Bài tập Giới thiệu các ứng dụng của Vật lí trong một số ngành nghề có đáp án

Vật lí có vai trò rất quan trọng với các ngành nghề trong xã hội.

- Góp phần thúc đẩy sự phát triển kinh tế, tăng trưởng GDP.

- Nâng cao chất lượng đời sống con người nhờ các thiết bị, đồ dùng hiện đại trong đời sống hàng ngày.

- Nâng cao hiệu quả sản xuất trong các nhà máy, xí nghiệp thông qua các thiết bị, máy móc tiên tiến, hiện đại.

- Giảm thiểu ô nhiễm môi trường nhờ các thiết bị tiên tiến, hiệu suất cao như ô tô điện, xe máy điện, …

- Đời sống, an ninh trật tự được nâng cao nhờ các hệ thống camera giám sát.

- Giảm thiểu các thủ tục hành chính, giấy tờ nhờ hệ thống quản lí dữ liệu quốc gia.

- Cung và máy bắn tên là loại vũ khí sử dụng lực đàn hồi.

- Máy bắn đá hoạt động theo nguyên lí cơ học lực đòn bẩy.

- Trục phá thành là loại vũ khí thường xuyên được sử dụng để công phá cổng thành, lâu đài. Thỉnh thoảng, đầu của trục phá thành được bôi thêm dầu sôi.

Nghiên cứu đột phá của vật lí nhằm thúc đẩy sự hình thành và phát triển của các loại vũ khí quân sự hiện đại như: súng máy, đại bác cỡ lớn, máy bay chiến đấu, các loại súng trường mới, lựu đạn, ngư lôi, tàu ngầm, xe tăng và các loại vũ khí mới và đặc biệt là vũ khí hạt nhân.

Ví dụ:

- Đến năm 2005, năng lượng hạt nhân cung cấp 2,1% nhu cầu năng lượng của thế giới và chiếm khoảng 15% sản lượng điện thế giới, trong khi đó chỉ tính riêng Hoa Kỳ, Pháp, và Nhật Bản sản lượng điện từ hạt nhân chiếm 56,5% tổng nhu cầu điện của ba nước này. Đến năm 2007, theo báo cáo của Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) có 439 lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động trên thế giới, thuộc 31 quốc gia.

- Năm 2007, sản lượng điện hạt nhân trên thế giới giảm xuống còn 14%. Theo IAEA, nguyên nhân chính của sự sụt giảm này là do một trận động đất xảy ra vào ngày 16 tháng 7 năm 2007 ở phía tây Nhật Bản, làm cho nước này ngưng tất cả 7 lò phản ứng của nhà máy điện hạt nhân Kashiwazaki-Kariwa. Một vài nguyên nhân khác như "ngưng hoạt động bất thường" do thiếu nhiên liệu đã xảy ra ở Hàn Quốc và Đức. Thêm vào đó là sự gia tăng hệ số tải của các lò phản ứng để đáp ứng nhu cầu sử dụng chỉ diễn ra trong một thời gian ngắn (cao điểm).

- Hoa Kỳ sản xuất nhiều năng lượng hạt nhân nhất cung cấp 19% lượng điện tiêu thụ, trong khi đó tỷ lệ điện hạt nhân của Pháp là cao nhất trong sản lượng điện của nước này đạt 78% vào năm 2006. Trong toàn Liên minh châu Âu, năng lượng hạt nhân cung cấp 30% nhu cầu điện. Chính sách năng lượng hạt nhân có sự khác biệt giữa các quốc gia thuộc Liên minh châu Âu, và một vài quốc gia khác như Úc, Estonia, và Ireland, không có các trạm năng lượng hạt nhân hoạt động. Khi so sánh với các quốc gia khác thì Pháp có nhiều nhà máy điện hạt nhân, tổng cộng là 16 tổ hợp đang sử dụng.

- Ở Hoa Kỳ, doanh thu của ngành điện hạt nhân là 33 tỷ đô la Mỹ, tăng trưởng trung bình giai đoạn 2007-2012 là 2,7%/năm.

- Bên cạnh đó, một số tàu quân sự và dân dụng (như tàu phá băng) sử dụng động cơ đẩy hạt nhân biển, một dạng của động cơ đẩy hạt nhân. Một vài động cơ đẩy không gian được phóng lên sử dụng các lò phản ứng hạt nhân có đầy đủ chức năng: loạt tên lửa của Liên Xô RORSAT và SNAP-10A của Hoa Kỳ.

- Trên phạm vi toàn cầu, việc hợp tác nghiên cứu quốc tế đang tiếp tục triển khai để nâng cao độ an toàn của việc sản xuất và sử dụng năng lượng hạt nhân như các nhà máy an toàn bị động, sử dụng phản ứng tổng hợp hạt nhân, và sử dụng nhiệt của quá trình như trong sản xuất hydro để lọc nước biển, và trong hệ thống sưởi khu vực.

- Môi trường nước:

Môi trường nước là một trong những nguồn lực quan trọng của con người. Nguồn nước bị nhiễm phóng xạ dẫn đến việc gây khó khăn trong đời sống hằng ngày của con người.

Nhất là những nguồn nước gần các nhà máy hạt nhân hầu như đều bị nhiễm phóng xạ dù ít hay nhiều. Chưa hết, các chất phóng xạ cũng có thể ngấm dần vào lòng đất, ngấm vào các mạch nước ngầm dẫn đến những hệ lụy không thể nào lường trước được. Ngoài ra các loại động vật dưới nước cũng có thể chết khi môi trường nước bị ô nhiễm bởi chất phóng xạ.

- Môi trường đất:

Nguyên tử phóng xạ ảnh hưởng đến môi trường đất làm giảm chất lượng của đất. Nhất là đất canh tác, nếu bị nhiễm bức xạ thì cực kỳ nguy hiểm, vì ở nơi đây là nơi hay chăn nuôi gia súc hay trồng các loại thực phẩm. Chất phóng xạ có thể xâm nhập vào cơ thể con người thông qua việc con người sử dụng động thực vật được nuôi trồng ở khu vực nhiễm phóng xạ.

- Môi trường không khí:

Trong các lò phản ứng hạt nhân đều có những dạng khói bay hơi bốc lên, và trong dạng khí ấy cũng có chứa các đồng vị phóng xạ. Từ đó, gây nguy hiểm cho những người vô tình hít phải. Nhất là các vụ nổ hạt nhân, gây ô nhiễm không khí cực kỳ nghiêm trọng, tác động trực tiếp đến sức khỏe con người.

- Lợi ích của công nghiệp hạt nhân mang lại:

+ Tạo ra một số lượng lớn năng lượng: phản ứng hạt nhân giải phóng nhiều hơn một triệu lần năng lượng so với thủy điện hoặc năng lượng gió. Vì vậy, một lượng điện năng lớn có thể được tạo ra. Hiện nay, có khoảng 10-15% sản lượng điện của thế giới được tạo ra bằng năng lượng hạt nhân. Với một kg uranium-235 có thể sản xuất ra một lượng điện năng cực kì lớn.

 + Nguồn năng lượng xanh: Ưu điểm lớn nhất của nguồn năng lượng này là không tạo ra các khí thải nhà kính (như carbon dioxide, methane, ozone, chlorofluorocarbon) trong phản ứng hạt nhân. Khí thải nhà kính là một mối đe dọa lớn cho môi trường sống, chúng gây ra sự nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu. Phản ứng hạt nhân không tạo ra các khí thải, nên có rất ít ảnh hưởng đến môi trường.

+ Không làm ô nhiễm không khí: Việc đốt nhiên liệu như than đá tạo ra carbon dioxide và khói. Đó là một mối đe dọa đối với môi trường cũng như đời sống con người. Sản xuất năng lượng hạt nhân không thải ra khói. Vì thế, nó không gây ô nhiễm không khí trực tiếp. Tuy nhiên, xử lý chất thải phóng xạ là một vấn đề lớn hiện nay.

+ Nhiên liệu độc lập: Lò phản ứng hạt nhân sử dụng uranium làm nhiên liệu. Phản ứng phân hạch của một lượng nhỏ uranium có thể tạo ra một năng lượng lớn. Hiện nay, nguồn dự trữ uranium được tìm thấy trên Trái đất dự kiến sẽ đáp ứng được nhu cầu trong 100 năm nữa. Sử dụng năng lượng này có thể làm cho nhiều quốc gia có thể độc lập về năng lượng và không phụ thuộc vào việc khai thác những nhiên liệu như than đá. Nếu không có các lỗi của con người hay tai nạn và thiên tai, các lò phản ứng hạt nhân sẽ hoạt động rất hiệu quả trong một thời gian dài. Thêm vào đó, sau khi xây dựng, việc vận hành nhà máy đòi hỏi rất ít lao động.

- Thảm hoạ cho nhân loại khi không kiểm soát được phản ứng hạt nhân. Các vụ nổ nhà máy hạt nhân, gây ô nhiễm đến không khí, nguồn nước, con người, động vật ở khu vực lân cận.

- Việc sử dụng năng lượng hạt nhân không vì mục đích hoà bình: chế tạo các vũ khí hạt nhân gây ảnh hưởng đến tình hình hòa bình của các quốc gia, chạy đua vũ trang. Các vụ phóng thử tên lửa.