LUYỆN CHỦ ĐỀ Đọc hiểu chủ đề khám phá khoa học - Đề số 5

NHẬN BIẾT (28%)

THÔNG HIỂU (72%)



  • 1Làm xong biết đáp án, phương pháp giải chi tiết.
  • 2Học sinh có thể hỏi và trao đổi lại nếu không hiểu.
  • 3Xem lại lý thuyết, lưu bài tập và note lại các chú ý
  • 4Biết điểm yếu và có hướng giải pháp cải thiện

1. Trong thời cổ đại, mọi người thường tin rằng sự sống không những chỉ phát sinh bằng

cách sinh sản của cha mẹ, mà còn có thể được phát sinh từ vật chất không sống. Ví dụ, ếch dường như sinh ra từ đất ẩm, chuột từ dẻ bẩn, côn trùng từ sương và giòi từ thịt thối rữa. Nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng mặt trời và thậm chí cả ánh sao đã được đề cập đến như những yếu tố thúc đẩy cho sự hình thành của các sinh vật sống. Nội dung này còn được gọi là thuyết Tự sinh.

2. Nhà dinh dưỡng thực vật người Bỉ Jean Baptiste van Helmont (1648) là một trong những người đầu tiên đưa ra công thức chế tạo chuột từ các vật vô sinh như sau: ...Ép một miếng đồ lót dính mồ hôi cùng với một ít lúa mì vào một cái lọ mở, sau khoảng 21 ngày, mùi thay đổi và lên men. . . . biến lúa mì thành chuột. . . không phải là chuột con, thậm chí không phải là chuột trưởng thành bị dị tật hoặc chuột bị sinh non, mà là chuột trưởng thành xuất hiện!

3. Năm 1861, Louis Pasteur đã chứng minh các sinh vật sống không thể dễ dàng phát sinh một cách tự phát từ vật chất không sống. Trong các thí nghiệm của mình, Pasteur đã đưa vật liệu có thể lên men vào một bình có cổ dài hình chữ S để hở ra ngoài không khí, đoạn cong chữ S khi chứa nước sẽ ngăn cản sự xâm nhập của không khí từ bên ngoài vào trong bình. Bình ban đầu và các chất bên trong được đun sôi để tiêu diệt vi sinh vật, đồng thời hơi nước đọng lại ở điểm cong chữ S của cổ bình, sau đó để nguội. Dung dịch trong bình sau khi đun không thể lên men vì vi sinh vật mới không thể xâm nhập qua cổ của bình. Nhưng khi bỏ cổ hình chữ S, vi sinh vật trong không khí có thể xâm nhập vào dung dịch để sinh sôi và lên men. Do đó, Pasteur đã chỉ ra rằng sự sống đến từ các sinh vật đã tồn tại trước đó và các yếu tố sinh sản của chúng, chẳng hạn như trứng và bào tử, hoặc trong trường hợp “công thức” của van Helmont thì những con chuột trưởng thành có được là do chúng tự chui vào trong lọ. Thông báo kết quả của mình cho Viện hàn lâm Pháp, Pasteur đã thẳng thắn bác bỏ tất cả lập luận của thuyết tự sinh từ vật vô sinh được đưa ra trước đó.

4. Với thí nghiệm và lập luận sắc bén, Pasteur đã xuất sắc trong việc chứng minh việc sinh vật được sinh ra từ sinh vật, nhưng khoa học hiện đại đã chứng minh suy luận đó không hoàn toàn chính xác. “Sự sống” đầu tiên, nếu chúng ta có thể gọi nó như vậy, dường như đã được tổng hợp từ những va chạm ngẫu nhiên của các phân tử trong biển nguyên thủy của Trái đất sơ khai trong hàng triệu năm, cho đến khi, một cách ngẫu nhiên tạo ra phân tử có khả năng tự nhân đôi chính nó. Những đơn vị tự nhân đôi đầu tiên này, xuất hiện cách đây gần 4 tỷ năm, rất có thể là tổ tiên chung của con người và mọi sinh vật trên trái đất ngày nay. Nhưng không có nhà khoa học chứng kiến, làm sao chúng ta có thể biết rằng buổi bình minh của sự sống đã xảy ra theo cách đó? Bằng chứng để chứng minh được ẩn giấu trong các đại phân tử chất hữu cơ có trong tất cả các sinh vật — DNA, RNA, protein, lipid, hormone — có thể được truy ngược trở lại để xác định chất hóa học đơn giản hơn được hình thành trước chúng và từ đó xây dựng một cây phả hệ phân tử được hình thành trong tiến hóa. Thậm chí, ở mức độ cao hơn, các nhà vật lý thiên văn giờ đây có thể lần theo dấu vết của các “viên gạch” đầu tiên của sự sống — carbon, nitơ và oxy — ngược trở lại thời kì nó được sinh ra ngoạn mục từ sự phát nổ bên trong những ngôi sao cổ đại!

1. Đôi khi những sự việc tưởng chừng đơn giản nhất lại khó giải thích nhất. Cách những con chim giữ thăng bằng cơ thể khi ngủ trên cây là một trong những bí ẩn như vậy.

2. Thời gian ngủ của chim ngắn hơn con người rất nhiều. Chu kỳ ngủ của chúng khi so sánh với con người và các loài động vật có vú nhìn chung cũng ngắn hơn. Giấc ngủ REM (Rapid Eye Movement - giấc ngủ chuyển động mắt nhanh), một phần của chu kỳ ngủ khi cơ thể rơi vào trạng thái ngủ sâu nhất (và cả khi mơ), thường kéo dài vài phút ở động vật có vú, trong khi đó, chỉ tầm 10 giây ở loài chim. Giấc ngủ của chim, về cơ bản, là những lần chợp mắt trong vài khoảnh khắc.

3. Chim cũng có thể tự điều chỉnh cường độ ngủ. Chúng có thể giữ cho một bên là cầu não tỉnh táo ngay trong khi ngủ, khi đó, một bên mắt của chúng sẽ mở. Mắt chim liên kết bất đối xứng với bán cầu não, tức là, nếu mắt trái mở thì bán cầu não thức, và ngược lại. Kiểu ngủ nhẹ nhàng, linh hoạt này cho phép những con chim nhanh chóng trốn khỏi những kẻ săn mồi, ngay cả khi chúng đang say giấc.

4. Hơn nữa, không phải tất cả những con chim đều ngủ trên các cành cây. Ví dụ như đà điểu, loài chim lớn nhất hành tinh. Hầu hết các loài chim không biết bay đều ngủ trên mặt đất, ẩn giữa những tán lá, hoặc gần như "vùi đầu trong cát". Một số loài khác thì ngủ đứng một chân ở các vùng nước nông như loài hồng hạc.

5. Để đi vào giấc ngủ, cơ thể chim phải trải qua một loạt các thay đổi sinh lý. Mà trong số đó là thả lỏng cơ, xảy ra khi não giảm kiểm soát các chuyển động cơ, kèm theo một số thay đổi sinh lý khác. Đứng thăng bằng trên cây với các búi cơ thả lỏng không phải dễ dàng, những chú chim phải xoay sở bằng cách khóa chặt chân vào cành cây.

6. Ví dụ, khi một con chim hạ cong gối, móng của chúng cũng đồng thời tự động gập theo và bám chặt vào cành cây. Móng sẽ chỉ thả lỏng khi chân chúng duỗi thẳng. Cơ chế khóa chân được thực hiện nhờ vào các gân cơ gấp (flexor tendons – những mô kết nối cơ giúp chi uốn cong) ở chân chim. Khi khớp đùi trên (knee) và khớp ống chân (ankle) của chim gập vào, gân cơ gấp (flexor tendon) duỗi ra, từ đó làm móng gập lại Cơ chế khóa cũng xảy ra do lớp mô bao quanh gân cơ chân có bề mặt nhám gây ra ma sát giữa chân và vỏ cây giúp cố định chân vào một điểm. Đây gọi là “Cơ chế đậu tự động” – Automatic Perching Mechanism. xuất hiện ở hầu hết các loài chim, cho phép chúng bám chặt vào cành cây vừa không mất sức lại vừa chắc chắn.

7. Không chỉ những giống chim có tư thế đậu thẳng, những loài ngủ treo như vẹt cũng được hưởng lợi không ít từ cơ chế này. Cơ chế khóa cũng hữu ích trong một số trường hợp khác. Ví dụ như những giống chim săn mồi, chúng có thể quặp chặt con mồi trong  khi bay. Một số loài chim cũng nhờ đó leo trèo, bơi, lội nước hay treo mình dễ dàng.

8. Đã có hàng chục nghiên cứu tìm thấy cơ chế đậu tự động ở nhiều loài chim khác nhau. Tuy nhiên, một nghiên cứu xuất bản năm 2012 cho thấy chim sáo châu Âu (European Starling) khi ngủ lại không sử dụng cơ chế này. Các nhà khoa học quan sát được rằng chim sáo chỉ hơi cong đầu gối, không đủ để kích hoạt cơ chế khóa. Kết quả là, các ngón chân của chúng hầu như không cong và con chim giữ thăng bằng ở trung tâm miếng đệm bàn chân khi nó ngủ. Phát hiện này cho thấy rằng có nhiều cách để chim giữ thăng bằng trên cây khi ngủ hơn là chỉ đơn giản gắng sức bám chặt vào cành cây.

9. Các nhà nghiên cứu gặp nhiều thách thức khi tìm hiểu giấc ngủ của các loài chim. Đầu tiên phải kể đến số lượng loài lớn và sự khác nhau về cơ chế, đặc điểm sinh lý học và hành vi giữa các loài. Chu kỳ giấc ngủ cũng khác biệt rất lớn. Việc so sánh cách ngủ của đà điểu, với chim sẻ hay hồng hạc không có nhiều ý nghĩa. Ngay cả khi xem xét đến cơ chế đậu tự động, hình dáng chân chim cũng là một vấn đề. Chân của chúng cần phải thích ứng cho nhiều mục đích khác nhau, vì vậy, cách chúng đi đứng, chuyển động chân cũng có thể sẽ khác nhau.

(Theo Shirley, Tại sao chim không rời khỏi cành cây khi ngủ?, Báo VnReview ngày 29/12/2020)

1. 5 năm sau Hiệp định khí hậu Paris, sự quan tâm của xã hội tập trung vào những tiến bộ khoa học thế giới, hướng tới một tương lai không carbon. Một phần quan trọng của mục tiêu này là chuyển đổi năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch sang năng lượng tái tạo như mặt trời, nước, gió và sóng.

2. Trong các nguồn tái tạo, năng lượng mặt trời luôn được giới khoa học kỳ vọng cao nhất do là nguồn năng lượng dồi dào và đáng tin cậy nhất trên Trái Đất. Những thập kỷ gần đây, pin mặt trời trở nên rẻ, hiệu quả hơn và thân thiện môi trường.

3. Những các tế bào pin mặt trời hiện nay không trong suốt, ngăn cản việc sử dụng rộng rãi hơn và tích hợp vào những trang thiết bị thông dụng trong đời sống, những hạn chế này khiến pin mặt trời chỉ được lắp đặt trên mái nhà và triển khai ở những trang trại năng lượng mặt trời chiếm diện tích rộng hơn và xa khu dân cư.

4. Sẽ rất tuyệt vời nếu các tấm pin mặt trời thế hệ tiếp theo được tích hợp vào cửa sổ, kính tòa nhà hoặc trên màn hình điện thoại di động. Đó là tham vọng của GS Joondong Kim thuộc Khoa Điện Trường Đại học Quốc gia Incheon, Hàn Quốc. Ý tưởng về pin mặt trời trong suốt được nhiều nhà khoa học quan tâm, nhưng biến ý tưởng mới lạ này thành hiện thực là một phát minh mới có ý nghĩa quan trọng.

5. Những vật liệu khiến pin mặt trời không trong suốt là các lớp bán dẫn, có nhiệm vụ hấp thụ ánh sáng và chuyển thành dòng điện. GS Joondong Kim và các đồng nghiệp cùng nghiên cứu hai vật liệu bán dẫn tiềm năng, được các nhà nghiên cứu trước đó xác định về những đặc tính mong muốn để có thể trở thành vật liệu trong pin điện mặt trời.

6. Vật liệu đầu tiên được nghiên cứu là titanium dioxide (TiO2). Ngoài các tính năng điện học tuyệt vời, TiO2 còn là vật liệu thân thiện với môi trường và không độc hại. Vật liệu này hấp thụ ánh sáng UV (một phần của quang phổ ánh sáng không nhìn thấy bằng mắt thường) và cho phép hầu hết dải ánh sáng nhìn thấy được đi qua.

7. Vật liệu thứ hai được nghiên cứu là niken oxit (NiO), một chất bán dẫn khác có độ trong suốt quang học cao. Niken cũng là một trong những nguyên tố phong phú nhất trên Trái đất. Oxit nikel có thể được sản xuất công nghiệp ở nhiệt độ thấp. Do đó NiO cũng là vật liệu tuyệt vời để chế tạo các tế bào quang điện thân thiện môi trung Tế bào năng lượng mặt trời do các nhà nghiên cứu chế tạo bao gồm một tầng tình nền và một điện cực oxit kim loại, phía trên được lắng đọng các lớp Thông bán dẫn đầu tiên là THO, sau đó là NGO) và lớp phủ cuối cùng là các dây hoạt động như một điện cực thứ hai tạo thành tế bào pin mặt trời.

8. Các nhà khoa học đã thực hiện một số thử nghiệm đánh giá khả năng hấp thụ và truyền ánh sáng, cũng như hiệu quả hoạt động của pin mặt trời trong suốt này. Những kết quả thu được rất đáng phấn khởi. Hiệu suất chuyển đổi năng lượng là 2,1% tương đối cao trong điều kiện nó chỉ được thiết kế để hấp thụ một phần nhỏ, phổ ánh sáng.

9. Tế bào quang điện cũng có độ phản hồi cao và hoạt động hiệu quả trong điện ánh sáng yếu. Hơn 57% ánh sáng nhìn thấy được truyền qua các lớp tế bào, khi bào quang điện trở lên trong suốt. Trong phần cuối cùng của thí nghiệm, các nhà học đã kiểm tra khả năng hoạt động của tấm pin bằng cách sử dụng nó để cung năng lượng cho một động cơ nhỏ.

10. GS Joondong Kim bình luận: “Mặc dù loại pin mặt trời sáng tạo này đang còn sơ khai, nhưng kết quả thử nghiệm cho thấy có thể cải tiến hơn nữa bằng cách tối, hóa những tính chất quang và điện của tế bào”.

11. Điểm đặc biệt quan trọng, các nhà khoa học Hàn Quốc chứng minh được tính tại tiễn của pin mặt trời trong suốt và có khả năng cải thiện hơn nữa hiệu quả hoạt độ của sản phẩm trong tương lai gần.