Công nghệ đã thay thế "mẹ thiên nhiên" như thế nào?

Mưa nhân tạo

Mưa nhân tạo được hình thành bằng cách phun một lượng nhỏ hóa chất (iôt bạc hoặc cacbon dioxit) để kích thích các khối không khí bốc lên, gây ra quá trình ngưng tụ hơi nước. Sau đó, người ta dùng máy bay hay tên lửa... tác động vào khối ngưng tụ này gây mất cân bằng và tạo ra các hạt nước.

Kể từ khi xuất hiện năm 1946, công nghệ gây mưa nhân tạo được ứng dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới giúp chống hạn hạn, giảm ô nhiễm không khí, phục vụ sự kiện quan trọng… Tính đến năm 2015, 52 quốc gia trên thế giới đã sử dụng công nghệ gây mưa nhân tạo.

Trận mưa tuyết gần Schenectady, ngoại ô thành phố New York vào năm 1946 là sự kiện mở đầu cho công nghệ tạo mưa nhân tạo trên thế giới. Malaysia đã áp dụng tạo mưa nhân tạo từ năm 1979 để dập các đám cháy rừng lớn hoặc làm giảm ô nhiễm không khí. Hiện tượng khan hiếm mưa trong nửa cuối năm 2013 đã ảnh hưởng đến đời sống của người dân toàn khu vực Kanto, phía đông đảo Honshu, bao gồm 6 tỉnh của Nhật Bản và thủ đô Tokyo. Đầu năm 2016, trong bối cảnh hứng chịu đợt hạn hán lớn nhất trong nhiều thập kỷ, Thái Lan đã cử lực lượng tạo mưa Hoàng gia tác động vào các đám mây nhằm gây mưa cho cả nước.

Theo thống kê năm 2013 Trung Quốc là đất nước chi tiêu nhiều nhất cho công nghệ này khi tạo ra 55 tỷ tấn mưa nhân tạo mỗi năm với mục đích chống hạn hán, hạn chế mưa đá và ô nhiễm không khí. Đặc biệt, vào dịp Olympic Bắc Kinh 2008, hơn 1.000 tên lửa iot bạc đã được bắn lên vào bầu trời từ 21 địa điểm khác nhau ở thủ đô trong tổng cộng hơn 7 giờ đồng hồ.

Mặt trời nhân tạo

Năm 2017, các nhà khoa học Đức đã khởi động "mặt trời nhân tạo lớn nhất thế giới" với hy vọng nguồn ánh sáng cường độ cao này có thể được sử dụng để tạo ra nhiên liệu thân thiện với môi trường.

Thí nghiệm Synlight được tiến hành ở Julich, cách thành phố Cologne của Đức khoảng 30km về phía tây. Thí nghiệm bao gồm 149 đèn công suất lớn tạo ra ánh sáng có cường độ gấp 10.000 lần ánh sáng Mặt Trời tự nhiên trên Trái Đất.

Khi tất cả các đèn được xoay hướng để tập trung ánh sáng vào một điểm duy nhất, nó có thể tạo ra mức nhiệt 3.500 độ C, gấp 2 đến 3 lần nhiệt độ lò nung.

Mục tiêu của thí nghiệm là tìm ra phương pháp tối ưu tập trung ánh sáng mặt trời tự nhiên để tạo ra nhiên liệu hydro từ hơi nước.

Synlight hiện sử dụng nguồn năng lượng khổng lồ. Bốn giờ hoạt động của nó tiêu thụ lượng điện bằng lượng điện sử dụng trong 1 năm của một hộ gia đình 4 người.

Các nhà khoa học hy vọng thí nghiệm này có thể giúp họ tìm ra cách sản xuất hydro ở dạng không có carbon.

Đến cuối năm 2018, Trung Quốc đã công bố việc xây dựng một “mặt trời nhân tạo” thứ 2. “Mặt trời này” thực chất là một lò phản ứng siêu dẫn có tên là Tokamak, tạo ra plasma 100 triệu độ C và duy trì trạng thái này trong 10 giây.

Trước đây người ta cho rằng phản ứng nhiệt hạch chỉ có thể xảy ra trong lõi mặt trời. Giờ đây các nhà khoa học có thể làm được điều này ngay trên Trái Đất nhờ Tokamak, lò phản ứng được thiết kế để mô phỏng lại quá trình trên trong lõi của các ngôi sao và tạo ra năng lượng.

Tokamak cao 11 mét, đường kính 8 mét và nặng 400 tấn. Lò phản ứng sử dụng các đồng vị nặng và siêu nặng của hidro là deuterium (2H) và tritium (3H) làm nhiên liệu. Các đồng vị này được làm nóng nhờ dòng điện cực mạnh bên trong Tokamak, tách các electron khỏi hạt nhân và hình thành trạng thái hidro ion hóa, hay còn gọi là plasma hidro. Sau đó các nam châm cực mạnh bên trong tokmak sẽ nén plasma thành một vùng nhỏ để tăng khả năng các ion này kết hợp với nhau. Khi các ion hợp hạch, chúng tạo ra lượng lớn năng lượng dưới dạng nhiệt. Người ta sẽ dùng nhiệt này để chạy máy phát điện.

Cụ thể, nhóm nghiên cứu được cho là đã sử dụng nhiều kĩ thuật khác nhau tạo công suất sinh nhiệt lên đến 10 megawatt (10 triệu watt). Tổng năng lượng lũy tích của plasma đạt 300 kilojoules và lần đầu tiên nhiệt độ electron đạt mốc 100 triệu độ C.

Ngoài những phát minh vĩ mô và đắt đỏ như mặt trời nhân tạo hay mưa nhân tạo thì cũng có những món đồ công nghệ thay thế cho “mẹ thiên nhiên” đã trở nên thông dụng trong cuộc sống của chúng ta.

Quạt điện

Quạt điện hay quạt máy là một thiết bị dẫn động bằng điện được dùng để tạo ra các luồng gió nhằm phục vụ lợi ích cho con người.

Khi hoạt động, quạt điện gồm các cánh quạt xoay nhanh tạo ra các dòng khí. Các nhà sản xuất thiết kế mỗi quạt điện có nhiều mức độ quay khác nhau từ mức cao nhất đến mức thấp nhất.

Dòng điện chạy vào động cơ của quạt máy, sẽ làm cánh quạt quay đẩy ra các luồng khí đến người sử dụng. Khi không có gió mà cơ thể con người luôn tỏa ra nhiệt để ổn định cơ thể nên sẽ khiến cho không khí xung quanh nóng lên làm cho ta thấy oi bức. Khi bật quạt, các lớp khí nóng xung quanh người bị luồng khí từ quạt xua đi và lập tức bị không khí mới còn mát thế chỗ. Vì vậy, người sử dụng sẽ thấy mát. Trên thực tế, chỉ có người hoặc sinh vật có cảm giác mới thấy mát khi có gió, còn nhiệt độ môi trường thực tế không giảm đi.

Chiếc quạt điện đầu tiên ra đời vào năm 1832 có 2 cánh và tên là máy quạt ly tâm. Khi Thomas Edison và Nikola Tesla phát hiện ra nguồn năng lượng điện cho toàn thế giới vào cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, từ đó các loại quạt chạy bằng cơ học đã cải tiến thành quạt điện. Vào thập niên 1920, do có sự cải cách và mặt tiến bộ công nghiệp trong sản xuất nên đã hạ giá quạt để nhiều nhà có thể đủ tiền mua sử dụng. Đến thế kỷ 20, quạt điện đã trở nên thiết thực và thông dụng  hơn.

Hiện tại, có những loại quạt như quạt đứng, quạt để bàn, quạt trần, quạt treo tường, quạt hộp...

Ngoài những ứng dụng thông dụng nhất là làm mát, quạt điện còn có những ứng dụng khác như thông gió, loại bỏ bụi (máy hút bụi), làm khô quần áo, tóc, khăn tắm...

Máy điều hòa

Vào năm 1902, mô hình máy điều hòa không khí hiện đại đầu tiên vận hành bằng năng lượng điện được phát minh bởi Willis Carrier (1875-1950) tại Buffalo, New York. Năm 1914 tại Minneapolis, hộ gia đình đầu tiên đã lắp đặt hệ thống điều hòa không khí do Carrier chế tạo. Cỗ máy điều hòa không khí của này có kích thước chiều cao 2,1 mét, rộng 1,8 mét và dài gần 7 mét. Tuy nhiên, cỗ máy chưa hề được sử dụng vì không có ai sống trong nhà.

Từ năm 1917 đến 1930, rạp chiếu phim chính nơi để người dân có thể tận hưởng được bầu không khí được làm mát bởi máy điều hòa.

Tiếp theo đó, các thế hệ máy điều hòa tiếp theo đã được Carrier giảm thiểu tối đa kích thước và cho ra đời những chiếc máy gọn gàng hơn rất nhiều so với trước đó. Bước cải tiến này cho phép máy điều hòa có thể được lắp đặt tại nhiều nơi hơn như cửa hàng bách hóa, cao ốc văn phòng, các tao tàu hoặc những tòa nhà nhỏ.

Giai đoạn từ 1924 đến 1930 máy điều hòa đến với nhiều cơ sở làm việc của chính phủ Mỹ như Thượng viện, Hạ viện, nhà Trắng, trung tâm thương mại và nhiều tòa nhà quan trọng khác trên khắp nước Mỹ.

Đến năm 1931, máy điều hòa đầu tiên có kích thước nhỏ gọn đặt vừa trên bệ cửa sổ và làm mát không gian 1 căn phòng ra đời. Thế hệ máy điều hòa này được chính thức thương mại hóa 1 năm sau đó nhưng chỉ phục vụ những tầng lớp thượng lưu do giá thành chế tạo quá đắt.

Cho đến khi chiến tranh thế giới thứ II nổ ra, phần lớn các nhà nhà máy đều chuyển sang sản xuất các sản phẩm nhằm phục vụ cho chiến tranh. Sau chiến tranh thế giới thứ II, các sản phẩm phi quân đội được sản xuất bình thường, giá thành sản xuất thiết bị ngày càng rẻ hơn khiến máy điều hòa dần trở thành thiết bị gia dụng bình dân tại Mỹ.

Năm 1946, 30.000 máy điều hòa gia dụng đã được sản xuất và cung cấp cho người dân trên khắp nước Mỹ. Năm 1953, hơn 1 triệu máy điều hòa đã được sản xuất và bán ra trên khắp nước Mỹ nhưng theo các số liệu không chính thống, con số thực tế còn vượt xa con số thống kê trên.

Thời gian tiếp theo, máy điều hòa tiếp tục được cải tiến về kích thước, hiệu suất làm lạnh và đặc biệt là sử dụng các phương pháp làm lạnh mới thân thiện với môi trường hơn. Cho tới gần đây nhất là công nghệ máy lạnh inverter - công nghệ tiết kiệm điện năng tiêu thụ.

Nguyễn Quang- Như Quỳnh