Frage:
Wie lange kannst du 1 Million Grad überleben?
Briguy37
2013-03-27 19:26:57 UTC
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Ich habe meinen Vater dies einmal gefragt, als ich ungefähr 14 Jahre alt war, und er sagte, dass Sie mit Sicherheit sterben würden, egal wie kurz Sie einer so hohen Temperatur ausgesetzt waren. Das Gespräch lief ungefähr so ​​ab:

  Ich: Was ist mit einer Millisekunde? Dad: Natürlich nicht. Ich: Eine Nanosekunde? Papa: Nein. Ich: 10 ^ -247 Sekunden? Papa: Tod.  

15 Jahre später denke ich immer noch, dass Sie einige Zeit überleben könnten, obwohl Sie sicherlich ein paar Schichten gekocht bekommen würden. Was ist also die längste Zeit, die Sie theoretisch einer Hitze von 1.000.000 Grad F standhalten und leben können, um davon zu erzählen? Nehmen wir an, Sie tragen normale Kleidung (ein T-Shirt, Jeans, Turnschuhe, eine Sonnenbrille und eine Baseballkappe), die Luft um Sie herum ist das einzige, was erwärmt wird, und Ihr Freund sprüht Sie nach Ablauf der Zeit mit einem Feuerlöscher und die Luft kehrt auf magische Weise auf schöne 73 Grad F zurück.

"Nun, er hat die Plasmaexplosion überlebt ... aber erstickt vom CO2, während Joey seine Kleidung auslegte."
Welche Temperatur benötigt die er ... "Denaturierung" von Hautprotein? Scheint wie ein Problem mit latenter Wärme / Thermodynamik / Wärmeübertragungsrate / erstem Hauptsatz der Thermodynamik! `: P`
Übrigens gibt es keine $ 10 ^ {- 247} $ Sekunden, da diese viel kürzer als die Planck-Zeit wären.
Sie sollten dies dem "Was wäre wenn?" auf XKCD.
@vsz, Ich glaube nicht, dass es einen Konsens gibt, dass die Planck-Zeit das kürzeste Zeitintervall ist.
hängt von Ihrer Leitfähigkeit, Wärmekapazität und Belastbarkeit Ihres Körpers ab
Gilt das für Chuck Norris?
@Clustermagnet Chuck Norris kann in weniger als 5,39 $ * 10 ^ {- 44} $ Sekunden ein Brett aus dem Leben werfen.
Das einfache Berühren von Gegenständen bei hohen Temperaturen ist nicht unbedingt ein Problem, wenn die Wärmekapazität wirklich niedrig ist.
Obligatorische XKCD-Referenz (Beantwortung einer Frage, die Ihrer sehr ähnlich ist): https://what-if.xkcd.com/115/
Götter, ich liebe xkcd!
Fünf antworten:
Luboš Motl
2013-03-27 19:41:26 UTC
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Lassen Sie mich erwähnen, dass die auf 1 Million Grad erhitzte Luft kein Gas ist. Es ist wahrscheinlich Plasma.

Nur Schätzungen in der Größenordnung. Es dauert Sekunden, bis Ihre äußere Hauttemperatur um 1 ° C abfällt oder ansteigt, wenn der Unterschied zwischen Körper und Lufttemperatur etwa 10 ° C beträgt. Wenn es 1 Million ° C wäre, dh 100.000 Mal höher, wäre die Erwärmung der Haut ungefähr 100.000 Mal schneller, aber es scheint mir wahrscheinlich, dass sogar Mikrosekunden noch in Ordnung wären: Das könnte die Zeitskala sein, bei der Sie anfangen würden Verbrennungen fühlen.

Allerdings müsste man das tatsächliche Verhalten der "heißen Luft", wie Sie es nennen, nämlich des Plasmas, analysieren. Bei einer Million Grad ist es ionisiert und sendet thermische Röntgenstrahlen aus. Dies ist eine sehr schädliche ionisierende Strahlung. Auch das Plasma selbst ist ionisiert. Diese Zustände führen wahrscheinlich schneller zur Entstehung von Krebs, als Sie durch die Hitze verbrannt werden. Eine relevantere Berechnung als die Wärmeantwort würde sich also wahrscheinlich mit der Anzahl der Röntgenphotonen befassen, die Sie "irgendwie nicht tödlich" aus der "Luft" absorbieren können.

Die Wärmestrahlung ist unvermeidlich und dominant. Im ersten Absatz wurde nur die Wärmeleitung erörtert. Aber die Wärmestrahlung geht wie $ \ sigma T ^ 4 $. Wenn also die Temperatur 160-mal höher ist als die Oberflächentemperatur der Sonne, trägt die Strahlung $ (160) ^ 4 \ sim 10 ^ 9 $ mal mehr Energiefluss als wenn Sie ' Ich sitze neben der Sonnenoberfläche. Und die Energieflüsse in der Nähe der Sonnenoberfläche sind etwa 10 ^ {5} $ mal größer als an einem sonnigen Strand, sodass die Wärmestrahlung etwa 10 ^ {14} $ mal intensiver ist als die Sonnenstrahlung. Selbst wenn Sie diese Strahlung nur als nicht krebserregende Hitze betrachten, kann die sichere Zeit auf etwa 10 ^ {- 14} $ Sekunden reduziert werden. Wenn Sie feststellen, dass die Energiezählung den schädlichen Einfluss der Röntgenstrahlen stark unterschätzt, erreichen Sie eine kürzere Sicherheitszeit, möglicherweise 10 ^ {- 20} $ Sekunden.

Ich bin jedenfalls zuversichtlich, dass Sie niemals so etwas wie $ 10 ^ {- 247} $ Sekunden erreichen werden. Aus praktischer Sicht passiert in diesen extrem kurzen Zeitskalen nichts, sie sind wirklich unphysisch. Sie würden wahrscheinlich kein einziges thermisches Röntgenphoton während einer so lächerlich kurzen Zeitskala absorbieren, so dass solche kurzen Belichtungen als "absolut sicher" bezeichnet werden können. Sie sind natürlich auch völlig unmöglich. Sie können niemals einen Schalter entwerfen, der nur für $ 10 ^ {- 247} $ Sekunden "etwas einschaltet".

Vieles würde auch von der Dichte des superheißen Plasmas abhängen. Ich bin sicher, Sie könnten sich ein Szenario ausdenken, in dem ein ausreichend diffuses Superhot-Plasma für makroskopische Zeiten überlebensfähig wäre.
@JerrySchirmer Die heißen Teile des ISM können bis zu 10 ^ -4 Ionen / cm ^ 3 betragen; Das ist ~ 10 ^ 23 mal weniger dicht als Luft. Unter der Annahme, dass die Strahlungsgefahr linear zur Dichte ist, würden Sie lange vor den ~ 1000 Sekunden, die die Strahlungsdosis benötigt, um gefährliche Werte zu erreichen, an Dekompression sterben.
Betreff: "Die Wärmestrahlung ist etwa 10¹⁴-mal intensiver als die Sonnenstrahlung. Selbst wenn Sie diese Strahlung nur als nicht krebserregende Wärme betrachten, kann die sichere Zeit auf etwa 10⁻¹⁴ Sekunden reduziert werden." bedeutet dies, dass die sichere Zeit an einem sonnigen Strand ungefähr 1 Sekunde beträgt?
Sehr geehrte @ruakh, yup, ich stimmte zu, dass ich diesen numerischen Wert verwendet habe, aber es ist wahrscheinlich eine viel zu kurze Schätzung. Mittags sollte es 50 Minuten dauern, bis Ihre Haut brennt, sodass der resultierenden Zeit in diesem Absatz zusätzliche 3 Größenordnungen hinzugefügt (verlängert) werden können.
Du bist diese Woche bei 900 Punkten (fast 4 Tage). Wirst du 1000 in 5 Tagen machen? : D.
Wahrscheinlich ja, es zeigt jetzt 1040 ... ;-)
Es ist auf keinen Fall so kurz wie $ 10 ^ {- 20} $ Sekunden, da sich jeder externe Effekt während dieser Zeit nur $ 3 \ mal 10 ^ {- 12} $ Meter ausbreiten würde (viel weniger als ein Atomradius).
Alexander
2013-03-28 00:31:47 UTC
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Mehr als 5 Minuten ...

Jeder Kontakt mit einem dichten Material bei einer Million Grad wäre sicherlich ziemlich tödlich, wie Lubos richtig hervorhob. Versuchen Sie, die Wärmeenergie abzuschätzen, die absorbiert wird, wenn Sie bei dieser Temperatur einen Metallblock (d. H. Plasma hoher Dichte) "berühren".

Wenn Sie jedoch Jerrys Kommentar hinzufügen, kann die Zeit viel länger sein, wenn Sie nur etwas so Heißes berühren. Es stellt sich heraus, dass dies tatsächlich eine gute medizinische Anwendung für Plasmen ist: Sie können die Bakterien auf Ihrer Haut verbrennen, aber es passiert nicht zu viel anderes: Plasmastrahl im Journal of Physics D, Plasmastrahl auf geek.com.

Das Plasma wird aus einer 10-kV-Spannungsquelle erzeugt, sodass die Temperatur dieser Gasmoleküle sicherlich ziemlich hoch ist (aber möglicherweise nicht eine Million). Andererseits ist die Dichte im Vergleich zur normalen Umgebungsluft so gering, dass die Haut nicht stark geschädigt wird. Es dauerte fünf Minuten, um 17 Bakterienschichten zu "verbrennen". Daher kann es lange dauern, bis Ihre Haut ernsthaft geschädigt wird.

Darüber habe ich mich schon gewundert. Hier haben Sie einzelne Kerne, die Ihre Haut mit enormen Geschwindigkeiten peppen. Würden sie nicht leicht eindringen und in der Tiefe Schaden anrichten?
@MikeDunlavey:, das ganz davon abhängt, was die Partikel sind. Verschiedene Arten von Strahlung dringen unterschiedlich in die Haut ein - manche Dinge prallen ab, manche sind schädlich und manche passieren sie, ohne überhaupt zu interagieren. Und die Durchdringung hängt immer vom Energieregime ab. Wikipedia hat viele Diskussionen darüber.
Einige Ionenstrahlen werden sogar für die Krebstherapie verwendet, da sie tatsächlich in die Haut eindringen und den größten Teil der Energie nur in einer bestimmten, genau definierten Tiefe in den Körper übertragen! Also ja, es hängt ganz von den Partikeln ab. (im Gegensatz zu den meisten Photonen, die die meiste Energie auf die Haut übertragen) - korrigieren Sie mich, wenn ich falsch liege, ich bin nur ein Informatiker, der zufällig in der Nähe eines Forschungsinstituts lebt, das diese Art der Therapie erforscht.
@kutschkem Bei dieser Form der Strahlentherapie werden Ionen verwendet, die auf Reisen durch den Körper langsamer werden und den größten Teil ihrer Energie erst freisetzen, bevor sie in einer bestimmten Tiefe stecken bleiben.Das ist ungefähr die einzige Art von Strahlungsproblem, die der Typ nicht haben wird, denke ich :)
Petr Pudlák
2013-03-28 02:02:39 UTC
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Das Plasma, in dem Sie sich befinden würden, könnte eine extrem niedrige Dichte und einen extrem niedrigen Druck aufweisen. Es könnte fast Vakuum sein, nur ein paar Atome, aber mit sehr hoher Geschwindigkeit. Es hätte also eine extreme Temperatur, aber die gesamte Wärmeenergie wäre sehr niedrig und das Gas würde durch Kontakt mit Ihrer Haut sofort abkühlen. In einem solchen Fall würden Sie durch die Temperatur überhaupt nicht geschädigt. Der einzige Faktor wäre, wie lange Sie im Vakuum überleben könnten. Und da sich Informationen über Druckänderungen durch die Schallgeschwindigkeit ausbreiten, würde Ihr Körper bei ausreichend kurzer Zeit das Vakuum nicht bemerken.

Ein ähnliches Phänomen tritt in unserem Sonnensystem auf. Die Korona der Sonne hat ungefähr ein bis drei Millionen Kelvin, aber da ihre Dichte 10 ^ {12} $ niedriger ist als die der Photosphäre der Sonne, strahlt sie im Vergleich zur Oberfläche der Sonne ungefähr ein Millionstel sichtbares Licht aus.

Ein anderes ähnliches Phänomen tritt in unserer eigenen Atmosphäre auf! "Das stark verdünnte Gas in dieser Schicht kann tagsüber 2.500 ° C (4.530 ° F) erreichen. Obwohl die Temperatur so hoch ist, würde man sich in der Thermosphäre nicht warm fühlen, weil es ist so nahe am Vakuum, dass es nicht genug Kontakt mit den wenigen Gasatomen gibt, um viel Wärme zu übertragen. "-http: //en.wikipedia.org/wiki/Thermosphere
krs013
2013-03-27 21:26:36 UTC
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Ich bin mit Luboš darüber, dass die Strahlung dich töten wird, aber nur, wenn der Druck dich nicht zuerst tötet. 1.000.000 Grad Fahrenheit sind ungefähr 500.000 Grad Celsius, in Anteilen der absoluten Temperaturen (Kelvin) wäre dies ungefähr das 2.000-fache der Raumtemperatur. In einem versiegelten Raum bedeutet dies, dass Sie plötzlich unter dem 2.000-fachen Luftdruck stehen. Da der normale atmosphärische Druck etwa 10 $ \ text {N / cm} ^ 2 $ beträgt, treten plötzlich $ 20.000 \ text {N / cm} ^ 2 $ auf. Das entspricht in etwa einem Auto, das auf jedem Quadratzentimeter Ihres Körpers sitzt. Ich weiß nicht, wie schnell der Körper implodieren kann, aber ich würde nicht erwarten, dass Sie lange halten.

oder umgekehrt, wenn Sie den Druck konstant halten, haben Sie bei solchen Temperaturen sehr wenig Luft um sich herum, was wahrscheinlich die Wärmeübertragungsfähigkeit der Luft-Haut-Grenzflächenschicht verringert.
wahr, also ich denke du würdest nur ersticken.
Nikolaj-K
2013-03-27 20:31:56 UTC
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Mehr Heuristiken:

1 Million Kelvin entspricht 86 Elektronenvolt, was um den Faktor 10 mehr ist als jede Bindungsdissoziationsenergie für vernünftige Moleküle.

Die mittlere Geschwindigkeit der für Sie kommenden Sauerstoffatome sollte im Bereich von 35000 m / s liegen, dh 100-mal der Schallgeschwindigkeit (für die Berechnung habe ich eingesteckt 2 * Sqrt [2 * (Boltzmann-Konstante) * 10 ^ 6 (Kelvin) / (Pi 16 * Protonenmasse)] auf WolframAlpha)



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