Как разрешился гелиевый кризис 2017 года?

В событии, увековеченном в этом дудле Google , в 4 минуты после полуночи (по Гринвичу) 1 января 2017 года плотность гелия внезапно и необъяснимым образом увеличилась с 0,1664 г/л (при нормальной температуре и давлении) до 1,664 г/л (при нормальной температуре и давлении). те же ситуации), десятикратное увеличение его кажущегося веса.

Помимо того, что воздушные шары комично падали, это явно имело много не совсем очевидных эффектов. Что они собой представляли и что больше всего мешало повседневной жизни? Как мы нашли замену тем видам использования гелия, которые были нарушены этим изменением? Какое влияние это событие оказало на общество?

применимо ли это явление и к солнцу? Это утроило бы его массу. И реакция синтеза H+H=>He может больше не работать
Вы уверены в своих массовых данных? Я бы установил нижнюю границу массы гелия, чтобы обычные воздушные шары потеряли плавучесть, и верхнюю границу, предполагая, что воздушные шары в этом каракуле движутся с конечной скоростью (поскольку они, кажется, не ускоряются), и это получило бы 2 довольно разные числа.
Плотность - это масса, деленная на объем. увеличилась масса гелия или уменьшился его объем? или оба?
@ApproachingDarknessFish - я не совсем уверен, за исключением того, что я думаю, что уменьшение объема будет означать изменение закона идеального газа, что, вероятно, повлияет на что-то еще, поэтому я думаю, что это должна быть масса. Но ответы для любой возможности могут быть интересными.
Это должно быть опубликовано в XKCD «что, если?»

Ответы (3)

Все умрут.

Допустим, у вас дома есть воздушный шар с гелием. Этот воздушный шар, по словам всемогущего Google, вмещает 14 литров гелия.

Эти 14 литров — это 2,289 грамма гелия (если это алюминиевый шар на STP; если это латекс, то будет больше, потому что он сжат).

Если вдруг это станет 22,89 г гелия... эта масса должна откуда-то появиться.

(Подсказка: это не будет исходить от близлежащей массы.)

Так что это будет энергия, любезно предоставленная E=MC^2.

Сколько энергии? 2,0573*10^14 Дж.

(Примечание: у вас, вероятно, сейчас в вашем городе их не менее 1000. Эта энергия примерно в 1,2 раза превышает количество энергии солнца, которое падает на землю за одну секунду. Это МНОГО энергии.)

Насколько сильно это повлияет?

Что ж, если у вас есть дом площадью 1800 футов ^ 2 со средней высотой внутри 8 футов, в нем будет 520,05 кг воздуха.

Эти 2e14 Дж энергии вызовут изменение температуры этого воздуха на 5,511*10^8 К.

(Подсказка: он не сильно изменится; в сочетании с любым другим воздушным шаром он просто заморозит мир.)

И это только воздушный шар, который остался у вас на вечеринке по случаю дня рождения на прошлой неделе... Не говоря уже обо всех других воздушных шарах и других применениях гелия.

Единственное другое место, откуда может появиться эта масса, — это другая масса, то есть либо синтез водорода в гелий (подсказка: высвобождается тонна энергии) , либо расщепление более тяжелых элементов до гелия (подсказка: поглощает энергию) . Я не проверял цифры, но подозреваю, что они будут более разрушительными.

Если вы не хотите, чтобы мир умер, не помечайте свой вопрос как «научно обоснованный». Вы буквально меняете фундаментальный закон физики для одного единственного элемента , затем изменяете законы физики еще больше , чтобы не дать всем умереть .

Или эта масса может быть просто какой-то другой массой, например, небольшими кусочками, отколотыми от Урана.
«Если вдруг это станет 22,89 г гелия», я думаю, у вас это наоборот. Доступная масса не изменится волшебным образом, но объем, занимаемый этой массой, изменится. Потому что плотность изменилась. TL;DR все объемы водорода внезапно уменьшатся.
@LightnessRacesinOrbit В этом случае было бы еще больше интересных вопросов о том, почему межмолекулярные силы вдруг стали действовать по-другому.
@CortAmmon: верно

Зависит от того, как гелий внезапно набирает вес и насколько далеко распространяется это изменение.

Как

Чтобы сделать гелий более плотным, вы должны увеличить вес отдельных молекул гелия. Или вам нужно использовать особый вид магии, который ограничивает скорость молекул гелия частью их нормальной скорости броуновского движения (то есть замедляет их и делает так, чтобы они занимали меньший объем для своего веса).

Где

Если это будет по всей Солнечной системе , то у Солнца наверняка возникнут проблемы — в конце концов, оно живет за счет слияния водорода с гелием. Если гелий вдруг станет тяжелее, то эта масса должна откуда-то появиться, и это, скорее всего, нарушит нормальный процесс синтеза. Кроме того, весь гелий, который уже был произведен и накапливается в ядре Солнца, станет тяжелее, и поэтому гравитация Солнца внезапно увеличится и нарушит его прекрасное равновесие. Если гелий просто замедлить с помощью магии, его объем внезапно уменьшится, и поэтому солнечное ядро ​​внезапно сожмется. В обоих случаях: как минимум несколько недель будут ужасные солнечные вспышки, если солнцу удастся стабилизироваться. Если нет, мы могли бы иметь дело с Солнцем, которое внезапно превратилось в новую звезду.

Только Земля : если гелий тяжелее воздуха, он опустится на землю. В атмосфере 5,2 части на миллион; по грубой оценке 10 км атмосферы, поэтому гелий должен скапливаться на земле высотой около 5,2 см. Поскольку она будет течь с возвышенности вниз к уровню моря, гребля на лодке в океане может стать опасной, и я не уверен, что будет делать рыба в воде (и обитающие в океане млекопитающие).

Гелий используется в промышленности для переохлаждения магнитов и т. д. Его температура плавления составляет -272°C, и замедление его молекул, безусловно, повысит эту температуру плавления на десятки, если не на сотни градусов. В результате все без исключения технические приложения, использующие гелий для охлаждения, внезапно перегреются.

Гелий также является побочным продуктом радиоактивного распада (альфа-лучи — это ядра гелия). Неизвестно, как будет нарушен радиоактивный распад, если вдруг отколовшиеся ядра гелия станут в пятнадцать раз тяжелее обычного (в конце концов, эта масса должна откуда-то браться). Сами альфа-лучи должны потерять большую часть своей и без того небольшой проникающей способности (их можно остановить листом бумаги), но, поскольку они намного тяжелее, они, вероятно, нанесут гораздо больший ущерб, когда проглотят что-то вроде йода-13. Кроме того, где бы ни происходил альфа-распад в закрытом помещении, вы подвергаетесь серьезной опасности задохнуться (он не может выбраться наружу, поэтому будет накапливаться, как угарный газ).

Кувыркающиеся воздушные шары, как в вашем дудле, будут самым безобидным побочным эффектом более тяжелого гелия. И, поскольку многие инструкции на YouTube для плавающих воздушных шаров производят водород в результате окислительно-восстановительной реакции (НЕ ДЕЛАЙТЕ ДОМА - водород легко воспламеняется, см. Гинденбург!), многие воздушные шары все еще будут летать.

Если только вы вдруг не сделаете Водород еще более плотным.

Этот ответ отражает распространенную проблему для подобных вопросов. «Гелий становится плотнее» сложно, потому что плотность — это объемное свойство, и большая часть науки разбивает эти объемные свойства на более мелкие части (например, увеличение молекулярной массы гелия). Какой именно способ разбить это имеет значение для прогнозирования с помощью науки. Наука не любит делать прогнозы, не зная вещей заранее.
Интересно, как бы выглядела орбита Земли, если бы Солнце внезапно стало тяжелее. Это определенно стало бы очень эксцентричным, и мы все сгорели бы и умерли... если бы сначала не погасло солнце.
Последствия 5 см тяжелого инертного газа, оседающего на поверхность земли, вероятно, довольно экстремальны. Ничто из живущих на такой высоте (муравьи, жуки, черви, все, что живет в норах под землей) теперь не имеет кислорода для дыхания и задохнется в довольно короткие сроки. Можно предположить, что это может иметь серьезные последствия для экосистемы. Не говоря уже о том, сколько CO2 травы сейчас используют для фотосинтеза? Не похоже, чтобы это хорошо кончилось...
@RalphJ Что ж, поскольку гелий тяжелее воздуха, он будет течь вниз, как вода, и накапливаться на уровне моря. Таким образом, более высокие высоты (50 м над уровнем моря) должны быть в полном порядке, без гелия, покоящегося там, если только он не имеет форму котла. Вам, вероятно, придется позаботиться о том, чтобы не вступить в невидимые гелиевые реки, особенно если поблизости есть источник, производящий природный гелий (см. Радиоактивный распад), но это не должно влиять на природу повсюду .

Десятикратное увеличение плотности уничтожит ядерные реакторы с гелиевым охлаждением.

Гелий используется для обеспечения плавучести, низкой температуры кипения (сверхпроводники) и теплопередачи / рабочей жидкости.

В последнем качестве жизненно важны моноатомная природа гелия и особенно его малая молекулярная масса. Единственный способ (согласно нашей физике, через закон идеального газа) увеличить плотность газа (при тех же условиях) — это увеличить молекулярную массу. 10-кратное увеличение плотности газообразного гелия приведет к отказу ядерных реакторов, использующих газообразный гелий. Увеличение плотности сделало бы ключевой механизм отвода тепла примерно в 10 раз (это может быть эффект квадратного корня (но все же sqrt(10) ~= 3,16..., моя статистическая механика туманна) менее эффективным. Я бы не стал хочу быть по ветру!

Он также выведет из строя другие устройства, использующие газообразный гелий либо в качестве рабочего тела (некоторые двигатели Стирлинга), либо в качестве теплоносителя в неядерных приложениях (какие-то упаковки чипов, или эта технология {IBM, я почти уверен} была заброшена). ?)

В каких реакторах используется гелий?
en.wikipedia.org/wiki/Gas-cooled_reactor перечисляет несколько.
Насколько я могу судить по этой ссылке, единственный в настоящее время действующий реактор с газовым охлаждением находится в Северной Корее, и он использует углекислый газ, а не гелий.
@kingledion В настоящее время в Великобритании работают семь реакторов с газовым охлаждением второго поколения (они должны быть закрыты в разные даты между 2023 и 2030 годами), но они также используют в качестве теплоносителя углекислый газ, а не гелий. en.wikipedia.org/wiki/Advanced_gas-cooled_reactor
Таким образом, я предполагаю, что вывод состоит в том, что увеличение плотности гелия ничего не сделает ни с одним ядерным реактором.
Как разрешился гелиевый кризис 2017 года?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v