physics

New Technology Can Turn Heat Waste Into Electricity : CleanTechnica

Great news on the power efficiency front: Scientists have invented a new material that can efficiently convert heat waste in cars, power generators, and heat pumps into electricity.

from Lumberg the Lactating Llama

エンジンなどの熱機関から発生する廃熱を電気エネルギーに高効率で変換する物質が発見されたという報告です。

このような現象は物理的には熱電効果の中のゼーベック効果として知られています。
ゼーベック効果は物体内部、または異なる物質間で温度差を生じさせたときにその間に電位差が発生する（＝電流が流れる）現象のことを言います。
この現象を用いて廃熱を再利用して発電をしようという試みは行われていたようですが、その変換効率はそれほど高くなく、実用化にはほど遠いモノでした。

こんなことができることも知らなかったのですが、より効率的で実用化が可能な合金の探索が研究者によって続けられているそうです。この成果の一端をご紹介します。

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Technology Review: Strongest Material Ever Tested

Now, for the first time, researchers have measured the intrinsic strength of graphene, and they’ve confirmed it to be the strongest material ever tested.

from Mjuboy

世界で最も強い素材が見つかったという話題です。

見つかったのはグラフェン（graphene）と呼ばれる素材。正確に言うとグラフェン自体は2005年にはじめて分離された素材で、新たに発見されたものではありません。今回初めて本格的な強さの測定が行われ、これまでに測定されたどの物質よりも強いことがわかったというお話です。

グラフェン（graphene）は綴りからも想像できるように炭素からなる素材です。炭素原子がハチの巣状の網を作るように並んだ、厚み1原子分（1.42Å）のシート状になっています。こんな感じ（Graphene - Wikipedia, the free encyclopedia）です。

この素材、理科の教科書でみたことがありませんか？

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コーヒーとミルクのまざり方 − サイエンスニュース-ニュートン

コーヒーや紅茶にスプーンでかきまわしながらミルクを入れると，液面にらせん模様が次々とあらわれながらまざってゆく。このとき，容器の中で２種類の液体がどのように混合していくのかはよくわかっていなかった。

コーヒーにミルクを入れたときのような2種類の液体を混ぜていくときにどのように混ざるかを確かめたという報告です。日頃何事もなくスプーンやマドラーで混ぜていますが、その様子の詳細が明らかになっていなかったというのは驚きです。というか、普通に混ざるんじゃないの？って感じなんですが、どうも均一に混じっていくのではないらしいのです。この結果には実際に実験した研究者たちも驚いています。

どこにでもある現象の中にこれまでに発見されていなかったことが隠れているということ、その事実が研究者たちを驚かせるようなことだったというのはとてもおもしろいことだと思います。これからはコーヒーをかき混ぜるときにちょっと意識してしまいそうです。

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道路がでこぼこになる理由 − サイエンスニュース-ニュートン

土が露出した未舗装の車道は，洗濯板のようにでこぼこに横に波打っていることがある。このでこぼこは，車がよく通る道路でできやすいという。しかし，その理由はよくわかっていなかった。
イギリス，ケンブリッジ大学のマックェルワイン博士らは，この現象をはじめて解明した。

クルマが走行する未舗装の道路に洗濯板状のでこぼこができる原因を究明したという報告です。言葉ではピンと来ないかもしれませんが、右側の写真を見ていただけるとわかりやすいのではないかと思います。比較的よく見る様子だと思いますが、これがどのようにしてできるのかはわかっていなかったということです。そのこと自体も意外ですね。

引用した記事だけではなんのことかわかりにくいのですが、こちらのページ(Washboard Road)で著者が詳しくまとめています。これによると、実験とシミュレーションによってデコボコが形成されるメカニズムを明らかにしています。デコボコ（報告ではrippleといっています）ができる理由は車輪が上下に運動することに起因していて、タイヤ質やサスペンションの有無、砂の粒の大きさなどには依存しないことを報告しています。速度との関係も比例などの単純なものではなく、かなり広い範囲で一定の幅のrippleができることを解明しています。
単純に考えるとサスペンションが効いていたらできにくかったりしそうなもんですが、そうならないところがおもしろいと思います。

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How to survive in a black hole

So there you are: you discover that your spaceship has inadvertently slipped across the event horizon of a black hole — the boundary beyond which nothing, not even light, can escape the hole’s fearsome gravity. The only question is how you can maximize the time you have left. What do you do?

あなたの乗っている宇宙船がうっかりブラックホールの縁から滑り落ちてしまったとします。もちろん、ブラックホールのもつ重力からは光さえも逃げることのできません。
ここで唯一の質問は、あなたに残された時間をいかに長くするかということです。あなたは何をしますか？

もし万が一ブラックホールに落ちてしまったらどうするのが最も適切かということを解説しています。日常的にはあまりない状況ですが、いざというときのために知っておいた方が良いのではないかと思います。転ばぬ先の杖ってやつです。

一般的にブラックホールの中では景色は流砂のように見えて、もがけばもがくほど状況は悪化すると考えられています。これはロケットエンジンで逃げだそうとしても無駄なだけではなく、より速くブラックホールの中心にたどり着く助けになってしまうされているためです。

つまり、外側に向かって加速しているつもりでも中心に向かって加速してしまうと言うことですね。だから、動かないでじっとしているのが一番だというわけです。
ちなみに銀河系の中心にある巨大なブラックホールならば、中心に落ち込むまで数時間あるそうです。きっとその前につぶれてしまうだろうけど。

しかし、シドニー大学のG. LewisとJ. Kwan はこれは神話だと主張しています。これまでの解析はモデルとして、ブラックホールの縁でじっとしている状態から落ちることを想定して行われていることがほとんどで、これは現実的ではないためにこう主張しています。

たしかに、実際に落ちるときには縁でじっとしているということはあり得なく、何らかの速度を持っているはずです。ですから、万一ブラックホールに落ちてしまったら落ちる前の速度をキャンセルする方向にロケットを進めるべきだ主張しています。これによってモデルとなっている自由落下（のようなもの）に近づくことができるわけですね。

というわけで万が一、宇宙旅行中にブラックホールに落ちてしまったらあわてず騒がず直前の速度と向きを計算してそれに逆行する航海をして見かけゼロ速度にするようにしてください。そうすれば多少ですがブラックホールの景色を満喫できるかもしれません。

もちろん、落ちないに超したことはないわけですが。