Jak se města přizpůsobují změně klimatu
Změna klimatu je tady, ať už ji způsobuje cokoliv, a nemá moc smyslu s ní „bojovat“ – spíš má velký smysl se včas přizpůsobit. Zásadní bude pro světová městská centra.
Aby bylo člověku příjemně, je třeba v suchých panelákových bytech zvýšit vlhkost vzduchu. Fyzikální problém, jak získat dostatečné množství vodní páry, se řeší několika způsoby. Zvlhčovače vzduchu vytvářejí obvykle páru varem vody a následnou kondenzací v jemnou mlhu. Tento přístup je nepochybně velice energeticky náročný, protože voda má skupenské teplo varu značně vysoké: l = 2,2555·106 Jkg-1. Poměrně málo se ví o tom, že jemnou mlhu vodních kapek lze vytvořit také použitím ultrazvuku za mnohem menší spotřeby energie. Jak tedy na to?
Ultrazvuková vlna procházející kapalinou rozkmitá její hladinu. Při dostatečně rychlých kmitech s dostatečně velkou amplitudou se pak na hladině kapaliny odtrhávají malé kapky. Jsou tak vytvořeny přímo, bez fázového přechodu látky a díky tomu za mnohem menší spotřeby energie. Vzniká jemná „mlha“ kapaliny o teplotě okolního prostředí (obr. 1). Drobné kapičky se pak dále vypařují a vytvářejí plynné skupenství látky - páru. Kapičky odnímají teplo z okolí tím, že se dále vypařují. Díky svému velkému povrchu se vypařují mnohem rychleji než voda z volného povrchu kapaliny v nádobě.
,
kde je hmotnost polokoule o poloměru
vyplněné kapalinou o hustotě
a
je povrchové napětí kapaliny. Vzniklá kapka má pak poloměr
.
Nedosáhne-li tíhová síla velikosti síly povrchového napětí, meniskus kapaliny se jen zakřiví, ale kapka z trubice neodkápne. Poloměr menisku kapaliny odpovídá rovnováze mezi tíhovou silou a silou povrchového napětí.
kde je amplituda výchylky povrchu kapaliny a
je rezonanční frekvence měniče. Při pohybu hladiny kapaliny ve směru tíhového zrychlení a při malém zvlnění hladiny kapaliny se pak může vytvořit zárodek budoucí kapky; uvažujme ho pro jednoduchost ve tvaru polokoule (obr.4). Na tento zárodek působí tíhová síla
, síla povrchového napětí
, která se snaží vyrovnat prohnutou hladinu kapaliny, a dále pak v souřadném systému pevně spojeném s pohybující se hladinou kapaliny také setrvačná síla
- orientace sil viz Obr. 4. Kapka se od povrchu kapaliny odtrhne, pokud bude platit nerovnost
.
Protože zrychlení povrchu kapaliny způsobené ultrazvukem je mnohem větší než tíhové zrychlení, lze tíhovou sílu zanedbat proti síle setrvačné . Potom tedy dojde k odtržení kapek od povrchu za podmínky
,
což vede na nerovnost pro poloměr vzniklých kapek
.
Odhadneme-li dále velikost amplitudy výchylky kmitů hladiny poloměrem kapky , lze psát
.
Ačkoliv je náš odhad velikosti kapek velice jednoduchý a hrubý (například amplituda výchylky hladiny závisí obecně na výkonu měniče, jeho hloubce pod hladinou kapaliny a na útlumu ultrazvuku v kapalině), již se velmi blíží empirickému vztahu [4]
.
Velikost kapek pro vodu (? = 1000 kg m-3, ? = 72,75·10-3 N m-1, viz [3]) vypočtená podle tohoto vztahu je při použití měniče s rezonanční frekvencí 100 kHz rovna r = 7 µm, pro frekvenci měniče 1 MHz pak již jen r = 1,5 µm.
[1] firemní Webové stránky http://www.bionaire.cz
[2] firemní Webové stránky http://www.americanpiezo.com
[3] J. Brož, V. Roskovec, M. Valouch: Fyzikální a matematické tabulky, SNTL Praha 1980, str. 42, 72
[4] J. W. Waanders: Piezoelectric ceramics, Properties and Applications, Philips Components, 1991, str. 52-53
[5] Webové stránky internetových obchodů
http://www.elektrocoleti.cz/DetailPage.asp?DPG=35428
http://www.vax-cr.cz/ultra.html
http://www.prirodni-leciva.online-prodej.cz/silentfly-ultrazvukovy-zvlhcovac.htm
Změna klimatu je tady, ať už ji způsobuje cokoliv, a nemá moc smyslu s ní „bojovat“ – spíš má velký smysl se včas přizpůsobit. Zásadní bude pro světová městská centra.
Jednou z nejsymboličtějších ekologických katastrof je, že za méně než sto let lidstvo zničilo Aralské jezero. Podle nových geologických výzkumů se ale zdá, že se toto malé moře ...
Francouzská společnost Naarea uzavřela strategické partnerství se společností EO Concept. Spolu zkoumají možnost zkonstruování a využití mikroreaktoru XAMR s rychlými neutrony chlazeného roztavenými solemi.
Výzkumníci z UOC (Katalánské univerzity) studují nový model pro synchronizaci potřeb zařízení Internetu věcí (Internet of Things, IoT) s dobou přístupu k satelitům pro satelity na nízké ...
Kariéru Zeynep Gulerce formovala zemětřesení. Studovala stavební inženýrství v Turecku, když provincii Kocaeli zasáhlo zemětřesení o síle 7,4 stupně.