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刚刚洗完澡,舒服!将身上的水擦干的过程中看到热水器的控制面板便又开始思考那个在洗澡后思考了很多次的问题。家里的热水器有个变频的功能(似乎很多的所谓节能家电都在炒作这个概念),就是可以将热水器的功率分别设定为 1000W,1500W,2500W 几种。1000W 被标识为节能状态,1500W 被标识为标准状态,2500W 被标识为速热状态。对于最后两种状态我没什么疑问,功率越高当然就会相对来说更快将水加热。但 1000W 时真的更节能吗?节约的是那几个方面的能源消耗?
首先从能量守恒定律来说,固定质量的水在固定气压下改变固定温度时所获得或释放的能量是一定的。例如:1大卡=1克水在1大气压下由摄氏14.5度提升到15.5度所需的热量。如果简单看这点来说烧热水所消耗的电能应该是一定的而和功率无关。但问题远没有那么简单,我们的技术还不能让我们在能量传递或转化中不损失能量(也许我们的技术永远也不能)。也就是说在烧热水的这个过程中其实只有很少一部分能量满足了我们的愿望,而大部分的能量都做了无用功消耗掉了。在这其中有电线和电器中无用电路(这里的无用是相对烧热水而言的)对能量的损耗,电能转换为热能时伴随着其他能量形式的转换对能量的消耗,热水相对于容器的温度差而产生的热传递导致的热散失对能量的消耗,热水蒸发为水蒸汽事形态转换对能量的消耗。还有什么呢?应该还有吧!只是我才疏学浅还不知道吧!
那所谓的节能就是尽量避免无用能源消耗了。那么功率对于我所提到的4种无用能源消耗有多大的影响呢?希望大家可以一起来聊聊吧!我在后续留言中也会继续写一些关于这个问题的想法。
张衡的地动仪管用吗?
by Yan on 5月 20, 2008
从小我们就知道东汉张衡发明了世界上第一台地震仪,它可以测定地震的方向,即使地震发生在千里之外。
但它真地能用来测定地震发生的方向么?
张衡的地动仪利用了惯性原理,当率先到达的纵波(P 波)来临时,中心的“都柱”会拨动震源方向的机关,让龙头张开。按照我的理解,初始振动是关键,地动仪只有在 P 波初始振动方向与震源反向的假设成立时才管用。
但我看到的资料却表明,P 波可以是膨胀波,也可以是压缩波;初始振动可以指向,也可以背向震中,甚至任何方向。取决于震源的机制,以及地震台站的位置。
[1]中给出的一个例子
所以,如果我的理解以及看到的资料准确的话,张衡的地动仪并不能测定地震发生的方向。它只能测定有地震发生,铜珠掉落的时刻,在古代的精确性下,就是地震发生的时间了。
希望有地震方面的专业人士帮我解惑。
但是,即使候风地动仪确实不能测定方向,只能测定地震的发生,考虑到它发明的年代,依旧不可否认它是中国古代一重要发明。也不可否认它是一台地震仪,虽然比较初级。:)
关于它的历史,以及后世复制它的努力特别有意思。《后汉书·张衡传》的记载:
地震发生后,震中是如何测出来的?其实基本原理挺简单的。
地震波有面波与体波之分,体波又分为纵波(P 波)与横波(S 波)。纵波的振动方向平行于传播方向;横波的振动方向垂直于传播方向。前者的传播速度比后者快,而且比值恒定(?)。因此,通过测量纵波与横波到达地震台的时间差,就可以了解地震离地震台的距离。
这样子,我们就知道震中在以地震台为圆心,测得距离为半径的园上某处。如果有来自两个地震台的数据,震中就可被锁定于两个园的两个交点。如果有三个地震台的数据,原则上就可以完全锁定震中位置了:三个园的共同交点。
当然,实际操作起来没有那么简单明了,需要很多地震台的数据来减小误差,这是需要那么密集的地震台网的原因。
关于地震的纵波横波先后到达的现象,常举打雷闪电的例子。雷和闪电同时发生,但因为光速远大于声速,所以总是先看到闪电,然后才听到雷声。小时候,父亲告诉我,看到闪电后,数一、二、三,如果这时还没有雷声,那就不用害怕了,雷声不会太响,因为它离得很远。
链接:
1、USGS: The Science of Earthquakes
2、Wikipedia: Seismic Wave
四川地震发生以来,有一个流言说三峡水库脱不了干系。
世界上确实有人类活动诱发地震的记录。比如往很深的矿井里灌水,建造大型的水库,核弹测试等,会在就近诱发小型的地震。但不可能引起大地震,人类活动与地壳运动相比,太渺小了。[1]
美国地质调查局(United States Geological Survey)地理学家帕森斯(Thomas Parsons)评论说:“有些证据证明地表上巨大的水压可能会引发小地震,但不可能会造成巨大地震,因此就四川地震来说,三峡水坝可能会引起小震动,但与大地震无关,大地震本来就会发生的。”[2]
inner life of the cell
by redondoself on 4月 24, 2008