Các lớp có đặc tính vật lý khác nhau: Ngồi sự thay đổi thành phần, sự thay đổi
bên trong Trái Đất còn được đặc trưng bởi những sự biến đổi khác trong đó quan trọng nhất là sự thay đổi đặc tính vật lý như sức bền của đá và trạng thái lỏng - rắn. Những sự thay đổi này bị khống chế bởi nhiệt độ và áp suất. Những nơi mà sự thay đổi đặc tính vật
33
lý không trùng khớp với ranh giới thành phần là các ranh giới giữa vỏ, manti và nhân. Các lớp có thành phần và các lớp có đặc tính khác nhau của Trái Đất.
Nhân trong và nhân ngoài: Bên trong phần nhân Trái Đất có sự phân dị giữa phần trong và phần ngoài. Do áp suất quá cao mà phần nhân trong mặc dù có nhiệt độ rất cao nhưng sắt khơng thể tồn tại dạng dung dịch nóng chảy. Phần nhân cứng này được gọi là nhân trong (inner core). Vây quanh phần nhân trong là một lớp mà do sự cân bằng giữa nhiệt độ và áp suất làm cho sắt nóng chảy và tồn tại dạng dung dịch. Phần này được gọi là nhân ngoài (outer core). Như vậy, sự khác nhau giữa nhân ngoài và nhân trong và ở đặc tính vật lý chứ khơng phải thành phần.
Quyển giữa - quyển trung gian (Mesosphere): Sức bền của một chất rắn bị khống chế bởi cả nhiệt độ và áp suất (nếu chất rắn bị nung nóng, sức bền của nó sẽ giảm và ngược lại). Sự khác nhau về nhiệt độ và áp suất đã phân chia vỏ và manti của Trái Đất thành 3 đới có sức bền khác nhau. Ở phần trong, các đá có thể có sức bền tương đối lớn mặc dù chúng có nhiệt độ khá cao. Như vậy, trong lịng Trái Đất tồn tại một đới rắn chắc có nhiệt độ cao nhưng cũng có sức bền tương đối cao nằm giữa khoảng từ ranh giới nhân manti (khoảng 2883 km) tới độ sâu 350 km và đới này được gọi là quyển giữa hay quyển trung gian.
Quyển mềm (asthenosphere): Trong phần trên của manti, từ độ sâu 350 km tới khoảng giữa 100-200 km dưới mặt đất là một đới được gọi là quyển mềm (hay quyển yếu - weak sphere), nơi mà sự cân bằng về nhiệt độ và áp suất làm cho đá có sức bền rất kém. Khác hẳn với đá trong quyển giữa, đá trong quyển mềm rất mềm dẻo và dễ bị biến dạng, tương tự như nhựa đường bị làm nóng. Các nhà địa chất đều cho rằng quyển mềm có cùng thành phần với quyển giữa, sự khác nhau giữa chúng chỉ là đặc tính vật lý (làm thay đổi sức bền của đá).
Thạch quyển (Lithosphere): Nằm bên trên quyển mềm là đới ngồi cùng có sức
bền cao nhất, nơi mà các đá nguội hơn, bền hơn, cứng hơn các đá quyển mềm. Đới này bao gồm cả phần trên cùng của manti và phần vỏ Trái Đất và được gọi là thạch quyển. Chú ý rằng mặc dù vỏ và manti có thành phần khác nhau, nhưng đặc tính vật lý là sức bền của đá là đặc điểm để phân biệt giữa thạch quyển và quyền mềm. Sự khác nhau này được quyết định bởi nhiệt độ và áp suất. Ở nhiệt độ 1.300oC và áp suất tương ứng với độ
34
sâu 100 km, tất cả các loại đá đều mất sức bền và dễ dàng biến dạng. Độ sâu này tương ứng với đáy của thạch quyển bên dưới các đại dương (hay thường được gọi là thạch quyển đại dương (Oceanic lithosphere). Ngược lại, đáy của thạch quyển lục địa (continental lithosphere) tồn tại ở độ sâu khoảng 200 km. Lý do của sự khác nhau này là sự khác nhau của gradient địa nhiệt.
2.4. Các ứng dụng pin năng lượng mặt trời
Pin mặt trời và lịch sử phát triển: Quang điện là một hiện tượng ánh sáng sinh
điện. Khi ánh sáng rọi trên bề mặt một vật. Vật sẽ hấp thụ năng lượng nhiệt của ánh sáng cho đến tần số thời gian đạt đến mức hấp thụ cao nhất. Vật sẽ khơng cịn hấp thụ năng lượng nhiệt của ánh sáng. Tại thời điểm này năng lượng ánh sáng sẽ tách điện tử rời khỏi bề mặt của vật trở thành điện tử tự do có khả năng làm cho vật trở thành dẫn điện.
Hiệu ứng quang điện được phát hiện đầu tiên năm 1839 bởi nhà vật lý Pháp Alexandre Edmond Becquerel. Tuy nhiên cho đến 1883 một pin năng lượng mới được tạo thành, bởi Charles Fritts, ông phủ lên mạch bán dẫn selen một lớp cực mỏng vàng để tạo nên mạch nối, thiết bị chỉ có hiệu suất 1%. Russell Ohl xem là người tạo ra pin năng lượng mặt trời đầu tiên năm 1946. Sven Ason Berglund đã có phương pháp liên quan đến việc tăng khả năng cảm nhận ánh sáng của pin.
Năm 1887 Heinrich Hertz quan sát thấy hiệu ứng quang điện ngoài đối với các kim loại (cũng là năm ơng thực hiện thí nghiệm phát và thu sóng điện từ). Sau đó Aleksandr Grigorievich Stoletov đã tiến hành nghiên cứu một cách tỷ mĩ và xây dựng nên các định luật quang điện.
Một trong các cơng trình của Albert Einstein xuất bản trên tạp chí Annal der Physik đã lý giải một cách thành công hiệu ứng quang điện cũng như các định luật quang điện dựa trên mơ hình hạt ánh sáng, theo thuyết lượng tử vừa được công bố năm 1900 của Max planck. Các cơng trình này dẫn đến sự công nhận về bản chất hạt của ánh sáng và sự phát triển của lý thuyết lưỡng tính sóng-hạt của ánh sáng.
2.4.1. Ứng dụng pin quang điện
Nguyên lý hoạt động của tế bào quang điện
Hiện tượng quang điện ngoài: Hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra khỏi
35
các electron ra khỏi một kim loại khi bước sóng của nó ngắn hơn hoặc bằng giới hạn quang điện của kim loại đó.
(2.1) Trong đó:
λ: bước sóng ánh sáng.
λ0: giới hạn quang điện của kim loại. A: Cơng thốt.
h, c: hằng số