การกำหนดมาตรฐานสำหรับฟิสิกส์

การกำหนดมาตรฐานสำหรับฟิสิกส์

อย่างที่ผู้อ่านบล็อกส่วนใหญ่ของเราทราบกันดีว่าเมื่อสัปดาห์ที่แล้ว และฉันอยู่ที่บัลติมอร์เพื่อเข้าร่วมการประชุม APS ในเดือนมีนาคม ในขณะที่เราใช้เวลาเกือบทั้งสัปดาห์ที่ศูนย์การประชุม เมื่อวันศุกร์ที่แล้วเราได้เยี่ยมชมวิทยาเขต ซึ่งตั้งอยู่ที่มหาวิทยาลัย  มันเป็นวันที่อัดแน่นและน่าตื่นเต้นที่เราใช้เวลาเดินทางไปและกลับจากห้องแล็บและแผนกต่างๆ กว่า 10 แห่ง พบปะผู้คนที่ใช้ฟิสิกส์เพื่อทำทุกอย่าง

ตั้งแต่ปรับปรุง

ความปลอดภัยของชุดเกราะไปจนถึงการกำหนดกิโลกรัมใหม่ เนื่องจากเราเห็นโครงการที่น่าสนใจมากมาย การครอบคลุมทั้งหมดจะทำให้การอ่านค่อนข้างยาว เข้าร่วมทัวร์ชม อย่างรวดเร็วด้านล่างแทน (ฉันจะกล่าวถึงการเยี่ยมชม JQI ของเราในบล็อกแยกต่างหาก) เพื่อรับรสชาติเล็ก ๆ น้อย ๆ 

ของฟิสิกส์และผู้ที่เกี่ยวข้อง เมื่อมาถึงอาคารหลัก ก็สังเกตเห็นได้ง่ายว่าห้องแล็บมีรูปลักษณ์วินเทจเล็กน้อย เราเริ่มทัวร์ด้วยมื้อกลางวันที่โรงอาหาร ซึ่งเจ้าหน้าที่ด้านสื่อของ NIST บรรยายไว้อย่างน่าอัศจรรย์ว่า ตัวอย่างที่ดีของสิ่งนี้คือนาฬิกาดิจิทัล (คุณดูได้จากด้านบน) ที่ประดับอยู่ตามผนัง

หลังรับประทานอาหารกลางวัน จุดแวะพักแห่งแรกของเราคือ ในบรรดามาตรฐานต่างๆ ที่ NIST กำหนดนั้น ช่วยให้รัฐบาลกำหนดมาตรฐานตามประสิทธิภาพสำหรับเทคโนโลยีที่ใช้โดยหน่วยงานบังคับใช้กฎหมาย เช่น มาตรฐานสำหรับเสื้อกั๊กป้องกัน ภาพด้านล่างแสดงตำแหน่งที่กลุ่มทดสอบ

ความแข็งแกร่งของ “เกราะป้องกันขีปนาวุธ” ประเภทต่างๆ การตั้งค่าที่คุณมองเห็นได้นอกเหนือจากกระจกนั้นรวมถึง “ปืน” ที่ได้รับการดัดแปลงซึ่งยิงผ่านสวิตช์ในห้องถัดไป ชุดเครื่องสแกนอินฟราเรดที่กำหนดความเร็วของกระสุน และเสื้อกั๊กที่ติดอยู่กับบล็อกดินเหนียวขนาดใหญ่ที่ เปลี่ยนรูปร่างได้

เหมือนกับร่างกายมนุษย์เมื่อถูกกระแทก ฉันมีโอกาส “ยิง” ปืน (ฉันแค่พลิกสวิตช์) และกระสุนเจาะทะลุชุดเกราะจริงๆ อย่างที่คุณเห็นด้านล่าง การยิงถูกตั้งค่าตรงขอบของหนึ่งในแผ่นหลักในเสื้อกั๊ก และกระสุนทะลุออก เจาะรูในดินเหนียว กลุ่ม ยังศึกษาสิ่งอื่นๆ อีกหลายอย่าง ตั้งแต่วัสดุที่ป้องกัน

การแทงไป

จนถึงการตรวจจับวัตถุและนักปฐพีวิทยาพบว่าป่าไม้และทุ่งหญ้าทั้งคู่ให้ความเย็นแบบระเหยที่ 100–200 W m –2 แต่มีข้อมูลนี้เพียงเล็กน้อยสำหรับหญ้าและต้นไม้ในเมือง และเราไม่รู้ว่าประสิทธิภาพการทำความเย็นอาจถูกจำกัดโดยภัยแล้งได้อย่างไร ดังนั้นงานทดลองจึงมีความจำเป็นเร่งด่วน

พักผ่อนจากดวงอาทิตย์ ประโยชน์ด้านภูมิอากาศของพืชพรรณขั้นสุดท้ายคือให้โอเอซิสเย็นเพื่อการพักผ่อนหย่อนใจ งานวิจัยหลายชิ้นจึงเปรียบเทียบอุณหภูมิอากาศในสวนสาธารณะกับอุณหภูมิบนถนนรอบๆ เพียงเพื่อจะพบว่า ยกเว้นในวันที่ไม่มีลมจริงๆ ความแตกต่างค่อนข้างน้อย โดยปกติจะน้อยกว่า 1 °C 

เนื่องจากอากาศอุ่นถูกพัดเข้าสู่สวนสาธารณะจากสภาพแวดล้อม . เหตุใดเราจึงรู้สึกเย็นขึ้นในสวนสาธารณะ และเงาของต้นไม้มีผลอย่างไร เพื่อตอบคำถามเหล่านี้ เราต้องพิจารณาสมดุลความร้อนของบุคคล ขณะพักผ่อน ร่างกายของคนเราจะสร้างความร้อนในอัตราประมาณ 60 W m –2ของพื้นผิว

ร่างกายของเรา 

การที่เรารู้สึกร้อนนั้นขึ้นอยู่กับว่าเราสามารถสูญเสียความร้อนนั้นไปสู่สิ่งแวดล้อมได้เร็วเพียงใด น่าแปลก ยกเว้นในลมแรง เราสูญเสียความร้อนน้อยมากโดยการพาความร้อน  เพียงประมาณ 9 วัตต์–2  และประมาณ 15 วัตต์–2โดยการระเหยจากลมหายใจของเรา อย่างไรก็ตาม ร่างกายทั้งหมด

ปล่อยรังสีอินฟราเรดไกลออกมาในอัตราที่เป็นสัดส่วนกับกำลังสี่ของอุณหภูมิ แต่ยังดูดซับรังสีดังกล่าวจากสิ่งรอบตัวด้วย ดังนั้น หากสภาพแวดล้อมของเราเย็นกว่า 37 °C เราจะสูญเสียความร้อนจากการแผ่รังสีสุทธิ ข้างนอกในสวนสาธารณะที่ร่มรื่นเราก็สบายใจเพราะถูกรายล้อมด้วยใบไม้เย็น 

ในทางตรงกันข้าม บนถนนที่เปิดโล่ง เรารู้สึกร้อนขึ้นด้วยเหตุผลสองประการ ประการแรก เราได้รับ รังสีคลื่นสั้นจากดวงอาทิตย์เพิ่มขึ้นถึง 120 W m –2 ; ประการที่สอง พื้นผิวแอสฟัลต์โดยรอบก็อุ่นขึ้นเช่นกัน ลดการสูญเสียความร้อนจากการแผ่รังสีประมาณ 6 W m –2สำหรับทุกๆ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 1 °C 

ในสภาวะเช่นนี้ เราอาจต้องเสียเหงื่อเพื่อกำจัดภาระความร้อนที่เพิ่มขึ้น ในการตรวจสอบความสำคัญสัมพัทธ์ของดวงอาทิตย์กับร่มเงาต่ออุณหภูมิของสิ่งแวดล้อม เราได้ทำการทดลองง่ายๆ ในฤดูร้อนปี 2009 ซึ่งเกี่ยวข้องกับการตรวจสอบอุณหภูมิที่แผ่รังสีเหนือหญ้าและแปลงคอนกรีต 

ซึ่งอยู่กลางแสงแดดจัดหรือในที่ร่มถาวร ของต้นไม้ เราทำสิ่งนี้โดยใช้เทอร์โมมิเตอร์แบบลูกโลก ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วคือเทอร์โมมิเตอร์ที่ติดตั้งอยู่ภายในทรงกลมพลาสติกสีเทา จัดขึ้นที่ความสูง 1.1 ม. ซึ่งเลียนแบบคุณสมบัติการระบายความร้อนของผู้ใหญ่ที่สวมสูท เราพบว่าการอยู่เหนือหญ้าหรือคอนกรีต

มีผลเพียงเล็กน้อยต่ออุณหภูมิที่แผ่ออกมา สิ่งเหล่านี้ได้รับอิทธิพลมากขึ้นจากการแรเงา ซึ่งลดอุณหภูมิการแผ่รังสีสูงสุดได้ถึง 9 °C จาก 35 °C เป็น 26 °C เนื่องจากผู้คนมักจะรู้สึกอึดอัดที่อุณหภูมิที่แผ่รังสีสูงกว่า 24 °C  นโยบายที่มีอิทธิพลงานวิจัยทั้งหมดนี้กำลังสร้างภาพว่าเราสามารถปรับปรุงเมือง

ได้อย่างไร: ต้นไม้มีศักยภาพมากที่สุดในการปรับปรุงสภาพแวดล้อมของถนน ในขณะที่พื้นผิวที่เย็น หลังคาสีเขียว และแม้แต่ “กำแพงที่มีชีวิต” สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมของอาคารแต่ละหลังได้ นอกจากนี้ โครงสร้างพื้นฐานสีเขียวยังมีประโยชน์อื่นๆ เช่น การลดลงของน้ำท่วมฉับพลัน

และฝุ่นละอองในอากาศ ถึงกระนั้นก็ยังมีจำนวนมหาศาลหรือการวิจัยที่ต้องทำ เราไม่รู้ว่าต้นไม้ชนิดใดดีที่สุดในการทำให้เมืองเย็นลงและดักจับอนุภาคมลพิษ ไม่ว่าต้นไม้ใหญ่ต้นเดียวจะดีกว่าต้นไม้เล็ก ๆ หลายต้น หรือต้นไม้ผลัดใบจะดีกว่าต้นไม้ที่เขียวชอุ่มตลอดปีหรือไม่ เรายังไม่ทราบว่าประสิทธิภาพของพืชประเภทต่างๆ จะเปลี่ยนแปลงไปตามการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศอย่างไร

แนะนำ 666slotclub / hob66