Apakah kamu pikir kamu bisa memecahkannya?
Sebelumnya, saya menyajikan teka-teki tentang menjaga rumah Anda agar tidak berubah menjadi oven selama gelombang panas. Skenarionya sederhana. Namun, fisikanya menjadi sedikit rumit. Inilah solusinya.
Bayangkan sebuah ruangan hanya dengan satu lapisan: tirai. Saat matahari terbenam, energi itu mengenai jendela. Tirai menyerapnya. Mereka menjadi panas. Pada akhirnya, mereka mencapai keseimbangan. Mereka memancarkan panas dengan kecepatan yang sama saat mereka menyerapnya. Setengah dari panas itu kembali ke luar jendela. Setengah lainnya menyelinap ke dalam ruangan.
Jadi, satu lapisan menghalangi 50% energi matahari. Cukup sederhana.
Sekarang, tambahkan lapisan kedua. Letakkan roller blind di atas kaca, dan gantungkan tirai di atasnya. Anda sekarang memiliki dua lapisan perlindungan yang berbeda. Berapa banyak energi matahari yang masuk ke dalam ruangan saat ini?
Kita mengabaikan kaca, warna bahan, dan bentuk ruangan. Asumsikan bahan homogen dan kesetimbangan termal.
Berapa nomornya?
33 persen.
Itulah jawabannya.
Menguraikan Matematika
Mari kita lihat mengapa jumlahnya menurun drastis.
Kita perlu melacak aliran panas setelah semuanya beres. Tirai memancarkan energi baik ke dalam maupun ke luar. Sebut saja jumlah itu h.
Jika tirai memancar h ke dua arah, maka total pemadaman 2h. Energi ini berasal dari orang buta yang duduk tepat di belakangnya. Jadi, tirai harus memancarkan 2h ke arah tirai dan 2h kembali ke jendela.
Namun orang buta tidak bekerja sendirian. Ia juga menerima h yang terpancar dari tirai.
Jadi, berapa total pancaran buta itu? Ini memancar 4j. Dua bagian menuju tirai. Dua bagian keluar jendela. Namun hanya tiga bagian tersebut (3h ) yang benar-benar berasal dari matahari aslinya. Bagian keempat hanyalah daur ulang panas dari tirai itu sendiri.
Jika matahari menyediakan 3h, dan hanya h yang berhasil masuk ke dalam ruangan, perhitungannya sangatlah mudah.
h dibagi 3h sama dengan sekitar 33 persen.
Dua lapisan bekerja lebih baik daripada satu. Bukan 50-50, seperti yang Anda duga. 33.
Pelajarannya? Perawatan jendela kaca ganda berfungsi. Ini bukan sihir. Itu hanya termodinamika.
Terima kasih kepada Alan Williams-Key karena telah menyusun teka-teki ini. Saya akan kembali dalam dua minggu dengan tantangan berikutnya.
