기계가 항상 열을 견딜 수 있는 것은 아닙니다. 두 명의 엔지니어가 열파가 자동차에서 컴퓨터에 이르기까지 모든 것을 위협하는 방식에 대한 물리학을 설명합니다.

사람들은 특히 여름에 시원함을 유지해야 할 뿐만 아니라 기록적인 폭염.휴대폰, 데이터 센터, 자동차 및 비행기를 포함한 많은 기계는 효율성이 떨어지고 더 빨리 성능이 저하됩니다. 극심한 더위.기계도 자체적으로 열을 발생시켜 주변의 뜨거운 온도를 더욱 뜨겁게 만들 수 있습니다.

우리는 공학 연구원 공부하는 사람 기계가 열을 관리하는 방법과 낭비되는 열을 효과적으로 회수하고 재사용하는 방법.극심한 열이 기계에 영향을 미치는 방식에는 여러 가지가 있습니다.

완벽하게 효율적인 기계는 없습니다. 모든 기계는 작동 중에 내부 마찰에 직면합니다.이 마찰로 인해 기계가 약간의 열을 발산하므로 외부가 더 뜨거울수록 기계도 더 뜨거워집니다.

휴대폰 그리고 이와 유사한 장치 리튬 이온 배터리 화씨 95도(섭씨 35도)가 넘는 기후에서 작동하는 경우에도 작동을 중지하십시오. 이는 과열과 전자 장치에 대한 스트레스 증가를 방지하기 위한 것입니다.

혁신적인 기술을 사용한 냉각 설계 상변화 유체 기계를 시원하게 유지하는 데 도움이 될 수 있지만 대부분의 경우 열은 궁극적으로 공기 중으로 방출됩니다.따라서 공기가 뜨거울수록 기계가 효율적으로 작동할 수 있을 만큼 시원하게 유지하는 것이 더 어려워집니다.

또한 기계가 서로 가까울수록 주변 지역에서 더 많은 열이 방출됩니다.

재료 변형

날씨나 기계에서 방출되는 과도한 열로 인해 온도가 높아지면 기계의 재료가 변형될 수 있습니다.이를 이해하려면 분자 수준에서 온도가 무엇을 의미하는지 생각해 보세요.

~에 분자 규모, 온도는 얼마나 많은 분자가 진동하는지를 측정하는 것입니다.따라서 날씨가 뜨거울수록 공기부터 땅, 기계의 재료까지 모든 것을 구성하는 분자가 더 많이 진동합니다.

온도가 올라가고 분자가 더 많이 진동할수록 분자 사이의 평균 공간이 커지고 대부분의 물질은 가열되면서 팽창하게 됩니다.도로는 이를 볼 수 있는 한 장소입니다. 뜨거운 콘크리트가 팽창하고 수축되며 결국 균열.이러한 현상은 기계에도 발생할 수 있으며 열 응력은 문제의 시작일 뿐입니다.

여행 지연 및 안전 위험

고온은 자동차 엔진의 오일 작동 방식을 변화시켜 잠재적인 엔진 고장을 초래할 수도 있습니다.예를 들어 폭염으로 인해 평소보다 화씨 30도(16.7도) 더 뜨거워지면 일반적인 자동차 엔진 오일의 점도 또는 두께가 변할 수 있습니다. 3배로.

엔진 오일과 같은 유체는 가열되면 얇아지므로 너무 뜨거워지면 오일이 적절하게 윤활하고 마모 증가로부터 엔진 부품을 보호할 만큼 두꺼워지지 않을 수 있습니다.

또한 더운 날에는 타이어 내부의 공기가 팽창하여 타이어 공기압이 높아질 수 있습니다. 마모 및 미끄러짐 위험 증가.

비행기는 또한 극한의 온도에서 이륙하도록 설계되지 않았습니다.외부가 더워지면 공기가 팽창하기 시작하고 이전보다 더 많은 공간을 차지하여 얇아지거나 밀도가 낮아집니다.이것 공기 밀도 감소 비행 중 비행기가 지탱할 수 있는 무게가 감소하여 심각한 부상을 초래할 수 있습니다. 여행 지연 또는 항공편 취소.

배터리 성능 저하

일반적으로 휴대폰, 개인용 컴퓨터, 데이터 센터와 같은 장치에 포함된 전자 장치는 모두 온도 변화에 다르게 반응하는 다양한 종류의 재료로 구성됩니다.이 재료들은 모두 좁은 공간에 나란히 위치해 있습니다.따라서 온도가 증가함에 따라 다양한 종류의 재료가 다르게 변형되어 잠재적으로 다음과 같은 현상이 발생할 수 있습니다. 조기 마모 및 고장.

자동차 및 일반 전자제품의 리튬 이온 배터리는 작동 온도가 높을수록 성능이 더 빨리 저하됩니다.그 이유는 온도가 더 높기 때문입니다. 반응 속도를 높여라 배터리 내부의 리튬을 고갈시키는 부식 반응을 포함합니다.이 프로세스는 저장 용량을 소모합니다.최근 연구에 따르면 전기 자동차는 범위의 약 20%를 잃을 수 있습니다. 지속적인 화씨 90도 날씨에 노출되었을 때.

데이터 센터, 데이터를 저장하는 서버로 가득 찬 건물인 는 구성 요소를 시원하게 유지하기 위해 상당한 양의 열을 발산합니다.매우 더운 날에는 칩이 과열되지 않도록 팬이 더 열심히 노력해야 합니다.어떤 경우에는 강력한 팬만으로는 전자 장치를 냉각시키기에 충분하지 않습니다.

센터를 시원하게 유지하기 위해 외부에서 들어오는 건조한 공기가 먼저 습한 패드를 통해 보내지는 경우가 많습니다.패드의 물은 공기 중으로 증발하고 열을 흡수하여 공기를 냉각시킵니다.증발 냉각이라고 불리는 이 기술은 일반적으로 경제적이고 효과적인 방법 칩을 합리적인 작동 온도로 유지합니다.

그러나 증발 냉각에는 다음이 필요할 수 있습니다. 상당한 양의 물.이 문제는 물이 부족한 지역에서 문제가 됩니다.냉각용 물을 이미 추가할 수 있습니다. 강렬한 자원 발자국 데이터 센터와 연관되어 있습니다.

고생하는 에어컨

에어컨은 외부 온도가 점점 더 높아짐에 따라 가장 필요할 때 효과적으로 작동하기가 어렵습니다.더운 날에는 에어컨 압축기가 더 열심히 작동해야 합니다. 집에서 열을 보내다 결과적으로 전기 소비가 불균형적으로 증가하고 전반적인 전력 수요.

예를 들어 텍사스에서는 화씨 1.8도(섭씨 1도)가 올라갈 때마다 전력 수요 약 4%.

더위는 더운 나라에서 여름 동안 전력 수요를 50%나 증가시켜 심각한 위협이 됩니다. 전력 부족 또는 정전으로 인해 온실가스 배출량이 증가합니다.

열 손상을 방지하는 방법

전 세계의 폭염과 기온 상승은 사람과 기계 모두에게 단기 및 장기적으로 심각한 문제를 야기합니다.다행히도 피해를 최소화하기 위해 할 수 있는 일이 있습니다.

먼저, 귀하의 기계가 에어컨이 설치된 곳에 보관되어 있는지 확인하십시오. 단열이 잘 된 공간 또는 직사광선을 피하세요.

둘째, 에어컨과 같은 고에너지 장치를 사용하거나 전기를 사용하는 사람이 적은 시간대에 전기 자동차를 충전하는 것을 고려해보세요.이는 지역 전기 부족을 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다.

열 재사용

과학자와 엔지니어들은 기계에서 발산되는 막대한 양의 열을 사용하고 재활용하는 방법을 개발하고 있습니다.한 가지 간단한 예는 데이터 센터의 폐열을 사용하는 것입니다. 물을 데우다.

폐열은 다음과 같은 다른 종류의 에어컨 시스템을 구동할 수도 있습니다. 흡수식 냉각기, 이는 실제로 일련의 화학적 및 열 전달 과정을 통해 냉각기를 지원하기 위한 에너지로 열을 사용할 수 있습니다.

두 경우 모두 무언가를 가열하거나 냉각하는 데 필요한 에너지는 낭비되는 열에서 나옵니다.실제로 발전소의 폐열은 가정적으로 27%의 폐열을 지원할 수 있습니다. 주거용 에어컨 요구 사항, 이는 전반적인 에너지 소비와 탄소 배출을 감소시킵니다.

폭염은 현대 생활의 모든 면에 영향을 미칠 수 있으며, 폭염은 앞으로도 사라지지 않을 것입니다.그러나 극심한 열을 활용하여 우리에게 도움이 되도록 만들 수 있는 기회가 있습니다.