开了一个夏天的电风扇和陪你驰骋电子竞技场的电脑风扇为什么它们向外吹风的同时却给自己吸上那么多灰呢?Q1为什么风可以吹灭火,又可以让火燃得更旺?by 瑶瑶不要摇答:风吹灭火?因为温度;风吹旺火?因为气流。
具体我们一个个来讨论。
首先我们来谈一下什么是燃烧?广义上讲,发光发热的氧化还原反应都属于燃烧。
燃烧需要三种要素并存才能发生,分别是:可燃物(如燃料)、助燃物(如氧气)以及温度要达到燃点。
助燃物是燃烧反应中的氧化剂,氧气是燃烧反应中最常见的助燃物,但其他化合物也可能是助燃物,例如镁带可以在二氧化碳中燃烧,此时二氧化碳即为助燃物。
那风又是干嘛的呢?风是空气或其他气体相对于行星表面的自然运动。
风在带来氧气的同时也带走了一定的热量。
于是乎,第一种情况:风怎么灭火?所有灭火方式的基本原理其实就是破坏“火三角”中至少一个条件。
其中一个主要方法是降低温度使其低于着火点。
当有风经过时,能加快周围的空气流动速度,并带走一部分热量,使可燃物表面温度下降到低于着火点的温度,燃烧便无法继续,风速越大,降温作用越明显,灭火效果越好。
另外值得一提的是,消防常使用的风力灭火机有些是利用阻隔周围氧气,破坏助燃物这个条件来实现灭火的(灭火机内汽油燃烧产生的二氧化碳吹向可燃物)。
第二种情况:风怎么助火?风能带来更多的氧气,并通过带动气体流动使可燃物与氧气充分接触,从而助长火势。
虽然你会说是不是也有降温作用呀,确实,但只要能保证温度不低于着火点,燃烧就能继续。
比如灶台抽风机,由于风箱产生的风是往炉灶里吹的,热量损失不大,温度足够达到着火点的同时带来氧气使燃烧更旺盛。
归根结底,风灭火还是助火主要取决于其净效应:如果温度没有降到着火点以下并带来更多氧气,则表现为助燃;如果有足够的降温到低于着火点的程度,那么即使氧气再充足燃烧也无法继续。
参考资料:[1] What is fire?by 十七Q.E.D.Q2为什么湿衣服看起来颜色更深?by Whisky(一名高中牲)答:物体在光线的照射下呈现不同的颜色,是因为物体具有对落在其表面的光谱成分有选择地透射,吸收和反射的结果。
颜色深浅在视觉上的反映可以用明度来描述,物体对光的反射率越高,明度越大,视觉感官上颜色越浅。
衣服干燥时其表面由无数根纤维组成,当光入射时可以理解为在衣服表面发生了漫反射,因为有很多角度可以反射,所以进入人眼的光通量较大。
当衣服变湿时,水分子包覆纤维填充间隙,这时大致可看作一个个镜面反射,从许多角度看光线进入我们眼睛的较少,另外也可能被水折射发生全内反射被水吸收,最终光通量变小所以颜色变深。
参考资料:[1] 郁道银, 谈恒英. 工程光学[M]. 北京:机械工业出版社,2016:64-89.by 深浅Q.E.D.Q3电脑散热风扇明明不停地转着,为什么没有把灰尘甩下去反而越积越多?答:是因为静电。
风扇叶片运行时会与空气产生摩擦,使其带电,而这就足以吸引捕获微小的灰尘颗粒。
具体来说,静电是电荷在物质中不平衡分布产生的现象,使物体带上电荷叫做起电,两种不同物质相互摩擦时,电子在物体之间发生转移,是摩擦起电的实质。
而带电物体往往具有吸引轻小物体的性质。
灰尘通常由大气中的悬浮微粒组成,灰尘的集合体会形成尘兔(Dust bunny),主要由毛发、灰尘等一些体积较小的垃圾或碎屑所组成,它们会因为静电而形成类似毛毡的结构。
两者相互作用吸附就会造成风扇片积聚越来越多灰尘了。
当然,风扇口积聚灰尘确实有不好的影响,它会减慢叶片旋转并降低冷却器的性能,还可能导致堵塞过热或者受潮腐蚀现象的发生,另外由于灰尘带电,甚至可能会影响内部电路从而带来更坏的结果。
那么,我们应该如何处理呢?比较省事的一个方法可以是使用防静电喷雾,或者加装一个过滤网(通常由聚酯或者金属制成)来干扰静电荷积聚以及灰尘进入。
当然如果您想追求极好的使用体验不至于最后到达下面这个地步,建议定期清理风扇口。
参考资料:[1] 赵凯华,陈熙谋. 新概念物理教程.电磁学第二版. 北京: 高等教育出版社. 2006年12月[2] Dust.Merriam-Webster[3] Keeping Dust Out of Your Computerby 十七Q.E.D.Q4为什么太阳能板是蓝色的?by 铯原子钟答:主要是受太阳能板的材料影响。
太阳能板将太阳辐射能转换为电能,靠的是半导体的光生伏特效应。
当用适当波长的光照射非均匀半导体(pn结)时,光子将激发出电子空穴对。
由于非均匀半导体势垒区内存在着较强的内建场,光生载流子在场的作用下分别向pn结的两端移动,在pn结的两端形成了光生电动势,这就是半导体的光生伏特效应。
工业界中最常用来做太阳能板的半导体材料是晶体硅材料,包括单晶硅和多晶硅。
单晶硅颜色为蓝黑色,其光电转换效率较高,但成本较高。
而多晶硅颜色为蓝色,光电转换效率较单晶硅略低,但成本较为低廉。
日常生活中见到的大多为低成本的多晶硅太阳能板,因此多为蓝色。
单晶硅和多晶硅太阳能板 | 图片