Сколько энергии я могу произвести из килограмма водорода, используя этот процесс?

В далеком будущем постчеловеческие преемники человечества разберут звезды и будут жить на сверхмедленных и сверхэффективных компьютерах размером с солнечную систему, Matrioshka Brains . Последний враг разумной жизни — энтропия, предвестница неизбежной тепловой смерти Вселенной. Как только не останется градиента энергии для использования энтропии, окончательный порядок очистит вселенную от всей жизни.

По понятным причинам эту судьбу следует отсрочить как можно дольше, поэтому необходимо максимально эффективное использование ресурсов, пригодных для производства энергии. Уходящее деление и сбор излучения Хокинга и энергии вращения черных дыр стола; Меня интересует, сколько энергии можно получить из одного килограмма водорода, используя следующий процесс.

Водород превращается в гелий с использованием CNO-цикла настолько эффективно, насколько это возможно, за которым следует синтез гелия, углерода, неона, кислорода и кремния. Железо, полученное в результате этого процесса, больше не может производить чистую энергию в процессе синтеза, поэтому его подают в черную дыру, чтобы собрать энергию трения, которую оно будет производить в аккреционном диске. Насколько я понимаю, это должен быть самый эффективный способ получения энергии из материи, если я ничего не упустил.

Once there is no energy gradiant left to exploit entropys final order will purge the universe of all life. Only stored data will remain in skeletally stripped down storage facilities.Не совсем, максимальная энтропия означает, что нигде не будет постоянного градиента , поэтому ваши данные исчезнут вместе с остальными.
Наиболее эффективное производство энергии, которое я знаю, — это аннигиляция материи и антиматерии. Но это, конечно, не ответ на ваш вопрос.
@nzaman Хороший вопрос, хотя между окончанием всей функциональной жизни и окончательным порядком будет задержка, потому что последние существа не могут превратить себя в энергию, не перестав действовать раньше. Я удалил предложение, чтобы избежать путаницы. Спасибо за ваш отзыв.
@Mołot Хотя аннигиляция материи и антиматерии даст наибольшую отдачу на единицу веса, это по-прежнему ужасно неэффективный способ генерировать энергию, поскольку антиматерия не является природным ресурсом. Таким образом, он должен производиться в очень неэффективном процессе, а это означает, что это лучший способ хранения энергии, но такой же способ ее производства, как и батарея. www.projectrho.com/public_html/rocket/antimatterfuel.php
@TheDyingOfLight «Таким образом, это должно быть произведено в очень неэффективном процессе» - сегодня. Помните, что вершина монумента Вашингтона была сделана из алюминия, потому что производство алюминия было настолько неэффективным, что здесь он стоил больше, чем золото. Сейчас он достаточно дешев, чтобы делать из него банки. Вы говорите о тепловой смерти временных рамок Вселенной - сегодняшние КПД не имеют ничего общего с тем временем, о котором вы пишете.
@Mołot Antimatter — очень популярная и широко распространенная технология в моем окружении. Но неважно, насколько эффективным становится производство антивещества, второй закон термодинамики делает невозможным то, что лучше, чем прямое использование энергии.
Далекий от тега «Hard-Science», пожалуйста, посмотрите превосходный рассказ доктора Айзека Азимова под названием «Последний вопрос», описывающий ультрадалекое будущее, где управление энтропией — это все. Суть вашего вопроса в его словах.
Если вы ищете окончательный способ преобразования массы в энергию, вам следует изучить «Кугельблиц». Это теоретическая черная дыра, созданная путем фокусировки излучения вместо массы. Затем он эффективно преобразует все, что вы бросаете в него, в излучение, которое вы впоследствии можете собирать для получения энергии.
Самый эффективный способ использовать энергию железа — кормить ею черные дыры и извлекать энергию из излучения Хока , когда они испаряются. Если вы хотите восстановить указанную энергию быстрее, используйте черные дыры меньшего размера. Теоретически это может быть почти мгновенно с достаточно маленькими.
@Eth Я упоминаю об этом в предложении перед выделенным жирным шрифтом вопросом. Тем не менее, более эффективно делать это таким образом, который позволяет также собирать энергию трения.

Ответы (1)

Цикл CNO : 4 часа → Он

4 протона (т.е. ядра водорода) объединяются, образуя молекулу гелия, высвобождая энергию 26,7 МэВ. Это чистый результат любого из различных путей синтеза водорода в гелий.

Тройной- α процесс : 3He → С

Три молекулы гелия объединяются, образуя молекулу углерода, высвобождая при этом 7,4 МэВ энергии. Поскольку для создания молекулы углерода требуется три реактора CNO (и 12 протонов), теперь у нас есть чистое усиление 87,5 МэВ.

α процесс : C + 11He → Fe

См. ссылку, это длинная цепочка реакций, каждая из которых последовательно добавляет гелий, чтобы получить более крупный элемент, пока мы не доберемся до Fe-52. Полная энергия, выделяемая этой цепочкой, составляет 80,6 МэВ. С учетом 87,5 МэВ для образования исходного углерода и 11 × 26,7 МэВ для образования всего гелия, чистый прирост энергии от синтеза составляет 462 МэВ, разделенный на 52 начальных протона.

Итак, Fe-52 не самый стабильный элемент, и теоретически вы можете получить больше энергии, реагируя на Fe-56 или Ni-62 или что-то в этом роде. Но до этого момента я не мог найти четкого пути для слияния. В реальном мире создание этих элементов является результатом равновесия между различными реакциями синтеза, фотораспада и тому подобного. Я думаю, что эта оценка энергии является лучшей для ваших целей.

Энергия, выделяемая при аккреции

Это гораздо сложнее оценить, потому что здесь очень много факторов, и это сильно зависит от размера вашей черной дыры и формы аккреционного диска. Однако переработка оценки светимости , основанной на скорости переноса массы в черную дыру, дает:

Е "=" мю м р ,
где мю - стандартный гравитационный параметр черной дыры, м - масса падающего в него объекта, а р — радиус аккреционного диска.

В качестве примера возьмем черную дыру в центре нашей галактики . я вычисляю мю составляет около 5.7 × 10 26 и р о 7,5 × 10 12 метров (~50 а.е.). Таким образом, каждый AMU генерирует около 0,8 МэВ при попадании в аккреционный диск. Считайте это довольно грубой оценкой. Проблема здесь в том, что большая часть этой кинетической энергии либо а. уносится за горизонт событий падающей частицей или b. излучается в горизонт событий аккреционным диском. В любом случае, большая часть высвобождаемой энергии бесполезна.

Заключение

Вы получаете около 9 МэВ от синтеза на AMU протонов, которые вы бросаете в этот процесс, и менее 0,8 МэВ от аккреции на AMU протонов. Переводя в Дж и кг, получаем от синтеза 870 ТДж на кг, а от аккреции менее 77 ТДж на кг. Итак, вы смотрите на что-то в диапазоне 900 ТДж на кг водорода .

Сколько энергии я могу произвести из килограмма водорода, используя этот процесс?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v