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你不知道的舒适节能--你该知道的物理(三)
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物理上来说，除了克服摩擦以外，水平移动物 体不需要耗费能量。这一点很明显，划
过冰吧，你可以不费吹灰之力在冰面上划很 远。当然给物体加速起来需要一定的能量，
但这些能量物力上在减速的时候可以回收，只 要你能用这些能量给电池充电而不是加
热刹车片，混合动力汽车就是这么做的。
这么说移动人体不需要能量，那为什么汽车还 要烧掉这么多汽油呢？这些消耗基本来
自于浪费。基本来说有三个渠道：踩油门的时 候，能量被用于汽车的加速，但当你刹
车的时候能量转化为刹车片的热能，有三分之 一的能量是这样被消耗掉的。另外三分之
一的能量损耗来自于空气阻力，空气阻力做功 随着速度增加而增加，开车越快，这部
分耗能就越大。最后三分之一来自于克服地面 和车轮的摩擦，这部分能量也转化为地面
和车轮的热能。
因为所有的能量损耗都来自于这样的浪费过 程，少浪费一点并不是太难的事情。虽然我
们做不到物理上的极限－－水平移动物体不消 耗能量，但我们至少可以大幅度减少
耗油量。我们现在的汽车是人类在对环境和能 源问题毫不知情的情况下发明出来的工业
产物，想想前面提到的电冰箱的例子，我们能 不能在汽车上也多下点功夫，达到耗油量
的下限？
第一个好的例子是混合动力汽车，它在通过两 种主要的方式减少耗油量。一般的汽车，
减速的时候动能转化为热能，但混合动力汽车 能在减速的时候能接通发电机，把这部分
能量转化为电池的电能。这部分电能不仅用于 汽车的空调和照明，它还用在了加速汽车
上。当汽车提速，电能再转化为动能，而不用 改变引擎的转速。这里有一个小知识就是，
引擎在某一转速会有最高的效率，这就是你开 车为什么要换档的原因。电池的电能能使
引擎尽量保持在最佳转速，在汽车加速的时候 尤其重要，这也就是为什么混合动力汽车
能节约燃油的第二个原因。
混合动力不是一个新的点子。柴油电力机车就 是混合动力的，二战以后广泛用的柴油潜
艇也是混合动力的，在水面的时候发动机把柴 油能量转化为电力，潜水后就可以关掉发
动机，使用电力推动潜艇行进，从而降低潜艇 噪音。
丰田的普瑞斯是一款做的不错的混合动力汽 车，号称百公里耗油4.7升，而一般的汽车在
8升左右。要知道普瑞斯不是理想的混合动力，理想的混合动力车是像柴油电力一样，
发动机只给供电，而马达只由电力驱动。丰田 这样做的一个原因是普瑞斯所用的镍电池
造价太高，多次充电放电会严重影响它的使用 寿命。但不难想象的是，有一天电池的造
价下降而质量提高，使用理想的混合动力车会 成为可能，而百公里耗油会达到2升左右。
另外一个关键在于减少汽车本身重量。汽车行 进中跟地面摩擦大小主要取决于轮胎的形
变，减轻汽车重量可以极大的减少与地面摩擦 而导致的能耗。这就是为什么很多日本造
的汽车耗油量会小，因为本身钢材使用不够， 车身很轻。同时，这也是个问题，日本车
不经撞。很多人认为车越重越安全，撞车事故 中，受伤重的多是开轻型轿车的。这就是
为什么有些人喜欢开悍马的原因。但如果每个 人都开比较轻的车，每个人的安全保障都
能提高不是么？这就是人类社会的一个矛盾， 当大家都契约说用轻型车，每个人的安全
都有保障，但当中一个人决定说我要用重型 车，这样我比别人安全，但整个群体的安全
却下降了。（下图，悍马撞上了校车）
事实上如果设计合理，轻型轿车可以做的非常 安全结实。我们可以使用纤维碳钢材料，不
仅因为它强度跟钢相差无几但轻很多，而且在 碰撞时它能更好的吸收能量。航空上已经
广泛使用这种材料，我们只需要把它推广到汽 车中。乐观的估计，使用碳钢材质的混合
动力汽车，百公里耗油可以达到一升以下。还 要多说一点问题，混合动力汽车并不便宜，
即使长期来看它省油并且环保。问题就在于它 的电池造价，什么时候电池能便宜了，混
合动力汽车才会成为真正的主流汽车。这时候 舒适节能不仅是免费的午餐，而且是吃了还
能赚钱的午餐了.
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