2016年2月28日 星期日

由基本原理去看「熱污染」

陳志宏博士在講述新能源(高溫核聚變與能源危機(第一節) (第二節))時提到「熱污染」這個名詞。他說得好,但過於簡短,我就補充一下背後的理論細節。

經典物理學最重要的幾個概念就是「物質守恒」、「能量守恒」和「熱動力學第二定律」。

「物質守恒」就是我們不能製造或消滅物質。物質祗能由一種形態轉換成另一種形態。

「能量守恒」就是我們不能製造或消滅能量。能量祗能由一種形態轉換成另一種形態。

阿媽係女人。科學定律很多時會很簡單,但就是會被誤解!舉一個例子,一直都有一個「神話」:「電話是唔可以食得飽的!」為甚麼?不要說甚麼爆炸,明明電話已charge滿了,插著電源不是很浪費能源嗎?

按這個思路,於是出現了一個「拔插頭症候群」,總之,插著插頭就是浪費能源。無論如何都要加個「硬開關」。

但「能量守恒」不是告訴我們:能量不能製造或消滅,你說浪費了能源,那麼能源又去了那裏。

為手機插上了電源,有人說這樣浪費能源,能源又去了那裏呢!?

在一般情況下(有設計錯誤的手機不在此例,還有一些要注意的條件,今次不詳述了),最環保使用手機的方法,就是一有可能就插上電源!幾年前,太太終肯轉用smart phone,我特別買了個底座給她,一回家,電話便會放在底座上charge電,平均一天超過12小時,電話已用了幾年,電池一直壯健!

要明白是否浪費能源,便要了解「熱動力學第二定律」,不用嚴謹的數學去表達,這定律就是說能量在轉換過程中必會有損耗,我們並不能消滅能量,但就會產生無序的能量。何謂「無序的能量」簡單來說就是「熱」。

來一個思想實驗,一疊文件整整齊齊的放在桌上,大風吹來,會出現甚麼情況呢?必然是把紙散落在地下,變得混亂。我們可不可以想像,風吹來,把散落在地上的紙,吹回桌上,排列整齊呢!?

宇宙是走向「亂」的!熵(entropy)就是量度「亂」的單位,而第二定律,就是講熵會隨時間而增加!這亦成了時間的指標。

在能量交換過程中,熵是必然增加的,具體表現就是「熱」。電腦在運作時會產生熱,電風扇運作時也會產生熱,冷氣(空調)目的是製冷,但一樣產生熱⋯⋯沒有一樣機器在運作過程中不產生熱的!

而熱就是亂,熱可以轉換為有用的能量,但並不能完全。熱轉換內有很多方程式,簡單一點說,就是溫度相差越高,最高轉換效率就會比較高。例如,傳統蒸氣機的效率在百分之二十以下,這個是理論值上限,實際還會低得多。理論值來自水蒸氣的溫度,現代的turbine,就要加壓,把水蒸氣的溫度提升至五百度以上,這樣才可以把效率提升到百分之三四十左右。

這就是為甚麼發電廠會盡量沿海建設的原因,假設熱轉換的效率是30%,即是要「廢棄」70%的熱,沿海的發電廠便會大量吸入海水,以冷卻其機器。

很多人都不知道,大亞灣核電廠所採用的技術,由於交換溫度低,是會做成極嚴重的「熱污染」。

你可能會想30-40%的效率很低,錯了!經已很高!自然界的轉換效率少有高於10%!這便是我們素食者的信念!植物吸收太陽能的轉換效率低於10%,若昆蟲吃了植物,轉換效率10%,結果就是1%,若多一層,就是0.1%,餘此類推,想想吃肉類的效率是多低呢!

有人說明火會更環保,對一半,錯一半,要看你怎樣用!最近香港又開始流行「明火暖爐」,真是生了一把火以取暖,現在都是商業用途多。這真是會更有效率的,因為你的目標是「熱」,生火最直接,若用電爐,先是30%-40%的轉換效率!

但我家中就是用電水壺的。為甚麼?想想,你每次會用多少飲用熱水?我就是一杯!若我用「明火」,很難為這少量的水加熱的,再者,大量的熱就散失在附近的空氣,在夏天,這還會增加冷氣需求(雖然我家並沒有冷氣),經計算,電水壺更環保!而洗澡就要用「煤氣熱水爐」了!

陳志宏博士在節目中提到我們不能做一部可以冷卻整個地球的「冷氣機」,因為有冷就有熱,而按第二定律,一部冷氣機所製的熱,必然會遠大於冷!結果就是越來越熱。非常對!但有新科技,就是用一些化合物,吸收陽光,然後轉換成其他「顏色」(頻率)。這種科技並不新鮮,移動裝置的背光,現在差不多都是白光LED,白光LED實際上是藍光LED,但有一種化合物,就是可以吸收藍光而發黃光,黃光再與藍光混合,便成了白光!

科學家就是發現大氣層對不同的「顏色」其吸收比率會很不同。於是若把陽光轉換成大氣層不太吸收的「顏色」,便可以把能量幅射回宇宙!當然,這概念離市場還很遠。若這可以大量商業化,對降溫會有幫助!

印度聖雄金地有一名言:“The world has enough for everyone's need, but not enough for everyone's greed.”

可能科技會為我們找到用之不竭的能源,同時找到令地球降溫的方法。但這祗會令我們更粗暴地使用能源,人類的greed(貪心)才是最大的問題!

2016年2月14日 星期日

從ios time lapse去看蘋菓產品的設計理念

很多朋友都知道,我多年前已開始拍time lapse。Time lapse最近在傳媒上很普遍,由當年很新鮮,變到今天的熟口熟面。

但對一般人來說,拍time lapse是有一定難度的。要解釋這技術或我先重溫一些基本概念。

所謂time lapse,就是比正常速度加快的短片,例如,我最喜歡拍海和天,在time lapse之下,海面的波動會很明顯,雲會快速飛翔。

傳統拍攝方法是每隔一段時間便拍一張照片,例如,每秒拍一張,若你把這堆照片組合成30fps(每秒三十張)的視頻時,就等如加快了三十倍。

所以,要拍攝time lapse,第一要求就是有一部可定時拍攝的相機,第二,要有足夠的儲存空間,第三,回去後要用電腦把照片變成視頻。

特別在第三步,我下了不少功夫,我特別著重後期制作,我會用PS的automation,來有系統地處理數千張照片,後來,我更開發了系統,快速調教和剪裁這些照片,除基本剪裁外,更可加入zoom和pan的效果。

iOS 自第八版開始,便引入了time lapse功能。但我一直都不理會,理由很簡單,Apple的產品一定沒有太大的控制空間,難以符合我的要求。

今天,我終於第一次使用這功能了,但我真的沒想到,控制功能是零!完全沒有任何用家可控制的參數!我的天,甚麼不控制都可以,最少也是不是應讓我控制一下速度呢?

究竟要加速多少,也應給我一點設定和控制的嗎!?

研究一下,原來這app用拍攝時間來決定速度,越拍得長,加速越高,拍十分鐘可能得出四十秒的視頻,但拍幾個小時,也是廿多秒!(見附表)

timelapse 

這便是蘋果了!


把用家的控制盡可能減少,系統會盡量有「智慧」地代你決定。若這些決定合符你的口胃,恭喜你了,你會用Apple產品用得很開心,但若你想要主動控制權,對不起,你買錯產品了!