Un blog despre știință, romantism, cuvinte și viața vieții după cifre.

Mi-e atât de foame că aș putea mânca o vacă întreagă.

energie

Cred că expresia citează de obicei un cal, dar nu cunosc pe nimeni care să mănânce de fapt carne de cal, așa că această versiune pare puțin mai rezonabilă.

Ai auzit vreodată această expresie și te-ai întrebat, jeez, câte calorii ar fi asta? Am, și voi face un pas mai departe, ce ai putea face cu toată acea energie?

Probabil ați auzit că numărul de 2000 kcal plutea în jur, deoarece cantitatea minimă zilnică de energie de care are nevoie o persoană pentru a funcționa corect. În realitate, acest număr depinde de o serie de factori, iar cerința medie pentru un adult complet crescut este probabil mai aproape de 2500 kcal. Americanul tipic consumă peste 3700 (această cifră de „consum” include și risipa de alimente), iar aici puteți găsi defalcarea completă a consumului de calorii pe cap de locuitor pe țară.

Dar ce înseamnă acest număr? Ce fac corpurile noastre cu toată acea energie? Cea mai mare parte este utilizată pentru a menține procesele noastre biologice necesare și pentru a ne menține temperatura internă constantă. O parte din acestea sunt stocate în celule adipoase pentru utilizare ulterioară. Foarte puțin din el este folosit pentru a efectua munca fizică - cantitatea de energie necesară pentru ca cineva înălțimea mea să ridice o greutate de 105 kg (230 lb) deasupra capului meu (acoperirea mea este de aproximativ 2,5 m/8 ft) este de 1300 lbs) la sacrificare. Dintre acestea, doar aproximativ 42% se transformă în carne comestibilă. Asta înseamnă 252 kg (

550 lbs) de fripturi, burgeri, coaste de vită, fripturi etc.

Un eșantion tipic de carne de vită (crudă) este de aproximativ 20% proteine ​​în masă și 10% grăsimi. Gătitul îndepărtează o parte din greutate, dar pierderea este în mare parte umezeală și lasă numărul caloriilor mai ales neafectat. Aceasta înseamnă că vaca noastră produce aproximativ 50 kg de proteine ​​și 25 kg de grăsimi. Folosind conversiile standard de 4 kcal pe gram de proteină și 9 kcal pe gram de grăsime, este un total mare de 430.000 kcal.

Pentru a pune acest număr în perspectivă, o vacă ar putea hrăni o persoană (la 2500 kcal/zi) timp de aproape o jumătate de an!

Dacă am reușit să canalizez acea energie într-un loc curat și smucit, este suficient pentru mine să ridic 73 milion kg deasupra capului meu - mai greu decât Titanic!

bine, dar cât a mâncat vaca?

Desigur, are sens că este nevoie de mult mai multă energie pentru a crește o vacă decât ajungem să obținem în schimb. La urma urmei, tocul de vită nu iese doar din pântece la 600 kg - durează aproximativ doi ani pentru ca aceștia să ajungă la greutatea pieței (care nu este chiar greutatea lor matură).

Un boi de vacă se naște la aproximativ 40 kg (

88 lbs) și consumă aproximativ 3% din greutatea sa corporală în alimente uscate pe zi, la capătul flămând al spectrului. Presupunând o curbă de creștere liniară de .77 kg pe zi (ceea ce este greșit, dar o aproximare rezonabilă), vaca noastră ajunge să consume 7000 kg de dietă bogată în carbohidrați (fân, iarbă etc.) în timpul celor doi ani de viață. Datorită presupunerii noastre referitoare la curba de creștere, probabil că aceasta ajunge să fie o subestimare, mai ales atunci când consideri că este nevoie de energie pentru a crește o vacă și în uter.

La o estimare rezonabilă de 2000 kcal pe kg de hrană uscată, vaca consumă o uimitoare 14 milion kcal pe parcursul vieții sale - 32x randamentul caloric pe care îl văd consumatorii.

Este suficientă energie pentru a lansa vaca de dimensiuni mari dintr-un tun la 14 km/s (

31.000 mph)! Între timp, viteza de evacuare pe Pământ este de doar 11,2 km/s - ne-am lansat literalmente vaca peste lună!

Desigur, asta ignoră dragul asupra vacii. Când se readuce rezistența aerului, cowstronautul nostru nu se descurcă aproape atât de bine. În momentul precis în care părăsește tunul, pierderea sa de putere datorită rezistenței aerului este de 1,4 teraWatt. Asta ar fi ca și cum ai băga fața vacii direct în motorul rachetei Apollo 11 la decolare.

Ce se întâmplă în continuare este dificil de prezis. Vaca explodează probabil într-o grămadă de bucăți de foc, toate având coeficienți de rezistență foarte variați. Cu cât bucăți mai subțiri o fac pe orbită la diferite altitudini (grătar la Stația Spațială Internațională, cineva?), Alții ard complet. Dacă lansați la prânz, unele așchii osoase ar putea ateriza cealaltă parte a planetei, sub acoperirea nopții. Unele praf de vacă s-ar suspenda pe cealaltă parte a tropopauzei, asigurând o stropire ușoară de vacă pentru o lungă perioadă de timp.

bine, dar cât a făcut caca de vacă?

Vacile poop o tonă.

În fiecare zi, o vacă produce aproximativ 6% din greutatea sa corporală în gunoi de grajd - de două ori mai mult decât mănâncă! Acest lucru înseamnă că, pe parcursul vieții sale (de doi ani cu carne de vită), vaca a scos 14.000 kg. Cu toate acestea, 90% din această greutate este doar apă - care lasă 1.400 kg de gunoi de grajd uscat. Deci, vacile nu fac de fapt o caca de o tonă: ci caca o tonă și jumătate.

Gunoiul de vacă este de fapt o sursă de energie destul de viabilă - furnizează 4800 kcal/kg prin combustie. Este comparabil cu densitatea energetică a cărbunelui! Diferența este că nu este nevoie de milioane de ani pentru a face acest lucru.

Dacă am ars totul, asta este 6,7 milioane kcal, aproximativ jumătate din energia pe care o consumă vaca pe parcursul vieții sale restricționate la fermă. Între timp, energia necesară pentru alimentarea apartamentului meu de 1000 de metri pătrați, 2 BR din Texas a fost de aproximativ 860.000 kcal în august anul trecut, conform facturii mele de energie. Asta înseamnă că poopul unei vaci ar putea alimenta apartamentul meu pentru 78 de luni de vară din Texas - peste 6 ani de vară din Texas! Pentru referință, consumul nostru de energie în octombrie (fără AC) a reprezentat aproximativ jumătate din consumul nostru de vară. Deci, într-adevăr, caca de vacă ar putea furniza toată energia electrică pe care o am colega mea de cameră și de care am nevoie timp de nouă ani sau cam așa ceva.

Rețineți că aceste cifre ignoră complet flatulența vacii, care produce gaze naturale (metan) la o rată uluitoare. Metanul este o sursă de energie chiar mai bună decât cărbunele, deoarece principalul subprodus al arderii sale este vaporii de apă. Teoretic, dacă ați putea concepe un sistem eficient de captare a petelor de vacă, ați putea reduce emisiile de gaze cu efect de seră (metanul este unul dintre cei mai nefericiți agenți de seră), puteți genera electricitate ieftină și produce apă potabilă curată dintr-o dată!

Propunerea mea este de a atașa un balon la fundul fiecărei vaci și de a-l schimba de fiecare dată când se apropie de izbucnire.

Deci, este cool și la îndemână și tot ce putem folosi deșeurile de vacă pentru a ne alimenta casele, dar este plictisitor pentru a răspândi toată acea energie în nouă ani sau o sută de apartamente în Texas. Dacă am arunca un chibrit pe grămada de caca?

Dacă ați putea arde întreaga grămadă deodată, explozia rezultată ar rivaliza cu cea a Mamei tuturor bombelor, cea mai puternică armă non-nucleară detonată vreodată de Statele Unite (rușii au detonat de atunci Tatăl tuturor bombelor, aproximativ 4x la fel de puternic).

Raza de explozie a exploziei noastre ar fi peste 100 m, nivelând complet totul într-o zonă echivalentă cu 6 terenuri de fotbal american!

radiații ale corpului negru

Radiația corpului negru este un proces de echilibrare termică, prin care obiectele încălzite eliberează energie sub formă de lumină. Lungimea de undă (echivalentă cu culoarea din spectrul vizibil) a luminii eliberate depinde doar de temperatura suprafeței obiectului. Cu cât obiectul este mai fierbinte, cu atât lungimea de undă este mai mică. Fiecare obiect termic eliberează energie în acest fel- lungimea de undă tipică a unui foc tipic este roșu, soarele galben, un foc fierbinte albastru și oamenii eliberează lumină în domeniul infraroșu, așa cum ochelarii termici vă permit să vedeți oamenii noaptea.

energie totală eliberat în acest mod este legat de temperatura obiectului și de suprafața acestuia. Putem folosi această afirmație pentru a explica de ce jachetele mari poofy ne țin de cald. În timp ce ne măresc suprafața, ne măresc volumul mai mult (volum mai mare = capacitate mai mare de a ține căldura), iar temperatura de suprafață a sacoului este mult mai mică decât temperatura pielii noastre. Prin urmare, ajungem să pierdem mult mai puține kcal din cauza radiației corpului negru cu o jachetă pe față decât în ​​costumul nostru de ziua de naștere.

Ce zici de vaci? Vacile sunt destul de grase și, prin urmare, destul de bune la păstrarea propriei călduri corporale. Și nu se mișcă prea mult, deci, în general, sunt mașini de mâncare destul de eficiente.

Temperatura pielii unei vaci este de aproximativ 298K (77 F). Între timp, suprafața sa poate fi legată de masa sa conform ecuației:

în timp ce rata pierderii de radiații a corpului negru este dată de:

P = SA * σ * ε * (T 4 - Până la 4)

Unde σ este constanta lui Stefan-Boltzmann, ε emisivitatea pielii vacii, T temperatura pielii și la temperatura ambiantă. Folosind valorile de mai sus, curba noastră de creștere liniară, 285 K ca temperatură medie a mediului ambiant (o aproximare decentă pentru latitudinile medii pe parcursul unui an, zi și noapte) și aproximând emisivitatea pielii de vacă ca 1, obținem

Pn = 8,8 * (, 77t + 40) .6 * 86400

unde Pn este puterea zilnică la n zile după naștere și 86400 este numărul de secunde într-o zi. Folosind Excel pentru a rezuma acest lucru pe parcursul a doi ani, obținem o producție totală de 4,1 milioane kcal, puțin sub o treime din energia totală consumată de vacă. Este suficientă energie pentru a fierbe o piscină mică, cu o temperatură de pornire chiar peste îngheț!

Este posibil să fi observat că, cu fiecare nouă considerație energetică, ne apropiem din ce în ce mai mult de energia consumată de vacă. Și, de fapt, dacă adăugați toată energia pe care ați putea-o culege din mâncarea vacii (rețineți că oamenii nu sunt singurele organisme de pe planetă care consumă carne moartă de animal), arderea cacului și a fartsului și pierderea de căldură viața sa, ar trebui exact egal caloriile cumulate pe care le consumă, plus cantitatea de calorii în plus pe care mama le-a consumat în perioada de gestație. Când profesorul tău de fizică ți-a spus că energia este conservată, el (sau ea) a spus asta!

Oamenii de știință din domeniul mediului iau notă: aceasta este probabil cea mai plauzibilă metodă prin care să calculăm emisiile de metan din industria noastră de bovine.

echivalența masă-energie

Acesta este cel distractiv.

Probabil ați auzit sau ați văzut faimoasa ecuație a lui Einstein care echivalează energie și masă:

Este o afirmație foarte simplă, cu implicații extraordinare: masa este energie și invers. Asta înseamnă că puteți distruge masa în energie pură și puteți crea masă din eter!

Vedem aceste reacții pe Pământ doar în cele mai extreme circumstanțe. Fisiunea nucleară și reacțiile de fuziune transformă bucăți mici de masă direct în energie, făcând din combustibilul nuclear departe și departe cea mai densă substanță energetică disponibilă pentru noi. Un gram de uraniu produce 21 de milioane de kcal într-un reactor de fisiune - cu 30% mai multă energie decât consumă vaca pe parcursul întregii sale vieți de doi ani.

Între timp, am reușit să creăm particule elementare prin coliziuni super-energetice în acceleratorii de particule. Acesta este modul în care oamenii de știință de la CERN au descoperit Bosonul Higgs în Large Hadron Collider - au realizat unul!

Dar chiar și fuziunea nucleară pare a fi un hamster care își învârte roata în comparație cu cea mai densă reacție energetică din universul cunoscut: anihilarea materie-antimaterie. Gândiți-vă la antimaterie ca la un fel de material mondial de bizzaro - se comportă exact ca materia obișnuită, doar sarcinile sunt răsturnate (antiprotonii sunt încărcați negativ etc.). Când antimateria se ciocnește cu materia, particulele care se ciocnesc se anihilează în raze gamma sau fotoni cu energie mai mare.

Observăm întotdeauna antiprotoni și pozitroni (anti-electroni) pe Pământ și sunt destul de greu de detectat datorită tendinței lor de a exploda. De obicei, le detectăm prin intermediul razelor gamma rezultate produse de explozie. Până acum am observat unități efemere de antimaterie în acceleratoarele de particule, în partea superioară a atmosferei noastre și în nori de furtună. [WIKI]

Dar dacă am avea un întreg antivac? Teoretic, așa ceva este posibil, deși ar fi greu să-l readuci pe Pământ. Dacă am reuși să contrabandăm unul aici, ar fi la fel de greu să-l spargem corect în vaca noastră obișnuită înainte ca anti-pielea să înceapă să se anihileze împotriva atmosferei.

Există și alte probleme logistice pe care le voi ignora în cele din urmă și fericite. Odată ce vacile ating vârfurile, cele două carcase se vor accelera unul de celălalt la viteze mari datorită presiunii radiației. Asta ar trimite un jet de carne de vacă vaporizată într-o direcție și un jet anti-vacă care explodează constant în cealaltă, plouând raze gamma în acest proces.

Efectele persistente ale acestui furtun cu raze gamma ar putea fi rezultatul cel mai periculos al întregului experiment. Nu numai că razele gamma pot provoca leziuni celulare grave și cancer, radiațiile secundare emise atunci când razele interacționează cu materia ar fi foarte cancerigene.

Dacă am efectua acest experiment pe Lună, blițul rezultat ar putea fi de multe ori mai intens decât razele soarelui, în funcție de intervalul de timp al reacției noastre. Majoritatea razelor gamma eliberate ar fi filtrate de atmosfera noastră. Radiațiile secundare ar ajunge la suprafață și ar putea provoca boli de radiații asupra unei părți bune din organismele care se întâmplă să fie pe partea greșită a planetei. Singura noastră speranță de a observa direct explozia ar fi un fascicul intens, dar fugitiv, de lumină albastră care se propagă prin atmosfera noastră datorită radiației Cherenkov.

Dar ce se întâmplă dacă, printr-un miracol al ingeniozității, am introdus contrabandă anti-vaca în pășunile noastre de vacă și l-am folosi pentru a călca un butuc nebănuit, transformând imediat toate cele 1200 kg de vacă + anticow în energie?

Explozia nu ar mai fi fost nimic văzut înainte de omenire.

Conectând numerele la ecuația lui Einstein, obținem un randament de 26 de miliarde de kcal. Aceasta este în aceeași ordine cu cantitatea totală de energie utilizată de toată omenirea într-o an. Este echivalent cu întreaga energie cheltuită de un uragan mediu in decursul a doua zile.

Cea mai mare parte a cheltuielilor energetice ale unui uragan este folosită pentru a muta umiditatea în jur, doar un mic procent de fapt îi conduce vânturile orizontale. Dacă am folosi toată acea energie pentru a alimenta vânturile unui ciclon, te-ai putea aștepta la viteze ale vântului de până la 4000 km/h (2500 mph)! La acea viteză, vaca nu ar fi aruncată doar ca în Twister, ci ar fi distrusă, smulsă din os. Orice bucăți de carne de vacă suficient de norocoasă pentru a fi protejate de vânt de oase ar fi gătite până la creierul de vacă crocantă ar deveni o bază de donație în timpul efortului de ajutorare.

Și aici eliberăm toată energia instantaneu, într-o pășune mică de vacă.

Explozia ar fi mai mult decât de un milion de ori mai puternică decât bomba atomică aruncată pe Hiroshima. Este de 500 de ori mai puternică decât Tsar Bomba, cea mai puternică armă detonată vreodată pe Pământ, a cărei explozie a spulberat geamurile până la 900 km (> 500 mi) de la zero. Norul de ciuperci al țarului Bomba a pătruns în mezosferă - norul de vacă ar depăși originile exosferice ale aurorei boreale și poate chiar să sufoce Stația Spațială Internațională.

Explozia imediată ar distruge Tot într-o zonă mai mare decât statul New York. Fumul și resturile ar fi lansate deasupra straturilor de formare a norilor atmosferei noastre, unde ar rămâne libere de frica ploii pentru o perioadă foarte lungă de timp (acesta este scenariul nuclear de iarnă de care se temeau mulți în timpul Războiului Rece). În funcție de volumul și tipul de resturi dezrădăcinate de explozie, norul de vacă ar putea reduce energia solară pe care Pământul o primește de la soare cu o marjă vizibilă, cu efecte dezastruoase asupra climatului nostru.

Zonul zero ar fi suficient de energic pentru a se aprinde fuziunea hidrogenului, dând o lovitură suplimentară mega-evenimentului nostru, dar reacția nu ar fi autosusținută cu densitatea redusă a materialului găsit pe Pământ. Aceasta înseamnă că finalul pentru Spiderman 2 a fost un rahat complet.

Toate acestea de la o vacă adolescentă și geamănul său din lumea bizzaro.

SURSE ȘI INFORMAȚII LEGATE

Am folosit aproape omniprezent termenul „vacă” de dragul obișnuinței. „Vaca” se referă tehnic la o femelă care a născut un vițel și poate da lapte. Între timp, un „steer” este un mascul care a fost castrat și este cea mai probabilă origine a fripturii de pe farfurie.