bai 12 : Nuoc

70 % diện tích Trái Đất
được bao phủ bởi nước
nước...
... đem lại sự sống
...những sự sống
tuyệt diệu
Bạn biết gì về nước ?

nước...
...chỉ là thứ ta uống hàng ngày ?
nước...
...tồn tại bên trong mỗi chúng ta
nước...
...là sự sống

...là tài nguyên quý giá
...cần được bảo vệ

Nước - Water

Cấu tạo - tính chất - những liên kết trong phân tử

Những khám phá đầu tiên

Công nghệ hiện đại - Những ứng dụng rộng rãi

Thuỷ điện Việt Nam - Các nhà máy thuỷ điện

Kiếm tìm năng lượng mới

Những thiệt hại do nước gây ra.

Trái Đất - sự phá huỷ

Khoa học vui

Cùng làm thí nghiệm

Cuộc sống sinh động với nước

Nước - Water

Cấu tạo - tính chất - những liên kết trong
phân tử

Những khám phá đầu tiên

Công nghệ hiện đại - Những ứng dụng rộng rãi

Thuỷ điện Việt Nam - Các nhà máy thuỷ điện

Kiếm tìm năng lượng mới

Những thiệt hại do nước gây ra.

Sự huỷ diệt của Trái Đất.

Khoa học vui

Cuộc sống sinh động với nước

Cùng làm thí nghiệm

CÊu t¹o - tÝnh chÊt
nh÷ng liªn kÕt trong ph©n tö

- Nước là một hợp chất hóa học của ôxy và
hiđrô, có CTHH là H
2
O. Với các tính chất đặc biệt
( tính lưỡng cực, liên kết hiđrô và tính bất
thường của khối lượng riêng ) nước là 1 chất rất
quan trọng trong nhiều ngành khoa học và trong
đời sống.

- Bên cạnh nước "thông thường" còn có nước
nặng và nước siêu nặng. Ở các loại nước này,
các nguyên tử hiđrô bình thường được thay thế
bởi các đồng vị đơteri và triti.
Mô hình
phân tử nước
A. Phân tử nước bao gồm 2 nguyên tử hiđrô và
một nguyên tử ôxy. Phân tử nước có góc liên
kết là 104,45°. Do các cặp điện tử tự do chiếm
nhiều chỗ nên góc này sai lệch đi so với góc lý
tưởng của hình tứ diện. Chiều dài của liên kết
O-H là 96,84 picômét.
Cấu tạo và tính chất của phân tử nước
Tính lưỡng cực
B. Ôxy có độ âm điện cao hơn

hiđrô. Việc cấu tạo thành hình 3
góc và việc tích điện từng phần
khác nhau của các nguyên tử đã
dẫn đến cực tính dương ở các
nguyên tử hiđrô và cực tính âm
ở nguyên tử ôxy, gây ra sự
lưỡng cực. Vì phân tử nước có
tích điện từng phần khác nhau
nên một số sóng điện từ nhất
định như sóng cực ngắn có khả
năng làm cho các phân tử nước
dao động, dẫn đến việc nước
được đun nóng. Hiện tượng này
được áp dụng để chế tạo lò vi
sóng.

Liên kết hiđrô
A. Các phân tử nước tương tác lẫn
nhau thông qua liên kết hiđrô và nhờ
vậy có lực hút phân tử lớn. Đây không
phải là 1 liên kết bền vững. Liên kết
của các phân tử nước thông qua liên
kết hiđrô chỉ tồn tại trong 1 phần nhỏ
của một giây, sau đó các phân tử
nước tách ra khỏi liên kết này và liên
kết với các phân tử nước khác.
B. Đường kính nhỏ của nguyên tử
hiđrô đóng vai trò quan trọng cho việc
tạo thành các liên kết hiđrô, bởi vì chỉ
có như vậy nguyên tử hiđrô mới có

thể đến gần nguyên tử ôxy 1 chừng
mực đầy đủ.
Liên kết hiđrô
C. Nước có khối lượng riêng cao nhất ở 4 độ
Celcius và nhờ vào đó mà băng đá có thể nổi lên
trên mặt nước; hiện tượng này được giải thích
nhờ vào liên kết cầu nối hiđrô.
Các tính chất hóa lý của nước
A. Nhiệt độ nóng chảy của nước là 0 độ Celcius,
còn nhiệt độ sôi bằng 100 độ Celcius. Nước đóng
băng được gọi là nước đá. Nước đã hóa hơi được
gọi là hơi nước. Nước có nhiệt độ sôi tương đối
cao nhờ liên kết hiđrô

B. Dưới áp suất bình thường
nước có khối lượng riêng cao
nhất ở 4°C: 1 g/cm³ đó. Trên
4°C, nước có đặc tính giống
mọi vật khác là nóng nở, lạnh
co; nhưng với nhiệt độ dưới
4°C, nước lại lạnh nở, nóng co.
C. Nước là 1 dung môi tốt nhờ
vào tính lưỡng cực. Các hợp
chất phân cực hoặc có tính ion
như axít, rượu và muối đều dễ
tan trong nước. Tính hòa tan
của nước đóng vai trò rất quan
trọng trong sinh học vì nhiều
phản ứng hóa sinh chỉ xẩy ra
trong dung dịch nước.

D. Nước tinh khiết không dẫn điện. Do có tính
hòa tan tốt, nước hay có tạp chất pha lẫn,
thường là các muối, tạo ra các ion tự do trong
dung dịch nước cho phép dòng điện chạy qua.
E. Nước là 1 chất lưỡng tính, có thể phản ứng
như một axit hay bazơ. Ở 7 pH (trung tính) hàm
lượng các ion hydroxyt (OH-) cân bằng với hàm
lượng của hydronium (H3O+). Khi phản ứng
với một axit mạnh hơn thí dụ như HCl, nước
phản ứng như 1 chất kiềm:
HCl + H2O ↔ H3O+ + Cl-
Với ammoniac nước phản ứng như một axit:
NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH-


Nh÷ng kh¸m ph¸ ®Çu tiªn

máy hơi nước các nhà phát minh đầu tiên
máy hơi nước các nhà phát minh đầu tiên
Vào những năm 1770 1707,
các nhà khoa học như Newcomen,
Denis Papin, đã phát minh ra chiếc
máy không khí (mặc dù nó còn
khá cồng kềnh) và tìm cách chế tạo
chiếc máy hơi nước đầu tiên nhưng
phải từ bỏ vì gặp khó khăn.
Sau đó, tại Pháp, năm 1784,
James Watt, phụ tá trong một
phòng thí nghiệm của một trường
đại học đã phát minh ra một chiếc

máy hơi nước thật sự.
Mỏy hi nc
ca Denis Papin
James Watt
Cũng trong thời gian này, nhiều
người đã tìm cách áp dụng máy hơi
nước vào việc vận chuyển trên mặt
nước nhưng thất bại và đồng thời
cũng không được sự trợ giúp của
chính phủ. Vì thế, các công trình
nghiên cứu đành bỏ dở.
Nhưng trong khi những nghiên
cứu tại Pháp bị lãng quên thì tại
Hoa Kì, nơi có rất nhiều con sông
rộng và các tuyến đường thuỷ tất
cả mới thực sự bắt đầu.
Mô hình
máy hơi nước
Hai người Mỹ được nhận danh
dự đã chế tạo tầu thuỷ đầu tiên là
James Rumsey và John Fitch.
Thực ra, Rumsley đã qua đời tại
Anh, nghiên cứu bị bỏ dở. John
Fitch mới đúng là người chế tạo
tầu thuỷ đầu tiên. Năm 1785, Fitch
bắt đầu đóng 1 kiểu tàu thuỷ có
guồng tại sườn tàu. 2 năm sau, nhà
phát minh này lắp động cơ cho 1
chiếc thuyền 14m, mái chèo lắp
thẳng đứng và đã thành công

John Fitch
James Rumsay

máy hơi nước các nhà phát minh đầu tiên
máy hơi nước các nhà phát minh đầu tiên
Con tu dựng mỏi chốo thng ng ca Fitch
Mặc dù phương pháp còn vụng về
nhưng con tàu đã đạt được vận tốc 4
dặm/h. Thành công nhanh chóng với
các tiểu bang, Fitch đã chế tạo thêm 1
con tàu khác và giành được những lời
ca tụng của báo chí (năm 1790).
Năm 1791, F được cấp bằng phát
minh về tầu thuỷ.
Năm 1793, ông quay về Pháp xin
bằng phát minh tầu thuỷ nhưng gặp
khó khăn do cuộc cách mạng Pháp .
Năm 1798, ông mất trí rồi qua đời.


những cải tiến đem đến thành công
những cải tiến đem đến thành công
John Stevens
Khi gặp các tầu thuỷ của Fitch
trên sông, John Stevens đã nhìn
thấy khả năng vô biên của tầu
thuỷ. Do cần có phương tiên khứ
hồi từ New York đến Hoboken,
Stevens đã đóng lấy 1 chiếc tầu

thuỷ và ông đã nhận ra vài chỗ sai
lầm của Fitch.
Sau đó Steven và người anh rể
Livingston đã lắp thử động cơ hơi
nước vào thuyền nhưng thất bại.
Không lâu sau, Lvingston làm đại
sứ Hoa kì tại Pháp còn Stevens tiếp
tục các cuộc thí nghiệm và trở
thành kĩ sư hơi nước giỏi nhất Hoa
Kì đầu TK 19.
Sau nhiều cuộc thử nghiệm với
những máy hơi nước nhỏ liên hợp
có gắn chân vịt, danh vọng đã tới
với Stevens khi ông đóng xong
Phoenix, con tàu dài 31m, động cơ
đồ sộ với các bánh xe guồng.
Trong hành trình từ New York tới
Philadelphia, Phoenix chạy bình
yên. Trong những năm tiếp theo,
ông chuyên chế tạo phà bằng chạy
bằng máy hơi nước.
Robert Fulton là hoạ sĩ nhưng đã
từ bỏ nghệ thuật để trở thnàh kĩ sư
đào kênh. Rất quan tâm tới những
sáng chế với hơi nước nhưng sau
khi thất bại vì không được chính
quyền ủng hộ, ông lại quay về việc
chế tạo tầu thuỷ. Cũng trong thời
gian này, ông gặp Livingston nên
đã rút tỉa được những kinh nghiệm

Sơ đồ tàu của Fulton


của Stevevs. Ông bắt tay vào chế
tạo tầu. Năm 1803, con tàu dài
23m, rộng 2,4m hoàn thành nhưng
vỡ đôi trước khi thử. Lần thứ 2,
thành công, tàu đã di chuyển 1
cách kì dị trên nước. Sự thành công
này khiến ông nổi danh nhất về tàu
thủy trong 4 năm liên tiếp. Đồng
thời, Fulton cũng sang Anh và có
thêm nhiều hiểu bết về máy hơi nư
ớc. Năm 1806, ông bắt tay vào vẽ
vỏ tàu và năm sau, con tàu được
lắp động cơ do Watt chế tạo. Tàu
mang tên Clermont nhưng có hình
dáng rất xấu xí, hoạt động không
tốt. Ngày 17/8/1807, cuộc chạy thử
đầu tiên thành công. Theo nguyện
vọng của nhân dân, chiếc tàu dần
được hoàn thiện đẹp mắt và chạy
tốt hơn. Công ty Tầu Thuỷ trên
sông Hudson thành hình.
Trong cuộc chiến tranh 1812,
Fulton đóng chiếc tàu chiến đầu
tiên. Năm 1815, ông qua đời.

Tầu thuỷ dùng chân vịt
Tầu thuỷ dùng chân vịt

Nhờ Stevens và Fulton, tiềm
năng của tàu thuỷ dần được chứng
minh. Các phát minh dần ra đời
nhưng khả năng của chân vịt đối
với tàu thuỷ thì dường như đã bị
quên lãng. Sau đó, các cải cách
cũng xuất hiện, động cơ mạnh hơn,
vỏ tàu làm bằng sắt, có lắp chân vịt
thay guồng nước, tầu có kích thước
lớn, vận chuyển được nhiều hơn.
Và danh dự vượt đại dương bằng
năng lực hoàn toàn của hơi nước
đã được dành cho tầu Curacao của
Hà Lan trong chuyến khởi hành từ
Rotterdam tới West Indies năm
1827. Trong vòng 10 năm, nhiều
cuộc hành trình nguy hiểm hơn đã
hoàn thành trong thời gian ít hơn.
Đáng ghi nhớ nhất là thời gian kỉ
lục 25 ngày vượt Đại Tây Dương
của tàu Royal William.
Năm 1838, Công ty hàng Hải hơi
nước Anh Mỹ bắt đầu hoạt động
với con tàu Sirius trọng tải 703 tấn.
Tàu Royal William
năm 1883 tại Quebec
Trong 1 thời gian ngắn, các động
cơ hoàn hảo hơn dần xuất hiện.
Thời gian vượt biển kỉ lục rút ngắn
lại còn 15 ngày với tàu Great

Western của công ty Cunard Line.
Không những thế nhiều người đã
nhận thấy sự không thích hợp của
guồng nước và làm các thí nghiệm
với chân vịt. Năm 1936, 2 nhà phát
minh ở 2 nơi khác nhau (F. P Smith
người Anh và John Ericson nguời
Thuỵ Điển) đã cho thấy điều đó.
John Ericsson


Thực ra, ưu điểm về chân vịt chỉ đư
ợc chứng tỏ khi con tàu Great
Britain hạ thuỷ tại Brisol năm
1844. Đó là 1 con tàu lớn dài 96m,
trọng tải 3, 440 tấn. Tầu có vỏ
bằng sắt được trang bị động cơ 4
xy lanh 200 mã lực, chạy với tốc
độ 12 hải lý/h. Tất cả những điều
này đã khiến con tàu mang danh
hiệu cách mạng. Từ năm 1850,
nhiều tàu tân tiến được đóng và sử
dụng, số dân sang châu Mỹ tăng
nhanh chóng.
Tất cả những cải tiến trên đã
chứng minh sự xuất hiện của
động cơ hơi nước đã góp phần làm
thay đổi bộ mặt xã hội.
Sau đây là bản thiết kế máy hơi
nước :

Tu
Great Eastern




C«ng nghÖ hiÖn ®¹i
Nh÷ng øng dông réng r·i

Ngày nay, hơi nước không chỉ gói gọn trong ngành
tàu thuỷ mà đã được ứng dụng rộng rãi, mang lại nhiều
tiện ích cho cuộc sống và trong sinh hoạt. Việc đưa hơi
nước vào các máy móc hàng ngày trở nên phổ biến hơn
và được nhiều người đón nhận. Sự xuất hiện của những
loại máy móc đó không những là một bước đột phá,
đem lại cho con người một cuộc sống hiện đại, tân tiến
mà còn giảm thiếu tối đa sự mệt mỏi của những việc thư
ờng ngày. Về nhà sau một ngày làm việc vất vả, bạn có
muốn được thư giãn nhờ sự trợ giúp của mặt nạ hơi nư
ớc ? Với những công nghệ kĩ thuật hiện nay, nước đã
mang lại những điều kì diệu cho cuộc sống :

+ Bàn là hơi nước.
+ Quạt hơi nước.
+ Mặt nạ hơi nước.
+ Ô tô hơi nước.
...
Ngày nay, có lẽ không ai là
không biết đến hàng xe nổi
tiếng Ford nhưng lịch sử ra đời

của nó thì là cả một quá trình
đầy kiên nhẫn. Niềm đam mê
những cỗ máy hơi nước đã đưa
Henry Ford đến thành công như
ngày hôm nay.
Niềm đam mê ấy đã giúp ông
đứng dậy sau bao nhiêu thất bại
để sản xuất chiếc xe hơi đầu tiên
và cuối cùng là hãng xe hơi nổi
tiếng nhất tại Mỹ. Đến nay, hãng
Ford đã có hơn 100 năm tuổi. Từ
những chiếc xe đơn giản, bình thư
ờng, xe Ford ngày càng hoàn
thiện với kiểu dáng hiện đại hơn.
Quả thực, cỗ máy hơi nước của
James Watt đã thổi niềm đam mê
vào cuộc sống, mang lại bước
ngoặt lớn cho không riêng một cá
nhân mà là cả xã hội.
Henry Ford
Xe Ford năm 1929
Xe Ford năm 1949
Xe Ford thế hệ mới


Thuû ®iÖn ViÖt Nam
C¸c nhµ m¸y thuû ®iÖn

tHUû §IÖN vIÖT NAM VíI NH÷NG VÊN §Ò CÊP B¸CH
A. Thuỷ điện là nguồn điện có được từ năng

lượng nước. Đa số năng lượng thuỷ điện có
được từ năng lượng tiềm tàng của nước được
tích tại các đập làm quay một turbine nước và
máy phát điện. Kiểu ít được biết đến hơn là sử
dụng năng lượng động lực của nước hay các
nguồn nước không bị tích bằng đập như năng
lượng thuỷ triều. Thuỷ điện là nguồn năng
lượng có thể hồi phục.
Năng lượng lấy được từ nước phụ thuộc
không chỉ vào thể tích mà cả vào sự khác biệt
về độ cao giữa nguồn và dòng chảy ra. Sự
khác biệt về độ cao được gọi là áp suất
(head). Lượng năng lượng tiềm tàng trong
nước tỷ lệ với áp suất. Để có được áp suất
cao nhất, nước cung cấp cho một turbine
nước có thể được cho chảy qua một ống lớn
gọi là ống dẫn nước có áp (penstock). Hydro-
Québec là nhà máy thuỷ điện lớn nhất thể
giới với tổng công suất lắp đặt (2005) là
31,512 MW.

B. Chỉ một thời gian ngắn trước đây ông
Nguyễn Văn Thành, giám đốc nhà máy thuỷ
điện Hoà Bình đã thông báo, mức nước ở hồ
Hoà Bình là 85,5 m.

Mặc dù mức nước ở hồ Hoà Bình đã thoát
khỏi mức báo động nhưng nó vẫn còn là mối
lo ngại cho không chỉ các nhà chức trách mà
tất cả chúng ta.

p Hũa Bỡnh ó hot ng mc cm c.