Hãy trình bày quy luật X của Thế giới tự nhiên. Giải thích quy luật X đó thông qua | Đại học Sư phạm Hà Nội

ĐỀ CƯƠNG KHTN VÀ CN
BÀI 1. Hãy trình bày quy luật X của Thế giới tự nhiên. Giải thích quy luật X đó thông qua một ví dụ cụ thể.
Phần chung: + Quy luật là mối liên hệ bản chất, tất nhiên, phổ biến và lặp lại giữa các sự vật, hiện tượng hay giữa
các yếu tố cấu thành, các thuộc tính của sự vật, hiện tượng.
+ Quy luật có 2 tính chất cơ bản, đó là: Tính khách quan và tính ổn định.
QUY LUẬT 1: Quy luật về tính đa dạng a. Khái niệm: 
Thế giới tự nhiên vô cùng đa dạng và phong phú 
Đa dạng sinh học: là sự khác nhau giữa các sự vật ở tất cả mọi nơi và sự khác nhau trong một loài, giữa các
loài và giữa các hệ sinh thái với nhau.
b. Ví dụ: Sự đa dạng sinh học trên TG:
Theo tài liệu nghiên cứu của ĐH Huế - ĐHKH năm 2011, đa dạng sinh học được thể hiện qua 3 dạng chính
là đa dạng loài, đa dạng gen, đa dạng quần xã và hệ sinh thái.
Chỉ xét riêng với đa dạng loài: Hiện nay, trên TG có khoảng 1,7 triệu loài đã được mô tả, ít nhất là 2 lần số
đó chưa được mô tả. Các loài trên đc chia thành 4 nhóm loài chính: động vật có xương sống (gần 63 nghìn loài),
động vật không xương sống chiếm đông đảo (1,3 triệu loài), thực vật (hơn 300 nghìn loài) và các nhóm khác (khoảng 51 nghìn)
Mỗi năm các nhà phân tích trên thế giới mô tả được khoảng 11.000 loài (chiếm 10 – 30% tổng số loài hiện
có). Như vậy, để mô tả hết các loài trên TG, ước tính từ 10 – 30 triệu loài, dự kiến tốn từ 750 – 2570 năm (trong đó
nhiều loài có thể tuyệt chủng trc khi đc mô tả - Richard B.Primack, 1995) c. Lợi ích:  Nhìn chung, tính đa dạng: 
Giúp duy trì sự cân bằng trong các hệ sinh thái 
Cung cấp cho con người những tài nguyên, khoáng sản, năng lượng,… 
Đa dạng sinh học đem lại các:  Giá trị trực tiếp: 
Giá trị tiêu thụ: làm củi đốt, sưởi ấm; cung cấp rau, củ, quả, thịt cá,… 
Giá trị sản xuất: cung cấp các loại dược phẩm, gỗ, nhựa, dầu, mây, hoa quả,…  Giá trị gián tiếp: 
Bảo vệ nguồn tài nguyên đất và nước  Điều hòa khí hậu  Phân hủy chất thải, 
Giá trị triển lãm, du lịch 
Giá trị giáo dục và khoa học
d. Vai trò: Đa dạng sinh học có vai trò đặc biệt trong phát triển kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường.
Ở Việt Nam, đa dạng sinh học: 
Là vấn đề mang tính toàn cầu 
Là cơ sở để đảm bảo an ninh lương thực 
Duy trì nguồn gen vật nuôi, cây trồng 
Cung cấp nguyên vật liệu cho xây dựng và các nguồn nhiên liệu, dược liệu
Như vậy, bảo tồn đa dạng sinh học không chỉ là vấn đề của một quốc gia, một địa phương, vùng lãnh thổ hay của
một cá nhân mà là vấn đề chung của cả thế giới.
QUY LUẬT 2: Quy luật về tính cấu trúc a. Khái niệm: 
Thế giới tự nhiên tuy đa dạng, luôn vận động và phát triển nhưng chúng ta có thể thấy rằng mọi sự vật hiện
tượng trong thế giới tự nhiên đều có cấu trúc nhất định. 
Thông thường các cấu trúc đó được mô phỏng bởi các mô hình. Vì thế khi nghiên cứu về thế giới tự nhiên,
các nhà khoa học thường xây dựng nên các mô hình đại diện cho các sinh vật, hiện tượng trong tự nhiên.
b. Đặc điểm: 
Đa số các thực thể trong Tự nhiên là không nhẵn, không tròn, là những thứ rối ren, chằng chịt. Sự không
đều đặn của các thực thể không phải tuyệt dối ngẫu nhiên, mà trong hình thể không đều đặn có đều đặn. c. Ý nghĩa: 
Các mô hình được xây dựng để tạo điều kiện cho việc hiểu biết các quá trình và các cấu trúc không thể
được quan sát trực tiếp hoặc đưa ra dự đoán một cách hợp lí và dễ dàng hơn.
⇨Cần thường xuyên cải tiến các mô hình hay xây dựng các mô hình mới dựa trên những mô hình trước đó.
d. Ví dụ: Thực thể Fractal 
Thực thể Fractal là thực thể có mức độ không đều đặn luôn không đổi ở những thang bậc, mỗi thang bậc
phản ánh một mức độ đều đặn. Với thực thể Fractal, dù vị trí quan sát gần hay xa thì những chi tiết nhỏ khi
đến gần hiện ra như những chi tiết nhìn từ xa, vật thể vẫn bấy nhiêu mức không đều đặn. 
Fractal là một thuật ngữ do Mandelbrot (nhà toán học vĩ đại của thế kỷ 20) đưa ra khi ông khảo sát những
hình hoặc những hiện tượng trong thiên nhiên không có đặc trưng về độ dài. 
Các ứng dụng của hình học Fractal:
Y học và sinh học: Các nhà khoa học đã tìm ra các mối quan hệ giữa Fractal với hình thù của tế bào, quá
trình trao đổi chất của cơ thể người, ADN, nhịp tim,... Trước đây, các nhà sinh học quan niệm lượng chất trao đổi
phụ thuộc vào khối lượng cơ thể người, nghĩa là nó tỉ lệ bậc 3 khi xem xét con người là một đối tượng 3 chiều.
Nhưng với góc nhìn từ hình học Fractal, người ta cho rằng sẽ chính xác hơn nếu xem con người là một mặt Fractal
với số chiều xấp xỉ 2.5, như vậy tỉ lệ đó không nguyên nữa mà là một số hữu tỷ.
Việc chuẩn đoán bệnh áp dụng hình học Fractal đã có những tiến bộ rõ rệt. Bằng cách quan sát hình dạng
của các tế bào theo quan điểm Fractal, người ta đã tìm ra các bệnh lý của con người, tuy nhiên những lĩnh vực này
vẫn còn mới mẻ, cần phải được tiếp tục nghiên cứu.
Hoá học: Hình học Fractal được sử dụng trong việc khảo sát các hợp chất cao phân tử. Tính đa dạng về
cấu trúc polyme thể hiện sự phong phú về các đặc tính của hợp chất cao phân tử chính là các Fractal. Hình dáng vô
định hình, đường bẻ gảy, chuỗi, sự tiếp xúc của bề mặt polyme với không khí, sự chuyển tiếp của các sol-gel,...
đều có liên quan đến các Fractal.
Sự chuyển động của các phân tử, nguyên tử trong hợp chất, dung dịch, các quá trình tương tác giữa các
chất với nhau,...đều có thể xem như một hệ động lực hỗn độn (chaos).
Vật lý: Trong vật lý, khi nghiên cứu các hệ cơ học có năng lượng tiêu hao (chẳng hạn như có lực ma sát)
người ta cũng nhận thấy trạng thái của các hệ đó khó xác định trước được và hình ảnh hình học của chúng là các đối tượng Fractal.
Dự báo thời tiết: Hệ thống dự báo thời tiết được coi là một hệ động lực hỗn độn (chaos). Nó không có ý
nghĩa dự đoán trong một thời gian dài (một tháng, một năm) do đó quy luật biến đổi của nó tuân theo qui luật Fractal.
Thiên văn học: Các nhà khoa học đã tiến hành xem xét lại các quỹ đạo của các hành tinh trong hệ mặt trời
cũng như trong các hệ thiên hà khác. Một số kết quả cho thấy không phải các hành tinh này quay theo một quỹ đạo
Ellipse như trong hình học Eulide mà nó chuyển động theo các đường Fractal. Quỹ đạo của nó được mô phỏng
bằng những quỹ đạo trong các tập hút “lạ”.
Kinh tế: Mô tả sự biến động của giá cả trên thị trường chứng khoán bằng các đồ hình Fractal sẽ cho phép
chúng ta theo dõi sự biến động của giá cả. Trên cơ sở đó dự báo giá cả trên thị trường dựa theo các luật của hình học Fractal.
Khoa học máy tính: Hình học Fractal có thể giúp thiết kế các hình ảnh đẹp trên máy tính một cách đơn
giản và trực quan. Đây là một trong những lĩnh vực được nhiều người quan tâm, nhất là đối với những người yêu
mến nghệ thuật [1,7,9]. Bằng chứng là triển lãm tranh mang tên “Frontiers of Chaos: Images of Complex
Dynamical System” của các nhà toán học người Đức H. Jurgens, H. O. Peitgen, M. Prufer, P. H. Richter và D.
Saupe đã thu hút hơn 140.000 lượt khách tới tham dự. Từ năm 1985 đến nay triển lãm tranh đã đi qua hơn 150
thành phố của hơn 30 nước trên thế giới.
Cơ sở hình học Fractal cũng đã được ứng dụng trong công nghệ nén ảnh một cách hiệu quả thông qua các
hệ hàm lặp (IFS), đây là một trong những lĩnh vực được các chuyên gia về khoa học máy tính đặc biệt quan tâm.
Âm nhạc: hình học Fractal cũng được đưa vào ứng dụng, các điểm hút, điểm đẩy là cơ sở cấu thành các nốt nhạc Fractal...
Các lĩnh vực khác: Fractal được ứng dụng trong việc đo chiều dài đường bờ biển chính xác hơn so với
hình học Eulide bởi vì đường bờ biển là một hình Fractal. Fractal còn được sử dụng để mô tả các hình ảnh nhấp
nhô của đồi núi, khảo sát các vết nứt chấn động địa chấn, các sự biến đổi trong lòng đất và dự báo sự biến động của địa chất.
QUY LUẬT 3: Quy luật về tính tuần hoàn
a. Khái niệm: Cấu trúc, sự vận động, phát triển lặp đi lặp lại của các hệ thống trong TGTN. b. Ý nghĩa: 
Việc tìm hiểu quy luật tuần hoàn cho phép con người hiểu rõ các quy luật vận động và phát triển của thế giới tự nhiên 
Giúp con người dự báo và hạn chế được các ảnh hưởng xấu của thế giới tự nhiên, đặc biệt là các thảm họa do thiên tai gây ra.
c. Ví dụ: Vòng tuần hoàn của nước
Vòng tuần hoàn của nước, hoặc chu kỳ thủy văn, là sự lưu thông nước của Trái Đất. Nó vận hành được nhờ
Mặt Trời. Nhiệt của Mặt Trời làm nước bốc hơi chủ yếu từ các đại dương, và cả từ sông hồ, mặt đất và các
sinh vật. Các đám mây hình thành do hơi nước gặp lạnh và ngưng tụ, rồi được gió (cũng phát sinh nhờ năng
lượng của Mặt Trời) đưa đi xa. Khi các đám mây trở nên bão hòa, nước sẽ rơi xuống thành mưa.
Các hoạt động của con người ảnh hưởng đến vòng tuần hoàn của nước ở nhiều điểm. Chẳng hạn: 
Nước được khai thác phục vụ sinh hoạt và sau đó lại được thải vào vòng tuần hoàn, thông thường đã bị ô nhiễm. 
Các nhà máy điện và các nhà máy sử dụng nước làm mát máy móc và phục vụ các quá trình chế biến.
Chúng thải ra đi-ô-xít lưu huỳnh (SO2), chất khí này lại được hơi nước trong những đám mây hấp thụ và rơi xuống thành mưa axit. 
Phân bón trong nông nghiệp thường bị ngấm qua đất trồng và trôi ra sông ngòi.
Các chất gây ô nhiễm nghiêm trọng nhất là các chất không bị sinh vật phân hủy hoặc không tự phân hủy
trong các quá trình tự nhiên. Chúng có thể được thực vật và động vật "ăn" phải và được tích tụ trong các
động vật ở trên đỉnh chuỗi thức ăn.
QUY LUẬT 4: Quy luật về tính hệ thống
a. Vật chất trong tự nhiên tồn tại và được tổ chức thành các hệ thống. 
Hệ thống là một tổng thể bao gồm một nhóm các thực thể tương tác hoặc liên quan với nhau tạo thành một
thể thổng nhất để thực hiện một chức năng. Mỗi bộ phận của hệ thống thực hiện một vai trò khác nhau và
tương tác qua lại với nhau, đảm bảo việc thực hiện chức năng chung của toàn bộ hệ thống 
Biểu hiện của tính hệ thống:
Hệ thống trong tự nhiên:
 Hệ cơ quan trong cơ thể sống (hệ tiêu hóa, hệ sinh sản,…)
 Hệ thống Mặt Trăng – Trái Đất -Mặt Trời (chu kì chuyển động của Mặt Trăng quanh Trái Đất, chu kì
chuyển động của Trái Đất quanh Mặt Trời, hiện tượng nhật thực và nguyệt thực, hiện tượng thủy triều,…)
 Sinh giới cũng được chia theo hệ thống. Hệ thống phân chia đơn giản ta hay sử dụng là: Giới N ⇨ gành ⇨ Lớp Bộ ⇨ ⇨ Họ ⇨ Giống Loài ⇨ ⇨ Phân loài.
Hệ thống nhân tạo: mạch điện, chiếc bút bi, hệ thống điện nước trong một tòa nhà,… 
Đặc điểm: Đã là hệ thống thì phải có kết cấu.
Nếu hệ thống là một thể thống nhất bao gồm các yếu tố có quan hệ và liên hệ lẫn nhau thì kết cấu là
tổng thể các mối quan hệ và liên hệ giữa các yếu tố của thể thống nhất đó. Kết cấu phản ánh hình thức sắp
xếp của các yếu tố và tính chất của sự tác động lẫn nhau của các mặt, các thuộc tính của chúng.
Những mặt và thuộc tính của các yếu tố tham gia tác động lẫn nhau càng lớn thì kết cấu của hệ thống càng
phức tạp. Cùng một số yếu tố, khi tác động lẫn nhau bằng những mặt khác nhau có thể tạo nên các hệ thống khác nhau. 
Ý nghĩa: Việc hiểu sâu sắc các hệ thống tự nhiên giúp con người hiểu rõ:
 Chức năng nhất định, tính độc lập tương đối của mỗi phần tử trong hệ thống
 Mối quan hệ và liên hệ lẫn nhau giữa các phần tử ảnh hưởng đến hệ thống
 Nhận biết thuộc tính mới (tính trồi của hệ thống) mà từng phần tử riêng lẻ không có hoặc có không đáng kể.
⇨ Cho phép con người hiểu rõ các quy luật vận động và phát triển của TGTN, không chỉ “giải thích thế giới” mà
còn “cải tạo thế giới”.
b. Ví dụ về một hệ thống nhân tạo: Hệ thống cấu tạo bút bi
Bút bi có cấu tạo 3 phần cơ bản là vỏ, ruột và bộ phận điều chỉnh bút.
- Vỏ: thường được làm bằng chất liệu nhựa tổng hợp nhẹ mà cứng để bảo vệ phần ruột bút bên trong.
- Ruột: bằng nhựa dẻo hình trụ bên trong rỗng để chứa mực.
- Bộ phận điều chỉnh gồm phần bấm và lò xo, ngoài ra còn có thể có nắp. Bộ phận điều chỉnh bút chính là phần
ngòi bút. Ngòi bút được làm bằng kim loại để tránh bị gỉ sét theo thời gian. Bên trong nó là một viên bi cũng làm
bằng kim loại. Viên bi này khi viết sẽ giúp cho mực được ra đều hơn. Độ thanh hay đậm của nét bút là do kích thước của viên bi này.
- Ngoài ra còn có một số bộ phận khác giúp hoàn thiện chiếc bút hơn như đai cài, lò xo, nút bấm,...
Việc hiểu về cấu tạo bút bi giúp cho người sử dụng có thể tự mình sửa khi nó gặp trục trặc, sâu xa hơn, đó là
nguồn động lực để con người tìm ra cách khắc phục những khuyết điểm còn tồn tại của bút bi và cải tiến thành loại bút bi tốt nhất.
QUY LUẬT 5: Quy luật về sự vận động và biến đổi
a. Vận động và biến đổi là thuộc tính cốt lõi của Thế giới tự nhiên  Định nghĩa
Theo quan điểm của Triết học Marx-Lenin: 
Vận động là một trong những phương thức tồn tại của vật chất, cùng với không gian và thời gian. 
Vận động là một phạm trù Triết học chỉ mọi sự biến đổi nói chung từ vị trí giản đơn đến tư duy. Theo F.Engels: 
Vận động “là thuộc tính cố hữu của vật chất” và “là phương thức tồn tại của vật chất”. 
Vật chất mà không vận động thì không thể quan niệm được. Thông qua vận động, vật chất mới biểu hiện
và bộc lộ bản chất của mình và do đó, con người nhận thức được bản thân vật chất thông qua nhận thức
được những hình thức vân động của vật chất. 
Vận động của vật chất do tác động qua lại giữa các yếu tố, các bộ phận khác nhau của bản thân sự vật. 
Các hình thức vận động (HTVĐ) (từ đơn giản đến phức tạp) 1.
Cơ học: là sự di chuyển vị trí của các vật thể trong không gian. (bắn hòn bi thì vận động của hòn bi là vận động cơ học,…) 2.
Vật lí: sự vận động của các phân tử, vận động điện tử, các quá trình nhiệt điện,… (Thanh sắt nóng sinh ra nhiệt,…) 3.
Hóa học: biến đổi các chất trong quá trình hóa hợp và phân giải,… (Đốt cháy hoàn toàn chất hữu cơ luôn
sinh ra nước và khí cacbonic,…) 4.
Sinh học: trao đổi chất trong cơ thể và giữa cơ thể sống với môi trường (Quá trình hô hấp và quang hợp
của cây, biến dị, di truyền,…) 5.
Xã hội: sự thay đổi, thay thế các quá trình xã hội của các hình thái kinh tế - xã hội (Công xã nguyên thủy ⇨
Chiếm hữu nô lệ ⇨ Phong kiến ⇨ Chủ nghĩa tư bản Cộng sản chủ nghĩa) ⇨
Các HTVĐ cao xuất hiện trên cơ sở các HTVĐ thấp, bao hàm trong nó tất cả các HTVĐ thấp hơn. Nhưng
các HTVĐ thấp không có khả năng bao hàm các HTVĐ ở trình độ cao hơn.
Các HTVĐ khác nhau về chất. Mỗi vật có thể gắn liền với nhiều hình thức vận động khác nhau. Nhưng bản
thân sự tồn tại của sự vật đó thường đặc trưng bằng một HTVĐ cơ bản.
VD: Sự phản ứng hóa học giữa Natri hidroxit và Axit clohidric sinh ra muối natri clorua và nước. Đây là
một vận động hóa học, nó cũng bao hàm vận động vật lý là những lực hút tĩnh điện giữa các nguyên tử, sự sản
sinh năng lượng,… cùng với đó là vận động cơ học, nguyên tử clo thay vị trí của nhóm OH- và cả sự chuyển động của các electron. 
Ý nghĩa: Bằng sự phân loại các HTVĐ cơ bản, Engels đã góp phần đặt cơ sở cho sự phân loại các khoa học
tương ứng với đối tượng nghiên cứu của chúng và chỉ ra cơ sở của khuynh hướng phân ngành và hợp ngành của các khoa học.
b. Ví dụ về quy luật vận động và biến đổi:
Sự vận động và biến đổi của xã hội nguyên thủy lên xã hội cổ đại (vận động xã hội)
Xã hội nguyên thủy phát triển kế thừa lối sống của xã hội bầy đàn
linh trưởng tổ tiên. Ban đầu, người tối cổ
sống theo bầy gồm khoảng vài chục người với cuộc sống “ăn lông, ở lỗ” kéo dài hàng triệu năm. Trải qua thời
gian, Người tối cổ dần trở thành Người tinh khôn. Người tinh khôn sống theo thị tộc, và đã biết dùng đá để chế tạo
công cụ lao động. Tuy cuộc sống có khá hơn Người tối cổ, song chỉ đến khi tìm ra kim loại và dùng kim loại để
chế tạo công cụ, con người có thể khai phá đất hoang tăng, tăng năng suất lao động, sản phẩm làm ra ngày càng
nhiều, không chỉ đủ ăn mà còn dư thừa...
Do có công cụ lao động mới, một số người có khả năng lao động giỏi hơn, hoặc lợi dụng vị trí hay uy tín
của mình để chiếm đoạt một phần của cải dư thừa của người khác và trở nên giàu có, còn một số người khác lại
khổ cực thiếu thốn. Xã hội phân hóa thành người giàu-người nghèo.
Chế độ "làm chung, ăn chung, hưởng chung" ở thời kì công xã thị tộc bị phá vỡ. Xã hội nguyên thủy dẫn
tan rã, nhường chỗ cho xã hội có giai cấp đầu tiên - xã hội cổ đại.
QUY LUẬT 6: Quy luật về sự tương tác
a. Tương tác là một trong những nguyên lí cơ bản chi phối mọi vật trong tự nhiên  Biểu hiện: 
Đối với thế giới sống, sự tương tác các sinh vật sống và môi trường được thể hiện ở các cấp độ khác nhau:
tương tác xảy ra trong cơ thể sinh vật, giữa sinh vật với sinh vật và giữa các sinh vật và môi trường. 
Tương tác trong hệ sinh thái thể hiện ở: ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái đến đời sống sinh vật; quan hệ
giữa sinh vật - môi trường; quan hệ giữa sinh vật - sinh vật trong quần thể và trong quần xã. 
Trong tự nhiên còn có sự tương tác giữa các lực và các đối tượng, giữa vật chất và năng lượng. Các tương
tác này thường đi kèm sự chuyển hóa vật chất và năng lượng.  Ý nghĩa: 
Nghiên cứu về sự tương tác giữa và trong các hệ thống giúp con người hiểu rõ hơn về môi trường và vai trò của mình trong đó. 
Sự tương tác của con người với môi trường của mình dẫn tới sự phát triển của KH&CN. 
KH&CN ảnh hưởng trở lại đến cách con người tương tác với môi trường của mình.
⇨Con người có thể đánh giá tốt hơn hậu quả của những hành động của mình và biết chịu trách nhiệm về các hành động đó.
b. Ví dụ về quy luật tương tác:
Sự tương tác giữa con người và môi trường ở vùng Hạ Sahara của Châu Phi.
Khu vực này đang đối mặt với tình trạng sa mạc hóa nhanh gây nên nạn đói cho con người và cái chết hàng loạt của gia súc.
Phần lớn sự “sa mạc hóa” về cơ bản không phải do biến đổi khí hậu gây ra, mà là do canh tác quá ức ở các
vùng xung yếu để trồng trọt, chăn thả và lấy củi. Việc giới thiệu các kĩ thuật canh tác phương Tây như thủy lợi,
cày sâu, và sử dụng phân bón hóa học, kết hợp lại gây nên nhiều vấn đề cho khu vực Châu Phi hạ.
Đất được tưới tiêu trở nên bị úng, tích lũy quá nhiều muối và không thể sử dụng được. Các giếng được đào
trong khu vực khô cằn đã khiến cho người và gia súc tụ tập đến các vùng lân cận của các giếng, hàng đàn gia súc
được chăn thả và móng của chúng chà đạp lên mặt đất khiến cho các đồng cỏ bị dập nát và quá tải.
Ngoài ra, tác động rõ nhất của quá trình sa mạc hóa đến tình trạng đói nghèo lan rộng đó là sự xuống cấp
của nhiều vùng đất rộng lớn. Từ đó ảnh hưởng đến không gian sống của người và gia súc; độ phì của đất của bị suy giảm.
BÀI 2. Hãy trình bày vấn đề Y. Lấy ví dụ cụ thể để nêu rõ KH và CN đã giúp giải quyết vấn
đề Y như thế nào và những vấn đề đang cần KH và CN giải quyết trong vấn Y trong tương lai.
VẤN ĐỀ 1: NĂNG LƯỢNG SẠCH
VẤN ĐỀ 2: Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG
VẤN ĐỀ 3: BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU.
1.Năng lượng sạch I. Khái niệm
Năng lượng không tái tạo là các nguồn năng lượng phải mất một thời gian dài để hình thành. Hầu hết các nguồn
năng lượng không tái tạo là nhiên liệu hóa thạch (than, dầu mỏ, khí tự nhiên) được hình thành nhờ sự phân hủy xác
động thực vật qua hàng triệu năm. Năng lượng hạt nhân (sinh ra từ phóng xạ uranium) cũng là năng lượng không
tái tạo vì trữ lượng uranium trên Trái Đất là hữu hạn.
Năng lượng tái tạo là các nguồn năng lượng có thể được tạo ra và bổ sung trong một thời gian ngắn. Chúng có thể
không bao giờ cạn kiệt trong vòng vài tỉ năm nữa. Một số nguồn năng lượng tái tạo: từ Mặt Trời (quang điện), từ
nước (thủy điện), từ gió (phong điện), từ các dòng nước ngầm và magma trong lòng đất
(địa nhiệt), từ thủy triều và ngay cả từ chất thải chăn nuôi và trồng trọt (biogas..)
II. Các loại năng lượng
a) Thủy điện
- Là nguồn điện được sản xuất từ năng lượng nước.
- Các công nghệ thủy điện
+ Nhà máy thủy điện trên sông: khai thác năng lượng để sản xuất điện chủ yếu từ các dòng chảy trên sông.
+ Nhà máy thủy điện hồ chứa: dựa vào lượng nước được tích trong hồ.
+ Nhà máy thủy điện tích năng: sd nước đc bơm từ hồ chứa thấp hơn vào hồ chứa trên cao khi nguồn cung cấp
điện vượt quá nhu cầu.
b) Năng lượng sinh học
- Năng lượng sinh học là năng lượng bắt nguồn từ quá trình chuyển đổi sinh khối, trong đó sinh khối có thể được sử
dụng trực tiếp như nhiên liệu hoặc được xử lý thành các chất lỏng và chất khí.
c)Năng lượng mặt trời
Năng lượng mặt trời là quá trình chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành các dạng năng lượng có thể sử dụng.
+ Quang điện mặt trời: Hệ thống quang điện mặt trời là hệ thống biển đổi trực tiếp năng lượng mặt trời thành điện năng.
+ Công nghệ hội tụ năng lượng mặt trời (CSP): Các thiết bị hội tụ năng lượng mặt trời (CSP) được sử dụng để tập
trung năng lượng từ các tia sáng mặt trời nhằm làm nóng thiết bị nhận ở nhiệt độ cao.
+ Công nghệ sưới ẩm và làm mát bằng năng lượng mặt trời Một loạt các công nghệ hiện nay được sử dụng để thu
bức xạ mặt trời và chuyển đổi chúng thành nhiệt để sử dụng cho một số ứng dụng. d)Năng lượng gió
- Năng lượng gió là động năng của gió được khai thác để sản xuất điện thông qua các tua-bin gió.
+ Năng lượng gió trên đất liền
+ Năng lượng gió ngoài khơi
e) Năng lượng đại dương
- Năng lượng thủy triều năng lượng tiềm năng liên quan tới các triều cường có thể được khai thác bằng cách xây
dựng đập hoặc các công trình xây dựng khác ngang qua cửa sông.
- Năng lượng sóng: động năng và thể năng kết hợp với sóng đại dương có thể được khai thác bởi một loạt các công
nghệ đang được phát triển.
- Gradient nhiệt độ: sự chếnh lệch nhiệt độ giữa bê mặt nước biển và nước sâu có thể được khai thác bằng việc sử
dụng các quá trình chuyển đổi năng lượng nhiệt đại dương khác nhau.
- Gradient muối: Tại cửa sông, nơi giao thoa giữa nước ngot và nước mặn, năng lượng tạo ra bởi sự chênh lệch nông
độ muối có thê được khai thác bằng việc sử dụng quá trình "áp suất thẩm thẩu chậm" và các công nghệ chuyên đổi có liên quan.
f) Năng lượng địa nhiệt
Năng lượng địa nhiệt có thể cung cấp điện phụ tài chủ yếu từ các nguồn thủy nhiệt ở nhiệt độ cao, các hệ thống
tầng nước ngầm sâu với nhiệt độ trung bình và thấp, nguồn đá nóng.
III. Vai trò của KHTN và CN trong giải quyết vấn đề năng lượng sạch
- Đơn giản hóa các quá trình: những nghiên cứu khoa học -> phát hiện tiếm năng có thẻ có tài nguyên ở từng vùng
-> tiến hành khoan thăm dò với độ chính xác cao.
- Tốc độ khảo sát, thăm dò nhanh: công nghệ phát triển tạo ra máy móc hiện đại, hoạt động tốt, hiệu quả hơn.
- Độ chính xác cao: vị trí, cấu trúc, thành phần, tiềm năng khai thác -> công nghệ hợp lí.
- Tự động xử lí số liệu theo mẫu, theo nhu cầu sử dụng của con người.
- Thực hiện được ở những điêu kiện khó khăn -> con người không thể trực tiếp tiếp cận -> máy móc thực hiện tự
động hoặc bán tự động.
- Tránh gây hại trực tiếp cho con nguời do hầu như sử dụng máy móc. IV. Ví dụ
Công nghệ PERC hay còn gọi là công nghệ phát quang thụ động. Phát minh đầu tiên về công nghệ ở Đại học New
South Wales ở Úc năm 1983 và bài báo đầu tiên đã được xuất bản năm 1989. Vì khái niệm về tế bào này mang lại
nhiều yếu tố tốt nhất để đạt hiệu quả cao, UNSW đã sử dụng nó để đạt được nhiều kỷ lục thế giới về hiệu quả mà
nó mang lại gần 25%. Cấu tạo dưới bề mặt Pin là các tế bào phản quang nhằm phản xạ các electron thu được từ
năng lượng mặt trời để tái tạo một lần nữa, đây là cách để tăng hiệu suất tấm pin trong cùng một diện tích bề mặt.
Ưu điểm chính của công nghệ PERC là nó cho phép các nhà sản xuất đạt được hiệu suất cao hơn so với các pin
mặt trời tiêu chuẩn. Với trạng thái hiện tại của công nghệ, có thể đạt được tới 1% hiệu quả tuyệt đối. Trong khi có
nhiều bước trong quy trình sản xuất, hiệu suất đạt được cho phép giảm chi phí, cũng ở mức hệ thống. Trong cùng
một kích thước bằng cách cải thiện hiệu quả tế bào năng lượng mặt trời là một đóng góp cho việc giảm chi phí. Vì
vậy, kiến trúc tế bào này được coi là bước đột phá tiềm năng tốt nhất để sản xuất tấm pin mặt trời hiệu quả cao với
giá cả cạnh tranh. Mục tiêu của các nhà khoa học là tận dụng tối đa các electron từ các tế bào mặt trời, kiến trúc
PERC về cơ bản cho phép cải thiện sự thu ánh sáng gần bề mặt phía sau và để tối ưu hóa các electron. Công nghệ
PERC cho phép thiết kế các mô-đun pin Năng lượng mặt trời cao tới 365 W ngày hôm nay với khả năng cao tới
420 W trong tương lai. Các mô-đun năng lượng mặt trời kết hợp các tế bào PERC dự kiến sẽ tăng thị phần từ 14%
trong năm 2016 lên hơn 40% vào năm 2021.
2. Ô nhiễm môi trường I. Khái niệm
Ô nhiễm môi trường là hiện tượng tốc độ gia tăng các chất (rån, lòng hoặc khí) hoặc năng lượng (nhiệt, âm thanh,
ánh sáng,..) vào môi trường với tốc độ nhanh hơn tốc độ pha loãng, phân hủy, tái chế, phân tán cũng như tốc độ
lưu trữ thành những chất không gây hại, gây ảnh hưởng xấu tới đời sống của con người và thiên nhiên.
II. Các loại ô nhiễm chính
1. Ô nhiễm không khí: Là sự ô nhiễm môi trường không khí gây bởi các chất khí, hơi, khói, bụi. Một số tác nhân
gây ô nhiễm chính: CO2, SO2, NO2, CO, NH3, VOCs (chất hữu cơ dễ bay hơi), CFCs
(Chlorofluorocarbons), hạt bụi mịn (PM: Particulate Matter)
- Các hoạt động gây ô nhiễm:
+ Tự nhiên: Hoạt động của núi lửa (tạo SOx, khói bụi,..), sét (tạo NOx), quá trình sinh trưởng của động vật (thải
CH4) và thực vật (một số loại sản sinh nhiều VOCs)
+ Công nghiệp: Khí thải, khói bụi, khí thải từ các quá trình sân xuất, ..
+ Giao thông vận tải: Qúa trình đốt nhiên liệu động cơ sản sinh: COx , SOX ....
+ Sinh hoạt của con người (gây tác động nhỏ hơn các loại trên): Chủ yếu từ hoạt động đun nấu.
2. Ô nhiễm nước: Là sự ô nhiễm môi trường nước gây bởi các chất ở thể lỏng, rắn, hoặc dung dịch trong nước. -
Một số tác nhân gây ô nhiễm chính:
+ Các hợp chất hữu cơ: Không bền (như chất béo, protein, carbohidrat, chất.) và bền vững (như các hạt nhựa, hóa
chất bao vệ thực vật,).
+ Các kim loại nặng: Hg, Pb, Cd, Ni,.....
+ Asen vô cơ dạng As(lII) độc hơn nhiều so với dạng As(V).
+ Các chất dinh dưỡng: N, P, K... gây hiện tượng phì dưỡng nước bề mặt,.. + Các chất rắn,... -
Các hoạt động gây ô nhiễm:
+ Tự nhiên: Do mưa, tuyết tan, lũ lụt, gió bão... hoặc do các sản phẩm hoạt động sống của sinh vật, kể cả xác chết
của chúng. Cây cối, sinh vật chết đi, chúng bị vi sinh vật phân hủy thành chất hữu cơ...
+ Sản xuất: Nước thải công nghiệp, y tế,..
+ Sinh hoạt của con người: Nước thải phát sinh từ các hộ gia đình, bệnh viện, khách sạn, cơ quan, trường học,
chứa các chất thải trong quá trình sinh hoạt, vệ sinh của con người.
3. Ô nhiễm đất: Là sự ô nhiễm môi trường đất hoặc sự suy thoái đất. Sự suy thoái đất biểu hiện qua sự giảm năng
suất trong nông nghiệp gây bởi đất trồng.
- Một số hoạt động gây ô nhiễm.
+ Tự nhiên nước mặt bị ô nhiễm ngâm vào đất, mưa acid, dung nham núi lửa + Sản xuất nông nghiệp (thuốc trừ
sâu, phân bón,..) và công nghiệp.
+ Sinh hoạt của con người.
+ Xử lí rác thải không đúng quy cách: Rác thông thường, rác thải điện tử + Phá rừng.
4. Một số loại ô nhiễm khác: Thường xuất hiện ở xã hội hiện đại. - Ô nhiễm phóng xạ.
- Ô nhiễm sóng (âm thanh, ánh sáng và các loại sóng điện từ khác).
III. Khoa học và Công nghệ trong giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường
Cách thức vĩ mô để kiểm soát các vấn đề môi trường hiện tại là tạo ra các chiến lược phát triển bền vững và tiếp
tục phát triển hiệu quả các phương pháp bảo tồn. Phát triển bền vững là một khái niệm mới nhằm định nghĩa một
sự phát triển về mọi mặt trong xã hội hiện tại mà vẫn phải bảo đảm sự tiếp tục phát triển trong tương lai xa.
Ngoại trừ các yếu tố tự nhiên gây ô nhiễm môi trường, thực tế cho thấy rằng các hoạt động công nghệ lại là
nguyên nhân chính gây ra sự ô nhiễm mỗi trường; và sự ô nhiễm này cũng đưoc giải quyết bằng công nghệ bởi
(i). sự thay đổi quy trình hoặc công nghệ cũ bằng quy trình, công nghệ mới (quy trình, công nghệ "xanh") ít hoặc
không gây ô nhiễm môi trường
(ii). quy trình, công nghệ hiệu quả trong xử lí chất thải, ô nhiễm môi trường. Điều này thể hiện quy luật tuần hoàn
cũng như vận động và biến đổi của Thế giới tự nhiên.