🔙 Quay lại trang tải sách pdf ebook Năng Lượng Kì Diệu Ebooks Nhóm Zalo PHAN THANH TÙNG ■ NGUYỄN hải YẾN PHAN THANH TÙNG - NGUYỄN HẢI YẾN (Sưu tẩm, biên soạn) Bộ SÁCH KHOA HỌCTHÚVỊCỦATHẾKỈ XXI NĂNG LƯỢNG KÌ DIỆU NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC sư PHẠM TP. Hồ CHÍ MINH GỬI CÁC BẠN TRẺ -CHỦ NHÂN CỦA THÉ KỈ XXI Nhân loại đâ tiến vào thế kỉ XXI. Những năm đầu của thế kỉ mới là khoảng thời gian vô cùng quan trọng. Các bạn trẻ hôm nay sẽ là những chủ nhân chèo lái “con thuyền” đất nước và nhân loại trong tương lai. Vì vậy, hơn lúc nào hết, gia đình, nhà trường, xâ hội hay nói cách khác là tất cả chúng ta phải quan tâm đến thế hệ trẻ, bồi dưỡng các em trờ thành những chủ nhân ưu tú của thế kỉ XXI. Trong các hoạt động nhầm bồi dưỡng thế hệ trẻ, việc cung cấp cho các em những trang sách có chất lượng tốt giữ một vai trò rất quan trọng. Các chuyên gia tâm lí - giáo dục cho rằng, một cuốn sách tốt có thể tạo ra một con người tốt, ngược lại một cuốn sách xấu có thẻ huỷ hoại một đời người. Với lí do trên, Nhà xuất bản Đại học Sư phạm TP. Hồ Chi Minh đâ cho ra đời bộ sách Khoa học thú vị của thế kỉ XXI. Khoa học - kĩ thuật hiện đại với quy mô rộng lớn và tốc độ phát triển chóng mặt đâ tạo ra những ảnh hường sâu sắc đối với cuộc sống và lao động, sản xuất cùa con người. Hiện nay những cuốn sách phổ biến khoa học đâ có không ít trên thị trường, song bộ sách “khoa học thiếu nhi” này với nội dung phong phú, giàu tính khoa học, ngôn ngữ diễn đạt dễ hiểu, minh hoạ sinh động... vẫn có khả năng lôi cuốn rát cao, Bộ sách này ngoài cung cấp những tri thức khoa học cơ bản, còn đi sâu giới thiệu một cách toàn diện những thành tựu khoa học - kĩ thuật mới nhất trên thế giới từ cuối thế kì XX cho đến những năm đầu thế kì XXI, mờ ra trước mắt các em kho tàng tri thức khoa học của nhân loại. Nếu nói đây là một trong những “cái nôi" nuôi dưỡng nhân tài thế kỉ XXI thì thật cũng không chút khoa trương. Các bạn nhỏ yêu quý! Nếu các bạn muốn vững tay lái để chèo chống “con thuyền thời đại” thì ngay từ bây giờ các bạn phải nỗ lực học tập, nghiên cứu khoa học, nâng cao tri thức để mở rộng tầm nhìn, nắm được quy luật phát triển của tự nhiên và xâ hội. Chúng tôi tin tưởng vững chắc rằng, bộ sách Khoa học thú vị của thế kỉ XXI sẽ là một bộ sách bỗ ích đối với các em, sẽ giúp rất nhiều cho các em trong học tập và đời sống. Chúng tôi cũng hi vọng các em sẽ đảm đương tốt vai trò chù nhân cùa đất nước trong thế kỉ XXI. Chúc các em gặt hái được nhiều thành công trong cuộc hành trình vô cùng khó khăn, gian khổ nhưng đầy hứng thú và sự sáng tạo này. Cuốn sách này nói gì với các bạn Cuộc sống của nhân loại cùng với sự phát triển của xâ hội đều không thể tách rời năng lượng. Không có than, dầu mỏ, khí đốt thiên nhiên thì nhiều máy móc không thể vận hành: sẽ không thể có điện mặc dù có máy phát điện, xe ô tô không thẻ đi, tàu hỏa không thể chạy, máy bay cũng không thể cất cánh... Từ xa xưa, con người đã biết sử dụng năng lượng. Thời kỳ cổ đại, người nguyên thủy đâ biết dùng củi để đốt lửa, đem lại sự ấm ấp và ánh sáng cho xã hội. Loài người dùng năng lượng của chính mình và cơ thịt cùa gia súc để tạo ra nền văn minh sơ khai: nghề trồng trọt và thủ công. Việc khai thác và sử dụng than đâ thúc đẩy cho phát minh và ứng dụng của máy hơi nước, từ đó mờ ra cuộc cách mạng công nghiệp đầu tiên trong lịch sử văn minh nhân loại, đem đến ánh bình minh hiện đại hóa cho xâ hội loài người. Giống như vậy, việc khai thác, sử dụng dầu mỏ và khi đốt thiên nhiên cũng thúc đẩy cho phát minh và ứng dụng của động cơ đốt trong, góp thêm ánh sáng cho việc hiện đại hốa xã hội loài người. Việc lợi dụng sức lửa và sức nước đâ tái tạo nguồn năng lượng mới, góp phần viết thêm tư liệu lịch sử cho văn minh nhân loại - Bút vẽ năng lượng điện và điện khí hóa đã tô điểm thêm sắc màu cho bức tranh hiện đại hóa xã hội loài người. Mặc dù thời gian khai thác và sử dụng những nguồn năng lượng ấy chưa được bao lâu, nhưng với việc thúc đẩy công nghiệp hóa, nó đâ dần dần cho thấy rỏ hạn chế nhất định và thậm chí bẳt đầu xuất hiện khùng hoảng năng lượng, Do đó, một cuộc chiến khai thấc nguồn năng lượng mới đã bắt đầu. Năng lượng gió, năng lượng Mặt Trời trước đây không được mọi người coi trọng giờ được đặc biệt chú ý và đón nhận; Năng lượng địa nhiệt, năng lượng đại dương trước đây không được mọi người để mắt tới giờ đâ kêu gọi được lòng say mê của con người; Năng lượng hạt nhân trước đây nằm sâu trong lòng nguyên từ cũng bắt đầu được con người khai thác và sử dụng. Con người đã tìm ra ngôi sao hy vọng giải thoát cho cuộc khủng hoảng năng lượng. Cuốn sách này giới thiệu với các bạn tinh hình các nguồn năng lượng cũ và mới, thông qua những câu chuyện thú vị, những ví dụ đặc sắc, với những câu chữ và hình ảnh sinh động. Chúng tôi tin rằng: sau khi đọc cuốn sách này, bạn sẽ có hứng thú với những nguồn năng lượng kỳ diệu, đồng thời kết bạn với chúng trong cuộc sống, hiểu rõ chủng, khai thác và sử dụng chúng một cách hiệu quả hơn. Nhóm biên soạn Q /fíuc ủic • • Gử/ các bạn trẻ - chủ nhân của thế kỉ XXI.. Trang ....3 1. Gia phả của nguồn năng lượng.............................................................................9 Các anh em trong gia tộc năng lượng.................................................................9 Đại gia tộc của các nguồn năng lượng..............................................................13 "Con cháu" của các nguồn năng lượng.............................................................16 Nguồn năng lượng là người khổng ló thúc đẩy lịch sử phát triển.................. 20 2. Động lực thời nguyên thuỷ................................................................................. 23 Lửa - việc sử dụng nhiên liệu cây cỏ.................................................................24 Bẳt đầu từ "tên lửa bay"..................................................................................... 27 Sức người và sức gia súc - Sử dụng năng lượng thể lực.................................30 3. Nguồn lực được sử dụng sớm nhất.....................................................................33 Sức gió - "Năng lượng xanh".............................................................................35 Sức nước - "Năng lượng lưu động"...................................................................41 4. Than-Đá đen........................................................................................................ 50 Cảm xúc kinh ngạc của Mark Pila...................................................................... 53 "Lương thực của ngành công nghiệp"............................................................. 56 Than "Cải lão hoàn đóng"................................................................................. 59 "Quí tộc" và "Bình dân" trong than...................................................................62 5. Dầu thô - "Viên mỡ có thể đốt cháy"................................................................. 67 Trận chiến bảo vệ thành phố Tửu Tuyển ở Trung Quốc.................................70 Bộ mặt thật của dầu thô.....................................................................................73 Ai đang "uống dầu"?......................................................................................... 74 Từ dùng cho đèn dắu chuyển sang dùng cho máy bay phản lực................... 78 Tàu hoả không cẩn "uống" nước...................................................................... 81 Bí mật của các giếng dầu...................................................................................83 1 . GIA PHẢ CỦA NGUỔN NĂNG LƯỢNG Cuộc sống và công việc của chúng ta cần rất nhiều loại năng lượng khác nhau: nấu cơm cần có nhiệt năng; chiếu sáng cần có quang năng; lái xe cẩn có cơ năng; xem ti vi cần có điện năng... Nguồn gốc của những năng lượng này chính là tài nguyên và được gọi là nguồn năng lượng. Nguồn năng lượng có rất nhiều loại, chúng cấu thành một “đại gia tộc”. Từ xa xưa, loài người đã biết sử dụng nguồn năng lượng, đồng thời hình thức nhận biết và sử dụng năng lượng ngày một nhiều hơn. Cũng có thể nói, số lượng các thành viên trong “gia tộc nguồn năng lượng” không ngừng tăng lên. Cùng với kỹ thuật sử dụng nguồn năng lượng ngày càng tiến bộ thì các phương pháp cải tạo tự nhiên của con người cũng ngày thêm thành thạo, xã hội loài người ngày càng tiên tiến. Bây giờ chúng ta hãy mở “gia phả của các nguồn năng lượng”, làm quen với từng thành viên trong gia tộc của các nguồn năng lượng. Các anh em trong gia tộc nguồn năng lượng Trong tự nhiên có sẵn rất nhiều nguồn năng lượng, và chúng là những thành viên cơ bản của “gia tộc các nguồn năng lượng” ấy. Trong số đó, có nguồn năng lượng được coi như “anh cả” vì con người biết đến từ rất sớm, có nguồn năng lượng thì được coi là “em út” vì mới được con người nhận biết đến. “Anh cả” của “gia tộc nguồn năng lượng” chính là nguồn năng lượng cũ và cũng là nguồn năng lượng thông thường. Chúng bao gồm thể năng con người và động vật, nhiên liệu từ cây cỏ, than, dầu thô, gió và nước. “Em út” trong “gia tộc nguổn năng lượng” là nguồn năng lượng kiểu mới, là những thành viên tân tiến nhất trong gia tộc. Chúng bao gồm năng lượng Mặt Trời, năng lượng địa nhiệt, năng lượng hải dương và năng lượng nguyên tử... 1 . GIA PHẢ CÙA NGUỐN NĂNG LƯỢNG Cuộc sống và công việc của chúng ta cần rất nhiều loại năng lượng khác nhau: nấu cơm cần có nhiệt năng; chiếu sáng cần có quang năng; lái xe cán có cơ năng; xem ti vi cần có điện năng... Nguồn gốc của những năng lượng này chính là tài nguyên và được gọi là nguồn năng lượng. Nguồn năng lượng có rất nhiều loại, chúng cấu thành một “đại gia tộc”. Từ xa xưa, loài người đã biết sử dụng nguồn năng lượng, đổng thời hình thức nhận biết và sử dụng năng lượng ngày một nhiều hơn. Cũng có thể nói, số lượng các thành viên trong “gia tộc nguồn năng lượng” không ngừng tăng lên. Cùng với kỹ thuật sử dụng nguồn năng lượng ngày càng tiến bộ thì các phương pháp cải tạo tự nhiên của con người cũng ngày thêm thành thạo, xã hội loài người ngày càng tiên tiến. Bây giờ chúng ta hãy mở “gia phả của các nguồn năng lượng”, làm quen với từng thành viên trong gia tộc của các nguồn năng lượng. Các anh em trong gia tộc nguồn năng lượng Trong tự nhiên có sẵn rất nhiều nguồn năng lượng, và chúng là những thành viên cơ bản cùa “gia tộc các nguồn năng lượng” ấy. Trong số đó, có nguồn năng lượng được coi như “anh cả” vì con người biết đến từ rất sớm, có nguồn năng lượng thì được coi là “em út” vì mới được con người nhận biết đến. “Anh cả” của “gia tộc nguồn năng lượng” chính là nguồn năng lượng cũ và cũng là nguồn năng lượng thông thường. Chúng bao gồm thể năng con người và động vật, nhiên liệu từ cầy cỏ, than, dầu thô, gió và nước. “Em út” trong “gia tộc nguổn năng lượng” là nguồn năng lượng kiểu mới, là những thành viên tân tiến nhất trong gia tộc. Chúng bao gổm năng lượng Mặt Trời, năng lượng địa nhiệt, năng lượng hải dương và năng lượng nguyên tử... Thể năng của con người và động vật là nguồn năng lượng cũ nhất. Trong xã hội nguyên thuỷ và chiếm hữu nô lệ, động lực trong sản xuất chủ yếu là từ sức người và sức động vật. Săn bắt, cày ruộng dựa vào sức người; dệt lụa dệt vải cũng phải dựa vào sức người. Chủ nô thậm chí biến nô lệ thành “công cụ biết nói”, sức lực cơ bắp của con người thành nguồn năng lượng sản xuất chù yếu. Sau xã hội nguyên thuỷ, con người bắt đầu chăn nuôi gia súc, và dùng sức của gia súc để thay cho sức người. Ngay từ thế kỉ thứ III trước công nguyên, tại lưu vực sông Auíalade và Degelise ở Tây Á và vùng đất Ai Cập, đã bắt đầu sử dụng sức kéo của gia súc để kéo và cày ruộng. Khoảng 2.600 năm trước công nguyên, Trung Quốc bắt đầu tận dụng sức gia súc để kéo xe. Do sự tiến bộ của của nguồn năng lượng và kỹ thuật sản xuất, sức người và sức động vật đã được giải phóng mạnh mẽ. Nhưng trong cuộc sống hiện đại, sức người và động vật vẫn thường xuyên được dùng đến, dĩ nhiên cường độ lao động nhẹ nhàng hơn nhiều, hơn nữa tính chất cũng có sự biến đổi, từ dùng trong sản xuất chuyển sang chủ yếu dùng trong sinh hoạt và các hoạt động giải trí. Nhiên liệu cây cỏ là loại nhiên liệu thực vật, là một nguổn năng lượng phổ biến trong tự nhiên và có thể tìm kiếm và sử dụng được một cách dễ dàng. Phương pháp con người sử dụng nguyên liệu cây cỏ chủ yếu là để lấy lửa. Hơn nữa, việc loài người học cách sử dụng lửa đã đánh dấu một bước tiến mới trong lịch sử việc dụng năng lượng. Lửa đã xua tan bóng đêm, lửa làm ấm áp cơ thể, lửa nướng chín đồ ăn. Khoảng 50 vạn năm trước, người vượn vẫn không biết tự mình tạo ra lửa. Họ dựa vào ngọn lửa tự nhiên từ sấm sét hoặc tro tàn của núi lửa. Khoảng 10 vạn năm trước, tổ tiên của loài người đã học cách dùi củi lấy lửa, cũng chính là dùng cây củi và viên đá cọ xát vào nhau tạo lửa. Bản chất cùa việc dùi củi lấy lửa chính là biến những chất hoá học có trong thực vật thành nhiệt năng và quang năng. Người thầy cách mạng Ảng-ghen đã chỉ rõ: “Cọ sát đánh lửa lần đầu tiên khiến con người chi phối được một kiểu sức mạnh tự nhiên, từ đó đã đưa con người tách rời khỏi thế giới động vật”. Có thể nói, có loại lửa nhân tạo, mới có sự mở đầu của lịch sử loài người. 10 Than và dầu thô lại là nguổn năng lượng ẩn sâu dưới lòng đất. Vì thế, ban đầu chúng chưa được con người biết đến. Phải đến khoảng thời gian hơn 2.000 năm về trước, nguồn năng lượng chôn dấu nhiều năm mới được con người phát hiện. Do chúng phát ra nhiệt lượng cao, hiệu quả tốt, nên không lâu sau đó đã nhanh chóng thay thế nhiên liệu thực vật mà trước đó con người đã sử dụng phổ biến. Hơn nữa, việc sử dụng than và dầu lửa đã thúc đây “cuộc cách mạng công nghiệp”, tạo ra bước tiến lớn trong lịch sử nhân loại. Khoảng giữa thế kỷ XVIII, việc sử dụng than thúc đẩy việc phát minh ra động cơ chạy bằng hơi. Máy chạy bằng hơi thông qua đốt cháy than, thực hiện việc chuyển nhiệt năng sang thành cơ năng, tức là tạo sự chuyển hoá vận hành của máy móc, giúp cho con người có được các loại công cụ và máy móc như máy dệt vải, tầu hoả, lò cao dùng trong luyện kim. Từ đó, ngành công nghiệp năng lượng cận đại loại một - công nghiệp than đá bắt đầu được xây dựng rộng khắp trên thế giới. Cuối thế kỷ XIX, một số nước công nghiệp tiên tiến trên thế giới cuối cùng cũng đã lần lượt hoàn thành cách mạng công nghiệp, và động cơ chạy bằng hơi được ứng dụng rộng khắp. Nhưng trong quá trình sử dụng, những khuyết điểm của loại động cơ này đã bắt đầu bộc lộ, chúng vô cùng cổng kềnh và đem lại hiệu quả thấp. Vậy là một loại động cơ mới có sử dụng dầu thô làm nguồn năng lượng - động cơ đốt trong xuất hiện. Chúng nhanh chóng thay thế những động cơ sử dụng nguyên liệu bên ngoài - máy chạy bằng hơi trong rất nhiều ngành công nghiệp, hình thành nên những động cơ lí tưởng như xe hơi, tàu thuỷ, máy bay, máy kéo và xe hơi kiểu mới. Gió và nước cũng là nguồn năng lượng có mặt khắp nơi trong tự nhiên. Lịch sử con người sử dụng sức gió và sức nước còn sớm hơn cả việc sử dụng than. Sau thời kỳ xã hội nguyên thuỷ, con người đã biết sử dụng thuyền buồm bằng việc dùng sức gió để đẩy thuyền đi. Sau này, lại xuất hiện xe dùng sức gió và cối xay gió, máy móc dẫn tưới nước và thoát nước. Có nhiều ghi chép về việc sử dụng sức nước xuất hiện đẩu tiên ở thời kỳ nhà Hán ở Trung Quốc, cách đầy hơn 1.900 năm lịch sử: cối giã bằng sức nước có thể dùng để giã gạo, tua bin dùng bằng sức nước có thể thúc đẩy guồng quay sợi và búa hơi. Tuy nhiên, do rất nhiều nguyên nhân, việc sử dụng sức gió không được phát triển mạnh còn sức nước thì lại được thể hiện rất rõ trong lĩnh vực phát điện. 11 Năng lượng Mặt Trời thực ra không phải là nguồn năng lượng con người mới biết đến. Nhà của người cồ đại chủ yếu xây theo hướng Nam, mục đích chính là có thể lấy thêm được nhiều ánh sáng Mặt Trời. Điếu này chứng tỏ con người từ lâu đã biết dùng năng lượng Mặt Trời để sưởi ấm. Sau đó, con người phát minh ra gương tụ, biết cách tập hợp ánh sáng Mặt Trời để tạo nhiệt độ cao. Tuy nhiên, trước đây, hiệu quả sử dụng năng lượng Mặt Trời của con người không cao. Chỉ đến thời kỳ hiện đại, đặc biệt là sau khi có phát minh pin quang bán dẫn thì việc sử dụng năng lượng Mặt Trời mới có bước đột phá mới. Cũng chính vì vậy, năng lượng Mặt Trời mới trở thành một nguồn năng lượng mới. Năng lượng địa nhiệt trên thực tế cũng được con người biết đến từ lâu. Việc khai thác những suối nước nóng chính là việc sử dụng năng lượng địa nhiệt. Ngay từ trước thời nhà Đường, Trung Quốc đã tận dụng suối nước nóng để tắm. Câu chuyện Dương Quý Phi tắm ở suối nước nóng trong đầm Trường An Hoa Thanh rất quen thuộc với tất cả mọi người. Tuy nhiên, cũng giống như việc sử dụng năng lượng Mặt Trời, phải đến thời cận đại con người mới thật sự coi trọng việc sử dụng năng lượng địa nhiệt. Vì thế, năng lượng địa nhiệt được coi như một nguồn năng lượng mới, cần khai phá. Năng lượng hải dương xét về mặt từ ngữ, là nguồn năng lượng cất trữ trong lòng đại dương, về bản chất, biển cũng do nước tạo thành, nên năng lượng hải dương cũng là một loại năng lượng nước. Tuy nhiên, nước của sông xét cho cùng lại xuất phát từ năng lượng Mặt Trời, trong khi đó năng lượng nước từ biển ngoài bắt nguồn từ năng lượng Mặt Trời còn bắt nguổn từ sức hấp dẫn của Trái Đất với Mặt Trăng và Mặt Trời. Vì thế, năng lượng hải dương so với năng lượng nước thông thường, thì phạm vi sử dụng càng nhiều hơn. Ví dụ như sóng biển, hải lưu, thuỷ triều và sự chênh lệch nhiệt độ... đểu có thể tạo nên sức mạnh. Năng lượng nguyên tử là một nguốn năng lượng thực sự mới. Bởi vì đầu thế kỉ XX con người mới biết đến kết cấu nguyên tử. Năm 1905, nhà khoa học thiên tài Anbe Einstein đưa ra lời dự đoán về năng lượng cực đại bên trong nguyên tử. Năm 1919, nhà khoa học nguyên tử đã lẩn đầu tiên dùng phương pháp thủ công phóng thích năng lượng của hạt nguyên tử. Từ đó bắt đầu cuộc cách mạng mới vế nguổn năng lượng lần thứ nhất trong lịch sử nhân loại. 12 Đại gia tộc của các nguồn năng lượng Trước khi đi tìm hiểu thân thế cùa bản thân, nhân loại cần phải tìm hiểu nguồn gốc tổ tiên của mình. Vậy tổ tiên của anh em gia tộc các nguồn năng lượng là ai? Hay có thể nói, nguồn gốc của các nguồn năng lượng là bắt đầu từ đâu? Trải qua những tìm hiểu cặn kẽ của các nhà khoa học, có lẽ bạn sẽ cảm nhận thấy những điều bất ngờ. Hoá ra đa số các nguồn năng lượng trên Trái Đất đểu khởi nguồn từ thiên thể ngoài Trái Đất - đó là Mặt Trời. Ngoài ra, còn có một số nguồn năng lượng bắt nguồn từ các thiên thể khác và trong chính Trái Đất. Cuối cùng, còn có một số nguồn năng lượng bắt nguồn từ tác dụng của Trái Đất và thiên thể. Phân tích như vậy thì tháy anh em các nguồn năng lượng tổ hợp thành hai gia tộc lớn: gia tộc năng lượng Mặt Trời và gia tộc phi năng lượng Mặt Trời. Những thành viên thuộc gia tộc năng lượng Mặt Trời gồm: thể năng người và động vật, nhiên liệu cây cỏ, than, dầu thô, khí tự nhiên, gió, nước, nhiệt năng của nước biển, động năng của hải lưu, động năng sóng biển trong năng lượng hải dương... Những nguồn năng lượng này xét cho cùng đểu do năng lượng Mặt Trời chuyển hoá mà thành. Ánh sáng Mặt Trời giúp cho thực vật tạo ra tác dụng quang hợp để sinh trưởng; động vật ăn thực vật để sinh trưởng; động thực vật dưới lòng đất thông qua sự phân huỷ của vi khuẩn, dưới điếu kiện nhiệt độ, áp suất cao và sự ngăn cách tuyệt đối với không khí đã trở thành than và dáu thô. Chẳng trách có những viên đá vẫn còn lưu lại dấu tích của thực vật. Do đó có thể thấy, tổ tiên của chúng đều là năng lượng Mặt Trời. Thành viên của gia tộc phi năng lượng Mặt Trời có thể phân thành ba hệ thống. Trong đó hệ thống thứ nhất bắt nguồn từ những thiên thể khác ngoài Mặt Trời. Ví dụ như điện năng, năng lượng bức xạ vũ trụ. Có điều, hiện nay con người vẫn chưa sử dụng hiệu quả những nguồn năng lượng này, cho nên đôi khi chúng ta cảm thấy những tác hại của nguồn năng lượng này. Ví dụ như sấm sét tấn công con người và phá huỷ các thiết bị điện trong gia đình, bức xạ vũ trụ làm tổn hại đến sức khoẻ của các phi hành gia vũ trụ. 13 Than đá Hệ thống thứ hai trong gia tộc phi năng lượng Mặt Trời là nguồn năng lượng từ chính bản thân Trái Đất. Chúng bao gồm năng lượng địa nhiệt, năng lượng từ núi lửa, năng lượng từ động đất và năng lượng nguyên tử. Năng lượng địa nhiệt và năng lượng nguyên tử là nguồn năng lượng mới đang được con người tập trung khai thác. Chúng ta không thể dự đoán được tương lai của chúng. Nhưng năng lượng từ núi lửa và năng lượng từ động đất đến nay vẫn chưa được sử dụng mà chỉ là nguồn năng lượng có sức phá hoại cực lớn đối với con người. Việc làm cấp bách của nhân loại hiện nay là cố gắng dự báo sự xuất hiện cùa những nguồn năng lượng này, còn sử dụng chúng như thế nào là việc sau này. Nhà máy khai thác năng lượng địa nhiệt 14 Hệ thống thứ ba trong gia tộc phi năng lượng Mặt Trời hình thành từ tác dụng của Trái Đất và thiên thể. Cũng có thể nói, những nguồn năng lượng thuộc hệ thống này được tạo thành bởi sự tác động tương hỗ giữa Trái Đất và thiên thể. Loại năng lượng này có trong năng lượng thuỷ triểu, thuộc năng lượng hải dương. Mọi người đểu biết việc lên, xuống của thuỳ triều ở biển là do tác động của Mặt Trời, Mặt Trăng và các thiên thể khác ngoài Trái Đất với nước biển tạo thành, trong đó tác động lớn nhất là từ Mặt Trăng. Hiện nay, con người đã có nhận thức đầy đủ về qui luật này cho nên loại năng lượng thủy triếu ngày càng được sử dụng rộng rãi. Thành viên trong gia tộc các nguồn năng lượng rất nhiều, nhưng tuổi thọ của chúng cũng không giống nhau. Có loại đã vĩnh viễn không còn trong đời sống, nhưng có những loại có thể tái sinh trở lại với đời sống con người. Than, dầu thô, khí tự nhiên, nhiên liệu cây cỏ và năng lượng nguyên tử, thể năng của người và động vật đều có tính chất một lần, dùng hết sẽ vĩnh viễn mất đi. Hơn thế nữa, nguồn dự trữ của những năng lượng này có hạn, vì thế chúng ta phải đặc biệt quý trọng. Do kinh tế và kỹ thuật của các nước trên thế giới không ngừng phát triển nên lượng tiêu hao của các nguồn năng lượng cũng ngày càng nhiếu. Thống kê trên phạm vi toàn thế giới cho thấy, sự tiêu hao nguồn năng lượng cứ hơn chục năm lại tăng lên gấp đôi. Năm 1975, tổng sản lượng của các nguồn năng lượng trên thế giới là 8.570 triệu tấn, đến cuối thế kỷ XX đã tiêu hao hơn 17.000 triệu tấn. Do đó, những nguồn năng lượng không tái sinh trên Trái Đất ngày càng ít. Hiện nay, chúng ta đã thăm dò được trữ lượng của nguồn năng lượng trên Trái Đất: than đá là 1.417.000 triệu tấn, dầu thô là 88.000 triệu tấn. Người Mỹ phát hiện thấy nguổn dầu thô, khí tự nhiên của nước mình chỉ đủ dùng khoảng 15 năm, còn nguồn dầu thô, khí tự nhiên của toàn thế giới chỉ đủ dùng trong khoảng từ 30 đến 40 năm. Vì thế, nếu tiếp tục sử dụng năng lượng theo cấp số nhân thì khủng hoảng sẽ xảy ra. Kiểu khủng hoảng này đã xảy ra trong cuộc chiến tranh Trung Đông năm 1973. Vì vậy, khủng hoảng nguồn năng lượng là một trong những vấn đề lớn thu hút sự chú ý của toàn thế giới hiện nay. 15 Dâu thô Thật may mắn trong gia tộc các nguổn năng lượng còn có một nhóm thành viên nhiều vô hạn dùng không bao giờ hết, chúng chính là những nguồn năng lượng có thể tái sinh. Những nguồn năng lượng này gổm có năng lượng Mặt Trời, năng lượng từ nước, gió, năng lượng hải dương, năng lượng thực vật, năng lượng địa nhiệt... Mặt Trời ngày đêm không ngừng toả năng lượng của mình tới Trái Đất. Mỗi năm Trái Đất có thể lấy được từ Mặt Trời 6.1xl0‘^kilocalo nhiệt lượng, tương đương với 87.000.000 triệu tấn nhiệt lượng từ đốt than. Nhưng hiện nay số lượng mà chúng ta có thể sử dụng được vẫn còn rất lâu mới được 1% của nhiệt lượng này, trong khi nhiệt năng Mặt Trời toả đến vũ trụ lại không dừng lại ở con số đó. Hơn thế nữa, năng lượng từ nước, gió, năng lượng hải dương và năng lượng thực vật... đểu là thành viên trong gia tộc năng lượng Mặt Trời, chỉ cần Mặt Trời tổn tại mãi mãi thì chúng cũng sẽ không ngừng lại và không biến mất. Vì thế, con người không được lúng túng trước cuộc khủng hoảng năng lượng, mà dựa trên những nguổn năng lượng có thể tái sinh này, con người sẽ nhìn thấy ánh sáng trong việc tận dụng năng lượng và nhất định sẽ tìm ra những nguồn năng lượng tái sinh mới. “Con cháu” của các nguồn năng lượng Các nguồn năng lượng chúng tôi giới thiệu trên đểu là những nguồn năng lượng tổn tại sẵn có trong tự nhiên, cũng chính là hình dáng nguyên bản của anh em các nguồn năng lượng. Chúng vẫn chưa trải qua sự cải tạo cùa con người. Loại năng lượng này các nhà khoa học gọi là nguổn năng lượng loại một, là nguồn năng lượng thiên nhiên. 16 Trong sản xuất và cuộc sống hàng ngày của chúng ta vẫn có một số nguồn năng lượng mà khi nhắc đến không hề thấy lạ lẫm, nhưng chúng không sẵn có, mà phải trải qua sự gia công và cải tạo của con người. Trên thực tế, chúng là những nguồn năng lượng có được từ sự chuyển hoá và biến hoá của các nguồn năng lượng tự nhiên. Loại năng lượng này được các nhà khoa học gọi là “năng lượng loại hai” hay còn gọi là năng lượng nhân tạo. Mọi người thường hình tượng hoá gọi chúng là “con” của các nguồn năng lượng. Than, dầu thô, khí tự nhiên, nhiên liệu thực vật, thể năng người và động vật, năng lượng Mặt Trời, năng lượng từ nước, gió, năng lượng địa nhiệt, năng lượng hải dương và năng lượng nguyên từ đều là những nguồn năng lượng loại một tồn tại trong tự nhiên. Con người tương đối dễ dàng nhận biết nguồn năng lượng loại một, dưới đây chúng ta hãy lật mở bức màn che của các nguồn năng lượng loại hai để ngắm nhìn khuôn mặt thật của chúng. ở miền Nam Trung Quốc, mùa đông dùng than củi để sưởi ấm; ở miền Bắc nướng thịt dê và ăn lẩu cũng thường phải đốt than củi. Trong thuốc nồ do Trung Quốc phát minh cũng có than củi. Loại than củi này chính là một nguổn năng lượng loại hai, chúng được tạo nên bằng cách dùng củi đốt trong lò thiếu không khí. Vì thế trên thực tế, chúng được tạo ra từ sự biến hoá của nhiên liệu cây cỏ, có thể coi là “con” của nhiên liệu cây cỏ. Trong những ao nước hoặc vùng đầm lầy, mọi người thường nhìn thấy những chuỗi bọt khí từ dưới đáy nổi lên. Nếu dùng bình thuỷ tinh gom chúng lại, sau khi đốt sẽ phát hiện thấy một ngọn lửa màu xanh nhạt, loại khí này chính là khí metal. Nó cũng là một nguồn năng lượng loại hai, là năng lượng tạo nên bởi sự biến hoá của nhiên liệu cây cỏ và các loại vật chất hữu cơ khác dưới điều kiện nhất định. Có lẽ các bạn cũng đã nghe nói đến hai loại năng lượng: than cốc và khí đốt, chúng cũng là nguồn năng lượng loại hai. Than cốc là nguồn năng lượng không thể thiếu trong công nghiệp luyện than, khí đốt lại là nguồn năng lượng cần dùng trong việc nấu nướng của nhiều gia đình. Vậy chúng xuất hiện như thế nào? Hoá ra chúng đều có được từ việc sản xuất than, cũng chính là do sự biến đổi của than tạo thành, chúng có thể gọi là “con” của than. Trong số những nguồn năng lượng chúng ta quen thuộc, còn có xăng, dầu hoả, dầu ma-dút... Vậy làm thế nào để có được chúng? Chứng cũng bắt nguổn từ 2A- NĂNG LƯỢNG KỲ DIỆU 17 nguồn năng lượng loại một? Đúng như vậy. Chúng đểu là nguồn năng lượng loại hai, đểu được tạo nên từ sự biến hoá của đầu mỏ. Chúng đểu là “hế hệ sau” của gia đình dầu thô. Nhắc đến gia đình dầu thô, thì đây là một gia đình năng lượng lớn. Lớp con cháu được phát triển từ dầu thô củng trợ giúp rất lớn. ở thế hệ con cháu, xăng là anh cả, dầu hoả là anh hai, dầu ma-dút là anh ba, còn có anh tư là dầu nhớt, anh năm là paraphin, anh sáu là nhựa đường, anh bảy là khí dầu hoá lỏng. Xăng là một trong những nguồn năng lượng được ứng dụng phổ biến nhất hiện nay, ô tô và máy bay kiểu cũ... đểu dùng xăng. Hiện nay đa số ô tô sử dụng các loại xăng phân biệt, còn máy bay cánh quạt kiểu cũ sử dụng “xăng hàng không”. Trước đây dầu hoả dùng để thắp đèn, còn ngày nay một lượng lớn dầu hoả dùng làm nhiên liệu cho máy kéo và máy bay hiện đại. Dầu nhớt dùng phổ biến trong trục bánh xe của các loại đẩu máy xe lửa. Vòng bi xe đạp cho một chút dầu nhớt vào đạp sẽ nhẹ đi rất nhiếu. Paraphin là nguyên liệu để làm nến, là thứ không thể thiếu được trong lễ sinh nhật. Nhựa đường là nguyên liệu chủ yếu để rải đường. Khí dầu hoá lỏng củng đã bước vào căn bếp của nhiều gia đình, trở thành nguổn năng lượng chủ yếu để nấu nướng. Mấy năm gần đây, một loại nguổn năng lượng kiểu mới đang dần tạo sự hứng thú của các nhà khoa học, đây chính là năng lượng hydro. Hydro là nguyên tố hoá học nhẹ nhất trên thế giới, vừa là nhiên liệu tạo giá trị nhiệt lượng rất cao. Khả năng phát nhiệt của hydro là cao nhất trong các loại nguyên tố hoá học, 1000 gam hydro có thể phát ra nhiệt lượng kilôcalo gấp 3 lần xăng, gấp 4,5 lần than cốc. Trước đây do kỹ thuật chế hydro chưa tiên tiến nên nhiên liệu làm từ hydro không được sử dụng rộng rãi. Hiện nay, các nhà khoa học thông qua việc phân giải nước có thể lấy được khí hydro, thông qua than, dầu thô và khí tự nhiên cũng lấy được khí hydro. Vì thế hydro cũng là một loại nguồn năng lượng loại hai, tức là năng lượng kiểu “con cháu”, có điểu “cha đẻ” của nó thì không chỉ là một. Việc dự trữ những nguổn năng lượng chúng ta nói ở trên đểu vô cùng thuận tiện, vì thế chúng được sử dụng phổ biến trong các phương tiện giao thông có tính vận hành như xe ôtô, tàu hoả, tàu thuỷ và máy bay... Các nhà khoa học gọi những nguổn năng lượng loại hai này là “Nguồn năng lượng hàm năng thể”, cũng có thể nói rằng bản thân chúng bao hàm khả năng đốt cháy, có thể mang theo bên người. 18 2B- n A n g Lư ợ n g ky d iệu vẫn còn một loại nguồn năng lượng loại hai, ví dụ như điện năng, việc sử dụng điện rất thuận tiện, nhưng mang theo lại không tiện lợi. Các nhà khoa học gọi loại năng lượng này là “nguồn năng lượng mang tính quá trình”. Điện năng có thể dễ dàng chuyển hoá sang các loại năng lượng khác như nhiệt năng, quang năng, cơ năng, năng lượng hoá học... có thể dùng để đốt đèn, làm nóng bếp điện, khởi động mô tơ điện, tách nước... Do đó nó trở thành một trong những nguồn năng lượng được sử dụng phổ biến trên thế giới hiện nay. Tuy nhiên, điện năng chỉ là một loại năng lượng tồn tại trong quá trình biến hoá, không có cách nào trực tiếp cất trữ. Nó là do nguồn năng lượng loại một biến đổi thành, ví dụ như điện biến đổi từ than gọi là phát điện bằng sức lừa, điện biến đổi từ thủy triều gọi là phát điện nhờ thuỷ triều, điện biến đổi từ nhiệt Trái Đất gọi là phát điện bằng nhiệt Trái Đất, điện biến đổi từ năng lượng nguyên tử gọi là phát điện bằng năng lượng nguyên tử... Từ đó ta thấy, chỉ có sự kết hợp mật thiết giữa “năng lượng mang tính quá trình” và “năng lượng hàm năng thể” mới có thể phát huy tác dụng mạnh mẽ. Một trong những ứng dụng hàng đâu của điện năng: chiếu sáng Có những nguồn năng lượng loại hai còn tiếp tục sản sinh ra nguồn năng lượng mới, loại nguồn năng lượng mới này chính là năng lượng đời cháu. Ví dụ như dầu thô có thể chế thành nguồn năng lượng metal, nó giống như xăng, là thế hệ con của dấu thô; mà những đứa con này lại có thể hợp thành những sản phẩm như thuốc nổ, vậy thì, thuốc nổ có thể gọi là “cháu” của dấu thô. 19 Nguồn năng lượng là người khổng lồ thúc đẩy lịch sử phát triển Lịch sử nhân loại giống như một cỗ xe lớn mà nguồn năng lượng là lực sĩ khổng lổ đẩy xe tiến lên. Nguổn năng lượng là bộ phận quan trọng tạo nên khoa học kỹ thuật. Ông Đặng Tiểu Bình: người chỉ đạo gây ra chiến tranh biên giới giữa Trung Quốc và Việt Nam năm 1979 nhằm củng cố địa vị của mình. Tại sao có thể gọi đổng chí! Có ý kiến cho rẳng: “Khoa học - kỹ thuật là lực lượng sản xuất đầu tiên”, chứng tỏ khoa học - kỹ thuật là động lực tối quan trọng để xã hội phát triển, còn nguổn năng lượng lại là một lực lượng quan trọng trong động lực đầu tiên ấy. Con người từ thời xa xưa nhờ việc sử dụng nhiên liệu cây cỏ, sử dụng lửa đã thoát khỏi tình trạng ăn lông, ở lỗ, biết nâu chín thức ăn. Lửa đã mở ra lịch sử văn minh nhân loại. Từ khi có lửa, con người lại tiếp tục sử dụng lửa để chiếu sáng, sưởi ấm, dùng lửa để tôi luyện quặng, chế ra những đồ dùng bằng đống đen và đồ sắt. Nhờ đó, con người đã chuyển dẩn từ thời kỳ đổ đá sang thời kỳ Đổ Đổng, Đố Sắt và bắt đầu nến văn minh hiện đại. Từ xa xưa, lửa là nguồn năng lượng không thể thiếu Việc sử dụng than đã mở ra kỷ nguyên mới đối với lịch sử nhân loại. Cuộc cách mạng công nghiệp bắt đẩu vào thế kỷ XVIII lấy phát minh động cơ chạy bằng hơi làm mốc, mà nguồn năng lượng chủ yếu của động cơ này chính là than. 20 Ban đấu, động cơ chạy bằng hơi dùng để vận hành máy dệt, sau đó dùng để vận hành xe lửa và tàu thuỷ, cho đến nay, rất nhiều xe lửa vẫn sử dụng đầu máy chạy bằng hơi. “Xe lửa” - danh từ này cùng với việc đốt cháy nhiên liệu than đã vĩnh viễn lưu lại trong sử sách. Tàu thuỷ thời kỳ đầu tiên sử dụng động cơ chạy bằng hơi dùng than để khởi động kèm theo bánh xe, té nước mà đi. Cho dù tàu thuỷ ngày nay đã chuyển sang dùng xăng không dùng bánh xe té nước nữa mà dùng chân vịt té nước, nhưng chữ “bánh” ở đây vẫn tiếp tục được sử dụng đã trở thành một minh chứng lịch sử. Xe lửa chạy bâng hơi nước nhờ đốt than Việc ứng dụng động cơ đốt trong thế kỉ XIX đã kéo theo một cuộc cách mạng công nghiệp nữa trong lịch sử, mà động lực của cuộc cách mạng này bắt nguồn từ một nguồn năng lượng khác - dầu thô. Động cơ đốt trong có những điều khác biệt với động cơ chạy nhiên liệu bên ngoài - động cơ chạy bằng hơi, nó không dùng than mà dùng dầu thô để đốt, hiệu suất tăng rất cao. Hiện nay, động cơ đốt trong đã trở thành bộ phận máy động lực chù yếu của các phương tiện giao thông và máy cơ khí, có vai trò quan trọng trong nền công nghiệp hiện đại. Trên vũ đài của nguồn năng lượng hiện đại còn có một nhân vật chính khác là điện năng thuộc nguồn năng lượng loại hai. Việc sử dụng điện năng mở ra và phát triển cùng với sự khai thác than và sức nước. Thời kỳ đầu điện lực bắt nguồn từ 21 phát điện từ lửa, tức là than đốt nóng nước tạo ra hơi nước, thúc đẩy động cơ chạy bằng hơi, sau đó động cơ chạy bằng hơi lại thúc đẩy máy phát điện tạo ra điện. Sau này, con người dùng sức nước để thúc đẩy máy tuabin nước, rồi máy tuabin nước thúc đẩy máy phát điện sản sinh ra điện. Phương thức phát điện này là phát điện thuỷ lực. Việc sử dụng điện phổ biến khiến xã hội loài người tiến thêm một bước nữa, từ đây nhân loại bước vào thời đại mới cùa khoa học kỹ thuật - Thời đại điện khí. Có lẽ các bạn cũng đã từng nghe nói: nhân loại đang tiến dần đến một thời đại mới - Thời đại nguyên tử. Quả thực, nhìn từ góc độ sử dụng nguồn năng lượng, thời đại sử dụng nguồn năng lượng nguyên tử là động lực không phải tương lai xa nữa mà đã thực sự bắt đẩu rồi. Mặc dù việc phát hiện ra năng lượng nguyên tử chỉ cách hiện nay có 60 năm lịch sử, nhưng lò phản ứng hạt nhân nguyên tử thực tế đã xây xong từ năm 1942. Ban đầu năng lượng nguyên tử được dùng để chế tạo bom nguyên tử, về sau dùng để thúc đẩy tàu ngẩm nguyên tử, tiếp theo đó các trạm điện hạt nhân nguyên tử cũng lần lượt được xây dựng. Việc ứng dụng rộng rãi nguồn năng lượng này thật sự sẽ mở ra một trang mới trong lịch sử nhân loại. Có người dự đoán: thế kỉ XXI sẽ là thời đại nguyên tử. Điều này rất có cơ sở khoa học, vì năng lượng hạt nhân nguyên tử là nguồn năng lượng sạch sẽ nhất, có sức mạnh nhất và có tiềm lực nhất. Trong thế kỉ XXI này, chúng nhất định sẽ phát huy uy lực mạnh mẽ của mình. Có người nói: nguổn năng lượng, nguyên liệu và thông tin là ba trụ cột lớn của xã hội hiện đại. Cũng có người cho rằng: nguồn năng lượng, tia lazer, các công trình hàng không và công trình hải dương là bốn hình thức khoa học - kỹ thuật hàng dầu của cuộc cách mạng kỹ thuật mới. Lại có người nói: nguồn năng lượng, nguyên liệu, thông tin, hàng không, công trình sinh vật và hải dương... xếp vào những kỹ thuật khoa học có tác dụng lớn nhất đối với xã hội hiện đại. Cho dù nói thế nào, thì lịch sử đã chứng minh rằng: tác dụng thúc đẩy của nguồn năng lượng đối với lịch sử là vô cùng rõ rệt. Cho dù là một người bình thường trong cuộc sống hàng ngày cũng sẽ cảm nhận thấy lợi ích mà nó mang lại. Chiếu sáng, sưởi ấm, làm cơm rồi điện thoại, ti vi... mỗi thời khắc đểu không tách rời khỏi nguồn năng lượng. Dưới đây chúng ta hãy tìm hiểu chi tiết thân thế cùa các lợi ích từ nguổn năng lượng! 22 z . ĐỘNG Lực THỜI NGUYÊN THUỶ Lao động là nhân tố quan trọng đưa vượn người biến thành người. Một trong những phương thức lao động của người nguyên thuỷ chính là sử dụng sức mạnh tự nhiên để phục vụ bản thân. Một trong số đó là lửa, cũng chính là sử dụng nguyên liệu cây cỏ đốt cháy để tạo năng lượng. Cuối thế kỷ XVI có một người Bồ Đào Nha tên là Bartle, bị lưu lạc đến rừng nguyên thuỷ Angola, ở đó, anh ta phát hiện ra một loại vượn người. Những con vượn người này nhìn thấy người trong rừng nguyên thuỷ châm lửa trại thì vô cùng ngạc nhiên. Đợi con người đi xong, chúng cũng ngồi quanh lửa trại. Nhưng chúng lại không biết thêm củi, cho đến khi lửa trại tàn hết chúng cũng không nhúc nhích. Từ đó có thể thấy, loài vượn người không biết cách tạo lửa, và càng không biết giữ lửa. Ngoài việc sử dụng lửa, một loại động lực khác được người nguyên thuỷ sử dụng là thể lực của con người. Về sau, họ phát hiện ra những động vật như bò, ngựa có thể thay một phần sức người để lao động, vậy là họ bắt đầu sử dụng sức gia súc. ở Trung Quốc, lịch sử tận dụng sức gia súc bắt đẩu từ 2.600 năm trước công nguyên, cũng tức là hơn 4.600 năm trước, người cổ đại Trung Quốc đã biết cách dùng sức động vật thay thế sức người. Thời kỳ đó có xe dùng sức gia súc kéo, vê' sau lại có máy móc nông nghiệp sử dụng sức gia súc kéo... Đương nhiên, con người hiện đại vẫn sử dụng nhiên liệu cây cỏ, vẫn phải sử dụng sức người và sức súc vật. Tuy nhiên, tỉ lệ sử dụng những nguồn năng lượng này trong cuộc sống cũng ngày càng ít đi, tính chất sử dụng cũng đã thay đổi, từ hình thức lao động đơn thuần chuyển hoá sang hình thức giải trí. Ví dụ như việc bắn tên từ sử dụng để săn lợn chuyển thành thi đấu thể thao, ngựa kéo xe chuyển thành biểu diễn tài cưỡi ngựa... 23 Lửa - sử dụng nhiên liệu từ cây cỏ Con người biết đến lửa bắt đầu từ lửa có trong tự nhiên. Sấm sét trên trời và sự bùng nổ của núi lửa châm đốt cỏ khô, củi khô tạo ra lửa. Ban đầu, có lẽ người nguyên thuỷ cảm thấy sợ hãi trước ngọn lửa, vì lửa sẽ thiêu đốt cây cỏ, và cũng sẽ thiêu huỷ người và động vật. Nhưng đồng thời họ cũng cảm thấy lửa rất có lợi cho bản thân, ví dụ như lừa có thể sưởi ấm cơ thể họ, giúp họ có thể vượt qua mùa đông lạnh giá khắc nghiệt, ánh sáng của lửa có thể chiếu sáng Trái Đất, giúp họ vượt qua những đêm tối. Đương nhiên, một trong những ưu điểm lớn nhất của lửa đối với người nguyên thuỷ chính là để nấu chín thức ăn. Từ thời sơ khai, người nguyên thuỷ ăn thức ăn sống. Về sau, họ ngửi thấy mùi thú rừng đã nướng chín rất thơm, nếm thử qua, thấy đặc biệt ngon, thế là họ dần chuyển từ ăn sống sang ăn chín. Người nguyên thuỷ dùng gỗ để giữ lửa Tuy nhiên, muốn ăn chín thì nhất thiết phải có lửa liên tục, nhưng lửa có được từ những nhân tố sấm sét trong tự nhiên, sự bùng nổ của núi lửa thì lại có hạn, hơn nữa lại không dễ dàng cất trữ, vậy là họ hy vọng có thể tìm ra loại lửa có thể giữ lại được. Bước đầu, họ không biết làm thế nào để dùng sức người tạo ra lửa, do vậy họ gửi hy vọng vào thần linh. Trên thế giới có rất nhiều quốc gia đểu lưu truyền câu 24 chuyện có liên quan đến Thần Lửa. Trong truyện thần thoại Hy Lạp có một vị thần trộm lửa gọi là Prometheus, ông ta tạo ra con người, nhưng ông ta mắc tội với Zeus - hoàng đế của các vị thần, vì thế Zeus cự tuyệt không cho con người lửa, làm cho nhân loại không thể đến được với văn minh. Prometheus vì muốn giúp đỡ con người đã quyết định dùng củi hổi hương kéo ngọn lửa từ chiếc Xe Mặt Trời, vì con người mà ăn trộm lửa thần. Từ đó, loài người bắt đầu cuộc sống văn minh. Trong truyện thần thoại thời thượng cổ của Trung Quốc, cũng có một cầu chuyện tương tự. Thời kỳ thượng cổ ở Trung Quốc có một người được mệnh danh là “thần lửa”, ông dùng một thanh gỗ cứng nhưng sắc nhọn ra sức dùi vào một miếng gỗ, kết quả cuối cùng cũng dùi ra tia lửa. Đây chính là câu chuyện “dùi củi lấy lửa”. Về sau, ông lại dùng đá lửa đánh vào nhau, cũng tạo ra lửa. Từ những câu chuyện thần thoại này, chúng ta nhìn thấy khát vọng đối với lửa của người nguyên thuỷ, đổng thời cũng thấy được cách thức lấy lửa tưởng tượng của người cổ đại: dùng một số loại nhiên liệu cây cỏ như củi hổi hương để đốt cháy thành lửa, phương pháp dùng gỗ hoặc đá lửa cọ sát vào nhau để tạo thành lửa. Theo khảo sát của các nhà khoa học, khoảng 10 vạn năm trước, tổ tiên của chúng ta đã biết học cách dùng nhiên liệu cây cỏ khô đốt cháy tạo lửa. Trong những di chỉ của người vượn cồ tại khu di tích Chu Khẩu (Bắc Kinh - Trung Quốc), đã phát hiện ra tro tàn của lửa trại vượn người Bắc Kinh 50 vạn năm trước. Điểu này cho thấy rõ tổ tiên của chúng ta 50 vạn năm trước đã học cách sử dụng nhiên liệu cây cỏ làm nguồn năng lượng. Cho dù lửa thời kỳ đó không phải là lửa do con người tạo ra, mà do tự nhiên tạo ra, loại lửa này có lẽ do sấm sét tạo ra, hoặc cũng có thể do sự bùng nổ của núi lửa tạo nên. Việc sử dụng lửa không chỉ giúp cho sức sản xuất của xã hội nguyên thuỷ được nâng cao mà còn thúc đẩy sự phát triển của xã hội. Khi các nhà khoa học phần tích lịch sử phát triển văn minh vật chất nhân loại, đã từng phân chia các nguyên liệu dùng trong lịch sử nhân loại, ví dụ như chia thành thời kỳ đồ đá, thời kỳ đổng đen, thời kỳ đồ sắt... mà lửa chính là nguồn động lực của các giai đoạn lịch sử này. 25 Vào thời kỳ đổ đá cách đây 7, 8 nghìn năm, con người đã phát triển từ mài chế đồ đá sang dùng lửa để chế tác đồ gốm. Từ đó con người chia tay với thời kỳ đồ đá cũ kéo dài 200-300 vạn năm, bước vào thời đại đồ đá mới. Trong các di chỉ tại thôn Ngưỡng Chiêu huyện Thăng Trì, tỉnh Hà Nam Trung Quốc, đã phát hiện ra gốm màu do con người chế tạo ra, đây có lẽ là sản vật cách ngày nay 5000 - 6000 năm. Phát minh ra đồ gốm là một trong những cống hiến vĩ đại của người dân Trung Quốc đối với văn minh nhân loại. Việc có được phát minh này chính là động lực ban đầu giúp ích cho việc dùng nhiên liệu cây cỏ. Gốm thời kỳ đố đá mới Đến 3.000 năm trước công nguyên, con người phát minh ra kỹ thuật luyện kim. Kim loại đươc tôi luyện đẩu tiên là đồng đen. Giai đoạn lịch sử này được các nhà lịch sử học gọi là Thời kỳ đồng đen. Hơn thế nữa tôi luyện đống đen cũng được nhiên liệu cây cỏ giúp ích rất nhiều. Đồng đen là một loại hợp kim có được nhờ tôi luyện đồng đỏ và kẽm dưới nhiệt độ cao của lửa. Từ sử dụng đổ đá sang sử dụng đổ đồng đen, đây chính là bước nhảy vọt cùa lịch sử nhân loại. Trung Quốc là một trong những quốc gia phát đạt nhất, sử dụng đồ đổng đen sớm nhất trong lịch sử nhân loại. Trong đổ đồng đen của thời kỳ nhà Ân đào lên ở một thôn nhỏ An Dương tỉnh Hà Nam, có thể nhìn thấy đồ đồng đen chế tác thời kỳ đó cùa Trung Quốc vô cùng tiên tiến, thu hút sự chú ý của mọi người. Đổ đổng đen sắc bén, chắc chắn hơn đổ đá, việc sử dụng các công cụ chế tạo càng có hiệu quả, do vậy khiến sức sản xuất của xã hội càng phát triển mạnh. 26 Cách đây 1.400 năm, con người lại bắt đầu luyện thép và từng bước sử dụng đổ sắt để thay thế đồ đổng, từ đó lịch sử bước vào Thời kỳ đổ sắt. Xem xét đổ sắt đào được tại Trung Quốc, ngay từ thời kỳ Xuân Thu đã luyện ra thép sống. Tại xã Trình Kiểu, huyện Lục Hợp, tỉnh Giang Tô đã đào được một miếng thép sống tôi luyện cuối thời Xuân Thu, đây là hiện vật thép sống đầu tiên trên thế giới. Tôi luyện thép sống thời kỳ đầu vẫn là sử dụng nhiên liệu cây cỏ. Đến nay, ở một số làng quê xa xôi, vẫn còn sử dụng nhiên liệu cây cỏ tạo lửa luyện thép, thậm chí còn dùng chúng để luyện vàng. Việc tạo ra và sử dụng lửa nhân tạo là cách khiến con người lần đầu tiên chi phối tự nhiên, thoát khỏi việc lấy lửa phụ thuộc vào trời. Đây là một chuyện ghê gớm, vì thế Ảng-ghen nói: đó là một trong những ranh giới giữa người và động vật. Thực chất của nhiên liệu cây cỏ chính là giúp những chất hoá học có trong thực vật chuyển hoá thành nhiệt năng, quang năng. Nhưng người nguyên thuỷ không biết biến loại năng lượng này thành động lực thực sự, tức là cơ năng, bởi thế ngọn lửa nguyên thuỷ không thực sự giải phóng sức lực của con người. Động lực của xã hội nguyên thuỷ vẫn phụ thuộc nhiểu vào sức người và gia súc. Bắt đầu từ “tên lửa bay” Thời kỳ nhà Minh ở Trung Quốc có một bộ binh thư “Vũ khí thông minh”, bên trong có ghi chép rất nhiều vũ khí thời cổ đại, trong đó có hai tên gọi rất có ý nghĩa. Một loại gọi là “tên lửa bay”, loại còn lại gọi là “tên lửa đầu rồng”. Dựa vào hai tên gọi này cũng biết chúng có liên quan đến lửa. Hai loại vũ khí này dùng mũi tên có chứa thuốc nổ để tạo ra sức đẩy, vì thế cũng được gọi là “hoả khí”. Chúng là vũ khí làm bằng que tre hoặc giấy chế thành. Một loại chế thành hình con quạ. Một loại chế thành hình con rồng. Trong bụng của chúng đều có chứa thuốc nổ. Đổng thời, còn cắm thêm nhiều mũi tên chứa thuốc nổ. Mũi tên chứa thuốc nổ phụt theo khí có được sau khi thuốc nổ cháy đẩy ra phía trước. Sau khi đốt cháy mũi tên thuốc nổ, “con quạ” và “con rồng” sẽ theo khí đẩy mạnh xuống, bay đến trận địa của địch, rồi phát nổ. Do hai loại “con quạ” và “con rống” đểu dựa vào thuốc nổ để thúc đẩy, vì thế mới có hai tên gọi thần kỳ là “thần hoả phi nha” và “hoả long xuất thuỷ”. 27 Từ nguyên lý tạo ra hai loại vũ khí này có thể thấy rõ: động lực của chúng là từ thuốc nổ. Mọi người đều biết, thuốc nổ là một trong bốn phát minh vĩ đại nổi tiếng thế giới của tổ tiên người Trung Quốc. Thành phần chủ yếu của thuốc nổ là kali nitrat, lưu huỳnh và than củi, trong đó kali nitrat màu trắng, lưu huỳnh màu vàng, còn than củi màu đen, pha trộn chúng vào với nhau, sẽ chuyển thành màu đen, vì thế loại thuốc nổ này được gọi là thuốc nổ màu đen. Than củi trong thuốc nổ màu đen chính là sự biến hình của nhiên liệu cây cỏ, nó cũng là một nguồn năng lượng cũ. Trong cuốn sách cổ “nguyên vật” của Trung Quốc, có cả phẩn ghi chép vể việc “Chúc Dung chế than”. Chúc Dung là một vị thần lửa thời kỳ thượng cổ ở Trung Quốc. Khoảng 2.400 năm trước, người dân lao động cổ đại Trung Quốc đã học cách dùng dùng cây củi sấy khô để tạo ra than củi. Than củi đã được con người trực tiếp dùng làm nhiên liệu. Ví dụ như khu vực miến Nam dùng nó để sưởi ấm vào mùa đông, khu vực miền Bắc lại dùng nó để nướng thịt. Đến thời nhà Thương, con người lại dùng than củi để luyện kim. Trong thực tiễn, con người nhận thấy rằng than củi là một loại nhiên liệu tốt hơn củi gỗ, nó có thể phát nhiệt cao mà lại không gây khói. Đến thời kỳ nhà Đường, do sự phát triển của y dược học và kỹ thuật luyện đơn, có người đã chà sát than củi thành dạng bột, và vôi chín (tức là kali nitrat), lưu huỳnh trộn lẫn vào nhau chế thành thuốc dùng để chữa bệnh. Vì thế mới có tên gọi “hoả dược”. Do thuốc nồ sau khi bị đốt cháy gây ra hiện tượng thiêu đốt bất thường dữ dội, vậy là thuốc nổ nhanh chóng được chuyển sang dùng trong quân sự. Các nhà quân sự thời cồ đại Trung Quốc dùng nó để chế ra mũi tên lửa, đại bác và súng kíp. Sau này, con người còn dùng mũi tên chứa thuốc nổ để thúc đẩy vũ khí bay xa, tạo ra loại vũ khí mới là “thẩn hoả phi nha” và “hoả long xuất thuỷ”. Từ đó, khiến thuốc nổ chuyển từ dùng trong quân sự phát triển sang dùng trong những vật thể vận chuyển. Như vậy, đã xây dựng nền tảng cho sự phát triển của tên lửa vận chuyển - công cụ hàng không vũ trụ hiện đại. Công lao giúp tên lửa vận chuyển có thể đẩy những con tầu vũ trụ như vệ tinh nhân tạo ra khỏi Trái Đất, hoàn toàn thuộc vể động cơ tên lửa. Động cơ tên lửa tận dụng thuốc đẩy sau khi cháy tạo ra phản ứng khí đẩy lực tiến lên. Thuốc đẩy là tên gọi chung cho thuốc ôxy hoá và và nguyên liệu. Do trong thuốc nổ bao hàm 28 nhiên liệu than củi, lại chứa cả thuốc ôxy hoá gồm kali nitrat và lưu huỳnh, vì thế, nó không cần phải lấy ôxy trong không khí để đốt cháy. Cũng chính vì nguyên nhân này, động cơ tên lửa có thể làm việc trong không gian bên ngoài Trái Đất không có không khí, từ đó có thể đảm trách nhiệm vụ nặng nể của các phương tiện hàng không vũ trụ. Động cơ tên lửa có thể dùng phương pháp hiệu quả nhất, biến nhiệt năng của nhiên liệu thành cơ năng. Động cơ tên lửa hiện đại có hai loại lớn: một loại dùng nhiên liệu thể rắn, thuốc nổ màu đen; một loại dùng nhiên liệu dạng lỏng, gồm có dầu hoả, cồn và hydro dạng lỏng... Đặc điểm của động cơ tên lửa là lực đẩy mạnh, công suất của nó vượt xa công suất của các loại động cơ khác. Ví dụ như một tên lửa công suất khoảng 100 triệu mã lực, tương đương với tổng công suất của 20 nghìn chiếc máy bay phản lực. Mỗi giây nó phải tiêu hao khoảng 15 tấn thuốc đẩy. Thuốc nổ Thuốc nổ ở Trung Quốc ngay từ thời nhà Đường đã thông qua Ba Tư, Ấn Độ và khu vực Ả rập chuyển đến Châu Âu và các nước trên thế giới, từ đó thúc đẩy sự phát triển liên quan đến kỹ thuật của thế giới. Bởi vậy, người thầy cách mạng Ảng ghen nói: “Việc ứng dụng thuốc nổ và súng ống tuyệt đối không phải là hành vi bạo lực, mà là một ngành công nghiệp, cũng chính là sự tiến bộ của nền kinh tế”. Ngày nay, khi chúng ta nhìn thấy tên lửa vận chuyển đưa thiết bị hàng không, vũ trụ lên không trung, chúng ta không thể quên công lao phát minh thuốc nổ trước đây, mà phát minh thuốc nổ thì không thể quên tác dụng của than củi. 29 Ngoài dùng để chế tạo thuốc nổ, than củi còn có công dụng đặc biệt. Người ta dùng hơi nước xử lý nhiệt nóng của than để tạo ra một loại than củi đặc thù. Bề mặt của nó có rất nhiều lỗ nhỏ, vậy là có một loại mới gọi là than hoạt tính. Than hoạt tính có bản lĩnh kỳ diệu, có thể hút lại rất nhiều vật nhỏ, vì thế trong hoá học nó được gọi là “thuốc hút bám”. Ví dụ như trong nước đường đỏ cho một ít than hoạt tính, khi quấy lên, màu sắc sẽ mất đi, đường đỏ liến biến thành đường trắng. Than hoạt tính không chỉ có thể hút đi sắc tố, mà còn có thể hút đi khí độc. Người ta dùng than hoạt tính chế thành mặt nạ phòng độc, sau khi đeo vào sẽ không làm cho khí độc ngấm vào cơ thể. Than hoạt tính Sức người và sức gia súc - sử dụng năng lượng thể lực Năng lượng thể lực là một loại năng lượng được con người sử dụng sớm nhất, là sự bảo đảm cho cuộc sống của người nguyên thuỷ. Để sinh tồn, trước tiên người nguyên thuỷ phải ăn. Ản quả trên cây phải dùng tay hái xuống; ăn thịt động vật phải dùng tay săn bắn thông qua công cụ. Loại công cụ này có thể là thân cây, cũng có thể là cung tên, cũng có thể là mũi lao. Cho dù là loại công cụ nào, thì đểu phải dựa vào sức người để làm. Sức người chính là năng lượng thề lực nguyên thuỷ đầu tiên. 30 Nếu nói trong xã hội nguyên thuỷ, năng lượng thể lực được con người sử dụng phục vụ cho sự sinh tồn của bản thân, thì đến xã hội nô lệ, năng lượng thể lực của nô lệ lại chủ yếu phục vụ cho chủ nô. Chủ nô biến nô lệ thành những “công cụ biết nói”, tất cả công việc lao động đều do nô lệ đảm nhiệm, nô lệ tận dụng động lực cơ bắp của bản thân, là nguồn năng lượng chù yếu cung cấp cho sản xuất xã hội. Trong lao động nông nghiệp, cày ruộng, cuốc đất, bón phân, tưới nước, thu hoạch, gia công lương thực..., tất cả đểu được tiến hành bằng cơ bắp của nông dân và nô lệ. Trong giao thông vận tải và công nghiệp nguyên thuỷ, cũng đều dựa vào sức người như vậy. Quay sợi, chèo thuyền và kéo thuyền... đều phải dùng bằng sức lực của nô lệ và nhân công. Trong lao động, con người dần dần phát hiện một số loài động vật, đặc biệt là sức lực của gia súc có thể thay thế một phần nhân lực. Vậy là, một phần thể lực của con người đã được giải phóng và được thay thể bằng sức gia súc. Theo nghiên cứu, 2.600 năm trước công nguyên, con người đã dùng gia súc để kéo xe - xe bò và xe ngựa. Hơn 3.000 năm trước, Trung Quốc đã bắt đầu dùng sức gia súc để cày ruộng. Còn ở nước khác, ví dụ tại lưu vực hai con sông (sông Tigris và sông Euphrates) - một trong những vùng đất khởi nguồn của văn minh cổ và văn minh cổ đại Ai Cập, thì phải đến đầu và giữa thế kỉ thứ III trước công nguyên mới có cày gỗ dùng sức gia súc kéo. Ngoài lao động nông nghiệp, các công việc khác cũng bắt đầu sử dụng năng lượng thể lực của động vật. ở Trung Quốc, hơn 2.000 năm trước, sức gia súc bắt đầu được sử dụng trong luyện kim. Khi đó chủ yếu dùng sức gia súc để thổi gió, nhằm tăng thêm nhiệt độ đốt cháy nhiên liệu, về sau, trong các ngành nghề như dệt lụa trong ngành dệt, láy nước muối trong ngành sản xuất muối, ép mía lấy nước trong ngành sản xuất đường đều dùng sức gia súc. Đặc biệt trong kéo xe, thồ chở hàng, thì sức gia súc được sử dụng phổ biến. Cho đến nay, sức gia súc vẫn phát huy tác dụng tương tự trong lĩnh vực này. 31 Ngựa thô hàng Sức người và sức gia súc xét cho cùng đểu là sức mạnh cơ bắp, sức mạnh này bắt nguổn từ cơ năng sản sinh ra từ hoạt động sinh lí của người và động vật. Loại năng lượng này về bản chất là một loại năng lượng hoá học. Người và động vật ăn thức ăn, thông qua tác dụng hoá học, tích luỹ sức lực. ưu điểm cùa nguồn năng lượng này là rất dễ lấy, khi sử dụng cũng vô cùng thuận lợi. Tuy nhiên, nhược điểm rõ rệt của chúng trước hết là công suất có hạn, không thể đảm nhiệm những công việc nặng nhọc đòi hỏi nhiều sức lực; thứ hai là không thể sử dụng liên tục, không ngừng vì người và gia súc đều cần phải nghỉ ngơi, như vậy sẽ không thể làm những công việc vĩnh viễn không ngừng nghỉ; ngoài ra, nó không phát huy tác dụng với những vị trí khoảng cách xa, người và gia súc chỉ có thể làm những công việc ở gần bên cạnh, cho dù sử dụng công cụ cũng không thể làm công việc máy móc cách xa vài dặm. Do vậy, để phát triển sức sản xuất, con người không thể không tìm kiếm những nguồn năng lượng mới. Trong quá trình tìm nguồn năng lượng mới, con người tìm ra hai sức mạnh tự nhiên sẵn có, đó chính là sức nước và sức gió. 32 3 . NGUỔN Lực ĐƯỢC sử DỤNG SỚM NHẨT Sức gió và sức nước là một trong những nguồn lực được con người nhận biết và sử dụng sớm nhất. Nhưng, e rằng kiến thức cùa con người về những tai hoạ do hai nguồn lực này gây ra còn sâu sắc hơn nhiều so với những lợi ích mà chúng mang lại. Cuồng phong ầm ẩm, đặc biệt là bão và gió lốc cuốn phăng đi biết bao nhiêu ngôi nhà tranh, quật đổ bao nhiêu hoa màu cây cối; nước lũ ngập tràn, làm ngập lụt biết bao nhiêu vùng đất, xối đổ bao nhiêu vùng quê. Nói về gió, gió cấp 5 với tốc độ gió 9 - lOm/s, thổi vào bế mặt Trái Đất, có thể nhận một lực khoảng 50kg với mỗi một mét vuông; còn những cơn bão đáng sợ thì còn khủng khiếp hơn nhiều: tốc độ của nó đạt đến 50-60m/s, lực tác động vào mỗi một mét vuông đạt khoảng 200 kg. Năm 1903, một cơn bão đã huỷ diệt 800 ngôi nhà, 100 ngôi trường và 25 vạn cây to của nước Anh và nước Pháp. Có người từng làm phép tính, muốn nhổ được 25 vạn cây to, gió mỗi giây phải phát ra công suất bằng lực của 1.000 con ngựa. Đó là một lực vô cùng lớn, nếu như lợi dụng sức mạnh có tính phá huỷ này để tạo phúc cho nhân loại thì tốt biết bao! Tai hoạ của nước lũ càng khiến con người kinh sợ. Trong các câu chuyện thần thoại của Trung Quốc và kinh thánh phương Tây đểu miêu tả tình cảnh của nạn ngập lụt thời cổ đại. Trong sách cổ “Thượng thư thiêu điển” có ghi chép vế cơn đại hồng thuỷ thời kỳ tiên đế, khi nước lũ cao bằng nửa thần cây. Để trốn chạy tai hoạ này, con người phải dùng cách “người dưới làm tổ, người trên xây hang”. Mà theo nghiên cứu, có một trận lũ mức nước cao gần vài nghìn mét, nó dường như làm ngập lụt gần như tất cả các tỉnh ven biển Trung Quốc. Trận lũ như vậy, thì cho dù có “xây tổ làm hang” trên cây thì cũng khó mà tránh được tai hoạ chí mạng. 3A- NÀNG LƯỢNG KỲ DIỆU 33 Có những trận lủ xảy ra trong thời gian dài, thời kỳ xa xưa cũng có ghi chép đến vẩn để này. Tuy kinh thánh của phương Tây toàn kể chuyện thần thoại, nhưng cũng phản ánh hiện tượng nước lũ thời kỳ cổ xưa. Ví dụ như một trận đại hồng thuỷ được ghi chép trong đó đã kéo dài liên tục lên tới 40 ngày. Trong sách viết: “Khắp nơi núi cao đểu bị ngập nước, mức nước cao hơn núi 15 khuỷu tay, đỉnh núi đều bị ngập nước”. Sau 40 ngày, nước lũ mới dần dần rút đi, cho đến 150 ngày sau mới rút hết hoàn toàn. Trong thần thoại miêu tả, Thượng Đế vì muốn giúp con người tránh khỏi thảm hoạ huỷ diệt đã rủ lòng thương gọi một người tên là Nặc Nha, ngồi thuyền đến cứu mới có thể sinh tổn. Tai hoạ này nghe nói là do thượng đế trừng phạt loài người gây nên, đầy đương nhiên là cách nói của những người tạo ra thần thánh. Kỳ thực, người thực sự chi phối nước lũ không phải là Thượng Đế, mà là tự nhiên. Nói một cách cụ thể, là Mặt Trời. Mặt Trời khiến nước ở Trái Đất bốc hơi, sau khi bị làm lạnh biến hành mưa, rơi xuống mặt đất tạo thành nước, vì thế nước trên thực tế là do Mặt Trời tạo thành. Đương nhiên, sau khi con người nhận thức về nước lũ một cách khoa học mới có khả năng tự đứng lên làm Thượng Đế, biến những tai hoạ của nước lũ thành động lực đem lại hạnh phúc cho nhân loại. Có lẽ nạn bão táp và nạn lũ lụt đã gầy ra quá nhiều tai hoạ cho người cổ đại, vì thế, ngay từ ngày xưa, Trung Quốc đã đặt hai từ “gió” và “nước” kết hợp với nhau biến thành từ “phong thuỷ”. Ngày xưa, “phong thuỷ” thường làm danh từ để nói đoán điềm lành, điềm dữ. Trong xã hội còn xuất hiện thầy phong thuỷ đoán số. Ngày nay, chúng ta đã tách thành phẩn mê tín trong đoán số của thầy phong thuỷ, chỉ có ý nghĩa vốn có của từ phong thuỷ. Nhìn từ góc độ nguồn năng lượng, chúng là hai loại động lực giá rẻ mà thiên nhiên ban tặng cho con người, là hai anh em được sinh ra từ nguồn năng lượng Mặt Trời. Đôi nguồn năng lượng Mặt Trời này vừa già lại vừa trẻ. Vì ngay từ vài nghìn năm trước, con người đã biết sử dụng chúng, chúng đã từng viết nên một trang huy hoàng trong lịch sử văn minh nhân loại. Tuy nhiên, trong những năm tháng dài đã qua, chúng chưa phát huy đáy đủ tác dụng của bản thân, chỉ đến thời kỳ hiện đại, con người mới nhìn chúng với một con mắt khác, có sự nhìn nhận lại và khai thác một cách hiệu quả hơn, vì vậy, có thể nói chúng hiện nay đã cải lão hoàn đổng, lại phơi phới như thời thanh xuân. 343B- n A n g Lư ợ n g kỳ d iệ u Sức gió - “năng lượng xanh” Lịch sử con người sử dụng sức gió đã có từ rất lâu, từ sau khi con người sử dụng sức người và sức gia súc, đây là một trong những nguổn lực được sử dụng đầu tiên. Dấu hiệu con người sử dụng sức gió thời kỳ đầu là quạt gió và vải buồm. Trong các phiên chợ ngày xuân, một trong những đổ chơi mà thiếu niên, nhi đổng thích chơi nhất có lẽ là chiếc chong chóng nhờ gió mà quay vù vù. ở châu Âu, quạt gió xuất hiện sớm nhất khoảng thế kỷ thứ VIII sau công nguyên. Buổm gió là một loại vải buồm thúc đẩy thuyến buổm tiến lên mà chúng ta vẫn thường thấy, ở Trung Quốc, hơn 2.000 năm trước vào thời kỳ Tây Hán đã xuất hiện thuyền chạy bằng sức gió. Tôn Quyến thời Tam Quốc phái quân vượt biển Đông sang Đài Loan và phái Viên Viễn đến Đông Nam Á đều sử dụng thuyền buồm, Việc sử dụng thuyền buồm ở Trung Quốc vô cùng khoa học, trong tài liệu lịch sử triều Tống có nhắc đến: “Gió có 8 hướng, chỉ phần trên đầu là không thể đi được” - ý nói là, sử dụng buồm gió để đẩy thuyền đi, nếu gặp gió thổi 8 hướng, chỉ có gió trên đỉnh đầu không thể làm thuyền đi được, còn gió từ 7 hướng còn lại đều có thể sử dụng buồm vải quay một góc nhất định thì gió có thể đẩy thuyền đi. Hơn nữa việc sử dụng vải buồm cũng từ những cột buồm, cánh buồm đơn phát triển thành nhiều cánh buồm cột buổm, có đôi khi lên tới 12 cánh buồm. Thuyền buồm không chỉ có thề đi trên sông hồ mà còn có thể đi xa trên biển lớn. 500 năm trước, Colombo đã sử dụng thuyền buồm vượt Đại Tây Dương, và tìm ra châu Mỹ. Cối xay gió ở châu Âu 35 Quạt gió sử dụng gió thúc đẩy cánh quạt quay chuyển để hoạt động, ở Trung Quốc đầu tiên quạt gió chỉ là một loại đổ chơi của trẻ con, đến khoảng sau đời nhà Nguyên, nhà Minh mới bắt đầu bước vào giai đoạn ứng dụng. Những máy quạt gió bên bờ sông dùng để hút nước tưới tiêu, về sau, được dùng để xay gạo, xay bột, làm thức ăn gia súc. Quạt gió của Trung Quốc khoảng hơn 1000 năm trước chuyển sang phương Tây và được một số quốc gia đưa vào ứng dụng rộng khắp. Trong đó người Hà Lan thuộc Bắc Âu dường như đã biến quạt gió trở thành biểu tượng của quốc gia. Sau khi quốc gia này bắt đầu xuất hiện quạt gió vào thế kỉ XV, đến giữa thế kỉ XVIII, cả nước đã xây dựng hơn 9000 máy quạt gió, chủ yếu dùng để hút nước và xay bột. Thuyền lớn cột buồm thời cổ đại Hai loại công cụ cổ xưa dùng lực của gió là quạt gió và vải buồm đã có những cống hiến vĩ đại cho sự phát triển của văn minh nhân loại. Tuy nhiên, cùng với việc sử dụng than và dẩu thô, thêm vào đó là sự xuất hiện của động cơ chạy bằng hơi và động cơ đốt trong, quạt gió và vải buồm đã tỏ rõ sự hạn chế và lạc hậu trong vận hành, và chúng dần dẩn bị đào thải khỏi vũ đài các nguồn năng lượng. Cho đến nay, mọi người có lẽ sẽ nhìn thấy một số chiếc quạt gió và thuyền buồm hoạt động, đó cũng chỉ là một loại công cụ có tính phụ trợ hoặc là những sản phẩm chỉ để giành cho người tham quan. 36 Có điếu, mọi người không thể quên được gió - nguồn năng lượng vô giá không bao giờ cạn kiệt. Đặc biệt là đến thập kỷ 70 của thế kỷ XX, khi thế giới xuất hiện cuộc khủng hoảng năng lượng, các nhà động lực học lại hướng ánh mắt vào gió. Vì sao vậy? Hoá ra năng lượng từ gió có rất nhiều ưu điểm. Một trong những ưu điểm của gió là đầy là một nguồn năng lượng lớn, có thể tái sử dụng. Theo ước tính, nếu dùng toàn bộ nguồn năng lượng gió để phát điện thì công suất có thể lên tới 1000 triệu kw. Nguồn năng lượng tạo ra từ việc đốt than trên toàn thế giới mỗi năm chỉ chiếm 1/3000 năng lượng do gió cung cấp một năm. Trong đó, hiện nay chỉ nguyên nguồn năng lượng gió trong độ cao 200m tiếp giáp vể bể mặt lục địa đã vượt qua tổng số năng lượng tạo ra từ các loại nhiên liệu khoáng chất khai thác từ dưới lòng đất trên toàn thế giới mỗi năm. Chẳng trách mọi người đều nói sức gió là “than màu xanh”. Đương nhiên gió không phải màu xanh, chỉ là nó thổi trên bầu trời xanh, mọi người gọi nó bằng cái tên đầy hình tượng. Một ưu điểm khác của năng lượng gió là vô cùng sạch sẽ, không gây ô nhiễm môi trường. Đốt củi, đốt than, đốt dầu đểu tạo ra khí thải, những khí thải này phát tán ra không trung, tạo nên nguồn ô nhiễm cực lớn. Nhưng nếu sử dụng năng lượng gió không phải đốt cháy, cũng không gây ra khí thải. Gió vào từ máy móc động cơ rất sạch sẽ, sau khi làm việc thổi ra ngoài vẫn sạch sẽ, thật là “ra bùn mà không ô nhiễm”. Thời cồ đại, sức gió chủ yếu dùng để cung cấp cho năng lượng máy móc, thúc đây một số máy móc vận hành. Nhưng ngày nay, các nhà động lực học lại khao khát dùng gió để phát điện. Cũng có thể nói, dùng sức gió thúc đẩy máy động cơ, rồi máy động cơ bằng sức gió lại kéo theo máy phát điện sản sinh ra điện. Nguyên tắc làm việc của máy động cơ bằng sức gió và quạt gió cổ xưa không khác nhau nhiếu, bộ phận chủ yếu chính là bánh xe giống như trong quạt gió. Nó được lắp trên phần khung giống như đầu máy bay, nhìn trông giống phần đầu của một chiếc máy bay cánh quạt. Do sức gió ở trên không trung mạnh hơn ở bên dưới, nên phần khung máy thường lắp trên giá tháp cao. Quốc gia sử dụng động cơ bằng sức gió đầu tiên là Đan Mạch, nhưng sau này Hà Lan lại vượt lên và đặc biệt coi trọng nguồn năng lượng này. Ngoài ra, các nước Mỹ, Ô-xtrây-li-a, Thuỵ Sĩ, Đức, Canada, Nhật Bản, Thuỵ Điển, Monaco... 37 cũng tập trung phát triển dùng sức gió để phát điện. Đan Mạch chuẩn bị lắp 2000 quạt gió trên cả nước, dự tính đến năm 2000 sẽ cung cấp cho cả nước 1/4 đến 1/3 lượng điện cẩn thiết. Hà Lan được coi là “quốc gia cùa những chiếc quạt gió”, trước đây quạt gió của quốc gia này chủ yếu dùng để hút nước và xay bột, ngày nay cũng chuyển hướng sang dùng để phát điện. Theo dự đoán, đến cuối thế kỉ này, năng lượng điện tạo ra bằng sức gió chiếm 1/5 lượng điện tiêu hao trong cả nước. Tính đến tháng 1 năm 1984, tổng lượng điện tạo ra bằng sức gió của Mỹ đã đủ chiếu sáng cho 150.000 hộ gia đình. Đến năm 1985, đã tăng lên thành 450.000 hộ. ước tính đến năm 2000, lượng điện tạo ra bằng sức gió của nước Mỹ sẽ vượt qua lượng điện hạt nhân hiện nay của chính nước này, tương đương với lượng điện sản xuất bằng sức nước hiện nay cùa Mỹ, chiếm 10% tổng lượng điện của toàn nước Mỹ. Dầu thô của Monaco rất thiếu thốn, vì thế họ cũng rất coi trọng việc khai thác sức gió. Quốc gia này có rất nhiều đèo, thế là trên đèo họ xây dựng những nhà máy phát điện bằng sức gió. Để nâng cao công suất phát điện bằng sức gió, Monaco đặc biệt nhập những kỹ thuật đỉnh cao về hàng không và vũ trụ của Pháp, lắp đặt tuabin bằng sức gió tham khảo theo nguyên lý động lực học không khí của máy bay và máy bay trực thăng. Mỗi tuabin có thể cung cấp 600 kw điện. Có một nhà máy phát điện lắp 84 tuabin bằng sức gió, trở thành một trong những nhà máy phát điện bằng sức gió lớn nhất trên thế giới. Nghiên cứu vê' tuabin bằng sức gió của Pháp đứng vị trí hàng đẩu thế giới. Tuabin do Pháp nghiên cứu chế tạo được tạo nên bởi 3 cánh quạt dài 105 thước Anh, trọng lượng của mỗi cánh quạt chỉ khoảng 3 kg. Đó là do sử dụng sợi các bon nguyên liệu ghép tiên tiến nhất. Sau khi nước Đức nhập loại tuabin này vào nhà máy phát điện Aimuden đã giúp lượng điện sản xuất ra đạt 1500 kw, tăng 2-3 lần so với lượng điện tạo ra bởi động cơ bằng sức gió trước đây. Quạt gió sử dụng tuabin để lấy điện 38 Phát điện bằng sức gió hiện nay chủ yếu dùng để chiếu sáng, thông tin không dây... Ví dụ như dùng để thắp sáng tháp hải đăng và việc dùng điện của trạm vệ tinh mặt đất... Theo dự đoán, nếu các nước trên thế giới có thể khai thác một cách hợp lý nguồn năng lượng từ gió thì mỗi năm có thể tạo ra được 6500 triệu kw điện. Tuy nhiên, dùng sức gió làm nguồn năng lượng cũng tồn tại rất nhiều vấn đế, khiến hiệu quả phát điện không cao. Trước tiên, do mật độ không khí nhỏ, chỉ có 1% thành phần nước. Vì thế, sử dụng sức gió lưu động trong không khí để sản xuất điện không lớn bằng sức nước. Để đạt được hiệu suất lớn hơn thì chúng ta phải tăng đường kính của các bánh xe. So sánh sức nước và sức gió, ví dụ muốn đạt công suất như nhau thì đường kính bắnh xe phải lớn gấp vào trăm lần tuabin nước. Mà về mặt kỹ thuật muốn chế tạo bánh xe to hơn thì không thể làm được, huống chi bánh xe to lên thì thổi chúng cũng khó. Thứ hai là sức gió biến đổi không cố định, có khi phương hướng thay đổi không theo trình tự, có khi lại to nhỏ bất thường, như vậy khó đảm bảo tạo ra nguồn điện ổn định. Để giải quyết vấn đề này, phải áp dụng những thiết bị phức tạp, để tuỳ cơ ứng biến. Cho dù như vậy cũng không thể giải quyết vấn để một cách triệt để, vì đôi khi cơ bản là không có gió, như vậy đành phải đình công đợi nhiên liệu. Để giải quyết vấn để này, có thể áp dụng biện pháp để dành năng lượng gió. Đó chính là khi có gió, lưu giữ sức gió bằng các biện pháp, đợi khi không có gió thì lấy ra sử dụng. Biện pháp dự trữ sức gió có rất nhiều, ví dụ phương pháp áp dụng nén khí giữ năng lượng, pin tích điện lưu giữ năng lượng và khinh khí giữ năng lượng. Ngoài ra, có người còn nghĩ đến một biện pháp giải quyết triệt để, đó là xây các máy phát điện bằng sức gió ở tầng giữa đối lưu của Trái Đất. Chỗ đó cách mặt đất khoảng 10.000 - 18.000 m, không khí liên tục đối lưu, cũng có thể nói là gió ở trên đó không ngừng thổi lên xuống. Như vậy, máy phát điện bằng sức gió có thể phát điện thường xuyên không ngừng. Đương nhiên lắp đặt máy phát điện bằng sức gió kiểu như vậy phải sử dụng máy bay, sau đó dùng dây điện truyền xuống mặt đất. ưu điểm dễ thấy nhất cùa điện bằng sức gió là không tiêu tốn nhiên liệu, không gầy ô nhiễm môi trường như các nhà máy nhiệt điện, dễ chọn địa điểm và tiết kiệm đất xầy dựng, khác hẳn với các nhà máy thủy điện chỉ có thể xây dựng gần dòng nước mạnh với những điểu kiện đặc biệt và cần diện tích rất lớn cho hồ chứa nước. 39 ở Việt Nam, chúng ta đã hiểu ra rằng : Các trạm điện bằng sức gió có thể đặt gần nơi tiêu thụ điện, như vậy sẽ tránh được chi phí cho việc xây dựng đường dây tải điện, điện bằng sức gió đã trở nên rất phổ biến, thiết bị được sản xuất hàng loạt, công nghệ lắp ráp đã hoàn thiện nên chi phí cho việc hoàn thành một trạm điện bằng sức gió hiện nay chỉ bằng 1/4 so với năm 1986. Trạm điện bằng sức gió có thể đặt ở những địa điểm và vị trí khác nhau, với những giải pháp rất linh hoạt và phong phú. Các trạm điện bằng sức gió đặt ở ven biển cho sản lượng cao hơn các trạm nội địa vì bờ biển thường có gió mạnh. Giải pháp này tiết kiệm đất xây dựng, đổng thời việc vận chuyển các cấu kiện lớn trên biển cũng thuận lợi hơn trên bộ. Dải bờ biển Việt Nam trên 3000km có thể tạo ra công suất hàng tỉ kw điện bằng sức gió. Những mỏm núi, những đồi hoang không sử dụng được cho công nghiệp, nông nghiệp cũng có thể đặt được trạm điện bằng sức gió. Trường hợp này không cần làm trụ đỡ cao, tiết kiệm đáng kể chi phí xây dựng. Trên mái nhà cao tầng cũng có thể đặt trạm điện bằng sức gió dùng cho các nhu cầu trong nhà và cung cấp điện cho thành phố khi không dùng hết điện. Trạm điện này càng có ý nghĩa lớn hơn khi thành phố bất ngờ bị mất điện. Điện khí hóa ngành đường sắt là xu hướng tất yếu của các nước công nghiệp. Chỉ cần đặt với khoảng cách lOkm một trạm 4800kw dọc các tuyến đường sắt đã có đủ điện năng cho tất cả các đoàn tàu ở Việt Nam hiện nay. Các đẩu máy diesel và than đá tiêu thụ lượng nhiên liệu rất lớn và gây ô nhiễm môi trường sẽ được thay thế bằng đầu máy điện trong tương lai. Đặt một trạm điện bằng sức gió bên cạnh các trạm bơm thủy lợi ở xa lưới điện quốc gia sẽ tránh được việc xây dựng đường dây tải điện với chi phí lớn gấp nhiếu lần chi phí xây dựng một trạm điện bằng sức gió. Việc bảo quản một trạm điện bằng sức gió cũng đơn giản hơn việc bảo vệ đường dây tải điện rất nhiều. Nhà máy nước ngọt đặt dưới chân những trạm điện bằng sức gió là mô hình tối ưu để giải quyết việc cung cấp nước ngọt cho vùng đổng bằng sông Cửu Long, tiết kiệm nhiên liệu và đường dây. 40 Một trạm 40kw có thề đủ cho một xã vùng cao, một đoàn thăm dò địa chất hay một khách sạn du lịch biệt lập, nơi đường dây chưa thể vươn tới được. Một nông trường cà phê hay cao su trên cao nguyên có thể xây dựng trạm điện bằng sức gió hàng trăm hoặc hàng ngàn kw, vừa phục vụ đời sống công nhân, vừa cung cấp nước tưới và dùng cho xưởng chế biến sản phẩm... Tất nhiên, gió là dạng năng lượng vô hình và mang tính ngẫu nhiên rất cao nên khi đầu tư vào lĩnh vực này cần có các số liệu thống kê đủ tin cậy. Nhưng chắc chắn chi phí đầu tư cho điện bằng sức gió thấp hơn so với thủy điện. Sau khi gia nhập WTO, nền kinh tế Việt Nam cần có một nền công nghiệp điện năng phát triển. Xây dựng điện bằng sức gió là một giải pháp hiện thực, có hiệu quả cao, có thể nhanh chóng đáp ứng nhu cầu điện năng của cả nước. Điện bằng sức gió thật sự là một kho báu vô tận đang chờ người mở! Sức nước - “năng lượng lưu động” Việc sử dụng sức nước vào thời cổ đại, Việt Nam đã có rất nhiều câu chuyện lí thú. Người nguyên thuỷ đã biết tận dụng sức nổi của nước để chèo thuyến. Lương Thế Vinh thời xưa đã biết lợi dụng sức nổi của nước để cân voi. Còn vế việc sử dụng nước làm động lực để hoạt động máy móc thì thế giới đã bắt đầu sử dụng ít nhất nhất cách đây khoảng hơn 2000 năm. Nguyên lí sử dụng sức nước là áp dụng những tuabin nước giống như bánh xe gió. Thời kỳ Tam Quốc ở Trung Quốc đã có lắp đặt những chiếc quạt gió hoạt động bằng sức nước. Những thiết bị này gọi là đường thoát nước. Bên trên nó lắp rất nhiều bánh nằm, khi nước đập vào những bánh xe, sẽ khiến các bánh xe chuyển động quay tít, rỗi thúc đẩy cả chiếc máy quạt gió quạt gió cho lò luyện thép. Quạt gió bằng sức nước thay thế cho quạt gió bằng sức gia súc đã nâng cao tốc độ luyện kim lên rát nhiểu và cũng tăng thêm năng lực sản xuất. Loại quạt gió bằng sức nước dùng trong kỹ thuật luyện thép này sớm hơn khoảng 11 thế kỉ so với phương Tây. Sử dụng sức nước để chế biến lương thực củng bắt nguồn từ thời Hán ở Trung Quốc. Trong cuốn sách “Hằng Tử tân luận” đã đề cập đến một loại cối giã bằng sức nước để giã gạo. Trên cối giã có một tuabin to thế đứng, trên tuabin có 41 một lá gió. Khi nước thúc đẩy tuabin quay chuyển sẽ nhấc tấm ván lên, tấm ván lại tác động vào cán chày, khiến cán chày hoạt động nâng lên rồi lại hạ xuống để tiến hành giã gạo. Và từ thời kỳ xa xưa đó con người đã có một loại máy xay bột gạo, cũng là một loại máy móc chế biến thực phẩm. Nó tận dụng sức nước thúc đẩy tuabin thế nằm, tuabin kéo theo bộ phận xay chuyển động. Để nâng cao sản lượng, về sau lại xuất hiện một loại máy xay bằng nước liên hoàn. Loại máy xay này có tuabin thế nằm rất to, nó cũng đồng thời làm chuyển động mấy nhóm bánh răng, sau đó bánh răng lại làm cho rất nhiều bộ phận xay hoạt động. Có những tuabin có thể đổng thời vận hành 9 chiếc máy xay hoạt động, điều này thực sự thể hiện uy lực cùa nước. Đến thời nhà Nguyên, Trung Quốc lại xuất hiện những máy dệt lớn hoạt động bằng sức nước. Nguyên lí làm việc của máy dệt bằng sức nước cũng không khác so với cối giã bằng sức nước, có điểu cối giã là dùng tuabin thúc đẩy cán chày, còn máy dệt thì dùng tuabin thúc đẩy máy tuabin dệt vải. Ngoài ra, còn có máy móc vận hành bằng sức nước như búa hơi và khoan giếng hút nước... Có thể nói, trong hơn 1000 năm trước, ở châu Âu và Trung Quốc, tuabin nước luôn là nguồn động lực quan trọng trong máy móc công nghiệp.Vào thời kỳ sau đó, sức nước có lẽ là nguổn năng lượng quan trọng trong cuộc sống và sản xuất. Việc sử dụng sức nước cũng giống như việc sử dụng sức gió, do sự xuất hiện của nguổn năng lượng than và dầu thô, đã dẩn dần ít đi và biến mất. Tuy nhiên, phần biến mất chỉ là những máy móc bằng sức nước cổ xưa, còn những loại máy móc mới mẻ đầy hứng thú vẫn được dùng vào mục đích mới đó là phát điện bằng sức nước. Phát điện bằng sức nước chủ yếu dùng ở những nơi vị trí nước có sự chênh lệch lớn, sử dụng nguồn động năng mạnh từ nước thúc đẩy máy tuabin nước rồi tuabin nước lại kéo theo máy phát điện hoạt động, đây chính là sự phát điện bằng sức nước. Lịch sử con người phát điện sớm nhất là bắt đẩu từ khi dùng lửa để phát điện, do nhiệt năng sản sinh từ đốt than khiến nước biến thành hơi, đây chính là nguyên lí làm việc của máy hơi nước. Máy phát điện do máy hơi nước thúc đẩy chính là phát điện bằng sức lửa (nhiệt năng). Máy phát điện bằng sức lửa đã mở ra một kỷ nguyên mới cho việc sử dụng điện của nhân loại, tuy vậy nó cũng có nhiều 42 khuyết điểm. Một trong những khuyết điểm là tiêu hao một lượng than lớn, mà than là một nguổn năng lượng không thể tái sinh, dùng đến đâu hết đến đó. Còn sức nước thì có thể tái sinh, chúng ào ào không ngớt, vĩnh viễn không vơi đi. Máy phát điện bằng sức lửa còn có một khuyết điểm nữa là sản sinh ra khí thải gây ô nhiễm môi trường, còn sức gió và sức nước giống nhau đều là những nguồn năng lượng vô cùng sạch sẽ, không gây ô nhiễm môi trường. Chính vì lí do này, phát điện bằng sức nước bắt đầu khiêu chiến với phát điện bằng sức lửa, dán chiếm vị trí ngày càng lớn trong lĩnh vực phát điện. Nguồn năng lượng nước của toàn thế giới vô cùng phong phú. Nguyên nước chảy vào đại dương mỗi năm, năng lượng bao hàm đạt đến hàng triệu kwh. Trong đó năng lượng nước có thể khai thác chỉ chiếm khoảng 26%, tương đương với lượng điện 2.200 triệu kw. Nguổn năng lượng từ nước của chúng ta cũng vô cùng phong phú, cồng suất khoảng 680 triệu kw, trong đó lượng có thể khai thác đạt 370 triệu kw, chiếm vị trí số một thế giới. Từ đó có thể thấy, phát điện bằng sức nước rất có triển vọng, đưa thế giới tiến lên phát triển mạnh mẽ. Trạm thuỷ điện đẩu tiên trên thế giới bắt đầu vận hành từ năm 1882, nó đặt ở thành phố Appleton bang Wisconsin nước Mỹ. Vê' sau các nước khác cũng lần lượt đưa trạm thuỷ điện vào vận hành. Đến năm 1980, lượng phát điện bằng sức nước mỗi năm trên toàn thế giới đã chiếm 23% tổng lượng điện có được từ các nguồn năng lượng khác. Năng lượng phát điện tổng hợp của trạm thuỷ điện đạt 363 triệu k'W. Tuy tỉ lệ phát điện bằng sức nước không cao nhất nhưng nó chỉ chiếm một phần rất nhỏ nguồn năng lượng nước có thể khai thác, vì thế nhìn từ quan điểm phát triển, thì triển vọng là rất khả quan. Ngành thuỷ điện của Trung Quốc cũng phát triển mạnh. Trung Quốc đã lần lượt xây dựng hàng loạt các trạm thuỷ điện vừa và lớn tại các sông hổ lớn ở Châu Giang, Hoàng Hà, Trường Giang. Trong đó ở các sông Tân Tây Giang, sông Phúc Xuân, cửa sông Đan, đập nước Cát Châu, eo Tam Môn, eo Thanh Đổng, eo Lưu Gia, eo Long Dương, sông Tân Phong, dung lượng của các thiết bị trạm thuỷ điện này đều đạt 5 vạn kw. Trạm thuỷ điện ở sông Tần An xây dựng tháng 4 năm 1960 là trạm thuỷ điện lớn nhất trong số các trạm mới xây thời điểm đó, dung lượng lắp đặt đạt 65 vạn kw. Tháng tư năm 1975, lại xây dựng trạm thuỷ điện lớn nhất lúc bấy giờ - trạm thuỷ điện eo Lưu Gia, lượng phát điện hàng năm của nó đạt 43 5700 triệu kw/h, đã gần bằng tồng lượng điện của các trạm điện trong cả nước năm có lượng điện phát ra cao nhất trước giải phóng. Còn trạm thuỷ điện khác xây ở trên sông Hoàng Hà - trạm thuỷ điện eo Long Dương, có tổng dung lượng lắp đặt là 150 vạn kw. Tháng 7 năm 1981, tổ máy phát điện bằng sức nước và mạng lưới phát điện đầu tiên trong công trình thuỷ lợi đầu mối đập Cát Chầu Trường Giang, có lượng điện phát ra là 17,5 vạn kw. Năm 1988, toàn bộ công trình đập Cát Châu xây dựng xong, xây nên trạm thuỷ điện lớn nhất trong cả nước, tổng dung lượng lắp đặt là 271,5 vạn kw, tương đương với tổng lượng phát điện của 4 trạm phát điện ở eo Lưu Gia, cửa sông Đan, sông Cung Chuỷ và sông Tân An. Lượng phát điện bình quân hàng năm là 15.700 triệu kw/h, gấp 3 lần tổng lượng điện trên toàn quốc trước giải phóng. Mỗi một kw/h nó phát ra có thể làm lợi cho nền kinh tế quốc gia 13 đồng, mỗi năm có thê’ tạo ra giá trị sản lượng hơn 1000 triệu đổng. So với phát điện bằng sức lửa, có thể tiết kiệm 1000 vạn tấn than, tương đương với tổng sản lượng khai khoáng năm 1979 ở Bình Đỉnh Sơn. Gồm có trạm thuỷ điện Tiểu Lang đế và trạm thuỷ điện Tam Hiệp trên sông Trường Giang. Trạm thuỳ điện đập Tam Hiệp( Trung Quốc) Hiện nay, công trình kỳ trước của hai trạm thuỷ điện này - công trình ngăn dòng nước đểu đã hoàn thành. Công trình dập lớn Tam Hiệp Trường Giang kinh động thế giới đã lắp đặt 24 tổ máy thuỷ điện, tổng dung lượng lắp đặt là 1.768 vạn kw, 44 tổng lượng điện một năm của nó ước tính đạt 84.000 triệu kw/h, bằng gấp 3 lần của trạm thuỷ điện đập Cát Châu. Có nghĩa là bằng 1/8 tổng lượng điện cả năm 1991, và bằng với năng lượng sản sinh của 50 triệu tấn than. Trạm thuỷ điện Tam Hiệp Trường Giang dự tính sẽ xây trong 20 năm, đến lúc đó, nó sẽ trở thành trạm thuỷ điện lớn nhất trên thế giới, so với trạm thuỷ điện lớn nhất thế giới hiện nay là Baxiyitai, thì mỗi năm nó còn phát ra nhiều hơn 50 triệu kw/h điện. Nó sẽ đưa nền kinh tế Trung Quốc, đặc biệt là khu vực phía Nam tăng vọt vào thế kỉ sau, phát huy tác dụng vô cùng lớn. Sức nước là một loại lực tự nhiên, sức nước và sức gió có một khuyết điểm giống nhau: không ổn định. Khi trời hạn, nước khô cạn; khi trời ngập úng, nước phong phú. Cho dù cùng một mùa, cũng sẽ có hiện tượng lên xuống. Như vậy điện phát ra lúc to lúc nhỏ, không ổn định. Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học nghĩ ra một biện pháp, chính là năng lượng dùng hổ chứa nước để giữ nước. Xây dựng những đập lớn, cho nước dư thừa vào hồ chứa nước, đợi đến khi cẩn dùng thì xả ra. Hổ chứa nước giống như một “ngân hàng nước”, dự trữ vô cùng thuận lợi. Hồ chứa nước còn có một điểm tốt nữa là có thể điều chỉnh lượng điện bất cứ lúc nào theo nhu cầu của các hộ sử dụng. Ví dụ như, sưởi ấm mùa đông, làm mát mùa hè dùng lượng điện lớn, có thể mở đập nước, mở đủ các máy phát điện, cung cấp lượng điện lớn. Nhưng đến mùa xuân và mùa thu, dùng điện tương đối ít, có thể đóng đập nước, dùng điện hút nước vào hổ chứa nước dự trữ, đẩu tiên phát ít điện, đợi đến khi mức điện cần dùng đạt đỉnh cao thì lại xả ra. Trạm thủy điện hình thức mới này gọi là “trạm điện năng hút trữ nước”. Từ hơn 100 năm trước, trên hồ Lalise, Thuỵ Sĩ đã xây dựng trạm điện kiểu này. Từ thập niên 50 của thế kỷ này trở đi, trạm điện kiểu này đã được phát triển trên nhiều quốc gia. Ngành thuỷ điện của Việt Nam ngày nay cũng đang phát triển mạnh. 45 Nhà máy thủy điện Hòa Bình Nhà máy Thủy điện Hoà Bình được xây dựng tại hổ Hòa Bình, tỉnh Hòa Bình, trên dòng sông Đà thuộc miền Bắc Việt Nam. Cho đến nay đây là công trình thủy điện lớn nhất Đông Nam Á. Nhà máy do Liên Xô giúp đỡ ta xây dựng và vận hành. Công trình khởi công xây dựng ngày 6 tháng 11 năm 1979, khánh thành ngày 20 tháng 12 năm 1994. Công suất sản sinh điện năng theo thiết kế là 1.920 megavvat, gồm 8 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất 240.000 kw. Sản lượng điện hàng năm là 8,16 tỷ kw/h. Nhà máy thủy điện Trị An 46 Nhà máy thủy điện Trị An được xây dựng trên sông Đồng Nai, đoạn chảy qua huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai, cách Thành phố Hồ Chí Minh 65 km về phía Đông Bắc. Nhà máy được xây dựng với sự hỗ trợ về tài chính và công nghệ của Liên Xô từ năm 1984, khánh thành và đưa vào sử dụng từ năm 1991. Nhà máy thủy điện Trị An có 4 tổ máy, với tổng công suất thiết kế 400 MW, sản lượng điện trung bình hàng năm 1,7 tỉ kwh. Hỗ thủy điện Trị An là hồ chứa điều tiết hằng năm, mục đích để phát điện với mực nước dâng bình thường (HBT) 62 m, mực nước chết (HC) 50 m, mực nước gia cường 63, 9 m. Lưu lượng chạy máy ở công suất định mức là 880 mVs, tương ứng 220mVs cho mỗi tổ máy, cột nước tinh là 53m. Nhà máy thủy điện được xây với tổng công suất lắp máy 4 tổ X 100 MW = 400 MW, sản lượng điện hằng năm 1,76 tỉ kwh. Lưu lượng nước xả lũ qua đập tràn cao nhất theo thiết kế là 18.450 mVs. Tuyến áp lực chính gổm đập ngăn sông và đập tràn. Đập ngăn sông được đắp bằng đất đá hỗn hợp, dài 420m, cao 40m, đỉnh đập rộng lOm. Đập tràn xả lũ dài 150m, có 8 khoang tràn, mỗi khoang rộng 15m với 8 cửa van cung được đóng mở bằng cẩu chân dê 2x125 tấn. Đập chính và các đập phụ tạo nên hổ chứa nước rộng 323 km^ với dung tích tổng cộng 2,76 tỉ m^ dung tích hữu ích là 2,54 tỉ m^ dung tích chết 0,218.109 mL Công trình thủy điện Trị An còn có ý nghĩa kinh tế tổng hợp với mục đích chính hòa lưới điện quốc gia cùng với các nhà máy khác cung cấp điện cho phụ tải toàn quốc. Ngoài ra, là thủy điện đa mục tiêu, công trình còn đảm bảo nước cho sinh hoạt, nông nghiệp, đẩy mặn và điều tiết lũ... 47 Công trình thuỷ điện Sơn La Hổ chứa nước Sơn La được xây dựng trên thượng nguồn sông Đà thuộc địa phận tỉnh Sơn La. Vị trí khu vực xây dựng thuỳ điện Sơn La Ảnh mô hình 3 chiểu toàn cảnh đâu mối công trình thuỳ điện Sơn La 48 Sông Đà nổi tiếng với sự hung hãn và dữ dằn mỗi mùa mưa lũ, đã bị khuất phục dưới bàn tay con người. Với 5 bậc thang thủy điện bao gồm: - Nhà máy thủy điện (NMTĐ) Hòa Bình: 1.920 MW - NMTĐ Sơn La: 2.400 MW - NMTĐ Lai Châu: 1.200 MW - MNTĐ Huội Quảng: 520 MW - NMTĐ Bản Chát: 180 MW Sông Đà cũng sẽ trở thành nguồn cung cấp thuỷ điện lớn nhất cả nước, lên tới khoảng 6.000 MW điện vào năm 2015. Có thể so với các Trung tầm nhiệt điện khí Phú Mỹ đã đi vào hoạt động hay một số trung tâm nhiệt điện khác được dự tính đặt ở Nghi Sơn, Vũng Áng củng cỡ vài nghìn MW thì NMTĐ Sơn La nói riêng hay toàn bộ các NMTĐ trên sông Đà cũng chưa phải là khổng lồ. Nhưng nếu so sánh nguồn nhiên liệu để phục vụ cho phát điện thì sông Đà thật sự là một kho vàng trắng. Nhà máy thủy điện Sơn La là công trình trọng điểm quốc gia, cung cấp nguồn điện năng để phát triển kinh tế - xã hội phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, góp phần chống lũ về mùa mưa và cung cấp nước về mùa kiệt cho đổng bằng Bắc Bộ, góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội vùng Tây Bắc. Công suất lắp máy dự kiến của nhà máy là 2.400MW Công trình đã được khởi công và chặn dòng vào ngày 2/12/2005. Dự kiến sẽ phát điện tổ máy đầu tiên vào năm 2015. Tuy nhiên, theo Tổng Cty Điện lực Việt Nam và Tổng Cty Sông Đà (đơn vị làm tổng thầu), đến năm 2010 nhà máy đã phát điện tổ máy đầu tiên, trước khi hoàn thành và đưa vào sử dụng tất cả 6 tổ máy vào năm 2013. 4A- NÂNG LƯỢNG KỶ DIỆU 49 4 . THAN-ĐA ĐEN Than là một trong những nhiên liệu quen thuộc nhất của chúng ta, bề ngoài của nó giống như đá, màu đen đen, vì thế có người gọi là “đá đen”. Từ sau khi phát hiện ra than có thể đốt cháy, con người bắt đầu có cái nhìn khác với nó, và gọi nó là “vàng đen”. Nhà lãnh đạo cách mạng Lênin so sánh nó với “lương thực của ngành công nghiệp”, đó là vì sao? Vì giống như con người cần ăn thức ăn để cung cấp năng lượng, các loại máy móc trong ngành công nghiệp cũng cẩn “thức ăn” để cung cấp nguồn năng lượng. Một trạm phát điện bằng sức lửa, một ngày phải “ăn” 100 tấn than, đây là “lương thực” quan trọng biết bao! Than đá là một loại nhiên liệu hóa thạch được hình thành ở các hệ sinh thái đầm lầy nơi xác thực vật được nước và bùn lưu giữ không bị ôxi hóa và phân hủy bởi sinh vật (biodegradation). Thành phẩn chính cùa than đá là cacbon, ngoài ra còn có các nguyên tố khác như lưu huỳnh. Than đá là sản phẩm cùa quá trình biến chất, là các lớp đá có màu đen hoặc đen nâu có thể đốt cháy được. Than đá là nguồn nhiên liệu sản xuất điện năng lớn nhất thế giới, cũng như là nguồn thải khí carbon dioxide lớn nhất, được xem là nguyên nhân hàng đầu gây nên hiện tượng nóng lên toàn cẩu. Than đá được khai thác từ các mỏ than lộ thiên hoặc dưới lòng đất (hầm lò). Than đá sử dụng nhiều trong sản xuất và đời sống. Trước đây, than dùng làm nhiên liệu cho máy hơi nước, đầu máy xe lửa. Sau đó, than làm nhiên liệu cho nhà máy nhiệt điện, ngành luyện kim. Gẩn đây than cũn dựng cho ngành hóa học tạo ra các sản phẩm như dược phẩm, chất dẻo, sợi nhân tạo. Than chì dùng làm điện cực. Than có tính chất hấp thụ các chát độc vì thế người ta gọi là than hấp thụ hoặc là than hoạt tính có khả năng giữ trên bế mặt các chất khí, chất hơi, chất tan trong dung dịch. Dùng nhiều trong việc máy lọc nước, làm trắng đường, mặt nạ phòng độc.... 504B- nA n g Lư ợ n g kỳ d iệ u Than đá không chỉ là sản phẩm dành cho việc phát triển kinh tế, nguyên liệu máy móc và nhà máy, chất đốt... mà còn dùng làm điêu khắc, vẽ tranh mỹ nghệ do những nghệ nhân giỏi thực hiện. Từ một cục than đã trở thành một tác phẩm nghệ thuật. Trữ lượng than của cả thế giới vẫn còn cao so với các nguyên liệu năng lượng khác (dẩu mỏ, khí đốt...). Được khai thác nhiều nhất ở Bắc bán cầu, trong đó 4/5 thuộc các nước sau: Hoa Kì, Nga, Trung Quốc, Ấn Độ, úc, Đức, Ba Lan, Canada..., sản lượng than khai thác là 5 tỉ tấn/năm. Tại Việt Nam, có rất nhiều mỏ than tập trung nhiều nhất ở các tỉnh phía Bắc nhất là tỉnh Quảng Ninh, mỗi năm khai thác khoảng 15 đến 20 triệu tấn. Than được khai thác lộ thiên là chính còn lại là khai thác hầm lò. Mỏ than ở Quảng Ninh Nói đến Quảng Ninh là nói đến vùng than giàu có của Việt Nam. Tuyến mỏ than Quảng Ninh dài 150 km, từ đảo Kế Bào (Vân Đốn) đến Mạo Khê (Đông Triểu). Tổng trữ lượng địa chất đã tìm kiếm, thăm dò có thể khai thác là 3,8 tỷ tấn; cho phép khai thác 30 - 40 triệu tấn/ năm. Than đá Quảng Ninh hâu hết thuộc dòng antraxit, một loại than dồn ộp thành tảng, rất cứng, tỷ lệ các-bon ồn định 80-90%, nhiệt lượng cao 7.350 - 8.200 kcal/ kg. 51 Hiện nay, Quảng Ninh có ba trung tâm khai thác than: Hòn Gai, Cẩm Phả - Dương Huy và Uông Bí - Mạo Khờ. Sản lượng than khai thác năm 2002 đạt trên 15 triệu tấn, xuất khẩu hơn 5 triệu tấn. Chỉ tính riêng tại Quảng Ninh, trong vài năm tới, với sự ra đời của một loạt cơ sở công nghiệp lớn (các nhà máy xi măng, nhiệt điện, phân bón, hoá chất, gạch chịu lửa...), nhu cáu về than nhiên liệu và than chế biến sẽ rất lớn (dự kiến khoảng 7 triệu tấn/ năm). Cùng với xuất khẩu tăng, nhu cầu sử dụng than sẽ tăng nhanh trong các năm tới, đòi hỏi ngành than đồi mới thiết bị, công nghệ, phương pháp quản lý để tăng nhanh sản lượng đáp ứng nhu cầu thị trường và đảm bảo vệ sinh môi trường. Ngành than đã và đang chủ động hợp tác với các đối tác nước ngoài trong khai thác và chế biến than. Cuộc cách mạng công nghiệp lẩn thứ nhất của nhân loại bắt đầu bằng sự xuất hiện của động cơ chạy bằng hơi, mà động cơ chạy bằng hơi chủ yếu dựa vào than để cung cấp “lương thực”. Tuy nhiên, than - loại nhiên liệu cổ xưa này - về sau lại vấp phải sự thách thức của dầu thô - loại nhiên liệu mới. Công nghiệp hiện đại bắt đầu đổi sang “ăn” lương thực mới. Vậy thì, than có phải sẽ mất đi thị trường, sẽ bị đây khỏi vũ đài nguồn năng lượng không? Không hề. Một mặt, lượng than dự trữ vẫn còn rất nhiều, tuy loại lương thực này còn rất “thô”, nhưng nó vẫn có thể “xoá đói” cho nhiều hạng mục công nghiệp; mặt khác, các nhà động lực học vẫn đang tìm cách tiến hành “gia công tinh xảo” than, để nó có phục vụ ngành công nghiệp với một diện mạo mới, trở thành lương thực “cải lão hoàn đồng”. . ' ■ . Than Đen 52 Cảm xúc kỉnh ngạc của Mark Pila Đầu thời kỳ nhà Nguyên (Trung Quốc) có một người Italia tên là Mark Pila đến du lịch. Sau khi quay trở vế Italia, ông ta viết một cuốn du ký gây chấn động thế giới, trong cuốn du ký có một câu nói: nhìn thấy người Trung Quốc “dùng đá làm nhiên liệu”, ông ta cảm thấy vô cùng kỳ lạ, đá làm sao có thể đốt cháy được? ông ta không biết rằng, loại đá có thể đốt cháy này chính là than. Điểu này cũng chẳng trách được, ở châu Âu, nước Anh dùng than làm nhiên liệu tương đối muộn, cũng phải đến thế kỉ thứ XIII mới bắt đầu biết than có thể đốt cháy, muộn hơn thời nhà Nguyên (Trung Quốc) rất nhiều năm. Quả thực, ngay từ cuối thời Đông Chu cách đây hơn 2.300 năm ở Trung Quốc đã phát hiện ra than đá. Trong một bộ sách “Sơn Hải kinh” thời kỳ đó đã viết: “Trên núi Nữ Sàng, lộ ra nhiều đồng đỏ, ẩn sâu bên trong nhiều đá nhuộm đen”. Từ “đá nhuộm đen” ở đây chính là than ngày nay. Trong “sử ký” còn ghi câu chuyện Đậu Thiếu Quân vào núi làm than. Theo nghiên cứu của nhiều học giả, từ “làm than” được nói ở đây là than củi. Nếu cách nói này chính xác, vậy thì Trung Quốc ít nhất từ 170 năm trước công nguyên đã có mỏ than qui mô tương đối, vi trong sách có nhắc đến gần 100 người “làm than” ở đó. Thời nhà Đường, ở Lôi Bắc tỉnh Sơn Đông đã khai thác rộng khắp than củi. Thời kỳ nhà Tống, công nghệ đào than đã rất tiên tiến, trong giếng khoan có cột trụ, còn có giếng đứng thông gió. Trong một cuốn sách kĩ thuật sản xuất nhiên liệu lấy từ thiên nhiên - “Thiên công khai vật” xuất hiện vào năm Sùng Chinh thứ 10 của đời nhà Minh còn giới thiệu các biện pháp cụ thể như dùng than đốt vôi, đốt gạch ngói và tôi luyện các loại kim loại. Than được phát hiện muộn hơn nhiên liệu cây cỏ là vì đa số than đểu bị vùi sâu dưới lòng đất. Vậy thì, than hình thành như thế nào? Chúng ta hãy xem một chút thân thế của nó. Kỳ thực, xét cho cùng, tổ tiên của than vẫn là thực vật thời cổ đại, tức là cây cỏ. Thực vật thời cổ đại bị chôn vùi dưới lòng đất, ngăn cách hẳn với không khí, lại chịu áp lực lớn, như vậy thông qua sự biến đổi trong rất nhiếu vạn năm, mới biến thành than. Nếu bạn đi qua mỏ than, đôi khi bạn sẽ phát hiện thấy trong những vỉa than còn sót lại những cành cây và vỏ cây của thực vật cổ đại. 53 Do sự khác nhau các niên đại, trong các mỏ than, bạn sẽ phát hiện độ thành thục của các loại than không giống nhau. Ví dụ có một loại than bùn, bê' ngoài của nó hơi giống gỗ mục nát, dường như vẫn rất “trẻ”, chưa kịp biến thành hòn than cứng. Loại than bẩm sinh không đầy đủ này khi đốt lên khói rất lớn, nhiệt lượng phát ra thấp, cũng không hơn đốt cây là bao nhiêu. Cảnh đào than dưới hâm, mỏ Than chôn dưới lòng đất, do điểu kiện không giống nhau nên “tính chất” của than tự nhiên sinh ra cũng không giống nhau. Chất lượng tốt nhất là than không Ichói. Loại than này tạp chất ít, chất lượng tốt, đốt lên không có khói, cũng không có mấy cặn bã, chúng không chỉ là nhiên liệu cao cấp mà còn là một loại nguyên liệu công nghiệp vô cùng có ích. Các nhà hoá học có thể dùng nó để chế tạo các sản phẩm hoá chất như thuốc nhuộm, hương liệu và dược phẩm... Than có chất lượng kém hơn than không khói là than dầu, khi đốt lên có một lượng khói lớn. Còn có cả than xỉ, loại than này ở khu vực thành thị rất ít sử dụng, v'i nó sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, Tuy nhiên, do sản lượng cùa nó tương đối lớn, nên chúng ta thường nhìn thấy ống khói của các nhà mày và xe hoả xuất hiện khói đen, mặt đất lưu lại nhiẽu than xỉ, nguyên nhân là ở chỗ này. 54 Còn có một loại than non, chất lượng cũng rất kém. Màu của nó không phải là màu đen mà là màu nâu xám, giống như vỏ cây. Khi đốt lên cũng có rất nhiều khói. Loại than này chỉ được đốt trong trường hợp bất đắc dĩ. Việc sử dụng than đã có lịch sử từ rất lâu đời. Trung Quốc là quốc gia dùng than làm nhiên liệu sớm nhất trên thế giới. Từ thời nhà Hán đã phát hiện và khai thác than, đồng thời dùng nó để nấu cơm, sưởi ấm, và chính thức dùng than làm “lương thực” cho ngành công nghiệp, ví dụ như dùng để luyện thép... Thời đó ở vùng đất Hà Nam đã khai thác những mỏ than qui mô lớn. Trong di chỉ mỏ than cổ phát hiện ở Tước Bích Hà Nam, người ta có thể biết được tình hình khai thác than thời đó. Trước tiên họ đào một cái giếng đứng hình tròn trên mặt đất, sâu khoảng 46m, sau đó căn cứ theo tình hình vỉa than bên dưới lòng đất, đào thành đường hang, chia mỏ than ra thành những khu vực nhỏ, sau khi đào lần lượt từ trong ra ngoài, từng bước khai thác theo kiểu rút dấn ra phía sau. Đường hầm thời đó chỉ làm cao hơn Im, hình dáng trên hẹp dưới rộng, chiều rộng bên trên là Im, chiểu rộng bên dưới là l,4m. Nước chảy ra bên dưới giếng là dùng tời kéo ra ngoài. Than đá 55 “Lương thực của ngành công nghiệp” Sự khởi đầu của ngành công nghiệp hiện đại đã mở ra cuộc cách mạng công nghiệp giữa thế kỉ XVIII. Dấu mốc của cuộc cách mạng này là phát minh động cơ chạy bằng hơi và việc khai thác sử dụng than qui mô lớn. Ngay từ thời cổ Hy Lạp 120 năm trước công nguyên, nhà phát minh Xila đã chế thành công thiết bị hơi nước sử dụng nhiên liệu cây củi. Chủ thể của thiết bị này là một quả cầu kim loại có thể xoay tròn. Trên quả cầu có lắp vòi phun, khi lắp nước vào trong quả cầu, dùng nhiên liệu để đun nước khi nước bốc hơi, hơi nước sẽ kéo theo quả cầu xoay tròn, nghe nói loại thiết bị hơi nước này có thể mở cửa thần miếu. Do loại động cơ chạy bằng hơi này sức sản xuất thấp và sự bó buộc của xã hội phong kiến nên vẫn chưa được dùng trong sản xuất. Phải đến năm 1698 và năm 1705, Savery và Newcomen người Anh mới tạo ra động cơ chạy bằng hơi tương đối khoa học. Loại máy móc này có thể dùng để hút nước, cái trước dùng để làm nguội hơi nước, khiến cho bên trong vật chứa hình thành chân không nâng nước lên; còn cái sau thì dùng hơi nước thúc đẩy pittong hoạt động. Năm 1769, người thợ mộc Watt người Scotland cải tiến máy hút nước bằng hơi của Newcomen, biến sự chuyển động liên tục cùa xilanh bằng sự quay tròn của bánh đà. về sau lại phát minh ra kết cấu điếu khiển tốc độ tự động, cuối cùng năm 1784 đã chế thành động cơ chạy bằng hơi có giá trị sử dụng. Ngày nay nhắc đến Watt phát minh ra động cơ chạy bằng hơi, thì phải nhắc tới câu chuyện khi còn nhỏ, ông nhìn thấy hơi nước sôi phì ra nắp ấm nước. Từ đó đã gợi mở ông phát minh ra động cơ chạy bằng hơi nước. Quả thực, sự quan sát hiện tượng tự nhiên thời nhỏ đã có thể gợi mở tư duy con người. Tuy nhiên, từ sự trải nghiệm bên trên có thể thấy, phát minh vê' động cơ chạy bằng hơi thực dụng của Watt không những chỉ ra rằng ông giỏi quan sát mà còn cho thấy ông đã học tập kinh nghiệm của những người đi trước và thêm vào đó sự sáng tạo của riêng mình. Trước khi có phát minh động cơ chạy bằng hơi, nhà máy dệt cùa Anh đểu dùng sức nước làm nguồn động lực chính. Do sức nước có công suất thấp, có nhiều nhược điểm như phụ thuộc vào địa điểm và bị hạn chế vé mùa vụ, vậy là các 56 nhà máy dệt bắt đẩu tìm kiếm nguồn động lực mới. Trong khi đó sự xuất hiện của động cơ chạy bằng hơi đúng là động lực cung cấp cho họ công suất lớn đáng tin cậy. Đúng vào năm Watt phát minh ra động cơ chạy bằng hơi thực dụng, nước Anh xây đã dựng nhà máy dệt dùng động cơ chạy bằng hơi làm động lực đầu tiên trên thế giới. Sau này, động cơ chạy bằng hơi bắt đầu được áp dụng trong ngành chế tạo máy và ngành luyện kim, từ đó mở ra sự cách tân lần thứ nhất đối với kỹ thuật công nghiệp. Năm 1786, Youduke người Anh chế tạo ra một loại xe chạy bằng hơi, mọi người gọi nó là “xe ngựa không dùng ngựa”. Năm 1807, Puerdun người Mỹ dùng động cơ chạy bằng hơi làm động lực thay cho vải buồm, chế thành chiếc xuồng máy đầu tiên trên thế giới “đặc hiệu Kelisdun”. Năm 1814, Side Pesun người Anh chế thành công chiếc xe chạy bằng hơi thực dụng đầu tiên trên thế giới, từ đó khai sinh ra đường sắt. Năm 1886, Adael người Pháp còn chế tạo một loại máy bay bằng hơi, nhưng khi bay thử thì bị thất bại. Phát minh động cơ bằng hơi nước đã mở ra cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất trong lịch sử nhân loại, cuộc cách mạng này kéo dài hơn một thế kỉ. Nó không chỉ nâng cao mạnh mẽ sức sản xuất của xã hội mà còn đem tới sự biến đổi xã hội sầu sắc. Vì vậy, nhà lãnh đạo cách mạng Ảng-ghen nói: “Động cơ chạy bằng hơi là một phát minh mang tính quốc tế thực sự, sự thật này chứng thực cho sự tiến bộ vĩ đại mang tính lịch sử”. Xe chạy bồng động cơ hơi nước Nguồn năng lượng của động cơ chạy bằng hơi là than, vì thế nói việc sử dụng động cơ chạy bằng hơi thúc đẩy sự phát triển của ngành khai thác than, khiến than bắt đẩu trở thành nhân vật chính trên vũ đài các nguồn năng lượng lúc bấy giờ. Năm 1790, khi người Anh vừa bắt đẩu áp dụng động cơ chạy bằng hơi, sản lượng 57 than đá chỉ có 760 vạn tấn, về sau, động cơ chạy bằng hơi không ngừng phát triển, vậy là nước Anh từ đó trở đi, sản lượng than đá mỗi năm đều tăng khoảng 10 đến 800 ngàn tấn. Đến năm 1913, sản lượng tăng mạnh lên 28.700 vạn tấn. Đổng thời, việc sử dụng than của các nước trên thế giới cũng tăng lên tương ứng tỉ trọng than trong kết cấu nguồn năng lượng thế giới đạt 94,8%, trở thành nguồn năng lượng chủ yếu nhất trong xã hội loài người từ thế kỉ XIX đến đầu thế kỉ XX. Than không chỉ trở thành nguồn năng lượng của động cơ dùng hơi mà còn được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác. Ví dụ như trong ngành công nghiệp luyện kim, than cũng thay thế cây củi trở thành nhiên liệu chủ yếu. Năm 1735, con người phát minh ra sản phẩm tái chế dùng than - than cốc thay thế than củi, tiến hành luyện than, nâng cao hơn chất lượng thép sống. Năm 1784, lại phát minh ra cách trực tiếp dùng than luyện thép, mở rộng phạm vi sử dụng than. Than thực sự trở thành “lương thực của ngành công nghiệp”. Vậy thì, vì sao than đá lại có năng lượng lớn như vậy? Hoá ra than đá và than củi cũng giống nhau, thành phần chủ yếu là than. Tuy nhiên, trong than đá, hàm lượng than nhiều hơn hẳn so với than cây củi, than củi chế từ việc đốt củi gỗ bình thường thì không phải là than. Loại than củi thuần khiết nhất mới là than. Tạp chất trong củi gỗ và than cùi rất nhiều. Còn hàm lượng than đá cao nhất chỉ có khoảng 60%. Than đá là một loại nguyên tố có thể đốt cháy, nó và ôxy hợp thành CO2 đồng thời toả ra một nhiệt lượng lớn đó chính là nguồn gốc năng lượng của than đá. Một Kilogram than đá không khói sau khi đốt có thể toả ra nhiệt năng khoảng 8.000 Kilocalo. Một Kilocalo tương đương với 1.000 calo, mà một calo nhiệt năng có thể đưa nhiệt độ của một gam nước tăng lên l°c. Vì thế, nhiệt năng của một Ikg than không khói toả ra có thể làm nhiệt độ của 8 tấn nước tăng lên l°c, tức là có thể đun sôi 80 kg nước lạnh. Theo tính toán, 200 kg than có thể khiến đầu xe lửa nặng 100 tấn đi được 100 km. 0,5 kg than có thể phát ra lkwh điện. 500 kg than có thể luyện được 1 tấn thép sống. Có lẽ bạn đã hiểu được nguyên lý đốt than có thể tạo nhiệt, tuy nhiên bạn có chú ý đến điểm có hại khi đốt than tạo ra khí CO2 không? CO2 là một loại khí thải có hại, nó không chỉ ảnh hưởng đến sức khoẻ của con người mà còn phá huỷ môi trường. Trong lịch trình của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất, con người 58 chỉ coi trọng tác dụng phát nhiệt của than mà coi nhẹ tác hại của nó làm ô nhiễm môi trường. Vì vậy, khi nguồn năng lượng mới xuất hiện, than đá đã gặp phải thách thức. Than “cải lão hoàn đồng” Than đá là một nguồn năng lượng cổ xưa, có đóng góp lớn lao không thể tính được. Vào giữa thế kỉ XVIII, nó được sử dụng cho động cơ chạy bằng hơi, mở ra cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất trong lịch sử nhân loại; Trong thế kỉ XIX, nó lại theo đà phát điện bằng sức lửa dẫn tới cuộc cách mạng với nguổn động lực mới - điện lực. Tuy nhiên, đến nửa sau của thế kỉ XIX, nó chịu sự thách thức của nguồn năng lượng mới, đó là dầu thô. Việc sử dụng dầu thô, lại kéo theo máy móc động cơ mới - động cơ đốt trong ra đời. Động cơ chạy bằng hơi hoạt động bằng cách sử dụng than đốt bên ngoài lò hơi, bởi vậy nó là một loại “động cơ đốt ngoài”. Nhược điểm của nó là thiết bị hoạt động chậm chạp, hiệu suất không cao. Cuối thế kỉ XIX, có người có ý định đưa động cơ chạy bằng hơi lên máy bay. Tuy nhiên, rất nhiều bậc tiến bối hàng không chế tạo máy bay chạy bằng hơi đều lần lượt thất bại, cuối cùng phải thay bằng động cơ đốt trong dùng dầu mới thành công. Trong thời kỳ này, tàu thuỷ hoạt động bằng động cơ đốt trong bắt đầu thay thế thuyền hoạt động với động cơ chạy bằng hơi dùng than đốt; đầu máy hoạt động bằng động cơ đốt trong cũng bắt đầu thay thế tàu hoả hoạt động bằng động cơ chạy hơi; còn xe hơi chạy bằng động cơ đốt trong cũng bắt đẩu trở thành quân chủ lực trên đường. Đối mặt với sự xuất hiện của một loạt máy móc kiểu mới, vị trí của than ngày càng bị đẩy lùi, có hiện tượng rời khỏi vũ đài của các nguồn năng lượng. Tuy nhiên, bạn không cần phải lo lắng, than không bao giờ lạc hậu, ngược lại, với sự nỗ lực cùa các nhà động lực học, nó vẫn được “cải lão hoàn đồng”, đợi thời trở lại. Trước tiên, nhìn từ trữ lượng than, nó vẫn chưa khai thác hết, vẫn đủ cho mọi người dùng một thời gian tương đối dài. Than là nhiên liệu dạng cứng duy nhất 59 có trữ lượng cực lớn tồn tại trong vỏ Trái Đất. Trữ lượng của nó lớn hơn rất nhiều so với trữ lượng dầu mỏ - nhiên liệu dạng lỏng. Trên thế giới đã có hơn 80 quốc gia phát hiện ra than. Hiện nay trữ lượng than thế giới đã được biết đến đạt hơn 10 triệu tấn, tính theo mức sản xuất hiện nay, vẫn có thể khai thác vài trăm năm nữa. Trữ lượng than đá của Trung Quốc rất phong phú, đứng thứ 3 thế giới, trữ lượng đạt hơn 2.000.000 triệu tấn. Hiện nay, lượng than của Trung Quốc vẫn chiếm 70% lượng tiêu thụ năng lượng trên toàn quốc. Bởi vậy, ở Trung Quốc và thậm chí trên thế giới, trong khoảng vài chục năm tới, than vẫn là nguổn năng lượng chủ yếu. Đương nhiên, nếu trực tiếp đốt than sẽ gây nên ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Từ nay vế sau, con người sẽ áp dụng rất nhiều biện pháp để khắc phục và làm giảm bớt nhược điểm này.Ví dụ, đốt than sẽ thải ra khói bụi CO2 và hơi lưu huỳnh đyôxit có hại. Theo tính toán, đốt cháy 1 tấn than sẽ thải ra lOkg khói bụi, vài chục kg lưu huỳnh đyôxit. Hiện nay con người đã tìm ra một số biện pháp loại bỏ khói bụi, loại bỏ khói và lưu huỳnh, đổng thời áp dụng kỹ thuật đốt mới làm giảm tối thiểu ô nhiễm. Than còn có nhược điểm là nhiệt lượng thấp, vận chuyển không thuận tiện, khó sử dụng trong động cơ đốt trong và tạp chất nhiểu. Để khắc phục những nhược điểm này, hiện nay người ta đang đẩy mạnh kỹ thuật khí hoá và hoá lỏng than, khiến cho than trở nên ít tạp chất, đặc biệt than dạng khí hơi và than hoá lỏng không chứa lưu huỳnh, tức là khí than và “dầu thô nhân tạo”. Con người đã tiến hành tái chế lại than, tức là cho vào trong lò, ngăn cách hẳn với không khí, tăng nhiệt lên đến khoảng 1.000“C, lúc này than có thể phân giải thành 3 loại: loại thứ nhất là khí đốt, đây chính là khí than; loại thứ hai là dạng lỏng, tức là than rải nhựa đường; loại thứ 3 là dạng cứng, tức là than cốc. Nói đến khí đốt (hơi gas), còn có một câu chuyện rất hay. Nghe nói người phát hiện ra khí đốt sớm nhất là một người Italia. Có một lẩn, ông ta cho than vào cốc đứng thành tăng thêm nhiệt, phát hiện có một luồng khí hơi bay lên. ông ta dùng diêm châm luồng khí đó thì thấy phát ra một luồng “ma trơi” trông giống như linh hổn, thế là ông ta gọi khí hơi này là “ghost” có nghĩa là “linh hồn”. 60 Năm 1792, Mujinke người Anh chính thức sử dụng loại khí hơi này vào việc sản xuất công nghiệp và dùng để chiếu sáng, ông ta gọi loại khí gas theo âm tiếng Ý là “ga si”. Sau này người Nhật dịch chúng thành “gas”. Trong hơi gas có chứa 54% -63% khí hydro, 20% -30% mêtan, 1% -3% êtilen. Nó có thể được đưa vào gia đình làm nhiên liệu, cũng có thể làm nguyên liệu hoá chất. Mỗi m^ hơi gas có thể phát ra nhiệt lượng khoảng 9000 kilôcalo. Khí nhiên liệu đựng trong bình sử dụng trong gia đình để đun nấu, đa số đều là hơi gas. Trung Quốc, từ năm 1862 đã xây dựng nhà máy khí đốt tại Thượng Hải, năm 1864 bắt đầu sử dụng khí đốt. Song, khí đốt thời đó chỉ cung cấp cho một số ít người sử dụng, thời đó gọi là “bật lửa”. Ngày nay ở nhiều thành phố, khí đốt đã được sử dụng một cách phổ biến. Bổ sung thêm một chút, khí đốt là nhiên liệu không màu không mùi, nhưng khí đốt dùng trong gia đình lại có mùi hôi khó ngửi, đầy là do bên trong có cho thêm cổn lưu huỳnh rất hôi. Mục đích thêm cồn lưu huỳnh là để mọi người dễ dàng cảm thấy khi nó bị rò rỉ, như vậy sẽ kịp thời áp dụng biện pháp phòng ngừa, mà không gây ra trúng độc và hoả hoạn. Than dạng lỏng - hắc ín là một loại chất lỏng vừa đen vừa dính. Hơn 100 năm trước, mọi người cho rằng nó không có tác dụng, nên bỏ đi. Đến giữa thế kỉ XIX, ngành công nghiệp hoá học phát triển nhanh, phát hiện thấy hắc ín là một loại nguyên liệu hoá chất vô cùng quí giá, nó có thể tinh chế thành gần trăm loại sản phẩm hoá chất, ví dụ như benzen, tôluen, tôluen 2, phenol... có thể chế tạo thuốc nhuộm, dược phẩm, thuốc nổ, nhựa, hương liệu, cao su tổng hợp và chất xơ tổng hợp. Tuy nhiên, than hắc ín vẫn không thể làm nhiên liệu giống như dầu thô. Để giúp than hoá lỏng thành “dầu nhân tạo” thực sự, các nhà khoa học đã nghĩ ra một biện pháp gia công khác - phương pháp gia công vật lý. Phương pháp này được các nhà khoa học Thuỵ Điển bắt đầu nghiên cứu từ năm 1973. Cách làm là tán nhỏ than thành dạng bột, loại bỏ tạp chất, sau đó cho vào trộn với nước, cho thêm vào một ít thuốc, chế thành bột than dạng keo. Qua thực nghiệm cho thấy, bột than là một loại nhiên liệu dạng lỏng rất tốt, tuy khả năng phát nhiệt của nó không hơn là bao so với viên than nhỏ, nhưng giá trị caloric của nó đã đạt đến 60% của dầu thô, mà còn rẻ hơn 2/3, thậm chí còn rẻ hơn so với dầu thô. 61 Thuỵ Điển và Canada kết hợp với nhau cùng thiết kế một nhà máy có sản lượng bột hổ hàng năm là 250 vạn tấn. Thuỵ Điển hy vọng trong vòng 10 năm sẽ dùng bột than thay thế cho một phần dầu thô, khiến cho lượng dầu thô nhập khẩu giảm đi 1/3. Vậy nên có người gọi bột than là “dầu thô nhân tạo”. Hiện nay, Mỹ, Nga, Đức và Trung Quốc đểu đang nghiên cứu bột than - loại nhiên liệu dạng lỏng này. Bột than hiện nay cũng có nhược điểm là chứa lượng tro lớn, ảnh hưởng đến công suất nhiên liệu. Hy vọng sau khi khắc phục nhược điểm này, loại “dầu thô nhân tạo” này sẽ trở thành sản phẩm thay thế tốt cho dẩu thô tự nhiên. Than cốc là một loại thể rắn có nhiều lỗ, và rất cứng, nó là nguyên liệu quan trọng trong ngành công nghiệp gang thép. Trong các ngành công nghiệp như luyện thép, luyện kim loại màu, nung đá vôi, chế tạo cacbon canxi và phân bón hoá học... cũng đểu phải dùng than cốc. Từ đó có thể thấy, ngoài làm nhiên liệu, than còn phát huy tác dụng sẵn có, đồng thời nó còn là nguyên liệu quan trọng trong các ngành công nghiệp khác. Theo tính toán, 1.000 vạn tấn than có thể tạo thành 3.200 triệu m^ khí đốt, 770 vạn tấn than cốc, còn có thể lấy được những sản phẩm như hắc ín, dầu phòng phân huỷ, vì thế trong một thời gian tương đối dài, than không hề lạc hậu, mà vẫn có thể tự hào ngẩng cao đầu còn phơi phới thanh xuân. “Quí tộc” và “bình dân” trong than Bạn sẽ tưởng tượng trong vỉa than vừa đen vừa bẩn như vậy, còn có bảo bối xinh đẹp sao? Nếu bạn đến viện bảo tàng hoặc cửa hàng bán đồ mỹ nghệ tìm thật kỹ, bạn sẽ tìm thấy hai loại bảo bối - than tinh luyện và hổ phách, chúng cũng là “họ hàng” của than. Than tinh luyện, có thể nói là “quí tộc”trong các loại than, hoặc là “tinh hoa” của than. Bê' ngoài của nó giống như than, nhưng trơn bóng và vững chắc, có người ví chúng với đá quí, gọi chúng là “than ngọc”. Nó được tạo nên bởi sự biến đổi của những loại thực vật rong rêu và phần thân cây như của một số loại thực vật bậc cao. Dưới những điều kiện đặc biệt, chúng mục nát, cuối cùng biến thành than tinh chất. 62 Chất lượng của nó vô cùng tốt, màu đen và sáng, chất liệu nhẹ nhưng chắc, có thể gọt giũa thành những sản phẩm mỹ nghệ đẹp. Đương nhiên nó cũng có thể làm nhiên liệu, nhưng đốt đi thì quá đáng tiếc. Mọi người chỉ để nó ở những lẩu gác cao, trở thành nhiên liệu có tính thưởng thức. Phù Thuận - Liêu Ninh - Trung Quốc là vùng đất chủ yếu sản sinh ra than tinh luyện. Trong đó, trong di chỉ văn hoá cổ ở Lạc Tân Thẩm Dương Liêu Ninh phát hiện vào năm 1973, những sản phẩm than tinh luyện cách đây hơn 6.000 năm trước có những đồ trang trí nhỏ hình quần cờ, hình viên tròn, hình tròn phồng... Theo chứng minh, nguyên liệu làm những đổ mỹ nghệ này đến từ Phủ Thuận. Có thể thấy, con người cổ đại đã biết dùng than tinh luyện làm đồ mỹ nghệ. Từ xa xưa, người Trung Quốc đã biết tinh luyện than Hổ phách là một loại hoá thạch được tạo nên bởi nhựa cây thời cổ đại. Điều kiện hình thành của hổ phách cũng giống như than. Những rừng cây cổ xưa tụ lại và bị chôn vùi dưới lòng đất, trải qua tác dụng địa chất hàng mấy nghìn năm, phần gỗ trong thân cây biến thành than, mà phần nhựa cây tiết ra từ thân cây biến thành hổ phách. 63 Do nhựa cây tiết ra từ thân cây màu sắc không giống nhau, nên hổ phách cũng có màu sắc khác nhau như màu đỏ, màu vàng và màu nâu xám... Càng quí hơn nữa là do các loại côn trùng thời cổ được vỏ cây quấn lại, vậy là sau khi hình thành hoá thạch, những loại côn trùng này được giữ lại một cách hoàn chỉnh, trở thành “đồ cổ” để mọi người ngày nay thưởng thức. Những côn trùng này có thể là muỗi, ong, ruồi, kiến... Ví dụ, năm 1983, nhà sinh vật học người Mỹ đã phát hiện ra một miếng hổ phách côn trùng quí trên biển Balu, trong đó lưu giữ một con côn trùng cách đầy 4 nghìn vạn năm. Hổ phách Trên thế giới có nhiều vùng đất hổ phách nổi tiếng. Ví dụ như ở Libanon có một loại hổ phách hình thành từ vật tiết ra ở biển Nam cách đây 120 triệu năm. Hồ phách tạo ra ở Dominica và ở vùng biển lại được hình thành từ vật tiết ra từ cây họ đậu cách đây 250 triệu năm. Biển Balu phát hiện ra miếng hổ phách lớn nặng 5,34 kg, tuổi của nó cũng được 300 - 4.000 vạn năm. ở Phủ Thuận Liêu Ninh, Tây Hiệp Hà Nam, Tàng Sơn - Vân Nam (Trung Quốc) cũng sản sinh nhiều hổ phách. Đặc biệt là hổ phách ở đất Tàng Sơn là đẹp nhất. Từ trước đến nay hổ phách được mọi người dùng làm vật trang trí và đổ mỹ nghệ. Thời kỳ cổ đại Trung Quốc người ta đã đeo hổ phách vào trước ngực của trẻ nhỏ làm vật tốt lành. Rất nhiều đổ mỹ nghệ trong cung đình thời cổ đại đểu có chứa hổ phách. 64 Ngoài dùng để thưởng ngoạn, hổ phách còn có tác dụng gì nữa không? Chắc chắn có. Hổ phách có thể chế sơn, chế thuốc và làm vật cách điện trong dụng cụ đo điện. Hổ phách còn là một loại tiêu bản có giá trị nghiên cứu khoa học rất cao. Nghiên cứu những côn trùng ở bên trong hổ phách có thể thấy tình hình diễn biến của động thực vật thời cổ đại, phần tích tình hình biến hoá của khí hậu và địa chất thời cổ đại. Thậm chí có thể trực tiếp phục hổi nguyên trạng động thực vật cổ đại ở trong đó. Bộ phim điện ảnh khoa học viễn tưởng của Mỹ “Công viên Jura” đã miêu tả hình ảnh khủng long thời cổ đại sống lại, vậy các nhà khoa học tưởng tượng khủng long sống lại như thế nào? Chính nhờ có hổ phách trợ giúp. Trong hổ phách có cất giữ những con muỗi thời đại khủng long, mà những con muỗi này đã từng hút máu của khùng long, vậy là trong cơ thể của muỗi có trong hổ phách, có thể tìm thấy máu của khủng long. Từ trong máu của khủng long có thể lấy được vật chất di truyền của khủng long, có được vật chất di truyền của khùng long là có thể thông qua công nghệ di truyền hiện đại phục chế khủng long cổ đại. Trong than có “quí tộc”, và cũng có cả “bình dần”. Đá bìa chính là một nhân vật “bình dân”. Nó bắt nguồn từ tầng đá kép cùa vỉa than và trong nham thạch ở tầng đáy. Do “bẩm sinh không đầy đủ” nên nó phát nhiệt không bằng than. Khoảng 3,5 tấn mới có thể phát ra nhiệt lượng bằng 1 tấn than tiêu chuẩn. Do phát nhiệt ít nên trong mỏ than, than bìa luôn được coi là phế thải. Khi may mắn, chúng được con người chọn ra và trộn với bùn, chế thành bánh than làm nhiên liệu. Việc dùng than bìa làm nhiên liệu chưa thể ra mắt mọi người, nhưng ở các lĩnh vực khác nó vẫn thể hiện tài năng. Cán vỡ than bìa thành bột, có thể chế thành xi măng và gạch viên, dùng làm vật liệu xây dựng. Do trong than bìa có chứa hợp chất nhôm ôxy, vì vậy có thể dùng để sản xuất các sản phẩm muối vô cơ. Ví dụ có thể dùng nó để chế tạo phèn chua. Phèn chua có thể dùng để làm sạch nước, rán quẩy cũng cẩn dùng phèn chua... Trong than bìa có chứa các loại hoá thạch từ thời kỳ than hình thành, từ trong đó có thể tìm hiểu tình hình sinh trưởng của than. Ví dụ các nhà địa chất Trung Quốc đã phát hiện một loại than bìa có chứa hoá thạch của các loại chuồn chuồn 5A- NĂNG LƯỢNG KỲ DIỆU 65 ở khu vực An Huy - Hoài Nam. Chuồn chuồn là một loại sinh vật cổ, chỉ to khoảng Icm. Nó là hoá thạch phân tầng của thời kỳ đá vôi, chứng tỏ thời kỳ này có vỉa than đá vôi. Quả thực, ở trong này đã tìm thấy mỏ than phong phú. Hay như ở mỏ than Đổ Châu - Giang Tô, phát hiện thấy hoá thạch than bìa có chứa thực vật dương xỉ răng lược, dương xỉ vảy, dương xỉ dài và hoá thạch than bìa có chứa các loại động vật họ sò, họ chuổn chuồn. Vì thực vật dương xỉ răng cưa sinh sống trong điểu kiện khí hậu ấm ẩm, động vật họ chuồn chuồn sinh sống gần biển, vì thế có thể suy đoán, Đồ Châu cách đây trên 200 triệu năm là dải đát ven biển. Trong than bìa ở mỏ than Phủ Thuận Liêu Ninh có hoá thạch thực vật kỷ Eoxen thứ 3 có chứa ngỗng, mộc nhĩ, máng ngựa... nói rõ mỏ than Phủ Thuận hình thành từ thời kỳ Eoxen thứ 3; trong hoá thạch than bìa phát hiện ở mỏ than Kê Tây, đồi hạc Hắc Long Giang và mỏ than Đại Đổng - Sơn Tây có thực vật kỷ Jura chứa tô thiết, có thể thấy những mỏ than này hình thành từ thời kỳ kỷ Jura. Từ đó ta thấy, than bìa thật sự là quyển sách địa chất ghi chép lại lịch sử hình thành của các mỏ than. 665B- NANG LUỢNG kỷ d iê u 5 . DẤU THÔ "VIÊN Mỡ CÓ THỂ ĐỐT CHÁY" Trên thế giới hiện nay, không có loại nhiên liệu nào thu hút sự chú ý như dầu thô. Vì sao Trung Đông lại trở thành tiêu điểm của mâu thuẫn ngày nay? Vì sao nơi đây không ngừng xảy ra chiến tranh? Xét cho cùng là vì nơi đây sản sinh nhiều dầu thô. Một số quốc gia muốn tranh giành dầu thô ở nơi đây đã phát động chiến tranh. Nếu nói nguồn năng lượng chủ yếu của thế kỉ XIX là than, thì nguồn năng lượng chủ yếu của thế kỉ XX là dầu thô. Ví dụ, năm 1913, dầu thô chỉ chiếm tỉ lệ 5,2% nguồn năng lượng của thế giới thì đến năm 1971, đã lên đến 54%; và cùng một thời kỳ, than từ chiếm 95% giảm xuống còn 27%. Ví dụ nước Mỹ, đến thập kỉ 70 cùa thế kỉ XX, tỉ lệ than trong nguồn năng lượng đã giảm xuống 17%, còn tỉ lệ dầu thô và các khí tự nhiên đi kèm tăng lên 78%. Dân số Mỹ chỉ chiếm 6% dân số thế giới, mà lượng dầu thô tiêu thụ mỗi năm chiếm 1/3 lượng dầu thô tiêu hao của thế giới. Đến thập kỷ 70 ở Nhật Bản, dầu thô cũng chiếm tỉ lệ 73% trong nguỗn năng lượng, lượng dầu thô tiêu thụ thời điểm đó đạt hơn 24.000 vạn tấn. Nhật Bản không sản xuất ra dầu thô, chỉ dựa toàn bộ vào việc nhập khẩu. Tuy Mỹ củng sản xuất ra dầu thô, nhưng vẫn không đủ dùng, vẫn phải nhập khẩu một lượng lớn dầu thô giá rẻ của Trung Đông. Nếu nói dấu mốc của cuộc cách mạng công nghiệp lẩn thứ nhất là sự xuất hiện của động cơ chạy bằng hơi, than làm nhiên liệu chù yếu cho động cơ chạy bằng hơi và bước lên vũ đài nguồn năng lượng, vậy thì động cơ đốt trong phát minh vào thập niên 60 của thế kỉ XIX chính là sự biến đổi lớn về động lực, mà nhiên liệu chủ yếu trong động cơ mới không phải là than mà là dầu thô. 67 Trữ lượng dâu thô trên thế giới (Tỉ thùng) Việc phát minh ra động cơ đốt trong đưa đến sự biến đổi lớn trong giao thông và công nghiệp. Động cơ của tàu thuỷ và xe lửa càng mới hơn, giúp cho sự xuất hiện của xe hơi và máy bay dùng động cơ kiểu mới. Ngày nay, khi chúng ta được hưởng sự thuận lợi của phương tiện giao thông hiện đại mang lại, được hưởng lợi ích do công nghiệp hiện đại mang lại, làm sao chúng ta lại không “cảm ơn” dầu thô - nguồn năng lượng ưu tú! Trung Quốc là một trong những quốc gia phát hiện ra dầu thô sớm nhất. Thời cổ đại đã từng gọi dầu thô là “nước đá lỏng”. Cái tên này khắc hoạ tính chất của dầu thô ở một mức độ nhất định nào đó, nó là một loại nhiên liệu có tính lỏng. Tuy nhiên, người Trung Quốc cổ đại không ngờ rằng loại “nước đá lỏng” này ngày nay lại xuất hiện hoành tráng đến thế. 68 C á c m ỏ d ầ u củ a V iệ t N am : Tên mỏ Lô hợp đồng Nhà thầu Năm bắt đầu khai thác Bạch Hổ 09, 1 Vietsovpetro 1986 Nam Bạch Hổ 09, 1 Vietsovpetro 2011 Rồng 09. 1 Vietsovpetro 1994 Nam Rồng - Đồi Mồi 09. 3 Vietsovpetro 2009 Đại Hùng 05. 1b Công ty Đại Hùng 1994 Bunga Kekwa - Cái Nước PM3. CAA&46. Cái Nước TML&TVL 1997 Rạng Đông 15. 2 JVPC 1998 Hồng Ngọc (Ruby) 01&02 PCVL 1998 Topaz 01&02 PCVL 2010 Diamond 01&02 PCVL 2011 Pearl 01&02 PCVL 2009 Sư Tử Đen 15. 1 CLJOC 2003 Sư Tử Vàng 15. 1 CLJOC 2008 Sư Từ Trắng 15. 1 CLJOC 2011 Sư Từ Nâu 15. 1 CLJOC 2013 Bunga Raya PM3. CAA TML 2003 Bunga Tulip PM3. CAA TML 2006 Cá Ngừ Vâng 09. 2 HVJOC 2008 Tê giác Trắng 16. 1 HLJOC 2011 Hải sư trắng TLJOC 2012 Hải sư đen TLJOC 2011 Cá Rồng Đỏ 07. 03 Premier Oil -- Chim Sáo 07. 03 Premier Oil 2010 Dừa 07. 03 Premier Oil 2011 Phương Đông 15. 2 JVPC 2008 Thanh Long LSJOC 2012 Đông Đô LSJOC 2013 Sông Đốc 46. 02 TSJOC 2008 Cendor PM304 Petrotac 2006 69 Trận chiến bảo vệ thành phổ Tửu Tuyền ở Trung Quốc ở tỉnh Cam Túc (Trung Quốc) có một thành phố gọi là Tửu Tuyền. Nhìn thấy cái tên này, đương nhiên bạn sẽ nghĩ đến nơi đây sản xuất ra rượu ngon. Nhưng bạn có thể đã từng biết, thời cổ đại nơi đây còn sản xuất dầu thô. Năm 578 sau công nguyên, khi đó Trung Quốc đang ở thời đại Nam Bắc Triều, khu vực phía Tây Trung Quốc thường gặp phải sự xâm lược của dân tộc khác. Những người dân sống ở thành phố Tửu Tuyển ở phía Tây Trung Quốc cũng bị đội quân quí tộc đột ngột tấn công. Đối mặt với việc đội quân quí tộc ném những vũ khí vào thành Tửu Tuyển, cư dân rất phẫn nộ. Họ nghĩ đến miếu lão quân gẩn suối rượu sản xuất ra dầu, mà loại dầu này có thể đốt cháy. Thế là họ liên tục dùng dầu giội vào vũ khí công thành của quân địch, sau đó chầm lửa. Ngọn lửa rừng rực cháy, thiêu đốt vũ khí công thành của địch, làm cho chúng tan tác, quân địch không thể cứu nổi, và như vậy việc công thành của địch bị thất bại. Thành Tửu Tuyển được bảo vệ, trong cuộc chiến bảo vệ thành này, “người” lập công đầu chính là dẩu thô. Dầu thô - loại nhiên liệu lỏng có tính đốt cháy này đã được Trung Quốc phát hiện từ rất sớm. Sách cổ “kinh dịch” từ 800 năm trước công nguyên đã có ghi chép v ề dầu thô. Ngay từ thời Tây Hán khoảng 1 thế kỉ trước công nguyên, người dân cổ đại Trung Quốc đã học cách sử dụng dầu thô. Khoảng 1.800 năm trước, nhà lịch sử học cổ đại Trung Quốc Ban Cố đã nhắc đến loại nhiên liệu này trong cuốn “Hán Thư” của ông. Trong sách viết: “Cao Nô có một loại nước có thể đốt cháy”, Cao Nô chính là dải đất Diên An - Thiểm Tây ngày nay, nơi đó có một con sông gọi là Hựu Thuỷ. “Đốt” là một từ cổ, chính là từ “nhiên” ngày nay. Câu này muốn nói con nước gần Diên An có thể đốt cháy. Nước bình thường không thể đốt cháy được, nói đến nước ở đầy có thể đốt cháy vì có chứa dẩu thô. Từ đó có thể thấy, người dân thời đó đã biết dùng dầu thô. Nhưng người dân ngày đó vẫn chưa biết đến cái tên dầu thô. Trong cuốn sách “Hậu Hán thư” có ghi chép, nhiên liệu “nước đá” ở Tửu Tuyền rất rõ ràng, không thể ăn. “Nước đá” - là cách gọi tên dầu thô của người thời đó. Đến thời nhà Đường, lại gọi dầu thô là “nguyên liệu dạng lỏng”. Tại phường làm quân giới Biện Kinh triều Tống (Khai Phong, Hà Nam ngày nay) “làm dầu hoả mạnh”, có nghĩa là xưởng làm “dầu hoả mạnh”, “dầu hoả mạnh” ở đây cũng chỉ dầu thô. 70 Người lần đầu tiên đặt tên chính thức cho dầu thô là nhà khoa học nổi tiếng thời Bắc Tống Trung Quốc - ông Thẩm Quát. Trong cuốn sách “Mộng Khê bút đàm” ông đã viết hẳn một đoạn về dầu thô. Trong sách có viết: “ở chốn Lục Diên có dầu thô. Lục Diên tức là huyện Phúc Tây Hiệp và huyện Diên An ngày nay. ở đây, Thẩm Quát lần đầu tiên nhắc đến cái tên “dấu thô”, mà vẫn dùng cho đến ngày nay. Thâm Quát (W31 - ĩ 095), người đõ đặt tên cho dâu thô Trong sách Thẩm Quát còn viết: “Người xưa nói huyện Cao Nô xuất hiện nước đá, có nghĩa là nó cũng sinh ra từ nước, đá nhỏ và những tạp chất trong nguồn nước, dần dần tạo ra. Thổ dân lấy nước thải từ đuôi chim trĩ, cho vào trong vại, có phần giống như sơn thật, đốt lên thì giống như sợi đay, nhưng khói thì đậm hơn, vì vậy phần thấm vào nhà bạt đểu đen”, ý nghĩa của đoạn văn này là trước đây nói nước ở huyện Cao Nô có thể đốt cháy là nước dầu, nó cũng bắt nguồn từ nước, nhưng luôn cùng đá nhỏ và tạp chất ở nguồn nước hoà trộn với nhau dẩn dần tạo thành. Người dần địa phương vẫn dùng thứ giống như mào gà để thấm nó, đặt vào hộp, dính lại như sơn, nhưng khi chầm đốt thì giống như sợi đay, có khói rất đặc, làm cho miếng bạt trên tường đen như một miếng, ông còn dự đoán: “Dầu thô hình thành rất nhiều, được sinh ra vô số bên dưới lòng đất, không như gỗ tùng có lúc còn cạn kiệt”, ở thời đó, dầu thô và than là như nhau, đa số đều chôn dưới lòng đất, phần chảy ra thì rất ít, Thẩm Quát khi đó đã chỉ rõ dấu thô chôn dưới lòng đất, và trữ lượng vô cùng nhiểu, không giống như gỗ tùng 71 loại nhiên liệu cây củi này dùng rất nhanh hết. Việc khai thác mạnh dầu thô vào thế kỉ XX đã kiểm chứng lời dự đoán vĩ đại của Thẩm Quát. Lịch sử khai thác dầu thô của Trung Quốc cũng có từ rất lâu đời. Chính Đức năm thứ 16 đời Minh tức là năm 1521 sau công nguyên, ở Gia Châu dưới chân núi Nga Mi - Tứ Xuyên, tức là Lạc Sơn ngày nay đã đào giếng dầu đứng đẩu tiên, sầu khoảng mấy trăm mét. Thời cổ đại, ngoài việc dùng dầu thô làm nhiên liệu, con người còn tìm ra rất nhiều tác dụng của dầu thô. Thời nhà Tống, mọi người phát hiện trong dầu thô có chứa paraphin, liền dùng paraphin chế thành nến. Ngày nay, trong các ngày lễ sinh nhật vẫn cần châm nến. Thời nhà Tấn, mọi người bôi dầu lên trục xe, dùng để bôi trơn cho xe. Hoá ra dầu thô có thể dùng để bôi trơn, để giảm bớt sự ma sát ở trục xe, giúp xe vận hành nhẹ nhàng hơn. Vào thời nhà Nguyên, mọi người đã biết cách dùng dầu để tinh luyện ra nhựa rải đường, do nhựa rải đường rất dính nên thời đó dùng nó hàn vại nước để làm cho vại không bị rỉ nước. Còn ngày nay nhựa rải đường là nguyên liệu tốt để rải đường. Dầu đốt có khói đen, đây là một nhược điểm. Tuy nhiên, nhà khoa học Thẩm Quát lại có thể biến cái bất lợi thành thần kỳ: hút khói đặc của dầu lại, chế thành mực. Hiện nay, mực đã trở thành một trong “văn phòng tứ bảo” (bút, mực, giấy, nghiên) quí báu, có cống hiến vĩ đại đối với nền văn hoá thế giới. Có ý nghĩa hơn nữa là ở thời kỳ khoa học - kỹ thuật cao hiện nay, các nhà khoa học phát hiện ra khói đen cổ xưa chính là một loại nguyên liệu trong “tiểu dân quốc”, những hạt to nhỏ trong khói chỉ to bằng 1/100.000.000 của Im. Trong nguyên liệu mới hiện đại gọi loại nguyên liệu này là nguyên liệu “nano”. Con người đã có thể dùng loại kỹ thuật “nano” này để chế tạo những người máy nhỏ. Ai có thể nghĩ rằng, tổ tiên của người người máy “nano” của thế giới tương lai chính là khói đen dầu cổ xưa! Dẩu thời cổ còn dùng để chữa bệnh. Nhà y học thời nhà Minh Lý Thời Trân đă viết trong cuốn sách “bản thảo cương mục” rằng, dầu có thể “bôi để trị mụn nhọt, hủi, hắc lào, chữa mũi tên đâm vào da thịt”. Thời đó dùng dầu làm thuốc bôi bên ngoài; nhưng ngày nay dầu có thể tinh luyện và hợp thành nhiều loại dược phẩm, không những có thể dùng bên ngoài mà còn có thể dùng bên trong. 72 Bộ mặt thật của dầu thô Nếu bạn đã từng đi qua giếng dầu, bạn sẽ nhìn thấy dầu thô khai thác lên từ lòng đất là một loại chất lỏng dính và sẫm màu. Tuy màu sắc cùa dầu thô rất đậm, nhưng dầu thô ở các nơi có màu sắc không giống nhau. Dầu thô khai thác ở nơi này có màu đen, dầu thô khai thác ở nơi khác lại có màu xanh, dầu khai thác ở kia có màu nâu xám. Vì sao màu sắc của chúng lại không giống nhau? Đó là vì bên trong dầu thô có chứa lượng cao su và hắc ín không đều nhau, hàm lượng càng nhiều màu sắc càng đậm. Dầu thô có các mùi đặc biệt, đó là do trong dầu có chứa một số thành phần có mùi kỳ lạ. Ví dụ có một loại dầu thô có mùi trứng gà thối, là vì bên trong có khí hydro hoá lưu huỳnh. Trọng lượng của dầu thô rất nhẹ, mật độ khoảng 0,75% của nước hoặc nhiều hơn một chút, chỉ có rất ít loại dầu nặng hơn nước. Vì vậy, đa số dầu thô đều nổi trên mặt nước. Phần nói đến trên đây là trạng thái bên ngoài của dầu thô, vậy thì bản chất bên trong của nó là do những nguyên tố nào hợp thành? Qua phân tích, chủ yếu là do cácbon và hydro tạo thành. Trong đó cácbon chiếm khoảng 84% - 87%, hydro chiếm khoảng 12%-14%, 1% còn lại là các nguyên tố có lượng rất nhỏ như lưu huỳnh, ôxy, nitơ. Cácbon và hydro có thể hình thành rất nhiều hợp chất, sắp xếp các nguyên tố của chúng từ ít đến nhiều, sẽ có mêtan, êtan, ankan 3, butan, ankan 5, ankan 6, ankan7, ankan 8, ankan 9, ankan, 10, ankan 11, ankan 12... Dầu thô chính là do những hợp chất hoá học này tạo thành. Do tính chất của các hợp chất tạo nên dầu thô không giống nhau, nên nếu trực tiếp dùng nó sẽ không thuận tiện. Điều này giống như cho những người tính cách khác nhau chung sống với nhau, thì họ sẽ không phát huy vai trò vốn có của mình. Vì vậy, các nhà khoa học quyết định “tách riêng” dầu thô, cách thức “tách riêng” chính là tăng nhiệt, hay còn gọi là chưng cất. Do mêtan, êtan, ankan 3, butan trong điểu kiện nhiệt độ thông thường thể hiện trạng thái hơi, vì vậy khi chưng cất, chúng sẽ từ đỉnh tháp cất bay lên. 73 Khi tăng nhiệt lên 40°C-150°C, sẽ thấy trên đỉnh tháp cất bay ra các hợp chất ankan 5, ankan 6, ankan 7, ankan 8, ankan 9, ở nhiệt độ nhất định này chúng sẽ chuyển sang trạng thái lỏng. Phần dầu lỏng này chính là xăng. Xăng là anh cả trong gia đình dầu thô. Tiếp tục tăng nhiệt độ lên trên 150“C đến 300®c, trong tháp cất sẽ bay ra hỗn hợp của các hợp chất ankan 10, ankan 11 đến ankan 15... Hợp chất này cũng ở dạng lỏng, gọi là dầu hỏa. Dẩu hoả là anh hai trong gia đình dầu thô. Tiếp tục tăng nhiệt từ 200°c đến 350“C, sẽ thấy bên dưới tháp cất chảy ra một loại chất lỏng khác - dầu madút. Dầu madút chính là anh ba trong gia đình dầu thô. Thành phàn của anh ba bao gồm ankan 11 đến ankan 20. Lại tăng nhiệt độ, bắt đầu từ 300“C, sẽ thấy từ đáy tháp cất chảy ra loại dầu nặng có điểm sôi rất cao, là anh tư trong gia đình dầu thô. Nó là do các hợp chất từ ankan 16 đến ankan 45 hợp thành. Do điểm sôi của dầu nặng rất cao lên đến 400“C vẫn không bay hơi, vì thế không thể tiếp tục dùng phương pháp tăng nhiệt thông thường để “tách riêng” dầu thô nữa. Các nhà khoa học áp dụng cách tăng nhiệt giảm áp, vừa giúp tách dầu nặng ra, vừa lấy được dầu madút, lại còn lấy được nhiều chất hữu dụng như dầu bôi trơn, paraphin, hắc ín. Đến đầy chúng ta cơ bản đã nhìn rõ bên trong lẫn bên ngoài của dầu thô, đã tìm ra các anh em lớn nhỏ trong gia đình chúng. Phần tiếp theo, chúng ta nên căn cứ theo “tính khí” khác biệt của những anh em này để cho chúng những tác dụng cụ thể. Ai đang “uổng dầu’’? Có người nói, dùng dẩu thô thay than làm nhiên liệu là cuộc cách mạng động lực lẩn thứ hai. Cầu nói này cũng có ý nghĩa nhất định. Sự xuất hiện của động cơ chạy bằng hơi là dấu mốc của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất, nhiên liệu cùa động cơ chạy bằng hơi là than. Vì vậy, trong thời đại động cơ bằng hơi, than trở thành “hoàng hậu” nhiên liệu một cách xứng đáng. Năm 1860, nhà phát minh người Pháp Lanuwa, chế ra động cơ hoàn toàn khác với động cơ chạy bằng hơi. Nó không dựa vào than đốt bên ngoài lò, mà dựa 74 vào dấu đốt bên trong xilanh. Sau này, mọi người gọi loại động cơ kiểu mới này là động cơ đốt trong. Động cơ đốt trong không đốt than mà đốt dầu. Năm 1876, một kỹ sư người Đức chế ra động cơ đốt trong quay theo đà đầu tiên. Năm 1885, hai kĩ sư người Đức là Damula và Benz dùng động cơ đốt trong trên xe, đó chế tạo ra công cụ giao thông kiểu mới - xe hơi. Loại xe hơi này ra đời đã đánh bại loại xe hơi hoạt động bằng động cơ chạy bằng hơi. Từ đó, xe hơi chạy bằng dầu trở thành bá vương trên đường phố. Xe h ơi Benz Động cơ đốt trong tạo ra một thế hệ “thiên sứ trên đường quốc lộ” - sự xuất hiện của xe hơi, tiếp theo đó nó lại được các nhà khoa học sử dụng trên máy bay. Máy bay sử dụng động cơ đốt trong gọi là máy bay kiểu pittong. Động cơ khởi động của loại máy bay này có xilanh và pitttong đi kèm, do sự chuyển động của pittong kéo theo cánh quạt quay chuyển. Phân tích một cách chi tiết, dầu mà loại động cơ đốt trong này đốt cháy chính là anh cả trong gia đình dầu lửa - xăng. Chúng là nhà giàu “uống” xăng. Ví dụ, một chiếc xe hiệu Giải Phóng, mỗi năm dùng khoảng 40 tấn xăng. Tính toán ra, toàn thế giới có bao nhiêu xe hơi, một năm phải tiêu hao bao nhiêu xăng. Bắt đầu từ khoảng thập niên 50 của thế kỉ này dầu thô thay thế than, làm thành nguồn năng lượng chủ yếu cho động cơ. Đến thập kỉ 70, lượng dầu thô sử dụng đã tăng 75 lên chiếm 70% tổng nguồn năng lượng. Riêng năm 1972, lượng tiêu thụ dẩu thô của mấy nước Tây Âu đã lên tới 700 triệu tấn. Đương nhiên, xăng chỉ là một loại dầu thô, nhưng lại là loại có lượng tiêu hao nhiều nhất trong dầu thô. Nếu bạn đã đi qua trạm bơm xăng, sẽ phát hiện thấy xăng có nhiều số, chúng là những loại xăng dùng con số để chỉ mức độ, ví dụ: “số 85”, “số 70”, “số 66”, “số 56”... Những số hiệu này có ý nghĩa gì? Hoá ra, xăng khi đốt cháy trong xilanh động cơ khởi động sẽ tạo ra hiện tượng nổ nứt, khiến xilanh rung và hỏng hóc. Các nhà khoa học khi nghiên cứu hiện tượng đó đó phát hiện ra điều này là có liên quan đến thành phần của xăng. Trong thành phần của xăng, ankan 8 có tính kháng nổ tốt nhất, nhưng ankan 7 thì kém nhất. Do đó, các nhà khoa học qui định, tính kháng nổ của mỗi loại xăng nếu giống với ankan 8 thì tính năng tốt nhất, số qui định là “số 100”. Các loại khác theo thứ tự qui định là “số 95”, “số 92”, “số 85”... “số 56”... Từ đó có thể thấy, số càng cao thì tính kháng nổ càng tốt, chất lượng của xăng cũng càng tốt. Vì vậy, xe có tính năng càng tốt, thì số xăng sử dụng càng cao. Ví dụ xe con dùng “số 65”, xe to dùng “số 70”, xe tải dùng “số 60”, xe máy dùng “số 56”... 2 loại xàng phổ biến hiện nay 95 và 92 76 Động cơ khởi động của máy bay kiểu pittong cũng đốt xăng, nhưng do máy bay yêu cầu cao hơn xe hơi, vì thế dùng xăng số càng cao. Ví dụ máy bay tập lái có thể dùng “số 70”, những máy bay tốt hơn thì phải dùng “số 91” và “số 95”. Mọi người có lẽ đều biết, các trạm bơm xăng hiện nay đều sử dụng rộng rãi xăng không chì. Hoá ra, xăng thông thường dùng trong xe hơi đều có chứa chì. Vì sao trong xăng lại có chì? Đó là để tăng thêm tính kháng nổ của xăng. Các phương pháp nâng cao khả năng kháng nổ, ngoài tăng cao lượng ankan 8, còn có thể thêm vào một loại “nước chì”, tức là chì gốc 42. Chì gốc 42 là một loại thể lỏng chứa dầu không màu có chứa chì. Khi cho thêm vào xăng tuy nó có thể nâng cao tính kháng nổ của xăng nhưng lại mang đến những nguy hại khác. Trong mỗi lít xăng đang sử dụng hiện nay có chứa khoảng 0,5 gam chì, lượng chì ở đây tuy ít nhưng rất có hại. Nếu trực tiếp tiếp xúc với nó sẽ gây ra hiện tượng trúng độc rõ rệt. Nguy hiểm hơn là, sau khi đốt nó sẽ gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Cuối tháng 8/2007, tại hội thảo “Kiểm soát khí thải mô tô, xe máy tham gia giao thông tại các thành phố lớn” tổ chức tại TP. Hồ Chí Minh, Chi cục Bảo vệ Môi trường TP. Hổ Chí Minh đã công bố một số liệu đáng ngại về tình hình ô nhiễm môi trường ở các thành phố. Đó là, lượng chì trong không khí đo được tại các trạm quan trắc ven đường giao thông của TP. Hổ Chí Minh từ đầu năm 2006 đến nay đó tăng dột biến, lên mức trên l)a,g/m\ vượt mức cho phép của Tổ chức Y tế thế giới WHO (Ipg/m^). Dựa trên những kết quả quan trắc, các chuyên gia cho biết, trước đây, khi nước ta vẫn sử dụng các loại xăng pha chì, hàm lượng chì trong không khí luôn ở mức rất cao, trung bình ở mức trên 2|.ig/m\ thậm chí có nơi còn cao hơn. Điều đáng mừng là, kể từ khi Nhà nước quyết định chỉ cho sử dụng xăng không pha chì vào năm 2001, lượng chì trong không khí đã giảm đáng kể. Trong nhiều năm liền từ năm 2002 đến 2005, luôn ổn định ở mức 0,5 pg/m’ dưới chỉ tiêu của WHO đề ra (Tiêu chuẩn Việt Nam trung bình là: 1,5 pg/m^ trong 24 giờ). Thế nhưng, từ năm 2006 đến nay, hàm lượng chì trong không khí lại có xu hướng tăng lên. Do đâu mà lượng chì trong không khí lại tăng đột biến như vậy? Dù chưa vượt quá Tiêu chuẩn Việt Nam (1,5 pg/m^) nhưng việc hàm lượng chì trong không khí tăng đột biến là điều đáng báo động. 77 Theo một số chuyên gia, có hai nguyên nhân dẫn đến tình trạng này, một là do lượng xe máy tham gia lưu thông tăng nhanh, hai là do chất lượng xăng không bảo đảm, hay nói một cách khác, đã có một lượng xăng pha chì đáng kể được bán trong thời gian gẩn đầy. Vì vậy nồng độ chì trong máu của nhiều trẻ em đó tăng cao, vượt quá mức cảnh báo quốc tế. Ô nhiễm chì được ghi nhận nhiểu nhất là chì có trong xăng ô tô, ở dạng ankyl - chì, với vai trò là chất chống kích nổ. Khi có sự hiện diện của chì trong các loại men tế bào khác nhau thì các loại men này không thể thực hiện được những chức năng của chúng trong cơ thể. Khi bị nhiễm chì, cơ thể rơi vào trạng thái hưng phấn và mất ngủ, sau đó là mệt mỏi, trầm uất và táo bón. Vì thế, các nước đểu đang sử dụng rộng khắp xăng không chì. Loại xăng không chì đã nói đến không phải hoàn toàn không có chì, mà trong mỗi lít xăng hàm lượng chì thấp hơn 0,13 gam. Các cơ quan hữu quan của nước ta cũng đã quyết định sử dụng xăng có hàm lượng chì trong cả nước từ năm 2001. Đương nhiên, để bảo đảm tính kháng nổ cho xăng, mà không dùng chì thì phải tăng lượng ankan 8, hoặc sử dụng kỹ thuật xúc tác tiên tiến, biến hợp chất cácbon hydro có trong xăng thành ankan 8. Như vậy, giá cả sẽ đắt hơn, nhưng sẽ giảm bớt tổn hại cho xe động cơ, có thể tiết kiệm dầu, và chủ yếu là có thể giảm bớt ô nhiễm môi trường. Vì vậy tăng cường nghiên cứu phương diện này là yêu cầu cấp bách. Từ dùng cho đèn dầu chuyển sang dùng cho máy bay phản lực Dầu hoả vốn là “anh thứ hai” trong gia đình dầu thô, nhưng nó lại xuất hiện sớm nhất. Vì trước khi “anh cả” chính là xăng thể hiện quyển uy trên xe hơi, “em trai” của nó là dầu hoả đã được mọi người sử dụng để chiếu sáng. Mọi người có lẽ còn nhớ, khi đèn điện chưa được phát minh, việc chiếu sáng của rất nhiều thành phố lớn đều dùng đèn dầu. Trong phim điện ảnh chúng ta sẽ nhìn thấy đoạn phim như vậy; những chiếc đèn dầu có kèm chụp thuỷ tinh đem đến cho những thành phố cồ xưa một chút ánh sáng. Trong một số gia đình, có lẽ còn tìm thấy những chiếc đèn dầu có chụp thuỷ tinh hình tròn. 78 Vì sao khi đó không dùng xăng để thắp đèn? Đó là do tính cách than rất nóng nảy. Chỉ cần châm lửa lên là nó sẽ cháy đùng đùng, không nói đến thắp đèn, đến cả một giá đèn cũng sẽ bị nó đốt cháy. Làm không tốt, nó sẽ dẫn đến cháy nổ, gây ra hoả hoạn. Cho nên chẳng ai dám dùng nó để chiếu sáng nữa. Vậy thì, dùng “anh ba” dầu nặng để thắp đèn có được không? Không được, nó căn bản không thể thắp được. Vì dầu nặng có điểm cháy cao, phải đạt được nhiệt độ rất cao mới có thể đốt cháy. Dùng nó để thắp sáng quá khó khăn. Còn “tính cách” của dầu hoả phù hợp với thắp đèn. Nhiệt độ cháy của nó không cao, châm lửa đốt rất thuận tiện. Khi đốt cháy, dầu hoả không nóng nảy, giống như đèn dầu madút cổ xưa, rất nhẹ nhàng. Do dầu hoả rẻ hơn dầu madút, thế là đèn dầu hoả rất nhanh chóng thay thế đèn dầu madút, một thời thịnh hành ở thành phố và rất nhiều miền quê. Cho đến khi đèn điện xuất hiện, nó mới được đưa vào viện bảo tàng. Không có đèn dầu, dầu hoả còn có đất dùng nữa không? Ban đầu có người nghĩ dùng nó để làm nhiên liệu động cơ đốt trong, tuy nhiên do nó quá “ôn hoà”, trong động cơ đốt trong không thể phát huy hết tác dụng, đành phải chịu lép vế trước xăng. Về sau, mọi người phát hiện thấy động cơ đốt trong thời kỳ đẩu cũng có nhiều nhược điểm. Nó giống như động cơ chạy bằng hơi, dựa vào sự chuyển động của pittong, rồi thông qua tay quay và cần vận chuyển mới biến thành chuyển động quay, vô cùng phức tạp. Vậy là, có người nghĩ đến việc bỏ pittong và xilanh, để khí đốt trực tiếp thúc đẩy lá gió quay. Cách nghĩ này giống như nguyên lí của đèn tẩu mã ngày xưa. Nhiệt sinh ra từ ngọn nến trong đèn tẩu mã thúc đẩy lá gió quay, kéo theo người giấy ngựa giấy đều quay. Đèn dâu tháp sáng 79 Năm 1872, công trình sư người Đức Xitu lần đầu tiên thiết kế ra máy tuabin kiểu nhiệt không khí, và trở thành độc quyển. Năm 1906, công trình sư người Pháp Manga và Limali chế thành một chiếc máy tua bin khí đốt mang tính thí nghiệm. Đến thập niên 30 của thế kỉ này, máy tuabin khí đốt cuối cùng cũng xuất hiện. Năm 1928, nhà khoa học người Anh Huter chỉ rõ, dùng phản lực bằng máy tuabin khí đốt để thúc đẩy máy bay đồng thời đưa ra ý tưởng động cơ phản lực tuabin. Năm 1937, chiếc động cơ phản lực đầu tiên được chế tạo thử. Tuy nhiên phải đến ngày 14 tháng 5 năm 1941, động cơ phản lực mới thí nghiệm thành công ở Anh và lắp trên máy bay. Nhưng trước đó hai năm, tức là năm 1939, công trình sư nổi tiếng người Đức Aohaimo lại dẫn đầu việc lắp động cơ phản lực lên máy bay, được đặt tên là Hel 78. Vào ngày 27 tháng 8 năm này, nước Đức đến sau nhưng vượt lên trước, đã đưa chiếc máy bay phản lực đẩu tiên trên thế giới lên bầu trời. Việc phát minh ra máy bay phản lực đã giúp ngành hàng không phát triển lên một giai đoạn mới. Từ đó nó thay thế máy bay kiểu pittong và thống nhất thiên hạ của các phương tiện hàng không. Có ý nghĩa hơn là, nhiên liệu đốt trong động cơ máy bay kiểu pittong là xăng, còn nhiên liệu đốt trong máy bay phản lực lại là dầu hoả. Vì sao vậy? Nguyên nhân chính là kết cấu động cơ phản lực và động cơ pittong không giống nhau. Trong động cơ phản lực không có pittong và xilanh, vì thế không tổn tại vấn đế tổn hại đến xilanh, như vậy, không yêu cầu tính kháng nổ tốt của nhiên liệu. Do đó, nó không yêu cẩu loại nhiên liệu có giá trị ankan 8 cao như xăng. Hơn nữa, động cơ phản lực yêu cẩu nhiên liệu cháy mạnh trong phòng nhiên liệu, tạo ra phản lực thúc đẩy máy bay bay lên. Như vậy, nó chủ yếu cần nhiên liệu có giá trị phát nhiệt tốt. Muốn giá trị phát nhiệt cao, thì yêu cầu mật độ nhiên liệu cao. Hơn nữa, mật độ nhiên liệu cao, thì dù khoang chứa nhiên liệu trên máy bay sức chứa có hạn cũng vẫn có thể dự trữ được nhiều nhiên liệu. Mà dầu hoả cất phân đoạn từ 150°c đến 250°c có giá trị phát nhiệt cao, mật độ cũng lớn. Vậy là, dùng nó để làm nhiên liệu cho động cơ phản lực là thích hợp nhất. Cũng chính vì nguyên nhân này, loại dầu thô này được gọi là “dầu hàng không” hoặc “dầu máy bay”. 80 Trong thời đại phản lực, dầu hoả lại phơi phới thanh xuân! Nó không chỉ trở thành nhiên liệu lý tưởng cho máy bay phản lực mà còn trở thành nhiên liệu cho xe hơi kiểu mới, loại xe hơi này là xe hơi phản lực. Chuyên gia của nhà máy ô tô Molutofu của Liên xô cũ đã nghiên cứu ra một loại ô tô chạy bằng phản lực. Động lực của nó chính là động cơ khí đốt tuabin của loại máy bay phản lực. Nó có thể dùng dấu hoả phổ thông làm nhiên liệu, mà tốc độ đạt 300 km/h. Tàu hoả không cần “uống” nước Đối với một số người, đi xe lửa là chuyện bình thường như cơm bữa. Xe lửa thời cổ dùng động cơ chạy bằng hơi. Mỗi giờ nó phải đốt cháy 2-3 tấn than, tạo 10 - 20 tấn nước. Than và nước này lấy từ đâu ra? Được bổ sung từ ga xuất phát. Tuy nhiên, than và nước này không đủ cho nó đi quãng đường dài. Vậy làm thế nào? Biện pháp trước đây là sau các toa xe thì phải kéo thêm một toa xe chứa than và nước, về sau chuyển thành bổ sung than và nước ở ga trung gian, như vậy thời gian dừng phải rất dài, làm lỡ mất lộ trình. Xe lửa không “ăn nước” có được không? Từ sau khi xuất hiện động cơ đốt trong, có người nghĩ ra cách dùng động cơ đốt trong thay thế động cơ chạy bằng hơi để dùng cho xe lửa. Động cơ đốt trong không cần “ăn” nước, mà phải “ăn” dầu. Động cơ đốt trong dùng trong xe hơi dùng xăng, nếu dùng loại động cơ đốt trong này cho xe lửa thì lượng xăng tiêu hao quá nhiều. Chúng ta phải biết rằng, xe lửa không thể khéo léo tinh xảo như xe hơi, do vậy nếu để các “anh em” nhà xe lửa “ăn” xăng thì không thể cung cấp xuể. Vậy phải làm thế nào? Mọi người nghĩ đến dầu madút, dầu madút rẻ hơn xăng rất nhiều! Có điểu dầu madút khó đốt cháy hơn dầu hoả, làm thế nào để đốt cháy nó trong động cơ đốt trong? Các nhà khoa học phân tích, dầu madút dễ cháy trong không khí có nhiệt độ cao, và khi đã đốt cháy, thì hiệu quả không kém gì so với xăng. Điều mấu chốt là phải có không khí nhiệt độ cao. Thế là, các nhà khoa học đã cải tạo loại động cơ đốt trong dùng xăng, để xilanh hút không khí vào trước, rồi tăng thêm sức nén, cứ như vậy, nhiệt độ của 6A- n A n g Lư ợ n g kỳ d iệu81