孙悟空翻一个筋斗云消耗多少克铀-235?
恰逢国庆,在为祖国母亲庆之际,也看到了近年来祖国航天事业如火如荼的发展,联想到我们悠久而丰厚的历史底蕴,万千华夏子
女十分之激动。同时,善于思考也是万千华夏子女的美德,有两个小疑问:1,火箭上天那么快,有《西游记》里那猴快吗?2,那猴翻一个筋斗,要多少铀-235供能才行?
首先,我们要解决的问题是孙悟空全身行头的重量,以及翻一个筋斗需要的能量。
孙悟空的金箍棒有多重呢?答案是一万三千五百斤。《西游记》中有云:“两头是两个金箍,中间是一段乌铁(黑色),有星斗铺陈;紧挨箍有镌成的一行字'如意金箍棒,重一万三千五百斤。'并有密布的花纹和龙纹凤篆。若要小时,盈盈不足一握;要大时,顷满天地之间。”因为明朝的一斤相当于现在的596.8克,所以金箍棒的重量差不多为:13500×596.8÷1000=8056.8 kg
再说说孙悟空的体重。
根据西游记电视剧演员所说,猴子最瘦,唐僧第二瘦,然后沙僧,然后猪八戒。只能大致算一下:在《西游记第二回中,混世魔王称他“身不满四尺,年不过三旬。”,吴承恩那时候的一尺约为现在的31.1 mm,也就是说孙悟空不足一米二四,那我们就假设空空身高1.24 m吧。又考虑到孙悟空是石头里蹦出来的,那身体应该是由二氧化硅(SiO2)组成。他在炼丹炉里炼了之后,也不应该逃脱硅(Si)和氧(O)这两种元素。
太上老君的八卦炉温度也就差不多1200 ℃,二氧化硅熔点1700 ℃,所以孙悟空不会化,那密度就算是2.6 g/cm3吧。如今,一个正常成年人的体积是0.06 m3左右。孙悟空,一个比较消瘦,身高只有1.24 m的猕猴,体积差不多也就0.03 m3。这样算来,孙悟空的体重应该是:2.6 g/cm3×0.03 m3 =79500 g =78 kg
别忘了,孙悟空头上还有一个24K的紧箍圈。辣么大的金箍,少说也有二两吧。再加上悟空真皮小裙、或者袈裟啥的,全身的行头算下来就大约:m=80 kg(自重)+8056.8 kg(金箍棒)=8136.8 kg
然后,我们再看筋斗云。孙悟空一个筋斗云十万八千里,明朝时的一里等于180丈、一丈等于2步、一步等于5尺、一尺约等于32.66厘米,这样算来一里差不多是:180×2×5×0.3266=587.88 m那么,孙悟空翻一个筋斗云的距离就是:h=108000 里×587.88 m/里=63491.04 km
对于猴子向哪个方向飞是没有限制的,姑且按照其向上飞,那就要克服重力做功。
查阅资料得知,地球上的重力加速度,在赤道上g=9.780 m/s2,在北极g=9.832 m/s2,在北纬45°的海平面上g=9.807 m/s2,在北京g=9.801 m/s2等。我们看孙悟空的出差路线,并不是大家一直以为的向西向西向西哦,而是蜜汁绕圈圈。不过,全程没太靠近过北极和赤道的地方,虽然翻雪山下峡谷了,但我们不管,姑且取g为9.80 m/s2。
如果孙悟空是克服重力做功,向远离地球的方向蹦,那么:E1=mgh=8136.8 kg ×9.80 m/s2×63491.04 km=5.06 ×1012 J
此外,还有人喜欢用动能方程来计算孙悟空携金箍棒翻个筋斗云要做的功。如果按照翻一个筋斗需要0.5 s,那悟空的运动速度就达到了:v=63491.04 km÷0.5 s=126982.8 km/s
E2=1/2mv2=1/2×8136.8 kg×(126982.8 km/s)2=6.56 ×1013 J
但其实这些计算方法都有一定问题。首先,孙悟空的运动肯定会受阻力:平行于地球有空气阻力,向上受重力。孙悟空如果要保持匀速翻跟斗,就需要持续爆发能量并转化为动能。
再者,就算是靠初始速度飞那么高,速度也要超1115 km/s,远大于飞出太阳系的第三宇宙速度(16.7 km/s)(成为地球卫星的第一宇宙速度7.9 km/s,脱离地球的第二宇宙速度11.2 km/s),飞出太阳系So easy。要想解释通,只能是天庭啥的都在太阳系之外的地方。
而且对于此,吴承恩有话要说:“我在写书时,光想让这猴NB了,也没想那么多”
然后,我们再谈谈核裂变。关于日常生活中的核,各位大可不必惊慌。直到今日,核裂变技术已经基本被人类所掌握了。利用核裂变技术让重原子核释放能量来发电,既安全又高效。而这些重离子中,最容易被控制的就是铀-235。
铀-235是铀(Uranium)元素里中子数为143的放射性同位素,是自然界唯一能够发生可控裂变的同位素,主要用做核反应中的核燃料,也是制造核武器的主要原料之一。而日常核电站、反应堆里使用的核纯度很低(<5%),根本达不到爆炸的程度。也不用拿切尔诺贝利事件举例,很多核电站事故中的爆炸都是因为氢气过浓而产生的爆炸。
1个铀-235原子不论裂变产生什么元素,都差不多会产生200 MeV的能量。一个铀-235的质量约为235u,那么1g铀-235中大约有2.56×1021个核子。对于1g铀-235,能够释放出2.56×1021×200 MeV约为5.12×1023 MeV/g的能量,大约为8.19×1010 J/g。
这样看来,孙悟空翻一个筋斗所需要铀-235的质量就是:5.07×1012 J÷8.19×1010 J/g=61.9 g
要知道1kg铀-235裂变,所产生的能量就相当于2700吨标准煤完全燃烧产生的能量。悟空这个筋斗差不多要完全消耗167.13吨标准煤,按照我国集中供热能耗平均在25公斤标煤/平方米计算,这一下能温暖6685平方米。果然硅基生物!
参考文献:
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[4]叶子.除了发电,核能还有这么多用途[N]. 人民日报海外版,2022-08-02(005).
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