Pop-om de știință în general

amprenta carbon

Cu cât rulează mai repede, cu atât amprenta sa de carbon devine mai absurdă.

Flash este un supererou din Universul DC. Potrivit emisiunii TV (da, sunt echipa Grant Gustin), Flash este alter ego-ul „omului de știință criminalist obișnuit” Barry Allen. Mi s-a părut amuzant expresia „criminalist obișnuit”, așa că am întrebat o prietenă care lucra în domeniu ce părere are ea. Ea mi-a spus: „Am lucrat ca criminalist timp de trei ani și nimeni pe care l-am întâlnit acolo nu era obișnuit”.

Oricum, înapoi la Flash. Superputerea sa primară este abilitatea de a alerga la viteze ridicol de rapide. Pentru a rula, Flash trebuie să mănânce o cantitate masivă de alimente pentru a obține caloriile necesare. Toate alimentele noastre au propria amprentă de carbon, așa că pe asta ne vom concentra.

Există câteva lucruri pe care trebuie să le știm despre Flash pentru a calcula amprenta sa de carbon (care, din nou, este cu adevărat doar amprenta de carbon a alimentelor sale): 1) ce mănâncă, 2) cât de repede aleargă in medie, 3) cât de departe aleargă pe an și 4) care este aportul caloric necesar pentru a rula atât de repede și atât de mult? Să le abordăm în ordine inversă.

Calorii arse
Sprinterul olimpic și record mondial Usain Bolt arde aproximativ 3,6 calorii în 9,72 secunde când aleargă la viteza maximă de 23 mph. Alergătorul olimpic de maraton Meb Keflezighi arde aproximativ 2.600 de calorii în 2 ore, 9 minute și 25 de secunde la o viteză medie de 12.16 mph. Folosind aceste două puncte de date, putem extrapola până aproape de viteza luminii (Notă: nu am spus că este în regulă să faci asta în știința reală).

Asta presupunând o relație liniară între energie și viteză. Dar, datorită lui Einstein, știm că este nevoie de mai multă energie în mod exponențial pentru a vă crește viteza atunci când vă deplasați la viteze relativiste (mai mult de 10% din viteza luminii sau 67 061 663 mph).

Deci, vom folosi o relație liniară atunci când blițul rulează mai lent decât 10% din viteza luminii și vom folosi o nouă relație exponențială atunci când blițul rulează mai repede decât 10% din viteza luminii.

Distanță alergată
Orașul natal al lui Flash este Central City, cu o populație de 750.000. Acesta este un oraș destul de mare. Și Flash trebuie să ruleze pentru majoritatea aventurilor sale. Să presupunem că aleargă aproximativ 140 de mile pe aventură, plus alergări mai lungi suplimentare atunci când trebuie să ajungă la Gotham sau la Metropolis pentru a vorbi cu prietenii săi din Liga Justiției. Acest lucru face ca un total de 10.200 mile pe an să alerge (peste 8.500 mile.) Marea pe an decât un alergător de maraton de vârf, antrenându-se constant).

Viteza medie
Apoi, trebuie să ne dăm seama cât de repede rulează Flash-ul. Rhett Allain de la WIRED a calculat că Flash rulează în jur de 706 mph. În timp ce am încredere în analiza sa, acest lucru mi se pare lent. Acest lucru nu este chiar la fel de rapid ca un glonț rapid (3.409 mph) și știm deja că blițul este mai rapid decât Superman. Acest lucru nu este nici măcar deschis pentru discuții.

Credeți sau nu, 3.409 mph nu este nici măcar aproape de cea mai rapidă călătorie vreodată de un om. Pentru aceasta, trebuie să ne uităm la astronauții Apollo 10 care au ajuns la 24.791 mph în timp ce se aflau în nava lor spațială. Acum noi vorbim! Este rapid! Să presupunem că Flash ar dori să revendice cea mai mare viteză atinsă de un om cu o marjă destul de sănătoasă. Deci, să presupunem că viteza sa medie este de aproximativ 10 ori mai mare decât astronauții Apollo 10, adică 247.910 mph. Chiar și cu această viteză, el are încă peste 66.000.000 de mile pe oră, la o viteză relativistă. Deci, folosim relația noastră liniară pentru a ne oferi eficiența calorică a Flash:

Eficiență = 942,3 cal/s

Pentru comparație, presupunând o dietă de 2.000 de calorii pe zi, eficiența medie a calorii a persoanei este de 0,02 cal/s.

Ok, să presupunem că Flash este capabil să ruleze la viteze relativiste și că este oarecum conservator și numai rulează cu 15% viteza luminii. Apoi, eficiența sa calorică devine:

Eficiență = 665.527 cal/s

Acest număr este absurd de mare. Înseamnă că blițul aproape arde într-un al doilea numărul de calorii pe care le consumă o persoană obișnuită într-o an.

Ok, să mergem complet și să presupunem că blițul poate rula cu viteza luminii. Acest lucru va cauza tot felul de probleme, majoritatea implicând particule exotice rezultate dintr-o explozie nucleară catastrofală. O altă problemă este că blițul ar avea o eficiență calorică teribilă:

Eficiență = 59.863.610.416 cal/s

Aaand ... asta e. Nu mai am analogii. Acest număr este prea mare pentru a fi înțeles în mod rezonabil. Înseamnă că blițul arde același număr de calorii pe secunda pe măsură ce 30.000.000 de oameni ard pe zi.

Ce mănâncă
Toate tipurile de alimente au propria amprentă de carbon care provine dintr-o combinație de utilizare a apei, îngrășăminte, transport, depozitare, deșeuri și chiar gătit. Pentru a-și optimiza amprenta de carbon, Flash ar dori să mănânce ceva care este caloric dens, dar are un coeficient scăzut de emisii de carbon (lb CO2 eliberat per lb de alimente produse). Iată o diagramă a unor alimente familiare:

Conform acestui grafic, cel mai bun aliment pe care Flash îl mănâncă este untul de arahide - el obține o mulțime de calorii pentru cantitatea de carbon eliberată în atmosferă pentru a face mâncarea. Dar probabil este sigur să presupunem că nu mănâncă doar unt de arahide, așa că vom vedea cât trebuie să mănânce (și care este amprenta de carbon) pentru toate aceste alimente.

În primul rând, să presupunem că aleargă la viteza de 10 ori a astronauților Apollo 10.

10x APOLLO 10 VELOCITY

Aceste numere sunt ... de fapt destul de rezonabile. Bine, chiar. În general, acestea sunt mai mici decât amprenta medie de carbon a alimentelor americane, de 5.000 lb pe an. Dacă blițul rulează cu 15% viteza luminii, aceste cifre devin mai mari:

VITEZA DE LUMINĂ 15%

Acestea sunt încă destul de bune și, în general, aproape de amprenta medie de carbon a alimentelor americane pe an. Bineînțeles, Flash arde aceste calorii într-o fracțiune minusculă din timp, dar totuși!

Dacă blițul funcționează cu viteza luminii, aceste numere devin ridicole:

VITEZA LUMINII

Analiza finală
Pe măsură ce blițul funcționează din ce în ce mai repede, amprenta sa de carbon crește de la un mic de 131 lb CO2e la un monstruos 89,450,791 lb CO2e. Deoarece el este Flash, cred că este sigur să presupunem că aleargă foarte repede. Ca, aproape de viteza luminii repede. Dacă evită în principal carnea (care are de obicei amprente de carbon mai mari decât alte alimente), amprenta sa de carbon ar fi în jur:

Blițul = 25.000.000 lb CO2e

În timp ce blițul s-ar putea mișca cu viteze supraomenești, el nu poate face exact mâncare bucătar la viteze supraomenești. Așadar, aceasta ridică întrebarea cu adevărat importantă: dacă Flash este un mare fan al pizza, cât timp ar trebui să aștepte ca ea să se coacă până la sfârșitul uneia dintre aventurile sale?