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食物可以轉化成熱能嗎

生活 更新时间:2024-07-28 16:23:04

如果我們很餓,手邊隻有一塊生肉,卻找不到任何熱源,那麼該怎麼辦呢?吃生肉?還有另外一個辦法,那就是把肉打熟。

這聽起來好像有些不着邊際,因為從沒有聽說過有人用打擊的方式把一塊生肉變為一塊熟肉,但這又是一個十分有趣的問題,因為從理論上來講,這似乎又可以辦得到,畢竟動能是可以轉化為熱能的。既然理論上存在可能性,那麼我們就可以進入下一個問題了,那就是到底需要打多少次才能夠把一塊肉打熟?此時我們就要把熱能公式搬出來了,即增加的熱能=肉的質量x比熱容x變化的溫度。想要将一生肉變成熟肉,怎麼也得80度,所以這裡變化的溫度就可以設定為80度,但比熱容卻是一個難以獲得的數據。

食物可以轉化成熱能嗎(動能可以轉化為熱能)1

何為比熱容?簡單來講就是1千克物質的溫度升高1開爾文所需要的熱量,其單位為焦耳每千克攝氏度,即J/(kg·℃)。

不同的物質,溫度升高所需要的熱量是不同的,而且可能是差别很大的,比如水的比熱容就是4200J/(kg·℃),,空氣的比熱容則是1030J/(kg·℃),而氫氣的比熱容則高達14000J/(kg·℃)。不同物質的比熱容不同,同一種物質在不同的條件之下,比熱容也是不同的,比如剛才所說的液态水的比熱容為4200J/(kg·℃),但如果将其置于300x10∧5P的壓力環境下,它的比熱容則會下降到4100J/(kg·℃)以下。

食物可以轉化成熱能嗎(動能可以轉化為熱能)2

像水和空氣這些物質的比熱容數據是可查的,而肉的比熱容數據則無法直接獲得,而且不同的肉的比熱容也存在着較大的差異,所以想要獲得一塊肉的比熱容數據隻能通過實驗。

物質的比熱容實驗還是比較簡單的,我們隻需将一塊肉放置在溫度已知的熱水之中,然後水的溫度會下降,肉的溫度會上升,之後隻需要測定肉溫度增加的數值,就可以計算出它的比熱容了。有了比熱容之後就可以帶入到熱能公式之中求得将一塊生肉變為熟肉到底需要增加多少熱能了,最後就可以計算所需的動能,然後就知道要打多少次才能把一塊肉打熟了。

食物可以轉化成熱能嗎(動能可以轉化為熱能)3

如此有趣的問題,自然已經有人進行過計算,根據一位名為瑞德·阿蘭的物理學教授所給出的數據,如果用手拍,将一隻2千克重的生雞加熱到74攝氏度大概需要超過49萬個巴掌。

不過這個數據是純理論性質的,在現實之中如果真要把一隻雞拍熟,需要的巴掌遠比這個數字要多,為什麼呢?因為要将一隻雞弄熟,需要持續的熱量,并不是隻要将其加熱到70多度就可以了,所以在拍完49萬個巴掌之後,還要繼續拍,以便讓雞肉保持持續性的高溫。另一方面,在擊打的過程中,肉不僅會吸收熱量,還會喪失熱量,如果算上流失的熱量,那麼巴掌的數量可能就要提升到百萬以上了。

食物可以轉化成熱能嗎(動能可以轉化為熱能)4

雖然有了理論,但實踐才是檢驗真理的唯一标準,如果沒有親眼看到一塊肉被打熟,大多數人肯定還是會覺得這太不可思議了,于是就真的有人做了這樣的實驗。

一位名為路易斯·魏斯的國外小哥就親手打造了一個“打肉機”,并将其命名為“打肉機9000”,這個東西由一個木頭手臂和一個電機系統組成,第一次實驗就驗證了擊打的确能夠使雞肉升溫,不過溫度隻升高了16℃,于是他又再次打造了一個更為強大的打肉機,不過實驗仍舊沒有成功,因為雞肉被打爛了。這就是現實中的另一個問題了,動能雖然可以轉化為熱能,但動能也能讓食物灰飛煙滅。

食物可以轉化成熱能嗎(動能可以轉化為熱能)5

最後一次,路易斯·魏斯将雞肉放置在了一個由氣凝膠絕緣材料所打造的超薄容器中,再次開始了擊打,最終将雞肉加熱到了55℃,而加熱到這個溫度一共擊打了135000次。

雖然最後仍然沒有能夠通過擊打的方式把肉弄熟,但卻足以證明理論的正确性,因為雞肉的确升溫了,如果繼續下去,相信最終雞肉是會熟的。我們現在知道了,擊打的确能夠把生肉變成熟肉,但我們千萬不要試圖用手去把一塊肉拍熟,因為力是相互的,能量是守恒的,所以用手來進行這樣的實驗,最終隻有兩個結果,第一個是實驗失敗,肉沒能被打熟,另一個是實驗成功,肉熟了,與此同時,手也熟了。

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