thay đổi cuộc sống của chúng ta kể từ đó đến nay. Nhiều người trong số chúng ta khắc ghi rằng Thomas Edison là người sáng tạo ra bóng đèn, rằng ông đã thử hàng nghìn lần để tạo ra bóng đèn sợi đốt mà chúng ta sử dụng ngày nay. Liệu điều đó có công bằng với các nhà phát minh khác?
Bóng đèn: Một phát minh rất gây tranh cãi
Ngay từ năm 1800 đã có các thí nghiệm đáng được coi là truyền cảm hứng cho sự ra đời của đèn sợi đốt. Năm 1808, một quý ông tên Humphry Davy đã lắp ghép một cục pin điện khổng lồ [bao gồm 800 pin nhỏ hơn]. Ông đã nối pin này với một sợi bạch kim để tạo ra ánh sáng liên tục.
Hai mươi bảy năm sau, vào năm 1835, James Bowman Lindsay trở thành người phát minh ra bóng đèn sợi đốt dùng điện đầu tiên trên thế giới. Thật không may, ông ta đã không có được một bằng sáng chế để bảo vệ phát minh của mình, và chưa bao giờ hoàn thiện được nguyên mẫu ban đầu.
Vào năm 1860, Joseph Swan đã nảy ra ý tưởng tạo ra một khoảng trống để kéo dài sự cháy sáng của dây tóc bên trong bóng đèn. “Dây tóc” của ông khi đó làm bằng than chì đặt trong một bình thủy tinh hút chân không; tuy nhiên thiết bị để tạo chân không của Swan chưa được ưu việt, hơn nữa sau một thời gian, sợi than chì bị đốt cũng tạo ra muội đen và giảm khả năng chiếu sáng. Đến những năm 1878-1880, Swan dần hoàn thiện 2 điểm yếu kể trên; ông đã đăng ký bản quyền sở hữu với chiếc bóng đèn này, ở Anh Quốc.
Đến lượt Thomas Edison, ông cùng các nhà nghiên cứu của mình tại Menlo Park theo đuổi ý tưởng cải thiện sợi đốt của bóng đèn - đầu tiên họ thử than chì, sau đó là bạch kim… Đến năm 1879, Thomas Edison tạo ra bóng đèn có dây tóc được làm bằng sợi cotton [cụ thể gồm bông, vải lanh, và gỗ] đã hóa than, có thể chiếu sáng 14.5 giờ. Nhóm của Edison cũng đăng ký bản quyền sở hữu chiếc bóng đèn của mình, nhưng ở Mỹ. Họ vẫn tiếp tục thí nghiệm với các loại sợi, chỉ vàu tháng sau họ tìm ra loại sợi làm từ tre, cho phép tuổi thọ bóng đèn đến 1200 giờ. Sau đó, ông đưa nó ra thị trường bằng cách bắt đầu một quy trình sản xuất công nghiệp.
Tuy nhiên, Edison đã buộc phải đối mặt với Joseph Swan trước tòa để xác định quyền sở hữu phát minh bóng đèn. Tại sao? Bởi vì công việc của Edison không khác gì một sự cải tiến đối với phát minh của ông Swan, và vì vậy Edison đã thua kiện. Tuy vậy, cả hai nhà sáng chế cuối cùng đã được ủy quyền để cùng nhau sản xuất bóng đèn. Do đó, Công ty đèn điện Edison & Swan United, được biết đến với tên là “Ediswan” đã ra đời.
Bóng đèn sợi đốt dùng vonfram
Năm 1898, Carl Auer van Welsbach phát triển bóng đèn dùng osmium, với hiệu suất sáng là 5.5 lpw [lumens/watt], đây là bóng đèn sợi đốt bằng kim loại đầu tiên được thương mại hóa. Tiếp đến năm 1902, nguyên tố tantalum được dùng làm sợi tóc bóng đèn, hiệu suất sáng chỉ đạt 5 lpw. Đến 1904, nguyên tố vonfram đã được dùng làm dây tóc bóng đèn – một sáng chế của Franjo Hanaman và Alexander Friedrich Just - cho hiệu suất sáng đến 8 lpw và tuổi thọ được kéo dài.
William David Coolidge, một nhà vật lý người Mỹ tại phòng thí nghiệm General Electric đã cải tiến phương pháp sản xuất sợi vonfram mịn vào năm 1910. Nhờ đó, đèn sợi đốt vonfram có hiệu suất phát sáng là 10 lpw. Vonfram, có nhiệt độ nóng chảy cao nhất trong số tất cả các nguyên tố, vốn đã được biết đến bởi Edison như là một vật liệu tuyệt vời để làm dây tóc, nhưng máy móc thời kỳ cuối thế kỷ 19 không cho phép Edison thành công với vonfram. Đây vẫn là nguyên tố được sử dụng trong các bóng đèn sợi đốt [dây tóc] ngày nay.
Sự phát triển sau đó
Sau sự phát triển đỉnh cao của bóng đèn sợi đốt chân không, đến năm 1913, Irving Langmuir [cộng sự của Coolidge] đã phát hiện ra rằng bơm khí trơ, như là khí ni-tơ, vào bên trong bóng đèn vonfram còn tạo ra hiệu suất sáng ít nhất 12 lpw.
Công việc của các nhà khoa học trong 40 năm tiếp sau là cố gắng giảm giá thành sản xuất và tăng hiệu suất của đèn sợi đốt.
Sau này, những cải tiến vượt bậc liên quan đến việc chiếu sáng vẫn tiếp tục được thực hiện.
Nick Holonyak tạo ra điốt phát quang [LED] màu đỏ vào năm 1960. Đèn LED là một thiết bị phát sáng với hiệu suất phát sáng cao nhất từ đó cho đến ngày nay, với hiệu suất có thể từ 70 – 120 lpw.
Năm 1976, Edward Hammer từ General Electric tạo ra đèn compact [CFL].
Tham khảo:
//www.livescience.com/43424-who-invented-the-light-bulb.html
//www.energy.gov/articles/history-light-bulb
//www.standardpro.com/advent-of-the-light-bulb/
//americanhistory.si.edu/lighting/20thcent/prec20.htm
#bongden, #densoidot, #thomasedison
Tổng hợp bởi ScienceX Lab