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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)

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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

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準備出國啦!Surfshark VPN 快趁黑五買起來,上網購物最安心
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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出差大陸翻牆超方便

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上網不留痕跡,不被追蹤最自由

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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

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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。

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)

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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

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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

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。

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。

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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

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

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。

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