Используя свое изобретение, изменившее мир , и мой огромный интеллект, я создал идеальный защитный инструмент для себя и любых миньонов , ценных друзей , которые, по моему мнению, могут в нем нуждаться.
Инструмент представляет собой суперкостюм, которого на самом деле не существует, пока он не понадобится. Костюм носится как браслет, и при активации браслет забирает весь воздух (и одежду) в непосредственной близости от себя и начинает преобразовывать его (без потерь, включая все энергии связи/покоя) в металлические компоненты тела. костюм, быстро расширяющийся наружу по телу пользователя. Скорость роста костюма над человеком экспоненциальна по мере того, как становится доступным для трансмутации больше воздуха. Как только костюм будет полностью готов, владелец будет практически неуязвим для всего известного оружия, не говоря уже о сверхмощном, сверхбыстром и оснащенном полностью функционирующей системой жизнеобеспечения.
Вопрос в следующем: Учитывая, что материалы, из которых состоит костюм, примерно эквивалентны 20 кг железа: Сколько воздуха требуется для изготовления костюма, и не вызовет ли это ощутимый порыв ветра, если костюм применить на максимальной скорости на уровне моря? За бонусные очки узнайте, какая максимальная скорость.
Ради простоты одежда не добавляет заметной энергии в уравнение (предположим, что все голые).
Небольшое примечание: хотя предпосылка вопроса несложная, для этого необходимы уравнения / расчеты, отсюда и тег «жесткая наука», а не «основанный на науке».
Если предположить, что при «трансмутации без потерь» все, что нам нужно, это масса.
Сухой воздух имеет плотность 1,2 кг/м на стп. Если ваша броня весит 20 кг, она поглотит 16 м. воздуха в его превращении.
Это создаст заметный ветер.
Небольшой отказ от ответственности: я знаю, что недостаточно разбираюсь ни в химии, ни в гидродинамике (поэтому я и задал вопрос), поэтому, если вы заметили ошибку, исправьте ее.
Предположения: воздух находится на уровне STP и полностью состоит из элементарного азота. Я также предполагаю, что молекулярная энергия связи равна 0, поскольку она представляет такое небольшое число по сравнению с другими.
Общее количество энергии, присутствующей в любом материале, будет:
Е остаток + Е ядерное связывание = Е всего
где ядерная и молекулярная энергия связи. Давайте просто возьмем первое приближение этих энергий, чтобы проверить, действительно ли важна энергия связи. Поскольку мы делаем приближение первого порядка, меня волнуют только первая значащая цифра и количество нулей, поэтому для костюма:
E отдых-железо = 20 кг * (3*10 8 ) 2 = 10 18 джоулей
E ядерная связь-железо = 10 -12 Дж * 300 моль * 6*10 23 = 2*10 14 джоулей
ХОРОШО. Не настолько близко, чтобы заботиться об этой дополнительной энергии. Но достаточно ли разницы между энергией связи железа и азота, чтобы о ней заботиться? Это может быть немного сложно, так как общая энергия связи воздуха зависит от того, сколько атомов азота должен поглотить костюм, что зависит от разницы в энергиях связи между железом и азотом, но давайте для начала предположим, что это также трансмутация 20 кг азота (здесь я делаю приблизительные цифры более точными).
E ядро-связующее железо = 1,408* 10-12 Дж * 358 моль * 6*10 23 = 3,024*10 14
E ядерная связь-азот = 1,233*10 -12 Дж * 1427 моль * 6*10 23 = 1,055*10 15
E diff = 7,526 * 10 ^ 14 джоулей
В контексте этого разница в энергии связи между 20 кг азота и 20 кг железа составляет 0,07% от общей энергии.
Нам нужно немного меньше воздуха, чем предполагает преобразование энергии прямого отдыха, но на самом деле недостаточно, чтобы быть заметным. Мы можем предположить, что нам нужно 20 кг азота, что означает:
20 кг/1,25 кг/м3 = 16 м 3
газообразного азота (как отметил Сфеннинг в своем ответе).
Теперь о том, действительно ли костюм может поглотить столько воздуха за любой разумный промежуток времени. Я предполагаю, что костюм действует как идеальная труба в идеальный вакуум. В то время как размер костюма будет меняться динамически, я просто рассмотрю два крайних случая костюма с браслетом и костюма для всего тела. Я делаю это для упрощения, так как динамика потока у меня слабая.
Поток воздуха в скафандр почти мгновенно достигает своей максимальной скорости (скорости звука). Он также достигнет своей максимальной скорости массопереноса . В этот момент он «задыхается», и больше воздуха не будет поступать в браслет быстрее. Таким образом, мы можем рассчитать объемный расход как
Площадь костюма * скорость звука
Предполагая, что площадь браслета составляет 0,1 м 2 , это означает, что теоретически мы можем перемещать 34,3 м 3 воздуха в секунду или что наш костюм можно полностью развернуть, используя только браслет, примерно за полсекунды. Если размер полного костюма составляет 1,8 м 2 , то он может набрать необходимое количество воздуха (чтобы построить себя заново) за 0,025 секунды.
Будет ли это классифицироваться как ветер?
Абсолютно.
Это также будет иметь некоторые непреднамеренные побочные эффекты. Во-первых: шум будет огромным. Во-вторых: близлежащие предметы будут отброшены (или потенциально сломаны) ударной волной воздуха низкого давления, движущегося наружу от костюма. В-третьих: как только скафандр завершит развертывание, к нему все равно будет двигаться очень много воздуха, спешащего заменить удаленный воздух. Тогда этот новый воздух стремглав устремится не в вакуум, а в твердый суперскафандр. Он отскочит и направится обратно в виде второй ударной волны воздуха, которая проявится в виде очень громкого взрыва.
По сути: этот костюм не просто вызвал бы ветер. Это также вызвало бы удар грома.
Кингледион
Джо Блоггс
AlexP
Джо Блоггс
AlexP
МолбОрг
Анкетам