0

0
0

文字

分享

0
0
0

龍捲除煙術! Removes cigarette smoke using artificial vortex

Scimage
・2011/03/09 ・383字 ・閱讀時間少於 1 分鐘 ・SR值 514 ・六年級
相關標籤: 空氣 (5)

之前介紹過火龍卷實驗,可以利用旋轉外罩網來增加空氣的旋度,讓上升的氣流跟火焰變成火龍卷,增加燃燒的效率。其實類似的機制也可以用在吸煙區的除煙室的設計上,在這影片中,除煙室中央有一個空氣吸入口,而除煙室周圍有一些空氣簾,然後空氣簾都朝同樣的順時針方向排氣來製造有旋度的空氣。

當這樣有旋度的空氣被中心的空氣吸入口集中到中心以後,就會產生龍卷的煙柱,讓煙很集中地快速被吸走。因為有龍捲的幫助,香菸的煙就更不會擴散到這區域以外的地方,而且排除的效率更好。同樣的設計也可以用在廚房排油煙間,或是需要控制氣流流動跟需要除塵的地方(生物實驗室,無塵室等等), 所以同樣的原理雖然在火龍卷上可能會造成火災的蔓延,不過了解原理也會讓更多可能的應用被實現!

本文原發表於科學影像Scimage

文章難易度
Scimage
113 篇文章 ・ 4 位粉絲
每日介紹科學新知, 科普知識與實際實驗影片-歡迎每一顆好奇的心 @_@!

0

5
1

文字

分享

0
5
1
快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

文章難易度

討論功能關閉中。

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
194 篇文章 ・ 297 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

0

0
0

文字

分享

0
0
0
相信你的眼睛,那就錯了!海市蜃樓的光影魔術—《知識大圖解》
知識大圖解_96
・2017/03/21 ・531字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 522 ・七年級

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

本圖節錄自《How It Works 知識大圖解 國際中文版》第 29 期(2017 年 02 月號)。

拖著腳步走在酷熱沙漠中的你,突然看見前方有東西出現:一片荒蕪之中竟有一池波光粼粼的水。但當你急著走向水邊,想喝點水來解渴時,那池水卻忽然消失無蹤。事實上,你看到的不是水,而是大自然以光學錯覺對你開的殘酷玩笑。

當地表溫度讓其上的空氣升溫時,就會出現海市蜃樓;路面和沙漠經常能看到此現象。吸收大量熱能的沙子和柏油會將部分熱能傳到地面上方的空氣中。暖空氣的密度比上方的冷空氣小,當光線從冷空氣進入暖空氣時,兩者的介質密度差異便會讓光線的行進路徑產生彎折。

但你的大腦並不知道光線已被彎折。當光線進入眼中時,大腦依然以為光是從前方的地面筆直地反射而來,所以我們會把被折射到地面的藍天看成地上的一池水。我們以為終於得以解渴,但一切都是錯覺。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

沙漠中的海市蜃樓,好想走過去啊(喂)。圖/wikimediacommons, CC BY-SA 2.5


本文節錄自《How It Works 知識大圖解 國際中文版》第 30 期(2017 年 03 月號)

更多精彩內容請上知識大圖解

知識大圖解_96
76 篇文章 ・ 11 位粉絲
How It Works擅長將複雜的知識轉化為活潑有趣的圖解知識,編輯方式以圖像化百科呈現,精簡易懂、精采動人、深入淺出的圖文編排,讓各年齡層的讀者們都能輕鬆閱讀。

0

0
1

文字

分享

0
0
1
機艙裡的空氣很髒嗎?-《機艙機密》
PanSci_96
・2015/10/11 ・3248字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 513 ・六年級

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

上班族閒聊的時候,只要提到搭飛機,不可免俗地都會談到機艙的空氣品質,你可以替我們解惑一下嗎?因為我們常聽到一些傳言,說機艙的空氣不僅骯髒,又充滿細菌。

骯髒、到處都是細菌、很糟糕、噁心、品質惡劣、讓人反感、不好聞、腐敗、很臭、到處都是屁味。大眾用來描述機艙空氣品質的用語中,以上這些還只是一小部分而已。外界還有為數不少的傳言,就是有些旅客聲稱,在機艙內循環的細微病菌害得他們身體不舒服,但機艙內部的空氣其實非常乾淨。

現代飛機上的旅客還有組員所呼吸的氣體,其實是由回收循環的空氣以及外界的新鮮空氣所組成。將兩種氣體混合,不單只用新鮮的空氣,這種做法更能夠調控機艙內的溫度,還可以維持一點溼度(其實只能短暫維持而已)。機艙內部的氣體是從發動機的壓縮區段而來。壓縮過後氣體溫度相當高,不過在這個區段壓縮機只是擠壓空氣,氣體並沒有跟燃料、滑油,或者是燃燒室的氣體接觸。氣體從壓縮機分流之後就會送進空調系統冷卻,隨後就由導管輸送進入機艙,中間會經過百葉窗式氣縫、通氣孔,還有旅客座位上方的冷氣口(駕駛都稱空調系統稱為「PACKs(pneumatic air cycle kit)」,這是「氣動式空氣循環裝置」的簡稱,通常一架飛機都有兩組這種裝置)。

 air cycle machine, PanSci
一台蘇愷超級噴射機-100的空氣循環系統。Source: flickr/Artem Katranzhi

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

空氣進入機艙後會持續循環,直到被吸入機身底部為止,到了這個階段,有一半的氣體被抽出機身外—由主增壓外流閥排出。這個時候,機身內的另一半氣體會跟發動機灌入的新鮮空氣混合,經過濾清器,開始新的循環。

研究顯示,跟其他密閉空間相比,擁擠的機艙內部的病菌並沒有比較多—通常還更少。製造機身底部濾清器的公司都說這些裝置屬於醫療等級,雖然我早就知道你們可能會說醫院根本是病菌的溫床,但是波音公司指出,濾清器可以捕捉空氣中百分之九十四到九十九點九的微生物,而且每兩到三分鐘就會重新換過一次空氣,遠比辦公室、電影院,或是教室的頻率高出許多。

外界一直有一個根深柢固的迷思,那就是駕駛會定時降低空氣的流量來節省燃料。令人惋惜的是,有些很可靠、頗具權威的新聞媒體也跟著附和這種無稽之談。這邊就有一個鐵證:以下這段話是取自《經濟學人》二○○九年的其中一期,裡面寫道:「一半新鮮空氣、一半則是回收循環的氣體,航空公司通常都會維持這樣子的比例。然而駕駛可以調降新鮮空氣的比例來節省燃料,有些還把新鮮空氣的比例降到只剩百分之二十。」讀到這裡的時候我都傻眼了。我特別愛這句:「有些還把新鮮空氣的比例降到只剩百分之二十。」這句話聽起來豈不是帶著濃厚的陰謀色彩嗎?

首先,駕駛無法調整飛機的空調系統,也沒辦法控制兩種氣體之間的比例。裝置的製造廠商早已設定好氣體的比例,也無法從駕駛艙來控制調整。在我駕駛的波音飛機上,我們可以直接調控溫度,但是只能間接控制氣流。如果你們請我「把新鮮空氣的比例降到百分之二十」,我還會很有禮貌的告訴你們我辦不到。開始飛行之前,調整的開關已經設定成自動模式,氣動式空氣循環裝置也會稍微掌控比例的調整。既然兩個發動機持續運轉,一切也都順利的運作,絕對不用擔心氣流有什麼狀況,唯有故障的時候設定才會更動。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

我個人並不是很熟悉空中巴士的機型,不過我們可以跟空中巴士專家聊一聊。「空中巴士系列的飛機,從A320到比較大型的A380,這些機型都有讓駕駛調整氣流的方法,但是絕對不是《經濟學人》描述的那樣。」戴夫英格力須說,他是A320的駕駛,也是一名飛航作家。

戴夫解釋說空中巴士的氣流控制器有三個段位,分別標示為高(HI)、正常(NORM),還有低(LO)。「基本上大部分時間氣流控制器都是位於正常的位置,這個時候空氣流量為自動控制。如果需要快速調整氣溫,會把駕駛桿調到高的位置;位置低的功能就像名稱表示的那樣,這個段位會降低空氣流量、節省一些燃料,但是降低的幅度極小,也很少派上用場。公司會告訴我們,只有在乘客數量少於一百人的時候才能調到低。而且改變不大,乘客坐在機艙內,幾乎無法察覺任何差異。」

飛機在地面上的時候,你偶爾有可能會聞到一股強烈的氣味—飛機後推之後,機艙內很快會聞到一股刺鼻的氣味,就像是老舊的汽車或巴士排放的廢氣。通常在發動機啟動、廢氣被吸入空調組件中的時候,就會發生這種狀況。這種情況常常要怪外頭的風,風讓氣流逆向吹送,或是把煙霧吹進空調組件的進氣口。這種味道通常只會持續幾分鐘,直到發動機開始穩定運轉就會消失了。這股味道不好聞,不過這跟塞車的時候,你偶爾會在車內聞到的味道不太一樣。

OLYMPUS DIGITAL CAMERA
我們常會在飛機降落及剛起飛時聞到一股令人不舒服的氣味。Source: flickr/Sira Hanchana

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

如果乘客抱怨機艙的空氣太乾,這就很合情合理。沒錯,機艙內通常相當乾燥,沒什麼溼氣。機艙的溼度大概在百分之十二左右,甚至比大多數沙漠乾燥許多。飛機在高空中巡航時,機艙乾燥就是最主要的附帶結果,因為在高海拔的空中,水氣的含量很低、甚至微乎其微。提升機艙的溼度看似是一個簡單合理的解決之道,但是我們不這樣做的原因有以下幾種:首先,噴射客機需要載運大量的水,才能讓機艙充滿水氣,但是這樣不僅代價高昂,也會增加重量。加溼系統需要將水重新循環利用,水量愈多愈好,因此這個系統所費不貲,也相當複雜。這組系統確實存在:一個就要超過十萬美元,但也只能小幅提升溼度而已。腐蝕的問題也不能忽視:溼氣跟水珠會依附在機身內部,這對飛機來說傷害很大。

波音787上的濾清器能將效能發揮到百分之九十九點七,所以787的機艙空氣品質是所有商用客機中最有益人體的,溼度當然也高出許多。而且機身的整體構造較不受水氣影響,也有一個特殊的循環系統,會將乾空氣打入機艙跟外殼的夾層中。

舉出以上例子,並不是要強調旅客絕對不會在飛行時感到不適。雖然空氣很乾淨,但是太過乾燥卻對人體的鼻竇有害。乾空氣會破壞鼻黏膜的防護,病菌就更容易入侵。不過,導致乘客生病的通常不是他們所吸入的空氣,而是他們所碰的東西—廁所的門把,還有充滿細菌的托盤跟扶手等等。我不時會看到有乘客戴著口罩,跟這個方法比起來,帶一點乾洗手液在身上或許更能降低生病的機率。

飛機餐桌, PanSci
在機艙裡,餐盤扶手可能才是真正細菌傳播的媒介。Source: flickr/Rafael Castillo

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

如果你說飛機是散播特定疾病的潛在因素,這點我也不否認。飛機能載著我們快速地長程飛行,確實帶來很多好處,但風險也隨之而來。有一次從非洲起飛的航程結束、飛機落地之後,我發現駕駛艙內有一隻蚊子,我心想:「這隻小小的偷渡客,很容易就溜到航廈裡面咬了某個人。」想像機場內有一個毫無戒心的工作人員,他從來沒有出過國,但是卻突然染上了外來的疾病。事實上,這種情況幾年來都持續發生。這種「機場瘧疾」的案例在歐洲確實有發生過,還因為誤診或延誤就醫喪失了好幾條人命。即使這種慘劇還沒出現在美國,遲早也會發生。全球航空旅行如此有效率地把病菌從一大洲散播到另一洲,這種現象確實頗具教育意義、引人注目,但是老實說,也讓人有點心驚膽戰。

(好人)機艙機密,PanSci

本文摘自《機艙機密:關於空中旅行,你該知道的事實》,由好人出版 出版。

延伸閱讀:

PanSci_96
1214 篇文章 ・ 2088 位粉絲
PanSci的編輯部帳號,會發自產內容跟各種消息喔。