立即Follow @businessfocus.io 【環保科技】中美科學家合作研發「扭扭雪櫃」,扭橡皮筋讓水降溫7.7度!
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我們如今使用的冷氣、雪櫃等製冷設備,都是使用液態冷媒去吸收裡面的熱量並汽化,再藉由壓縮機將熱量排出以降低室內的溫度,然而這樣不只會消耗大量能源,亦會釋放出不少溫室氣體,因...
立即Follow @businessfocus.io 【環保科技】中美科學家合作研發「扭扭雪櫃」,扭橡皮筋讓水降溫7.7度!
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我們如今使用的冷氣、雪櫃等製冷設備,都是使用液態冷媒去吸收裡面的熱量並汽化,再藉由壓縮機將熱量排出以降低室內的溫度,然而這樣不只會消耗大量能源,亦會釋放出不少溫室氣體,因此許多科學家都不斷地在研發新的製冷方式來取代全球暖化的一大罪魁禍首。來自中國的南開大學研究團隊就與美國德州大學合作發現了更高效的製冷方式 - 將橡膠扭曲後再彈回原樣,便能讓溫度下降12.4度。他們藉此原理打造了一款雪櫃,讓水溫降了 7.7 度,該研究後被發表在《Science》期刊上。
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這個現象稱為彈熱效應。來自英國的實驗哲學家高夫(John Gough)於1805年首次觀察到這個現象,當時他發現,如果在嘴唇邊上拉伸橡皮筋,嘴唇便可以感受到空氣的升溫,當橡皮筋彈回後,嘴唇就會感到一絲涼意;在幾年後,著名物理學家焦耳(James Joule)亦進一步證實了這個現象,因此該現象後也被稱為高夫-焦耳(Gough – Joule)效應。
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這個200多年前的就已發現的現象,為何沒有被廣被應用呢?
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由於當時彈熱效應的應用並不常見,且透過橡膠或是其他彈性材質製冷的卡諾效率只有32%,比當今冰箱的卡諾效率(60%)還低,因此這樣的效率並不令人滿意。加上如果要讓溫度明顯降低,必須要將橡膠拉到6-7倍才能有效,如此一來需要用到大量空間,難以打造小型的製冷裝置。
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小補充:雪櫃的製冷過程有四個步驟,跑完四個步驟稱為一個卡諾循環;目前雪櫃的卡諾效率約為60%,地球上就20%的電能用在冰箱及冷氣上。
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因此南開大學與德州大學在發現扭曲橡膠也有降溫的現象後,便合作驗證這個現象。他們將橡膠拉長1倍之後,對橡膠施加扭力,當橡膠扭曲程度愈高,降溫的效果愈明顯。另外,他們亦發現扭曲的效果比伸縮的效果高很多,當扭曲時溫度降幅可以高達15.5度,平均降溫12.4度;若只是伸縮的話,必須要拉到7倍長才能有相同的效果。
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但是團隊指出,由於扭熱雪櫃尚有諸多問題要解決,例如橡膠的傳熱慢、容易疲乏、壽命短等,因此團隊還正在探索更適合的材料去達成扭熱效果,即便如此,扭熱雪櫃還是帶給了科學界一大視野,讓大家一同朝降低溫室氣體方向前進。
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Text by BusinessFocus Editorial
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#BF今日科技
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水的汽化熱焦耳 在 小m的旅遊、電影、閱讀趣 Facebook 的精選貼文
昨夜聖誕老公公負重138萬噸還是完成了他1750萬公里的旅程
Santa Claus Is Coming To Town
Santa - Ultimate Christmas Instrumental Music
昨天你是不是已經收到了聖誕禮物呢?
其實,不光你忙著收禮,Santa才是忙到瘋了呢!
有些多事的數學統計學家們幫我們計算了一些關於每個聖誕前夜Santa工作的細節,
憋不信,這個強大的老頭兒,昨夜真的完成了壯舉!
Santa每次出行要訪問多少人家?
全世界而言總共有 19億 兒童,甚至還不止於這個數字,多虧的是Santa不用一一去給他們提供禮物。他只需要去找到那些相信聖誕節的孩子們就行了。
不幸的是,沒人知道這個數字到底是多少。但我們卻知道基督教徒約占全球人口的32%,當然,也有非基督教徒慶祝聖誕,也有基督徒並不慶祝,假設他們的數字相互抵消,那昨天聖誕老人訪問了有 600,000,000(6億) 的兒童和一些懷有一顆童心的人們。
當然,在這 600,000,000 的數字中並不是所有人或兒童都自己生活,他們也許與兄弟姐妹們同住,所以絕大多數Santa可以一次訪問幾個人。根據聯合國統計的數字,一個女人一生平均擁有 2.36 個孩子,因此可以算出每次聖誕前夜Santa需要訪問 2.54億 戶人家。
那份隱秘的聖誕名單
Santa的名單會很長、很長。
假設,我們用A4紙制作文檔,每頁默認43行的話,光是這6億的名字列表都需要 1400萬張紙 才能寫滿。
一張正常品質的紙大約半毫米厚,所以1400萬張紙大約700萬毫米 or 7千米。為了方便你想像,珠穆朗瑪峰的高度是8.9千米。呵呵噠~
所以也許以現在科技的發達的話,Santa可能帶個平板電腦來看名單會更方便一些。
讀取這個名單也是個大工程
一般來說,成年人平均每分鐘讀取300字。如果我們假設Santa是個速讀高手的話,每分鐘450字,但他全部看完名單要超過 1100個小時 ,每天八小時的話大約要花 5個月 來全部看完。
當然,他必須做兩遍(核對一遍禮物+分發一遍),所以他得花 10個月左右 的時間去做這件事。
每次聖誕前夜Santa需要走多遠?
其實,不太可能算出他到底能走了多遠的,我們只能大致的YY一下。
眾所周知,地球上大部分地方都是水,沒人居住。土地面積大概在1.49億平方公裡,其中1500萬平方公裡是南極洲,同樣也沒什麼人居住,所以最終只有 1.34億平方公裡 是他每次旅行所涉及的範圍。
這次我們假設,每個大洲都是正方形,每個家庭是生活在一個個的網格裡,所以每年Santa需要安排一次約 1750萬公裡 的旅行。
如此長的行程,聖誕老人的雪橇必須以 每秒1000多公裡的速度行駛,這大約是聲速的3000倍。通常一只馴鹿的奔跑速度才 每小時24公裡。
Santa的禮物麻包袋到底有多重?
近年來,樂高成為孩子們聖誕禮物的首選,以星球大戰系列為例,大致的重量為2.3公斤,所以如果每個孩子都想要一個這個的話那需要 138萬噸 的重量。如果每個馴鹿能拉動150公斤的負重,光這個麻包袋就得需要 920萬 頭馴鹿才能拉得動。
San到底有多大的殺傷力?
根據之前我們計算過的數據來說,百萬噸重的東西以 每秒1000多公裡 的速度飛行,將會產生巨大的空氣阻力,這將會讓雪橇急劇升溫,就像太空飛船進入大氣層一樣。
簡單點兒說,最前面帶隊的兩只馴鹿非常悲劇——每只馴鹿每秒都會吸收 1430億億焦耳 的熱量。在沒有NASA出品的隔熱裝置的保護下,兩只馴鹿會立刻開始自燃,把後面兩只馴鹿暴露在了前面,瞬間完全汽化,並會產生讓人瞬間耳聾的聲爆。同時,聖誕老人自己也會受到一個比自重大N倍的離心力,瞬間你就能看到史上最成功的減肥廣告。
轉瞬即逝的聖誕已過去了,單純算算這個開場白僅有“Ho、ho、ho”的老頭兒給你們帶來了多少歡樂,你應該就蒙圈了吧?
總之,如你所願地祝你:
聖誕快樂!