2013年2月19日

生活科學-熱學-暖手寶


擔任證券營業員的太太在工作上的客戶送給她兩個自家販售的小產品,正好冬天可以放在口袋保暖用,名稱叫做暖手寶,是一種能量轉換的隨身型小玩意兒。剛好是一個手掌可以掌握的大小,放在口袋中給予末梢神經溫熱感,是近幾年出現的保暖產物。
對於手腳容易感覺寒冷,進而全身都有寒意的人,這小物是個可以參考的選擇
商品設計在受器最多、最敏銳的地方來刺激,不過應該不會出現「暖腳寶」

保暖是個弔詭的名詞,是保持溫暖之意。但是要保持溫暖有兩個方法,其一是防止熱能的散失,只要留住熱能,不與外界進行能量交換就能讓溫度不下降,最近流行的發熱衣就是利用這樣的概念。其二是不斷地產生熱能,只要產熱供大於或等於求,能量供應速率不下降,都能使溫度沒有太大的變化。
開關撥動之後,內部有個LED指示燈會發光,告知使用者現在是通路的狀態
提醒使用者現在正在進行能量轉換,不使用時要關掉,以免徒然耗費能量

內部的設計是使用兩顆3號電池,不但讓電能成為指示燈的光能
還要讓大部分的電能轉換成熱能才行

能量轉換就好像是貨幣兌換一樣,不同形式的能量可以互相轉換,轉換過程當中還要付出一些「手續費」,所以可供使用的能量會越來越少。像是電池產生的電能來自於內部化學物質的化學反應,也就是化學能轉換成電能的過程。而電能被人類使用來轉換成其他的機械能(又稱為力學能,如動能或位能等等)、光能或熱能。在這個商品中,電能要轉換出來的是熱能,產生電流的熱效應。
為了讓使用者感受到溫暖,採用金屬的原因是導體的自由電子較多,所以易導熱
固體主要傳遞熱能的方式是傳導,金屬的效果比大多數非金屬好

在電路板上,有開關(SW)、電阻(R)、發光二極體(LED)和各個接點(A
如果電路板看多了,對這些代號都會很熟悉的

電流的熱效應來自於電子流在通過材料時,電子與材料粒子產生摩擦碰撞時的熱能。大致上來說,當電子流動時的阻礙越多,電能轉換成熱能的程度就會越大,也就是高電阻的材料會產生比較多的熱能,但前提是電子要能順利通過才行,不能拿沒有自由電子的絕緣體來跟導體相比。而不同的導體所具有的自由電子數量也不相同,金屬銀的導電性在所有金屬中是第一名,銅則是第二名。
與手接觸的金屬板另一側則有高電阻的S形金屬迴路,這裡是產熱的主要場所
電子流通過這個地方的時候轉換出大量的熱能,經由旁邊金屬的傳導再傳給人體

但導電與導熱雖然有相關性,都可以靠自由電子來幫忙,不過導電性第一名的銀在導熱性上卻輸給一種不會導電的物質,猜猜看它是誰?提示:一種很硬的東西,可以用來切割其他物質,好的切工很重要,上聯是「XX恆久遠」,下聯是「一顆永流傳」(曾經在學生書包上看到另一種下聯:一顆給你塞X眼)。

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