(Примечание: это похоже на криомантию с научной точки зрения? , но не совсем то же самое.)
В моей истории есть «магия», которая сводится к телекинезу, питаемому метаболизмом пользователя.
Кажется, что нагрев объектов с помощью этой магии вполне возможен (хотя количество выделяемого тепла несколько ограничено); пользователь усваивает некоторую энергию, и эта энергия, вместо того, чтобы выполнять Работу внутри тела пользователя, заставляет целевой объект нагреваться на это количество энергии. Точнее, то, как я представляю эту работу, выглядит примерно так: тело пользователя производит энергию посредством метаболизма, как обычно («использование магии» можно рассматривать как дополнительный способ запуска производства метаболической энергии), но произведенная энергия магическим образом телепортируется в местоположение по выбору пользователя и действует в направлении по выбору пользователя. (Думаю, этого достаточно, чтобы размыть грань между «тепловой» энергией и другими, более полезными формами кинетической энергии, это объясняет, почему пользователь магии может также делать такие вещи, как левитация небольших объектов. Это довольно быстро играет с энтропией, но этоявляется магией, хотя разница в энтропии может учитываться как потеря эффективности.) Существует также предел дальности действия, когда «потерянная» энергия рассеивается в виде тепла между пользователем магии и целью. (В основном на расстоянии от цели, пользователь магии должен потратить энергия для применения к цели, с другой заблудиться где-то в пути, возможно, из-за инфракрасного излучения.)
Сформулируем это немного по-другому... магия очень похожа на комбинацию Колыбель Ньютона - движущийся шар ударяется о неподвижную массу в неупругом столкновении, и энергия передается через массу (без движения самой неподвижной массы) к другой мяч — и « супер мяч»» — объект, который при ударе о «неподвижный» объект отскакивает в результате совершенно упругого столкновения, так что его скорость остается постоянной, но направление его движения меняется. Вся магия (моя история) привносит в вечеринку то, что эти эффекты сочетаются , то есть это похоже на Колыбель Ньютона, где неподвижная масса нематериальна (и может передавать энергию/силу через другую материю, занимающую то же пространство, что и нематериальная «масса» с минимальным воздействием на упомянутую материю), и может перенаправить силу в другую (Предположительно, распространение по-прежнему зависит от скорости света, но для моих целей ею практически можно пренебречь: магия работает только на коротких расстояниях.)
Теперь... кажется, что обратная сторона нагрева тоже должна быть возможна. В конце концов, охлаждение — это просто приложение ускорения к атомам, противоположное текущей скорости этих атомов, и у нас, безусловно, есть технологические средства охлаждения (обратите внимание на упомянутый вопрос и ответы на него).
Проблема в том, что это, по-видимому, нарушает термодинамику; мы не можем просто уменьшить энтропию Вселенной. В частности, «наивным» решением было бы постулировать, что метаболическая энергия, производимая пользователем магии, полностью противодействует существующему движению атомов охлаждаемой цели, но это подразумевает, что метаболизм пользователя производит энергия, которая не только не воздействует на пользователя напрямую, но эффективно исчезает из цели. IOW, я только что удалил энергию из вселенной (и воплотил Демона Максвелла в процессе).
Как я могу избежать нарушения термодинамики таким образом, но все же позволить магии охлаждать вещи? В частности, я ищу ответы, которые могут количественно определить , сколько тепла необходимо сбросить в другое место (предположительно, в тело пользователя магии и / или окружающую среду).
Вы в основном просите тепловой насос . Многие люди узнают, что тепло течет только из жарких регионов в холодные. Это правда, но это еще не все. Вы можете направить тепло в более горячую область, если будете работать; это то, что делает ваш холодильник.
Ключ к тому, чтобы это не нарушало законы термодинамики, состоит в том, чтобы заставить телекинез нагревать некоторый резервуар больше, чем охлаждать цель. Ваш холодильник перекачивает тепло изнутри в остальную часть комнаты. Это также не на 100% эффективно, поэтому также немного нагревает комнату. Например, может быть, он удаляет 1000 Дж тепла из холодильника, но добавляет 1001 Дж тепла к остальной части кухни.
Возможно, вы по-прежнему нарушаете другие законы физики, но этого должно быть достаточно, чтобы не нарушать термодинамику.
Кстати, мы делаем именно то, что вы предлагаете, в реальной жизни, но с лазерами вместо магии.
Без установленной науки о том, как работает телекинетическое охлаждение, мы не знаем, насколько оно может быть эффективным, но то, что мы знаем, это холодильники. Согласно https://physics.stackexchange.com/questions/230465/heat-rejected-by-a-refrigerator , стандартный холодильник мощностью 25 Вт имеет КПД около 17,4:1. Это означает, что одна единица энергии потребляется на каждые 17,4 единицы тепловой энергии, которые вы вытесняете.
Хорошая тяжелая тренировка обычно может сжечь до 400 ккал; Итак, давайте назовем это ограничением того, что вы можете безопасно делать на регулярной основе. Это означает, что обычное ледяное заклинание может вытеснить где-то около 29 140 кДж энергии. Требуется вытеснить около 300 кДж энергии, чтобы заставить галлон воды замерзнуть от комнатной температуры; так что, если ваше заклинание так же эффективно, как холодильник, вы можете заморозить около 97 галлонов воды с той же энергией, которую вы получили бы от легкой еды.
Если вы действительно хотите стать большим, фунт жира содержит около 3500 ккал энергии. Сытый криомант, который просто сидит весь день, играя в видеоигры и отвечая на вопросы по обмену стопками, может иметь добрых 50 фунтов жира, которые он мог бы использовать, не истощая себя. Это дало бы ему возможность создать ледяной покров толщиной 4 дюйма над бассейном олимпийских размеров, превратив все это в пригодную для использования ледовую арену.
Ryan_L вдохновил меня на мысленный эксперимент, который, я думаю, мог бы помочь.
До сих пор я не смог проткнуть какие-либо зияющие дыры в нагревании чего-либо ... волшебный пользователь производит энергия от метаболических процессов, которые вместо выполнения Работы (например, сокращения мышц) или нагревания тела пользователя вместо этого сбрасываются тепловой энергии в окружающую среду (в основном, но не полностью, в какой-либо объект). Кажется, это нормально, но если нет, кто-нибудь, пожалуйста, прыгните и накричите на меня.
Хорошо, как насчет охлаждения? Мысленный эксперимент, который заставил меня понять, что у меня определенно есть проблема, заключается в следующем: скажем, вместо того, чтобы пытаться охладить какую-то цель, пользователь магии пытается охладить себя ¹. Начнем с теоретизирования того, что это работает подобно совершенно эффективному тепловому насосу.
Итак, наш гипотетический пользователь магии производит (посредством метаболических процессов) энергии, которую она использует для охлаждения. Поскольку эта энергия должна куда-то идти , она сбрасывает ее также и в свое тело... за ноль чистых изменений.
Однако есть загвоздка. Температура ее тела не менялась, но она сжигала какое-то "биотопливо"... и эта энергия просто исчезала. Это было бы похоже на поджигание бензина и наблюдение за тем, как он претерпевает обычные химические изменения при сгорании, но без выделения тепла .
Ясно, что это не сработает.
Можем ли мы просто переместить тепло? Предпосылка магии заключается в том, что она берет «метаболическую энергию» и применяет ее как силу где-то еще. Опять же, если мы хотим что-то нагреть , это кажется нормальным, но чтобы что-то охладить , я продолжаю возвращаться к Демону Максвелла.
Итак, чего нам не хватает, так это энтропийной стоимости охлаждения по сравнению с нагревом. Если мы нагреваем , вполне разумно постулировать, что энтропийная стоимость равна нулю или очень близка к нулю; в конце концов, чистый прирост энтропии по-прежнему , мы только что изменили место, где происходит это увеличение. Если мы не хотим идти вразрез с термодинамикой, наш лучший сценарий состоит в том, что преобразование превращение «биотоплива» в магию не приводит к чистому изменению энтропии. Таким образом, в лучшем случае волшебник может передавать тепловую энергию между двумя точками со 100% эффективностью.
...Но опять же, наша магия так не работает. Наша магия говорит, что применить сила требует не менее метаболического вклада. Поэтому само собой разумеется, что наша магия, пытающаяся «охладить» себя, должна потратить энергию для передачи энергия от ее тела к ее телу. Это работает; эффективно она заставила свое тело метаболизировать биотоплива и превращать его непосредственно в тепло (может быть полезно для поддержания формы!). Это ставит наш «лучший вариант» для охлаждения в возможность снизить тепловую энергию где-то на при увеличении его в другом месте на . (Никакой опасности замены охлаждения нет.)
Может быть, это и не нужно. Может быть, мы можем переосмыслить магию как передачу энергии, в которой пользователь обязательно является одной из конечных точек. Это значительно упростило бы дело; пользователь магии может что-то охладить без прямых метаболических затрат, а только за счет передачи тепла себе. Это делает охлаждение в целом очень простым, в то же время устанавливая определенный предел того, насколько пользователь магии может что-то охладить, не падая от теплового удара.
Кажется вероятным, что в лучшем случае охлаждение мишени нагревает пользователя магии не менее чем , а возможно и более , в зависимости от того, какую модель мы используем. Более вероятная модель заключается в том, что она должна сжигать часть своей энергии только для того, чтобы «творить магию», но это охлаждение работает «наоборот», забирая тепло от цели в свое тело, а не наоборот ( например, при нагреве или перемещении чего-либо), так что мы как бы возвращаемся к модели теплового насоса.
Позже я понял, что передача противоположных сил от пользователя магии к цели, которую нужно охладить, может не сработать. На самом деле это связано с тем, что происходит, когда два атома сталкиваются лоб в лоб; они теряют свою кинетическую (тепловую) энергию, но поскольку эта энергия не может просто исчезнуть, вместо этого она превращается в фотоны; это потери тепла через излучение. Если магия просто заставляет это происходить, то мы можем определить ее работу следующим образом: энергия вырабатывается посредством метаболизма, который «идеально» сочетается с тепловой энергией цели, чтобы нейтрализовать ее, таким образом, чтобы полученное излучение вся энергия уходит в другое место. Это означает, что охлаждение чего-либо путем производит тепло «где-то», но, предположительно, в теле пользователя магии, плюс любая неэффективность, изначально присущая магии.
Ранее я (и несколько случайно) придумал числа, которые сделали бы магию эффективной на 25% ( сравнимо с мышцами ). Может быть, это совпадение, а может и нет, но это такая же эффективность, как если бы мы отбросили идею о возможности изменить направление силы и вычислили, сколько энергии мы можем извлечь по заданному вектору на основе случайного ввода (т.е. тепла). ). Это эквивалентно тому, что магия оптимально эффективна, используя только часть тепловой энергии вдоль вектора магически прилагаемой силы. Это также означает, что магия (т.е. телекинез) не нарушает Третье Ньютона; левитация книги «утяжеляет» пользователя магии почтитак же, как носить книгу без магии (разница в том, как распределяется сила). Следствием этого является то, что использование магии требует рычагов. Тем не менее, это также предполагает, что а) нагрев чего-либо эффективен на 100%, и б) охлаждение чего-либо может достичь нашего ранее полученного «наилучшего случая», когда охлаждение за счет нагревает пользователя , или, что более оптимально, греет и пользователя , и что-то еще за счет (при этом требуется больше умственных усилий).
Наш пользователь магии не будет замораживать плавательные бассейны (я это уже знал и не хочу, чтобы это было возможно), но, вероятно, она может сохранять пиво холодным (что было целью).
Я был бы признателен, если бы люди указали, сделал ли я что-нибудь глупое здесь.
Главный пользователь магии в моей истории — женщина, поэтому я буду использовать эти местоимения.
По крайней мере, мне не удалось придумать правдоподобного объяснения, которое не было бы слишком сложным. Это должно быть что-то вроде сжатия воздушного шара, ожидания его остывания, перемещения его, а затем повторного расширения.
Л.Датч
Мэтью
пользователь6760