Abonați-vă la acest blog

Abonati-va

Căutați pe acest blog

Întrebați un fizician: Câte calorii sunt în acea rază de soare?

Joe,
Marea întrebare - este minunat să recunoașteți fluxul de energie implicat în biologie și fizică: înseamnă că, în cele din urmă, aproape toată viața de pe Pământ este alimentată de fuziune într-un sens. Poate surprinzător, întrebarea dvs. nu este atât de mare! Deși energia ia multe forme, unul dintre lucrurile uimitoare ale fizicii este că, la sfârșitul zilei, totul este interconvertibil - trecerea de la calorii la o unitate de energie mai standard, cum ar fi joulii, este o simplă conversie la scară. Asta înseamnă că, dacă înmulțiți necesarul caloric zilnic al unei persoane cu numărul de zile din 85 de ani, puteți găsi un răspuns dur la întrebarea dvs.!

câte

Cu toate acestea, este interesant de observat că cantitatea de energie solară care intră în alimentele zilnice ale unei persoane este extrem de variabilă în funcție de dieta lor. Regula generală în biologie este că, pentru fiecare nivel, urcați în lanțul alimentar (nivel trofic este termenul științific), pierzi 90% din energia implicată. Dacă un fir de iarbă absoarbe 1000 de calorii de energie ca lumina soarelui pe parcursul vieții sale, va oferi aproximativ 100 de calorii vacii care o mănâncă - restul intră în procesele implicate în menținerea ierbii în viață, ajutând-o să se reproducă, etc. Aceste 100 de calorii de iarbă se transformă în aproximativ 10 calorii de carne de vită comestibilă, iar restul merge la vacă. Rezultatul este că un vegetarian poate obține aproximativ 1/10 din cantitatea totală de energie din soare pe care o poate face un carnivor, ceea ce face parte din motivul pentru care vegetarianismul este mai bun pentru mediu - și poate juca un rol din ce în ce mai important ajutându-ne să hrănim pe toată lumea pe măsură ce crește populația globală.

Una dintre cele mai comune măsuri de energie este joul, o unitate care este strâns legată de watt-ul familiar; o bec de 60 de wați folosește 60 de jouli de energie pe secundă. O calorie fizică este de 4.184 jouli, deci o calorie alimentară este 4.184 - suficientă pentru a menține un bec de 60 de wați aprins pentru (4184/60 =)

Presupunând că o persoană ia 2000 de calorii pe zi și trăiește 85 de ani așa cum ați sugerat, ar consuma:

Deoarece este doar o sutime din necesarul caloric total al unei persoane (620 GJ), aceasta ne spune că alimentarea unei persoane timp de 85 de ani necesită toată energia care aterizează pe un pătrat care este de zece metri în lateral, pentru un an întreg.

Când vă gândiți la numărul de oameni de pe Pământ, acest lucru pare deja foarte mult - și acest număr presupune că prindeți razele cu panouri solare perfect eficiente și conectați acele panouri direct la oameni. dar nu alergăm pe acel gen de suc!

Deci, ce înseamnă tot acest lucru? Dacă aveți nevoie de 260 GJ de energie per persoană și doar 0,5% din energia care lovește o plantă pe măsură ce lumina soarelui aterizează pe placa unei persoane, trebuie să înmulțim cifra noastră anterioară - 100 de metri pătrați - cu un factor de 200.

În timp ce 20.000 de metri pătrați sună foarte mult, este doar 2% dintr-un kilometru pătrat. Dacă am fi vrut să obținem calorii pe viață din lumina soarelui într-o singură zi, de câtă suprafață ar trebui să plantăm și să recoltăm? Pentru a descoperi acest lucru, trebuie doar să înmulțim cei 20.000 de metri pătrați cu numărul de zile dintr-un an - ceea ce ne oferă un număr în stadionul de 7,3 kilometri pătrați. Pentru un sentiment de scară, imaginați-vă un câmp circular de două mile în centru; adică aproximativ 7,3 km2. Un astfel de câmp, plantat undeva în mijlocul vestului, valorifică în fiecare zi suficientă energie pentru a hrăni o persoană pentru o viață întreagă!

Vă mulțumim că ați scris!

- Stephen Skolnick.

  • Obține link
  • Facebook
  • Stare de nervozitate
  • Pinterest
  • E-mail
  • Alte aplicatii

Etichete

  • Obține link
  • Facebook
  • Stare de nervozitate
  • Pinterest
  • E-mail
  • Alte aplicatii

Comentarii

Ceva pare greșit în analiza ta. Dacă 90% din lumina soarelui unei zile este necesară pentru a susține o persoană timp de 85 de ani, atunci acea zonă ar putea sprijini doar aproximativ 31.000 de persoane pe an! (365 de zile x 85 de ani) Îmi lipsește ceva?

Cifra pe care ați calculat-o de 1.900 Gigajoule de energie care lovesc Arizona în fiecare zi este de aproximativ 7 ordine de mărime prea mică. AZ primește minimum 5kwh/m2/zi, adică 18 Megajoule/m2/zi. Arizona are aproximativ 295 miliarde m2, deci ar trebui să primească peste 5300 de Petajoule de energie în fiecare zi.

Poate că nu ați convertit mile pătrate în metri pătrați? 1.900 gigajoule/zi este aproape potrivit pentru 114000 m2, dar AZ este 114000 mile2.

Vai! Da, mulțumesc că ați subliniat acest lucru, oameni buni - ar fi trebuit să se gândească că ceva a fost acolo. Wolfram insistă asupra faptului că 1900 GJ este cifra corectă pentru un incident total de lumină solară pe zi în AZ, dar evident că trebuie să fie pe kilometru pătrat sau ceva. Vom rezolva asta, imediat.

Acest articol este motivul pentru care trebuie să vă gândiți la rezultatele dvs. Dacă o zonă de mărimea Arizona ar putea hrăni doar 31025 de persoane (așa cum am afișat mai sus și calculez), calculele sunt departe.