Мы ищем хладнокровное существо, которое использует материал с фазовым переходом (PCM) для покрытия горла и легких, который поглощает тепло при прохождении воздуха.

Примером материала с фазовым переходом является лед. Лед сохраняет свою температуру до тех пор, пока полностью не растает. Возьмите частично растаявший кусок льда, и он будет такой же температуры. А еще лучше, пропустите над ним теплый воздух, и вы получите холодный воздух с другой стороны, пока лед полностью не растает.

Теперь, вот где я собираюсь использовать ручное махание, потому что я не специализируюсь на органической химии. Нам нужен кожный эквивалент льда. Эквивалент кожи не тает, а передает тепловую энергию кровотоку. Помните, что это существо хладнокровно, и этот высокоразвитый процесс позволяет ему выдерживать более низкие температуры, чем обычное хладнокровное существо. Помните, что эта кожа PCM будет выстилать горло и легкие.

И это имело бы побочный эффект: выдыхаемый воздух был бы более холодным, чем вдыхаемый. Насколько круче? Это функция эффективности системы. Но обратите внимание на следующее:

• Чем ниже температура наружного воздуха, тем менее эффективна конверсия. Наше новое существо, может быть, и способно выжить при температурах ниже нуля, но его движения будут гораздо более вялыми, а его выдохи лишь на градус или два холоднее окружающего воздуха. Просто из воздуха становится меньше энергии, поскольку он становится холоднее.

• Точно так же при очень высоких температурах существо, скорее всего, получит удовлетворительное тепло за счет поглощения телом, что приведет к снижению эффективности. Поскольку не требуется извлекать столько тепла из окружающего воздуха через горло и легкие (кровь уже нагрета), выдыхаемый воздух будет лишь на несколько градусов холоднее окружающего воздуха.

• Но при максимальном КПД, который я произвольно обозначил для примера как 70℉, тогда КПД довольно велик, а выдыхаемый воздух может быть близок или чуть ниже точки замерзания.

Насколько это действительно повлияет на окружающую среду? Не так много, если только существо не было гигантским. Подумайте о том, насколько ваше собственное дыхание влияет на окружающую среду. Даже с худшим дыханием в мире, ваше воздействие меньше, чем в 10-футовом радиусе, и это всего лишь запах. Ваше разогретое дыхание в холодную погоду не может быть ощутимо (или, если вы действительно выдыхаете, может быть едва ощутимо) кем-то, кто стоит перед вами, а тем более кто-то, стоящий позади вас. Наше существо будет иметь очень похожий эффект. Возможно, он мог бы охладить чей-то напиток или вызвать легкое обморожение в рукопашном бою, но это, вероятно, предел эффекта. Там просто не хватает дыхания.

PS, есть и неорганический способ сделать это

В термоэлектрическом охлаждении используются твердотельные материалы для выработки электроэнергии при температуре окружающей среды. По сути, это термоэлектрический тепловой насос. Это очень крутая технология, но поскольку она неорганическая, используемые материалы нельзя использовать напрямую.

Однако это делается в природе со льдом и синтетически с помощью термоэлектрических охладителей. На самом деле, это означает, что вам нужно только крутое имя для описания биологического PCM, и у вас есть что-то, что соответствует стандартам приостановки недоверия. Ваше здоровье.

В своих комментариях Дэвид Калп по существу прав. Холод — это отсутствие тепла, поэтому ваши инопланетяне могли бы использовать в качестве оружия способность генерировать чрезвычайно эндотермические реакции.

Наиболее распространенной эндотермической реакцией в природе является фотосинтез. Он использует солнечный свет для преобразования воды и CO2 в O2 и углеводы. Вода и CO2 представляют собой химические конфигурации с более низкой энергией, поэтому, чтобы использовать O2 и углеводы для высвобождения энергии, и растения, и животные полагаются на что-то , хранящее энергию в этой форме, и это то, чем на самом деле является фотосинтез; хранение энергии, полученной от солнечного света, в химической форме.

Так; у ваших инопланетян есть экстремальная форма этого процесса, которая позволяет им улавливать огромное количество тепловой энергии из окружающей их среды и преобразовывать большое количество CO2 и воды (или других низкоэнергетических химических веществ) в более полезные O2 и углеводы (или другие высокоэнергетические химические вещества). ).

Ограничение этого заключается в том, что вам нужно будет хранить воду внутри себя для этого процесса, не говоря уже о том, чтобы найти какой-то способ хранения CO2, который не может быть реабсорбирован в ваш «кровь». Вероятно, его можно использовать только один раз в определенный период (вам нужно будет пополнить уровень воды и CO2), и это также означает, что ваши инопланетяне, вероятно, едят только для питания, а не энергии. Фактически это означает, что они могут поглощать белки и микроэлементы из почвы, растений или животных для поддержания своего здоровья и использовать эту способность к замораживанию для «кормления».

Если ваши инопланетяне прибыли с очень горячей планеты (скажем, 70 градусов по Цельсию), то это может быть реакцией на выживание, которая также описывает, как она развивается.

Это не сделало бы их менее опасными для человека. Напротив, они могли использовать процесс замораживания (на самом деле поглощения тепла), чтобы оглушить или обездвижить свою добычу, а затем поглощать питательные вещества на досуге.

Это невозможно сделать, если только:

• Существо было создано магическими средствами;
• Существо было разработано цивилизацией с настолько развитой технологией, что для нас оно практически волшебно;
• Суперспособности в стиле DC/Marvel.

Наличие проверки реальности и тегов, основанных на науке, делает это существо несколько сложным для дизайна.

Нет живого существа, охлаждающего воздух (или воду) вокруг себя. Даже растения, которые зависят от фотосинтеза - эндотермический процесс!

Возможно, у вашего существа в железе хранится хлорид аммония в виде микрокристаллов, защищенный жиром. Он мог бы выделять это вещество вместе с потом, и растворение кристаллов в воде было бы эндотермическим, т. е. было бы ощущение холода. Проблема с таким подходом в том, что потребуется слишком много массы, чтобы это существо могло работать даже как полусломанный кондиционер для очень маленькой комнаты. Просто невыполнимо.

Но так как вы также добавили тег научной фантастики... Если у существа есть какие-то эндотермические метаболические процессы, и оно может каким-то образом брать энергию из нашего восприятия трех измерений, чтобы использовать эту энергию в частях тела, которые существуют в четырех или более измерениях, тогда оно может делать то, что вы хотите. В трилогии Джо Холдемана о Марсе есть существо, которое питается «энергией» из своего окружения. Существо по имени Шпион так описывает свой метаболизм:

«Я знаю, что требуется много энергии или что-то вроде энергии, чтобы привести меня сюда и удержать здесь. Я «поглощаю» кинетическую энергию пуль, химическую энергию пищи и лучистую энергию солнечного света, и все это помогает мне оставаться здесь».

А позже, когда его спросили о воздействии на него особого вида ядерной бомбы:

«Постоянный взрыв радиации? Мне бы это понравилось! Банкет. Он посмотрел на небо. «Я чувствую небольшое вторичное тепло, отраженное от атмосферы, от того, над которым ты вчера пролетал».

В книге об этом подробно не говорится, но такое «пожирающее энергию» существо, вероятно, могло бы снизить температуру своего окружения, просто питаясь.

Наконец, в инди-видеоигре FTL есть разумные виды, которые быстро поглощают кислород из любой комнаты, в которой они находятся, создавая вакуум. В небольшой герметичной комнате это снизит давление воздуха, что также снизит температуру.

Было бы полезно, если бы мощность замораживания была не постоянной, а по требованию? У него может быть орган, который в основном работает как морозильная камера: хранит сверхплотный газ и быстро выпускает его в придаток, который затем охлаждается. Хотя тогда эта замораживающая сила будет работать только с прикосновением, а не с «замораживающим лучом».

«Замораживающая сила» будет работать как ядовитый укус змеи: у нее будет ограниченный заряд, и инопланетянину потребуется время, чтобы восстановить ее. Его восстановление может занять много времени или много энергии. Ему потребуются ткани, способные удерживать газ под очень высоким давлением, и потребуются ткани, устойчивые к внезапному замораживанию и последующему оттаиванию.

Используйте расширение Джоуля-Томсона

Реальный газ, расширяющийся от более высокого давления к более низкому, будет охлаждаться, если этот газ будет ниже температуры инверсии. Температуры инверсии для N$_2$и О$_2$оба выше 600 К, поэтому, когда вы расширяете обычный воздух из сжатого кармана, он охлаждается.

Для расширения Джоуля-Томсона скорость изменения температуры с изменением давления равна коэффициенту Джоуля-Томсона. График зависимости температуры от давления, называемый кривой инверсии, можно построить на основе экспериментальных данных. Пример для многих газов можно найти в технической заметке НАСА здесь . На рисунке 6а, следуя изэнтальпийной линии при энтальпии 400 Дж/г, мы видим, что газообразный азот, начиная с 40 МПа и 280 К, расширенный до атмосферного давления (около 0,1 МПа), упадет в температуре примерно до 240 К, что значительно ниже точки замерзания. Давайте немного подкорректируем, чтобы запуск при температуре тела позволил вам выпустить газ при 260 К; или около 8 F.

Допустим, вы хотите наполнить всю комнату холодным воздухом. Комната размером 4 м х 4 м х 3 м имеет объем 48 м.$^3$(скажем, 50). При давлении 40 МПа ваша комната с воздухом займет 0,125 м$^2$. Это все еще много места для внутреннего хранения инопланетянина, так как это примерно объем человека. Но если бы вы могли хранить такое количество газа при таком давлении в каком-то внутреннем органе, вы могли бы надуть комнату, полную воздуха, значительно ниже нуля.

Несколько замечаний. Более высокое давление не принесет вам пользы, так как 40 МПа — это максимальное давление инверсии для азота. Выше этого давления расширение газа вызовет нагрев, а не охлаждение. Кроме того, если вы сможете сделать газ более холодным, это вам очень поможет, потому что охлаждающий эффект азота более выражен при более низких температурах. Начиная с 300K, вы можете получить 40K охлаждения; если бы вы начали с 250K, вы бы увидели больше 60K охлаждения.

То есть, если вы используете эндотермический процесс из одного из других ответов, чтобы понизить температуру вашего органа сжатого воздуха до 250 К, прежде чем вытолкнуть его, вы можете выдуть воздух, полный комнаты, при температуре около 190 К; холоднее, чем самые низкие температуры на Земле, достаточно холодные, чтобы заморозить углекислый газ. Это было бы достаточно холодно, чтобы вызвать обморожение открытых пальцев и ушей за минуту или меньше.

Давайте рассмотрим несколько методов.

Нам есть над чем поработать, когда речь идет о суперхолодных вещах, которые можно распылять на людей. Вы упомянули газ. Холодный воздух может быть вредным, но когда дело доходит до материалов, они, как правило, не подвергаются слишком сильному воздействию. С другой стороны, твердые вещества трудно разбрызгивать на людей и в какой-то мере нецелесообразно для живых существ. Жидкости — наш оптимальный «снаряд», если хотите.

МЕТОД ПЕРВЫЙ: Декомпрессия (не очень осуществимо, но становится очень холодно)

Чтобы познакомиться с охлаждением, давайте посмотрим на... ну... холодильник! Как это работает? Говоря простым языком, он сжимает газ, а затем разжимает его. Эта декомпрессия приводит к быстрому падению температуры газа. Это происходит потому, что газ быстро расширяется; это расширение происходит достаточно быстро, поэтому энергия газа остается прежней, но объем увеличивается, а это означает, что энергия на фиксированную единицу объема в целом снижается. Посмотрите этот физический ответ StackExchange о точной механике этого охлаждения.

Обладая этими знаниями, мы могли бы начать создавать существо. Для транспортировки газа/жидкости потребуется трубообразная конструкция, устойчивая к холоду и способная выдерживать достаточно высокое давление. Он мог бы хранить предварительно сжиженный газ в своего рода биологическом «дьюаре»; к сожалению, я не слишком уверен, как это может работать), и когда придет время, он может извергнуть криогенную жидкость через отверстие, выстланное материалом, чтобы защитить остальную часть организма от криогенного материала, выходящего из него самого.

Проблемы с этим методом заключаются в том, что организму, как правило, довольно сложно хранить такие холодные материалы или материалы под таким высоким давлением. Мы могли бы попробовать использовать газ с высокой температурой плавления, но стреляющий фреоном дракон не имеет к нему такого же отношения.

СПОСОБ ВТОРОЙ: Эндотермические реакции (более осуществимы, не такие холодные, как быстрые)

Чтобы понять, как работает этот метод, нам придется глубже погрузиться в холодность. Если что-то холодное, то его энергия низкая. Эндотермические реакции – это реакции с поглощением энергии извне. Таким образом, мы можем взять материал и использовать эндотермическую реакцию, чтобы поглотить в нем тепловую энергию, сделав этот материал «холоднее». Так работают пакеты со льдом.

Существо может выделять химические вещества, хранящиеся в отдельных камерах, которые затем в случае необходимости комбинируются для создания холодной слякоти. Затем он выбрасывает эту смесь к своей цели. Это чем-то напоминает обратного жука-бомбардира (распыляющего горячую смесь вместо холодной).

Проблема с этим методом заключается в том, что он не становится таким холодным, как предыдущий метод.

Возможно, какой-то орган в голове, вроде ядовитого мешка у змеи, перерабатывает азот или какой-то другой природный элемент в переохлажденную жидкость. Затем он мог выплевывать жидкость на объекты, которые хотел заморозить.