Không khí trong lành là gì

53

PHÒNG THÍ NGHIỆM HOẶC TẠI HOẶC IA

Không khí trong lành là gì

A. KNYAZEV, A. KNYAZEV (JR.)

NÓI VỀ KHÔNG KHÍ CHÚNG TA THỞ, chúng ta thường quan tâm đến thành phần hóa học của nó và hàm lượng bụi trong đó chẳng hạn. Đừng quên vi khuẩn và virus. Để cải thiện thành phần không khí trong nhà, trong một số ngành công nghiệp, tại trạm vũ trụ, v.v., các bộ lọc và mặt nạ hóa học và vật lý được sử dụng - mặt nạ phòng độc, mặt nạ phòng độc, hệ thống thông gió. Tất cả các biện pháp này đều có hiệu quả ở các mức độ khác nhau khi được coi là các thành phần riêng lẻ trong cuộc chiến vì không khí sạch. Tuy nhiên, vẫn còn các yếu tố bổ sung ảnh hưởng đến thành phần vật lý của không khí. Vì vậy, điều quan trọng là chúng ta đang sống trong các trường điện từ có nguồn gốc tự nhiên và công nghệ. Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét thành phần vật lý của không khí chúng ta hít thở và tác động của điện trường lên nó. Hiện nay, khía cạnh này có tầm quan trọng đặc biệt, mặc dù nghiên cứu đã bắt đầu từ những năm 30 của thế kỷ trước. Ảnh ghép hiển thị trong Hình 1 thường cho thấy những chướng ngại vật vật lý cản trở ánh sáng khi chúng ta kiểm tra lòng bàn tay của mình. Đây chủ yếu là các hạt bụi có kích thước lên tới 10 micron. Nồng độ của chúng ngay cả trong không khí phòng sạch là

“QUAN TA”

khoảng $50000 1 м^{3}$. Trong khi đó, ví dụ, trong cơ sở sản xuất chất bán dẫn, nồng độ bụi được duy trì trong khoảng $300 1 м^{3}$. Tiếp theo là vi khuẩn, virus có kích thước lên tới 100 nm, nồng độ của chúng là 5000 - $1000000 1 м^{3}$ (tùy điều kiện phòng). Chỉ riêng dữ liệu này, ít nhất có thể dễ dàng tìm thấy trong các bài báo trên Internet, đã đặt ra câu hỏi về cách chúng ta nhìn xuyên qua toàn bộ không gian không khí phức tạp này và những gì chúng ta hít thở. Ở trường, đôi khi họ quyết định bài toán về việc ước tính khoảng cách tầm nhìn trong sương mù. Học sinh lớp 9–11 đưa ra đáp số độ khó khác nhau - từ việc áp dụng các khái niệm hình học đơn giản đến lý luận khá phức tạp bằng cách sử dụng kiến ​​thức về nhiễu xạ ánh sáng. Chúng tôi sẽ không đề cập đến vấn đề này ở đây để không bỏ qua vấn đề chính của bài viết này. Không khí trong lành mà chúng ta chiêm ngưỡng khi thấy mình “hòa mình với thiên nhiên” là gì? Nhiều người biết rằng trong lành là không khí trong lành, dễ chịu, dễ thở và có thể đạt được hiệu quả trong lành bằng cách thông gió cho căn phòng hoặc đặt cây sống trong đó. Bạn có bao giờ nhận thấy đồ giặt có mùi thơm dễ chịu như thế nào sau khi được phơi bên ngoài và mang vào nhà không? Một số người liên tưởng điều này với các chất phụ gia trong bột giặt mà quên rằng độ tươi này đã được ghi nhận ngay cả khi chưa có bột giặt. Và một số người tin rằng không khí này bão hòa và có mùi ozone, mặc dù người ta biết rằng ozone có thể tiêu diệt vi khuẩn nhưng lại rất nguy hiểm cho hô hấp - chỉ cần đứng gần máy hàn. Đặc biệt dễ thở trên bờ biển, sông, trên cánh đồng, trên núi. Hiệu ứng này không thể đạt được bằng mặt nạ hoặc dầu xả. Vì vậy, không khí trong lành không phải là một hiện tượng đơn giản như thoạt nhìn. Chúng ta hãy xem xét nó từ quan điểm vật lý và cố gắng tìm hiểu cơ chế tạo ra không khí trong lành là gì.

Thông tin chung

Hình 1

DOI: https://doi.org/10.4213/kvant20221106

Vào đầu thế kỷ 20, nhà khoa học người Nga Alexander Leonidovich Chizhevsky đã nghiên cứu hiện tượng aeroionization, tức là sự bão hòa của không khí với các ion không khí - các hạt không khí trong khí quyển mang điện tích dương hoặc âm. Theo Chizhevsky, các nghiên cứu thực nghiệm của ông đã cho một kết quả rõ ràng: tích điện dương

56

KVA NT 2022/Số. 12-11

Nó cho thấy rằng bán kính cong của đầu càng nhỏ và cường độ trường càng cao thì hiệu ứng vỡ phân tử và ion hóa không khí càng lớn. Đối với một phép tính cụ thể, có thể chỉ ra rằng lực tác dụng lên một lưỡng cực mềm (biến dạng trong trường ngoài mạnh) gần đầu tỷ lệ nghịch với lũy thừa thứ năm (!) của bán kính. Và khi đó các nguyên tử của lưỡng cực tìm thấy chúng trong các trường không đồng nhất có thể so sánh với trường nội nguyên tử. Trong trường hợp này, năng lượng trường trong vùng này sẽ có độ lớn bằng vài electron volt, đủ để ion hóa một nguyên tử. Chúng ta hãy nói thêm rằng nếu cường độ của trường bên ngoài được tạo ra ở mặt đất là khoảng 150 V m ở trạng thái bình thường của khí quyển, thì trong thời tiết giông bão, nó đạt giá trị khoảng 800 V m. Aeroion hóa ở các cạnh của vật thể và cơ thể sống. Các khu vực có cường độ điện trường tăng lên có thể được hình dung. Vì vậy, trong bức ảnh ở Hình 5, bạn có thể thấy ánh sáng rực rỡ của các cạnh của tấm com-

Hình 5

cây hạt được tích điện ở điện áp cao (khoảng 15 kV) (được gọi là hiệu ứng Kirlian). Thí nghiệm được thực hiện vào năm 2020 tại Lyceum số 15, thành phố Saratov bởi M. Lednik (lớp 11). Những bức ảnh tương tự có thể thu được bằng cách sử dụng thiết bị nhìn đêm dùng để theo dõi rò rỉ trên đường dây điện. Đối với thí nghiệm trình diễn tiếp theo, một đầu dò được sử dụng (sẽ nói thêm về điều đó sau) và thiết kế đơn giản nhất của thiết bị Chizhevsky - máy ion hóa không khí gia đình (Hình 6). Một phần quan trọng của thiết bị này là một đầu nhỏ duy nhất cho phép bạn ion hóa không khí. Ở vị trí bình thường đầu dò

Hình 6

không phát hiện ra trường, nhưng khi thiết bị được bật, đầu dò bắt đầu phát hiện điện trường và khi nó tiến đến đầu, đèn điốt sáng hơn. Và gần đỉnh bạn có thể cảm nhận được sự trong lành rõ ràng của không khí. Các máy ion hóa loại này đã được các tác giả của bài báo sử dụng trong nhiều năm để ion hóa một khu vực nhỏ trong căn hộ, chẳng hạn như trong phòng ngủ. Aeroion hóa khi sấy quần áo. Các vật thể tạo ra một trường không đồng nhất đáng kể với cường độ cao xung quanh chúng thậm chí có thể là những giọt nhỏ hình thành trong quá trình bay hơi của đồ giặt đang sấy. Đây là hiệu ứng bóng điện. Đầu tiên, chúng tôi phơi đồ giặt khô và kiểm tra xem nó có bị tích điện nhỏ không. Sau khi giặt và vắt đồ giặt, chúng tôi phơi đồ và sau một thời gian, sau khi nước đã rút hết, chúng tôi bắt đầu quan sát. Bây giờ điện tích bề mặt có thể dễ dàng cố định. Các thí nghiệm được thực hiện trong các năm khác nhau bởi các sinh viên của Lyceum Khoa học Ứng dụng và Lyceum Vật lý và Kỹ thuật số 1 của Saratov, D. Ykovlev (2010) và A. Aleshin (2022). Để phát hiện điện trường của hơi nước bão hòa, ban đầu chúng tôi sử dụng một máy đo điện trường học thông thường có một quả bóng nhỏ trên đầu que thu. Điện tích được thu từ bề mặt của miếng vải khô vào một quả bóng kim loại có tay cầm cách điện và chuyển đến đầu của máy điện nghiệm. Trong Hình 7, thiết bị cho thấy hiệu điện thế lớn hơn 600 V. Tuy nhiên, sau đó chúng tôi đã từ bỏ máy nghiệm điện để chuyển sang dùng một đầu dò điện tử được sử dụng khi tìm kiếm hệ thống dây điện ẩn. Đầu dò này có hình dạng của một tuốc nơ vít với đèn LED, diode hiệu ứng trường và pin. Khi đầu dò được đưa vào vùng có điện trường mạnh, diode

ĐÁP ÁN, HƯỚNG DẪN, GIẢI PHÁP

«Kvant» cho học sinh nhỏ

Bài toán

(xem «Kvant» số 10)

1. 2,2 lần. Chiều dài của dây ô bao gồm 11 đường kính ô, tức là 22 phần bán kính có chiều dài 50 cm. Chiều dài của hàng đợi không có ô là 10 khoảng cách giữa 11 người và mỗi khoảng cách cũng là 50 cm. Điều này có nghĩa là độ dài hàng đợi đã giảm đi 22:10 2,2 lần. 2. Có thể $варианты:_{i} 66$ yêu tinh, 34 yêu tinh (hoặc ngược lại – 66 yêu tinh, $34 эльфа);_{i} 9$ yêu tinh, 91 yêu tinh (hoặc ngược lại – 9 yêu tinh, 91 yêu tinh).

Bình luận. Những người tham gia được yêu cầu chỉ tìm một ví dụ. Chúng tôi sẽ chỉ cho bạn cách tìm thấy tất cả.

Gọi số A ít nhất là 222 lần. Có người viết A ít nhất ba lần (nếu không số A trong đáp án sẽ không quá 100 2 222). Hãy gọi thành viên Hội đồng này là Master. Các con số của Magister cộng lại là 102 hoặc 98. Dễ dàng nhận thấy những trường hợp một trong những con số này là 100 hoặc 101 đều không áp dụng. Điều này có nghĩa là chúng ta có thể coi cả hai số do Thầy viết đều có hai chữ số (nếu một trong số đó là một chữ số, chúng ta sẽ viết số 0 thay cho số hàng chục). Vì vậy, một trong những con số của Master là AA. Nếu số thứ hai bắt đầu bằng số A, thì tổng của chúng không lớn hơn 44 49 98 hoặc không nhỏ hơn 55 50! 102. Thế là Thầy viết AA và BA. Vì tổng của các số này tận cùng là 2 hoặc 8 nên số A có thể bằng 1, 6, 4 hoặc 9. Có 4 trường hợp sau: 1) nếu AA 11 thì BA 102 – 11 91; 2) nếu AA 66 thì BA 102 – 66 36; 3) nếu AA 44 thì BA 98 – 44 54; 4) nếu AA 99 thì BA 98 - 99 0 không phù hợp. Với AA 11, BA 91, thực tế có các thần lùn và yêu tinh (theo thứ tự nào đó) là 11 và 89, hoặc 9 và 91. Trong trường hợp đầu tiên, số 1 được gọi tên không quá ba lần đối với mỗi người trong số 11 người và tối đa một lần đối với mỗi người trong số 89 người, tức là tổng cộng ít hơn 200 lần. Trong trường hợp thứ hai, 1 có thể được gọi tên ba lần bởi mỗi người trong số 91 người chứ không phải một lần trong số 9 người, tức là tổng số tối đa là 91 3.273 lần. Trường hợp này phù hợp và đưa ra hai lựa chọn: 9 yêu tinh và 91 người lùn, 9 người lùn và 91 yêu tinh. Lập luận tương tự cho thấy trong trường hợp 2 hội đồng có thể có 66 yêu tinh, 34 người lùn (hoặc ngược lại - 66 người lùn, 34 yêu tinh) và trường hợp 3 là không phù hợp.

3. 45q, 60q, 105q và 150q. Ở giữa bức tranh khảm, 6 góc giống nhau có một đỉnh chung tạo thành một góc hoàn chỉnh, nghĩa là mỗi góc

Hình 1

đầu tiên trong số đó là $равен^{360} q^{:} 6^{60} q$ (Hình 1). Ở bên phải một chút, góc đầy đủ $в^{360q}$ được tạo thành từ $угла^{60q}$ đã biết và hai góc bằng nhau hơn - do đó, chúng tương ứng

Hình 2

đặt ở 150q (Hình 2). Một cái khác được tính theo cách tương tự

Hình 3

góc: anh $равен^{360} q^{150} q^{:} 2^{105} q$ (Hình 3). Góc cuối cùng của ô có thể được tính bằng cách sử dụng thực tế là tổng các góc của tứ giác là $равна^{360q}$ hoặc bằng cách sử dụng một đỉnh khác của bức tranh khảm (Hình 4):

59

ĐÁP ÁN,

HƯỚNG DẪN

GIẢI PHÁP

Bài toán

(xem «Kvant» số 11-12)

Hình 4

360 q 150 q 2 ˜ 60 q: 2

45 q.

Như vậy, các góc của ô là $45 q, 60 q, 105 q и^{150q}$.

Bình luận. 1) Cũng lưu ý rằng một trong các đường chéo chia viên gạch đó thành các tam giác cân đều và tam giác cân bên phải (Hình 5).

Hình 5

2. Việc phân chia một mặt phẳng thành các đa giác không có lỗ hoặc chồng lên nhau được gọi là tessellation. Tessellations có thể là định kỳ (có hai hướng khác nhau, với một sự dịch chuyển trong mỗi hướng mà tessellation được kết hợp với chính nó) và không định kỳ (không có sự dịch chuyển nào như vậy). Trong bài toán có một phần của mặt phẳng lát không định kỳ với các ô hình tứ giác như vậy, được phát minh bởi Gabor Damaszdi. Nhưng bạn có thể xếp một mặt phẳng với các hình tứ giác như vậy theo định kỳ (hãy nghĩ xem nhận xét 1 sẽ giúp ích như thế nào). Có một đa giác nào có thể được sử dụng để xếp một mặt phẳng không theo định kỳ không? Nó chưa được biết! 4. 338, 336, –332, –342. Hãy phân tách 2022 thành số nguyên tố $множители:^{2022} 2 ˜^{3} ˜^{337}$, nghĩa là trong năm số được nhân, chỉ có ba số có mô đun lớn hơn 1. Các số còn lại phải bằng mô đun 1; có đúng hai số như vậy (1 và –1) nên năm 2022 thu được $как^{1} ˜^{1}$ $r^{2}$ $r^{3}$ $r^{337}$. Cần lưu ý rằng dấu “–” phải xuất hiện trước một trong các số 2, 3, 337 hoặc trước cả ba số - tổng cộng có 4 tùy chọn và theo đó, có 4 số tiền có thể có: 338, 336, –332, –342.

1. 8743250. Vì số chia hết cho 25 nên số đó phải kết thúc bằng $25, 50 или^{75.}$ Trong mọi trường hợp, trong hai chữ số cuối sẽ có số 5. ​​Số càng lớn thì chữ số ở ngoài cùng bên trái càng lớn. Vì vậy, điều cần thiết là cùng với số 5, số nhỏ nhất có thể vẫn còn. Và đây là số 0. Phần đầu của số được tạo từ các thẻ còn lại. Từ trái sang phải, các thẻ được sắp xếp theo thứ tự giảm dần. Kết quả là chúng ta nhận được đáp số: 8743250. 2,35 xu. Lưu ý rằng tên cướp biển thứ nhất và thứ tư không thể nói ra sự thật cùng một lúc. Ngoài ra, tên cướp biển thứ hai và thứ ba không thể nói ra sự thật cùng một lúc. Thật vậy, nếu cả hai đều nói sự thật thì mỗi người có một số đồng xu chia hết cho 5, trong khi mỗi người có một số khác nhau, không nhỏ hơn 20. Khi đó họ cùng nhau có ít nhất 20 25 30 35 110 đồng, không thể có. Do đó, trong số tên cướp biển thứ nhất và thứ tư có đúng một hiệp sĩ và đúng một kẻ nói dối (và trong số tên cướp biển thứ hai và thứ ba có đúng một hiệp sĩ và đúng một kẻ nói dối). Nếu tên cướp biển đầu tiên là hiệp sĩ thì mọi người sẽ nhận được 25 xu (tình huống này có thể xảy ra). Và trong trường hợp này, con số tối đa là 25. Nếu tên cướp biển thứ tư là hiệp sĩ thì mỗi người sẽ nhận được không quá 35 xu. Trong trường hợp này, một trong những tên cướp biển có thể nhận được chính xác 35 xu (và khi đó đáp số trong bài toán sẽ là 35). Tình huống này có thể xảy ra nếu, chẳng hạn, bọn cướp biển nhận được 35, 30, 20 và 15 xu (tên cướp biển thứ hai nói dối, và tên cướp biển thứ ba nói sự thật). Bình luận. Có nhiều cách khác để phân phối xu để một trong những tên cướp biển nhận được 35 xu. Ví dụ, bọn cướp biển nhận được 35, 24, 21 và 20 xu (tên cướp biển thứ ba nói dối, và tên thứ hai nói sự thật). 3. 50. Lưu ý rằng hai số liên tiếp không thể dương (tức là tự nhiên). Hãy giả sử điều ngược lại. Khi đó tích của chúng là dương và trước mặt chúng cũng có một số tự nhiên (ngược chiều kim đồng hồ). Vì nó lớn hơn tích của hai số tự nhiên này nên nó lớn hơn mỗi số đó. Tiếp tục suy luận, ta thấy mọi số đều là tự nhiên, nếu đi ngược chiều kim đồng hồ thì các số sẽ tăng lên. Nhưng khi “vòng tròn khép lại”, chúng ta sẽ đến