۩Đặt vấn đề:
- Thầy có một tờ giấy và một thước nhựa.
+ Làm thế nào để thước nhựa nhiễm điện?
+ Nếu thước bị nhiễm điện do cọ xát thì giấy có bị nhiệm điện không? Vì sao?
+ Nếu thầy đưa thước nhựa lại gần tờ giấy thì hiện tượng gì sẽ xảy ra?
- Bài học hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu kĩ về nguyên nhân của hiện tượng vừa quan sát được.
Chủ đề 16
HAI LOẠI ĐIỆN TÍCH
I. Hai loại điện tích
- Có hai loại điện tích là điện tích dương (+) và điện tích âm (-).
- Các vật mang điện tích khác loại thì hút nhau, các vật mang điện tích cùng loại thì đẩy nhau.
*Tại sao các vật nhiễm điện đều do cọ xát mà ra nhưng lại có vật nhiễm điện (-),có vật nhiễm điện (+) ?
- Muốn biết chúng ta phải tìm hiểu về cấu tại vật chất.
II. Sơ lược cấu tạo nguyên tử và sự nhiễm điện của một vật
- HS đọc Lý thuyết về cấu tạo vật chất.
- Mọi vật được cấu tạo từ nguyên tử hoặc phân tử. Nguyên tử gồm hạt nhân mang điện tích dương và các electron mang điện tích âm chuyển động xung quanh hạt nhân. Các electron có thể thêm vào hay tách khỏi nguyên tử. Bình thường nguyên tử trung hòa về điện.
- Vậy khi nào vật nhiễm điện âm, khi nào vật nhiễm điện dương?
=> Một vật nhiễm điện (-) khi nhận thêm electron, nhiễm điện (+) khi mất đi electron.
۩Chuyển ý:
Chúng ta sẽ vận dụng kiến thức vừa học vào giải thích một số hiện tượng trong thực tế
III. Vận dụng
C1: Làm thế nào để tách hai mép bao nilong đang dính chặt?
=> Khi cùng cọ xát với tay thì hai mép bao nilon nhiễm điện cùng loại nên sẽ đẩy nhau ra.
C2:Em hãy nêu các bước sơn tĩnh điện.
=>Em hãy đoc phần Kiến thức nâng cao bên dưới để trả lời câu hỏi nhé!
۩ Kiến thức nâng cao:
NGUYÊN TỬ
Nguyên tử là đơn vị cơ bản của vật chất chứa một hạt nhân ở trung tâm bao quanh bởi đám mây điện tích âm cácelectron. Hạt nhân nguyên tử là dạng gắn kết hỗn hợp giữa các proton mang điện tích dương và các neutron trung hòa điện (ngoại trừ trường hợp của nguyên tử hiđrô, với hạt nhân ổn định chỉ chứa một proton duy nhất không có neutron). Electron của nguyên tử liên kết với hạt nhân bởi tương tác điện từ và tuân theo các nguyên lý của cơ học lượng tử. Tương tự như vậy, nhóm các nguyên tử liên kết với nhau bởi liên kết hóa học dựa trên cùng một tương tác này, và tạo nên phân tử. Một nguyên tử chứa số hạt electron bằng số hạt proton thì trung hòa về điện tích, trong khi số electron nếu nhiều hoặc ít hơn thì nó mang điện tích âm hoặc dương và gọi là ion. Nguyên tử được phân loại tuân theo số proton và neutron trong hạt nhân của nó: số proton xác định lên nguyên tố hóa học, và số neutron xác định đồng vị của nguyên tố đó.
Tên gọi nguyên tử hóa học mà nay gọi đơn giản là "nguyên tử" là những đối tượng rất nhỏ với đường kính chỉ khoảng vài phần mười nano mét và có khối lượng rất nhỏ tỷ lệ với thể tích của nguyên tử. Chúng ta có thể quan sát nguyên tử đơn lẻ bằng các thiết bị như kính hiển vi quét chui hầm. Trên 99, 94% khối lượng nguyên tử tập trung tại hạt nhân, với tổng khối lượng proton xấp xỉ bằng tổng khối lượng neutron. Mỗi nguyên tố có ít nhất một đồng vị với hạt nhân không ổn định có thể trải qua quá trình phân rã phóng xạ. Quá trình này dẫn đến biến đổi hạt nhân làm thay đổi số proton hoặc neutron trong hạt nhân nguyên tử. Electron liên kết trong nguyên tử có những mức năng lượng ổn định rời rạc, hay obitan, và chúng có thể chuyển dịch giữa 2 mức năng lượng bằng hấp thụ hay phát ra photon có năng lượng đúng bằng hiệu giữa 2 mức năng lượng này. Các electron có vai trò xác định lên tính chất hóa học của một nguyên tố, và ảnh hưởng mạnh tới tính chất từ tính của nguyên tử cũng như vật liệu. Những nguyên lý của cơ học lượng tử đã mô tả thành công các tính chất quan sát thấy của nguyên tử và là nền tảng cho lý thuyết nguyên tử và hạt hạ nguyên tử.
Từ nguyên
Tên tiếng Anh "atom" xuất phát từ tiếng Hy Lạp ἄτομος (atomos, "vô hình") từ ἀ- (a-, "không") và τέμνω (temnō, "cắt"), có nghĩa là không cắt được, hoặc vô hình, một thứ không thể chia cắt được.[4] Khái niệm nguyên tử là thành phần vô hình của vật chất do các nhà triết học Ấn Độ và Hy Lạp đề xuất ra đầu tiên. Trong thế kỷ thứ 18 và 19, các nhà hóa học nêu ra một cơ sở vật lý cho ý tưởng này bằng cách chỉ ra có những chất không thể bị bẻ gãy bởi phương pháp hóa học, và họ lấy tên gọi từ các nhà triết học cổ đại là nguyên tử để đặt cho các thực thể hóa học. Trong giai đoạn cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, các nhà vật lý đã phát hiện ra những thành phần hạ nguyên tử và cấu trúc bên trong nguyên tử, và do vậy chứng minh "nguyên tử" hóa học có thể phân chia được và tên gọi này có thể không miêu tả đúng bản chất của chúng. Tuy nhiên, nó đã trở thành một thuật ngữ khoa học hiện đại. Điều này cũng dẫn đến những tranh luận về liệu những nhà triết học cổ đại, những người định nghĩa các vật vô hình và không thể phân chia được có phải là cho những nguyên tử hóa học hiện đại hay là cho những hạt hạ nguyên tử vô hình như lepton hay quark, hay thậm chí cho những hạt cơ bản hơn mà chưa phát hiện ra.
Lịch sử
Nguyên tử luận
Khái niệm về vật chất là tổ hợp của những đơn vị rời rạc và không thể chia nhỏ hơn đã xuất hiện từ nhiều thiên niên kỷ, nhưng những khái niệm này thường là những lập luậntriết học và trừu tượng hơn là dựa trên những quan sát thực nghiệm. Bản chất của nguyên tử trong triết học thay đổi theo thời gian giữa nhiều nền văn minh và trường phái cổ đại, đa số có yếu tố tinh thần siêu hình học. Tuy vậy, khái niệm cơ bản về nguyên tử được các nhà khoa học hàng nghìn năm sau chấp nhận bởi vì nó giải thích một cách đơn giản một số khám phá mới trong lĩnh vực hóa học.
Democritos (khoảng 460 - 370 TCN)
Các nhà triết học cổ đại Hy Lạp và Ấn Độ đã nhắc tới khái niệm nguyên tử. Ở Ấn Độ, những trường phái Ājīvika, Jain, và Cārvāka bàn về nguyên tử luận bắt đầu từ thế kỷ thứ 6 trước Công nguyên. Hệ thống tư tưởng Nyaya và Vaisheshika sau đó phát triển thuyết về nguyên tử khi đề ra cách các nguyên tử kết hợp lại thành thực thể phức tạp hơn. Ở phương Tây, nguyên tử luận được nhắc đến từ thế kỷ 5 TCN bởi Leucippus, và người học trò của ông Democritos đã tiếp nối và hệ thống hóa lý luận. Khoảng giao đoạn 450 TCN, Democritos đưa ra thuật ngữ átomos (tiếng Hy Lạp: ἄτομος), có nghĩa là "không thể cắt được" hay "hạt vô hình nhỏ nhất của vật chất". Mặc dù các khái niệm này của các triết gia Ấn Độ và Hy Lạp cổ đại thuần túy dựa vào mặt tinh thần, khoa học hiện đại đã bảo lưu thuật ngữ do Democritos đưa ra.
Lý thuyết về những hạt rất nhỏ (Corpuscularianism) do nhà giả kim Geber nêu ra từ thế kỷ 13, đôi khi có người cho là bởi Paul từ Taranto nêu ra, đó là mọi vật thể chứa bên trong và những hạt hoặc những tiểu thể rất nhỏ. Chủ nghĩa này giống với nguyên tử luận, ngoại trừ nguyên từ được giả thiết là hạt vô hình, và những hạt về nguyên lý có thể phân chia được. Theo lý thuyết ngày, ví dụ, người ta cho rằng thủy ngân có thể thấm vào kim loại và làm thay đổi cấu trúc bên trong của nó. Corpuscularianism là lý thuyết nổi bật trong vài trăm năm sau đó.
Năm 1661, nhà triết học tự nhiên Robert Boyle xuất bản cuốn The Sceptical Chymist trong đó ông lập luận rằng vật chất là tổ hợp của rất nhiều "tiểu thể" hay nguyên tử, hơn là bởi bốn yếu tố cơ bản là không khí, đất, nước và lửa. Trong những năm 1670 lý thuyết về các tiểu thể được Isaac Newton áp dụng vào lý thuyết các hạt ánh sáng của ông.
Proton
Proton (p hay H+, tiếng Hy Lạp πρώτον/proton = đầu tiên) là một loại hạt tổ hợp, một thành phần cấu tạo hạt nhân nguyên tử. Bản thân proton được tạo thành từ 3 hạt quark (2 quark lên và 1 quark xuống), vì vậy proton mang điện tích +1e hay +1.602 ×10−19 coulomb
Có spin bán nguyên, proton là fermion. Cấu thành từ 3 quark, proton là baryon.
Khối lượng 1.6726 ×10−27 kg xấp xỉ bằng khối lượng hạt neutron và gấp 1836 lần khối lượng hạt electron
Trong nguyên tử trung hòa về điện tích, số proton đúng bằng số electron.
Số proton trong nguyên tử của một nguyên tố đúng bằng điện tích hạt nhân của nguyên tố đó, và được chọn làm cơ sở để xây dựng bảng tuần hoàn.
Proton và neutron được gọi là nucleon. Đồng vị phổ biến nhất của nguyên tử hydrô là một proton riêng lẻ (không có neutron nào). Hạt nhân của các nguyên tử khác nhau tạo thành từ số các proton và neutron khác nhau. Số proton trong hạt nhân xác định tính chất hóa học của nguyên tử và xác định nên nguyên tố hóa học.
Neutron
Neutron là một hạt hạ nguyên tử có trong thành phần hạt nhân nguyên tử, trung hòa về điện tích và có khối lượng bằng 1,67492716(13) × 10−27 kg. Neutron và proton được gọi là nucleon.
Hạt nhân của hầu hết các nguyên tử gồm có các neutron và proton. Số neutron xác định các đồng vị của một nguyên tố.
Electron
Electron (còn gọi là điện tử, được biểu diễn như là e−) là một hạt hạ nguyên tử, hay hạt sơ cấp. Trong nguyên tử electron quay xung quanh hạt nhân (bao gồm các proton và neutron) trên quỹ đạo electron. Từ electron bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp ηλεκτρον (phát âm là "êlectron") có nghĩa là "hổ phách" do người Hy Lạp cổ đại lần đầu tiên quan sát thấy khả năng hút các vật nhỏ (do lực hút tĩnh điện) của một miếng hổ phách sau khi được chà xát với lông thú.
Các electron có điện tích và khi chúng chuyển động sẽ sinh ra dòng điện. Vì các electron trong nguyên tử xác định phương thức mà nó tương tác với các nguyên tử khác nên chúng đóng vai trò quan trọng trong hóa học.
Electron thuộc về một lớp các hạt dưới nguyên tử gọi là lepton, người ta tin rằng chúng là những hạt cơ bản (có nghĩa là chúng không thể bị phân chia thành những phần nhỏ hơn).
SƠN TĨNH ĐIỆN
- Khái niệm về sơn tĩnh điện:
Hầu hết các nhà khoa học trên thế giới đều công nhận rằng: hiếm có một công nghệ hiện đại nào được phát minh và đưa vào sử dụng phục vụ sản xuất, thay thế cho công nghệ cũ mà cho chất lượng cao, vừa hạ giá thành sản phẩm nhưng chi phí đầu tư lúc ban đầu lại như công nghệ cũ – đó là Sơn Tĩnh Điện. Sơn tĩnh điện còn được gọi là sơn khô vì tính chất phủ ở dạng bột của nó và khi sử dụng nó sẽ được tích một điện tích (+) khi đi qua một thiết bị được gọi là súng sơn tĩnh điện, đồng thời vật sơn cũng sẽ được tích một điện tích (-) để tạo ra hiệu ứng bám dính giữa bột sơn và vật sơn. Sơn Tĩnh Điện là công nghệ không những cho ta những ưu điểm về kinh tế mà còn đáp ứng được về vấn đề môi trường cho hiện tại và tương lai vì tính chất không có chất dung môi của nó. Do đó về vấn đề ô nhiễm môi trường trong không khí và trong nước hoàn toàn không có như ở sơn nước.
- Lịch sử hình thành bột sơn tĩnh điện:
Nguyên lý phủ sơn bằng hợp chất hữu cơ (organic Polymer) dạng bột được gia nhiệt và phủ lên bề mặt kim loại được nghiên cứu và đưa vào áp dụng thử tại Châu Âu bởi nhà khoa học Tiến sĩ Dr. Erwin Gemmer vào đầu thập niên 1950, nhưng mãi đến khoảng năm 1964 thì qui trình Sơn Tĩnh Điện (Electrostatic Powder Spray) mới thành công và được thương mại hóa rồi được sử dụng rộng rãi cho đến ngày nay. Qua nhiều thập niên được đóng góp, cải tiến bởi các nhà khoa học và các nhà sản xuất về cách chế biến bột sơn đã giúp cho công nghệ Sơn Tĩnh Điện ngày càng hoàn chỉnh về chất lượng và mẫu mã tốt hơn .
Dưới đây là phần tóm tắt qua nhiều thập niên của Sơn tĩnh điện cũng như ảnh hưởng rộng rãi của nó:
- 1966 – 1973 Bốn loại hóa học khởi điểm- Epoxy, Hybrid, Polyurethane, và TGIC - được giới thiệu trên thị trường. Một vài loại Melamine và Acrylic vẫn chưa thành công.
- Đầu thập niên 1970 Sơn Tĩnh Điện phát triển nhanh và được sử dụng rộng rãi ở Châu Âu.
- Đầu thập niên 1980 Phát triển nhanh và được sử dụng rộng rãi ở Bắc Mỹ và Nhật.
- Giữa thập niên 1980 Phát triển nhanh và được sử dụng rộng rãi ở Viễn Đông (thềm Lục Địa Thái Bình Dương).
- 1985 – 1993 Những loại bột sơn mới được giới thiệu trên thị trường. Có đủ loại Acrylic và hỗn hợp của những loại bột sơn được tung ra.
Lợi điểm của công nghệ sơn tĩnh điện xe máy:
a. Về kinh tế: - 99% sơn được sử dụng triệt để (bột sơn dư trong quá trình phun sơn được thu hồi để sử dụng lại). - Không cần sơn lót - Làm sạch dễ dàng những khu vực bị ảnh hưởng khi phun sơn hay do phun sơn không đạt yêu cầu. - Tiết kiệm thời gian hoàn thành sản phẩm
b. Về đặc tính sử dụng: - Quy trình sơn có thể được thực hiện tự động hóa dễ dàng (dùng hệ thống phun sơn bằng súng tự động). - Dễ dàng vệ sinh khi bột sơn bám lên người thực hiện thao tác hoặc các thiết bị khác mà không cần dùng bất cứ loại dung môi nào như đối với sơn nước.
c. Về chất lượng: - Tuổi thọ thành phẩm lâu dài - Độ bóng cao - Không bị ăn mòn bởi hóa chất hoặc bị ảnh hưởng của tác nhân hóa học hay thời tiết. - Màu sắc phong phú và có độ chính xác …
Và còn rất nhiều lợi điểm khác nữa mà chính người sử dụng trong quá trình ứng dụng công nghệ sơn tĩnh điện sẽ nhận thấy.
Lợi ích giữa sơn tĩnh điện và sơn dầu:
Sơn Tĩnh Điện dạng bột là phương pháp sơn ít tốn kém nhất trên giá thành sản phẩm mà trong những kỹ thuật sơn hiện tại trên thế giới đang sử dụng (kể cả sơn tĩnh điện dạng nước).
*CHỨC NĂNG BỘT SƠN TĨNH ĐIỆN SƠN NƯỚC ,SƠN DẦU YÊU CẦU KỸ THUẬT
Khả năng chịu nhiệt cao và ít bị ảnh hưởng môi trường (bao gồm nóng và lạnh)
Có khả năng điều chỉnh được độ dày mỏng của sơn Độ bao phủ bề mặt cao
Dễ bị ảnh hưởng của môi trường (trời lạnh thì bề mặt sơn co lại) Khó điều chỉnh độ dày mỏng của sơn Độ bao phủ thấp (không thể sơn nhửng vật có góc cạnh phức tạp)
*KINH TẾ
Thu hồi và tái sử dụng 99% Độ bám cao (tỉ lệ thất thoát ít) Thu hồi chỉ vì vấn đề môi trường, không thể tái sử dụng lại. Độ bám thấp (tỷ lệ thất thoát cao khoảng 60%)
*ĐẶC TÍNH SỬ DỤNG
- Không sử dụng dung môi: không gây ô nhiễm môi trường Ưng dụng được trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau (công nghiệp hàng không, công nghiệp hàng hải, công nghiệp xây dựng…)
- Dễ dàng tự động hoá tiết kiệm được chi phí nhân công
- Dễ dàng lưu trữ Không yêu cầu công nhân có tay nghề cao (khi không đạt yêu cầu có thể làm lại dễ dàng)
- Phải sử dụng dung môi: gây ô nhiễm môi trường Hạn chế ứng dụng trong nhiều lĩnh vực Khó xây dựng hệ thống tự động hóa cần nhiều nhân công chi phí cao
- Khó khăn trong việc lưu kho( có thể xảy ra cháy nổ)
- Yêu cầu công nhân tay nghề cao vì không thể sửa đổi nếu vật sơn không đạt yêu cầu.
*THÀNH PHẨM
Tạo ra thành phẩm nhanh (khoảng 10 – 15 phút). Tuổi thọ trung bình sản phẩm cao (4 – 5 năm) Có khả năng cách điện Tạo ra thành phẩm chậm, mất nhiều thời gian (phải phụ thuộc thời tiết)
Tuổi thọ trung bình sản phẩm thấp Không có khả năng cách điện Qua bảng so sánh trên ta thấy sơn tĩnh điện giúp ta tiết kiệm được rất nhiều chi phí trong sản xuất, chi phí nhân công và sản phẩm khi sử dụng sơn tĩnh điện gặp nhiều thuận lợi trong việc xuất khẩu hơn so với sơn nước khi qua thị trường Châu Âu và Châu Mỹ.
*ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ SƠN TĨNH ĐIỆN XE MÁY:
Hiện nay công nghệ sơn tĩnh điện được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều ngành công nghiệp như: công nghiệp hàng hải, công nghiệp hàng không, công nghiệp chế tạo xe hơi và xe gắn máy,… đến các lĩnh vực như sơn trang trí, xây dựng công nghiệp, xây dựng dân dụng, …
۩ Em hãy luyện tập:
+ Các em hãy đọc và trả lời câu 3, 4, 5.
۩ Dặn dò:
- Học phần bài ghi.
- Đọc phần Thế giới quanh ta.