[提问]
如果你把一个电吹风放在一个密封的1m见方的铁盒子里,并且一直开着电源让它不停地吹会发生什么?[回答]
一个普通的电吹风功率大概是1875瓦。所有的这1875瓦的能量最终总要有个去处。不管盒子里发生了什么,只要这1875瓦的电能被消耗掉了,那么最终就会产出1875瓦的热能和机械能。对于所有使用电能的设备来说都是如此。比如说有人会担心插在插座上的充电器(没有连充电设备)会浪费电力,那么他们的担忧是正确的吗?根据热交换你可以得出一个简单的经验法则:如果一个不在充电的充电器摸起来不是很温暖,那么它一天消耗的电费不超过一便士;而对于一个智能手机充电器来说,如果它摸起来不温暖,那么它一年所消耗的电费不超过一便士。这一法则对于几乎一切依靠电力的设备都有效。(只要你没把充电器连上充电设备就行。因为一旦充电器连上了某个设备,比如智能手机或笔记本电脑,那么电力就会从墙里通过充电器流入充电设备。)
现在回到之前盒子的那个问题。
热量会从电吹风中流出并进入盒子。假设电吹风足够坚挺,那么盒子的内表面会一直升温直到外表面的温度达到60摄氏度(140华氏度)。在这个温度下,盒子散发热量的速度正好和电吹风发出的热量的速度相等,于是整个系统便进入了平衡状态。
如果盒子外面有一点微风,或者盒子放在潮湿的或金属表面上,那么它散发热量的速度会更快,平衡温度会因此降低一些。如果盒子是金属做的,那么只要你敢触摸这60摄氏度的表面超过5秒,那么你的手一定会烫伤。如果是木头做的,虽然你可以摸得时间会更长些,但是电吹风的吹嘴对着的那部分木头有着火的危险。盒子的内部就像烤箱一样。里面的温度高低取决于盒壁的厚度,盒壁越厚或者绝热性越好,温度就能升得更高。其实不用很厚的盒子产生的高温就足以烧毁电吹风了。但我们不妨假设我们有个春哥附体的无敌电吹风,如果我们真有这么酷的电吹风,要给它加上限制真是暴殄天物。
当18750瓦特的能量流出电吹风之后,盒子的表面将会达到200摄氏度(475华氏度),和一个在中低火力上烧的平底锅的温度差不多。
我很想知道这个转盘最高能转到多少
现在盒子表面的温度已经达到600摄氏度,足以让它放出黯淡的红光。
如果盒子是铝制的,那么它的内部已经开始融化了;如果它是铅制的,那么它的外表面将开始熔化。如果它放在木头地板上,那整装房子已经烧起来了。但我们不管周围发生了什么,因为我们的电吹风春哥附体,金身不破。
如果你把两兆瓦(2×10^6 瓦特,2MW)的能量注入激光的话,它已经足以摧毁导弹了。当温度达到1300摄氏度时,盒子已经和熔岩差不多热了。再来一发!盒子里已经聚积了18兆瓦(18×10^6 瓦特,18MW)的能量。再来一发!187兆瓦(187×10^6 瓦特,187MW)的的能量足以让盒子发出白光。没有多少种材料制成的盒子能承受这样的高温,所以我们得假设盒子也是春哥附体。不过……地板承受不住了。。。但在它烧穿地板之前,有个人在它底下扔了个装满水的气球。水蒸气产生的冲击力直接让盒子飞到外面的人行道上。(注:如果你某天和我一起被困在着火的建筑里,然后我提出一个我们该怎么逃出去的想法,你最好忽略我。。。)1.875千兆瓦(1.875×10^9 瓦特,1.875GW)了!根据《回到过去》中所说,电吹风已经产生了足够回到过去的能量。
现在盒子发出的光线足以亮瞎你的氪金狗眼,而且由于巨大的热量,你只能呆在数百米之外。盒子现在安坐在越来越多的岩浆池中央,任何距离50到100米之间的物体都燃起了熊熊大火。热量和烟直冲云霄,盒子底部的气体的周期性爆炸让盒子飞上了天,它在哪里掉下来,哪里就开始着火,并形成新的岩浆池。18.7千兆瓦(18.7×10^9 瓦特,18.7GW)了!盒子周围的环境和已经和发射宇宙飞船时的底板差不多了。盒子开始被它自己照成的强烈上升气流颠得七晕八素。1914年,H.G. 威尔斯在他的著作《获得自由的世界》(The World Set Free)中假想了像现在这个样子的装置。他描述了一种炸弹,它不是只爆炸一次,而是不停地爆炸,就像在城市中心地带引起无法扑灭的大火的缓缓燃烧的炼狱一样。如果把这个故事放在30年后,它说描述的其实就是原子弹。盒子现在在空中飞来飞去。一旦它接近地面,受到炙烤的地面产生的气流又会将它送回空中。1.875兆兆瓦(1.875×10^12 瓦特,1.875TW)是什么概念?想象一下每秒有一幢房子那么大的TNT在你身边爆炸的样子。一连串的火焰风暴——大量的火焰靠产生它们自己的风力系统维持下去——在地球表面肆虐。现在已经解锁新的成就了!现在电吹风消耗的能量已经让人难以置信地超过了地球上所有电器消耗的能量的总和!现在在高空中乱飞的盒子每秒放出的能量相当于人类第一颗原子弹的爆炸能量乘以三。接下去会发生什么已经显而易见了。这玩意儿在摧毁地球前会在大气层里乱飞。
让我们想想别的。
当盒子经过加拿大北部时我们将旋钮调到零。随着急速的冷却,盒子开始坠落,伴随一股烟雾落在大熊湖里,然后……旋钮调到了11千兆兆瓦(11×10^15 瓦特,11PW)。先讲一个小故事:人造物体有官方记录的最快的速度是由太阳神2号探测器创造的,它在围绕太阳飞行时达到了每秒70千米的速度。把探测器换成一个两吨重的井盖其实也没什么问题。如果把井盖放在一根管子的顶部,底下是洛斯阿拉莫斯实验室控制的一个地下核爆测试地,而这次试验是铅垂行动的一部分。当一千吨当量的核弹在底下爆炸后,这玩意儿事实上就变成了核能土豆加农炮,给予井盖巨大的能量。装在盖子上的高速摄像机只来得及拍摄到一帧图像,然后它就被摧毁了——这说明井盖的移动速度最少是每秒66千米。而井盖也就此没了踪影。每秒66千米差不多是逃逸速度的六倍,但井盖不太可能进入太空。牛顿的冲击深度猜测指出井盖要么因为与空气的撞击而被彻底破坏,要么就慢下来掉回地球。而我们那个突然启动的电吹风盒子本来是在河水里上下漂动,之后也会经历一个相似的过程。盒子底部被加热的水蒸气向外膨胀,而随着盒子飞到空中,整个河流的表层水都会汽化,而水蒸气在巨量辐射的作用下转变为等离子体,进而进一步使盒子加速。
与之前和大气层猛烈碰撞的井盖不同,巨量的辐射会加热井盖周围的空气,形成一个不断膨胀的等离子体气泡,而在此之中阻力极小。盒子很轻松地就飞出了大气层,继续一路向外飞,看起来会逐渐从"第二个太阳"变成一颗"矮星"并消失在我们的视野之外。加拿大西北地区大部分地方都会燃起熊熊大火,但地球不至于毁灭。不过我们或许希望这样的事情不会发生。
[提问]
如果我在一个普通的乏燃料池游泳会怎么样?我是不是要潜到水底才会受到致命剂量的辐射?我在表面能安全地呆多久?维基百科:乏燃料,是经过辐射照射、使用过的核燃料,含有大量放射性元素,但已经无法继续维持核反应,通常由核电站产出,由于会对接触者的健康造成严重威胁,因此必须妥善处理。[回答]
假设你的游泳技术还算不错的话,那么你差不多可以通过不停踩水的方式活个10到40小时。过了这个点之后,你就会因为体力不支而发生溺水,对于底部没有核燃料的水池来说也是如此。核反应堆产生的乏燃料是具有高度放射性的。水在屏蔽辐射和散热方面性能很不错,因而乏燃料被储存在水池底部,直到其中的放射性物质活跃程度降低到一定程度后才会转移到干桶中。对于这些干桶该储存在哪里我们目前没有达成共识,但总有一天我们会找到解决方案的。下面是一个普通的乏燃料储存池的样子:
溢出的热量不是大问题,虽然理论上来说乏燃料池中水的温度可以达到50摄氏度,但在现实中水温一般介于25度到35度之间——这比大多数泳池的水温要高,但比浴缸里的水温要低。对于那些由乏燃料释放出来的辐射来说,每7厘米深的水就能把辐射量减半。辐射剂量最高的燃料棒通常是最近才从核反应堆里移除出来的。基于安大略电力公司的这份报告中给出的辐射水平,如果把刚取出来的燃料棒放在燃料池中,那么危险区域如下:
就算你潜到水底,用手肘碰一下刚拿出来的燃料罐,然后再立即游回水面,你受到的辐射基本上会让你丧命。如果你在最外面的那块区域,那么你想呆多久就呆多久——燃料棒核心所释放出的辐射剂量比你在它周围走动时受到的本底剂量还少。事实上,只要你呆在水下,那么绝大多数正常的本底辐射是够不到你的,所以说你在乏燃料池里踩水受到的辐射剂量比你在大街上走时受到的还要少。注:本地辐射,也称为背景辐射,在环境中普遍持续存在,通常来自人类活动排放和自然界的释放。
以上讨论的情况只是建立在没有什么东西出差错的情况下的,如果乏燃料棒的外壳发生了腐蚀,那么水中就可能会有些裂变产物。这些物质能够很好地清洁水质,而且你在里面游泳也不会受到伤害,但它的辐射剂量超过了法律许可的程度,所以你不能把这里的水用作瓶装水卖出去。(太糟糕了——否则它就是能量饮料了。)我们知道在乏燃料池里游泳一般来说是安全的,因为定期会有潜水员进行保养。但是,这些潜水员也必须小心。
在2010年8月31日,一位潜水员正维护瑞士莱布施塔特核电站的乏燃料池。突然他发现在池子底部有一根长度不明的管子,于是他通过无线电询问主管该怎么办。主管让他把管子放到他的工具篮里,他也这么做了。由于水池中气泡的声音太响,他没有听到辐射警报的响声。当工具篮被提出水面后,屋子里顿时警铃大作。工具篮被扔回水中,潜水员也马上离开了水池。他身上的辐射计量器显示他受到的全身辐射剂量比正常水平高,而他右手上的剂量更是大得出奇。原来这根管子是反应堆核心中的辐射监测器上的一根保护性管线,被长时间的中子流弄得具有高度放射性。在2006年一个舱室关闭时它意外地脱落了下来,然后就沉到了燃料池底部一个不起眼的小角落里,而在之后的四年里居然没有人发现。要是那名潜水员把这根管子放到工具腰带或者背包里等靠近身体的地方的话,管子上的辐射物质足以使他丧命。正如前面所说的,水救了他一命,只有他的手——手比身体其他娇嫩的内脏器官更能承受得起辐射——受到了大剂量的辐射。
[提问]如果在海洋底部最深处(挑战者深渊)挖一个半径10米且通向太空的洞,那么海水会以多快的速度漏出去?海水一点点抽干了地球又是怎样一番景象呢?[回答]首先说一点:我粗略地估算了下,如果航空母舰沉没了而且又恰好又卡在这个排水口,那么水产生的压强足以轻松将其折断,然后把它吸进去。哈哈哈哈!那你要把洞的另一头放在那里呢?如果它太靠近地球,那么海水又会掉回大气层。在海水下落的过程中,它的温度会不断升高,然后变成水蒸汽,而水蒸汽最后又会冷凝成雨,最后还是会落回海洋。只是在这个过程中对大气层的能量输入足以彻底搅乱地球的气候,这还没考虑高空巨量水蒸汽带来的后果呢。所以我们得把洞的另一头放得远一点——比如放到火星上。(其实我很想把它放到火星探测器"好奇号"的上面,这样我们就终于能有火星存在液态水的确切证据了!呵呵……)那地球上会发生什么变化呢?变化不大。事实上要等上几十万年海洋才会全部漏完。不信?虽然这个洞比篮球场要宽,虽然海水以极高的速度从这个洞流出,但是记住海水是非常非常多的。其实海平面每天下降的高度不会超过一厘米。而且海面上还不会出现酷炫的漩涡——因为洞太小了,大海太深了。(这也是为什么浴缸里的水在刚开始流出去时不会产生漩涡,至少要等一半的水流出去才会出现漩涡。)但不妨假设为了让水漏地更快些,我们丧心病狂地挖了更多的洞。(记得每隔几天清理一下过滤网,不然就要堵了。)然后我们来看看世界地图会发生怎样的变化。一开始看起来是这样的:
然后是海平面下降50米时的景象:
这两张图看起来挺相似的,但其实还是有些区别的。斯里兰卡、新几内亚、英国、爪哇岛、婆罗洲现在和它们的邻国有陆地联通了。在漏了2000年后,荷兰终于高出海平面,变得不那么湿了。没有了灾难性洪水的困扰,荷兰人终于可以把精力放在向外扩张上了,于是他们立即倾巢而出,对新暴露出来的土地宣示了主权。
当海平面下降100米后,加拿大新斯科舍省海岸边上出现了一个巨大的岛屿,而之前这里还是大浅滩(Grand Banks)。你可能注意到了一些不同寻常的地方:并非所有的海洋都在缩小。比如说黑海在缩小了一点点之后就不在变小了。这是因为这些水体不再与海洋相连。随着水平面的下降,一些盆地露了出来,切断了它之中的水与大海的联系。流出这些盆地的水可能会"挖"出一条比盆地更深的海峡,这样水就能继续流出去了,不过这取决于海床的构造。但大多数盆地里的水就这样被大陆给围住了,也就不会再流出去了。
当海平面下降200米时,世界地图看上去就有些奇怪了。新的岛屿不断出现;印度尼西亚连成了一大坨,荷兰人控制了欧洲大半地区。
日本现在成了连接朝鲜半岛和俄罗斯的地峡。新西兰又新添了一些岛屿。荷兰人继续向北扩张。
新西兰变得越来越大了。北冰洋已经孤立,水位也不再下降。荷兰人跨过新形成的大陆桥来到了北美。
海平面已经下降了两千米了。新的岛屿左一个右一个地冒了出来。加勒比海和墨西哥湾马上就要与大西洋分离开来了。我不知道新西兰在干啥。
当海平面下降三千米时,许多洋中脊的顶峰——洋中脊是世界上最长的山脉——开始露出水面。许许多多长条形的新大陆开始出现。
到现在为止,世界上大部分的海洋已经彼此之间不再联通了,排水孔也渐渐地没有水了。至于新出现的内海的准确位置和大小很难预测,上图只是一个大概的估计。
上面这张图就是能流的水都流完后世界地图的样子。现在还是有许多水没流走,虽然大部分都是非常浅的浅水,但还是有深达四五千米的海沟的。抽空海洋一半的海水会对气候和生态系统造成无法估计的影响,但可以肯定的是生态圈会崩溃,大量物种会灭绝。但是我们人类还是有可能幸存下来的,但我们将不得不直面这样的景象:
或许我们就不应该手贱把大海抽成这样的……
[提问]如果你随机拨打一个电话号码,然后说"上帝保佑你"。那么有多大几率接电话的那人刚打过喷嚏?我指的是平均来说,而不只是在春天或秋天的时候。[回答]
这个概率有点难算,不过大致是四万分之一这么个概率。
在你拿起电话前首先要记住,有10亿分之一的几率你要打给的那人刚杀了一个人。所以在你送出祝福的时候最好小心一点。不过很显然打喷嚏的概率要比谋杀高出许多,所以接电话的那人刚打过喷嚏还是很有可能的。至于想用这个方法抓住杀人犯……你还是回去洗洗睡吧。
友情提示:我现在要开始进入正题了……和谋杀率相比,没有多少学术研究会选取打喷嚏率这玩意儿。而被引用次数最多的人均打喷嚏频率来自于一名受ABC广播公司采访的医生,他觉得平均每人每年会打200次喷嚏。在为数不多的几个学术数据来源中,有一个研究诱使受试者产生过敏反应,然后监测他们打喷嚏的情况。为了估计平均打喷嚏的频率,我们不妨直接忽略这个研究打算采集的所有真实医疗数据,转而关注实验中的对照组。对照组里的受试者完全不接触过敏原,他们只是在一个房间里共计坐了17620分钟。对照组中的受试者在这58小时左右的时间里一共打了四次喷嚏[6],假设他们只在醒着的时候才会打喷嚏,那么相当于每人每年会打约400个喷嚏。在谷歌学术搜索的帮助下,我们找到了5980篇2012年发表的提到"打喷嚏"的论文。假设这其中有一半的论文是在美国发表,并且平均一篇论文有四位作者,那么你有一千万分之一的概率打给了一个正好在当天发表了一篇关于打喷嚏的论文的作者。而在另一方面,每年美国都会有60个左右的倒霉蛋被闪电劈死。这意味着你有十万万亿分之一的概率打给一个30秒前刚被闪电劈死的倒霉蛋。
最后,我们不妨假设在这篇文章发布的当天,有五位读者决定实践一下。如果他们24小时没日没夜地不停打电话,那么有三万分之一的概率他们打给的那人正在通话中——因为那人也在给人家打相同的祝福电话。而有十万万亿分之一的概率在同一时刻这两个无聊鬼正好互相打给对方。
此时此刻,老天爷看不下去了,于是一道闪电把他们都劈死了(正所谓不作死就不会死……)
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