1 million varmegrader i 1 millisekund

[Støvsuger]

Hei,

 

En kollega kom med denne etter min mening, syke påstanden:

 

Om det hadde blitt 1 million varmegrader i 1 millisekund, hadde man da dødd?

Svaret er åpenbart ja, etter min mening, men hun mener da at man ikke hadde dødd.

 

Jeg har prøvd å forklare henne, kommet med eksempler men hun forstår ikke.

 

Har noen av dere en vitenskapelig måte å forklare dette på?

 

Kanske ikke riktig sted å spørre om, men tar sjansen.

[geir__hk]

Kommer helt an på hvilket medium som skulle overføre denne varmen, dets kontaktflate og mekaniske trykk mot hud.

 

Er dette relevant for jobben deres (hva jobber dere forresten med) ?

[Sydvest]

Tror de leverer jobbfrukt

[SeaLion]

Nei, hvis det var lufta som et veldig kort øyeblikk ble veldig varm, så ville man ikke dødd. Antagelig ville man ikke merket noe som helst, eller bare noe som minnet om et lite stikk i huden.

 

Det er f.eks fullt mulig å gå barbeint på glødende trekull. Kjernen i trekullet holder over tusen grader, men varmeledningsevnen til trekull er meget liten. Så ved å gå med normal hastighet rekker fotsålene ikke å bli så varme ved hvert tråkk at huden blir brent. Man kjenner godt at det varmt (jeg har selv prøvd dette), men så lenge man ikke blir stående for lenge på hver fot, så rekker ikke huden og vevet å bli svidd.

Luft har heller ikke særlig god varmeledingsevne, det er derfor vi ofte bruker luft som et isolasjonsmedie (isolasjonsmattene i husveggene fungerer fordi de gir mange luftlommer). Luftmolekylene vil derfor ikke rekke å overføre særlig mye varmeenergi i løpet av et millisekund, så jeg er enig med kollegaen din. Den skisserte situasjonen vil derfor verken være dødelig eller skadelig.

[gravypressure]

Jeg tror (uten vitenskapelig begrunnelse) at man vil ta stor skade av dette.
 

Hvis man sammenligner med et lynnedslag, hvor temperaturen kan komme opp i 28.000 grader. Man ser jo folk som har blit truffet av lynet kan få store brannskader, selv om det bare er et brøkdels sekund.

Ved å oppleve en million grader, burde symptomene bli fatale.

[madammim]

Jeg tror ikke en direkte sammenligning med lyn er rett. Ved lyn er det store mengder energi som overføres og gir skade. Men samtidig så ville vel 1 million grader i ett ms gitt en brå oppvarming/kjøling av luften som da ville skapt en trykkbølge som ville være dødelig, på samme måte som lyn oppvarmer luft som igjen skaper torden?

[Frank Drebin]

Blir ikke dette som å stå inne i en atombombeeksplosjon? De er heller ikke langvarige, men står man nært nok så fordamper man pga. varmestrålingen.

[hekomo]

Blir ikke dette som å stå inne i en atombombeeksplosjon? De er heller ikke langvarige, men står man nært nok så fordamper man pga. varmestrålingen.

Varmen varer vel litt lenger enn 1 millisekund?

[Frank Drebin]

Varmen varer vel litt lenger enn 1 millisekund?

Tar dette etter hukommelsen, så tidene blir ikke helt nøyaktige. Fisjonsreaksjonen er vel over på noen få mikrosekunder (eller enda mindre?), så har man ildkula som vokser i mange millisekunder (kanskje flere sekunder). Den er uansett flere meter i diameter etter 1 millisekund, så jeg tviler på at man unnslipper varmestrålingen uansett.

[gulpetter]

Denne problemstillinga opner for nokre viktige spørsmål, og avhengig av svara so vil resultatet bli ein plass mellom "ingen fare i heile tatt" og "utsletting av jordkloda".

Endret 2. november 2018 av gulpetter

[sedsberg]

Samt det faktum at lufta vil være plasma og ikke gass ved den temperaturen.

[Taurean]

Jeg tror (uten vitenskapelig begrunnelse) at man vil ta stor skade av dette.

 

Hvis man sammenligner med et lynnedslag, hvor temperaturen kan komme opp i 28.000 grader. Man ser jo folk som har blit truffet av lynet kan få store brannskader, selv om det bare er et brøkdels sekund.

Ved å oppleve en million grader, burde symptomene bli fatale.

Lyn er strøm, elektrisitet, ren energi pakket ned i en stråle som kutter gjennom luft. Når vi mennesker blir mediumet som viderefører denne energien, noe vi ikke er laget for, så dør vi.

 

Hvis det hadde vært som i en tørrbadstue, 1 million grader i 1 millisekund, tja hvem vet. Virker logisk at det er svært kort tid og dermed ikke nok tid til å gjøre skade. Jeg vil vel i det minste tro at det ville svidd av kroppshårene.

[-trygve]

Saken her er at temperatur alene ikke sier noe om energi. Temperatur sier noe om energi per partikkel, så for at spørsmålet skal bli veldefinert må man vite hva som plutselig blir så varmt. Luften? I så fall er det mulig å regne på det. Det blir litt komplisert med mye å tenke på, så jeg orker ikke å begynne med det nå. Spørsmålet hadde egentlig passet bra for https://what-if.xkcd.com/.

 

Noe av det som inngår:

• Hvis luften brått varmes opp så mye vil den ekspandere noe enormt. Dette vil umiddelbart gi et økt trykk, og også sterk vind fordi luftfordelingen er ikke symmetrisk (jfr. fjell etc).
• Hvert enkelt luftmolekyl får stor nok energi til at de vil ha virkning som røntgen-stråler. Dette er ikke nødvendigvis dødelig, men man må begynne å regne på dose for å se om effekten er noe å bry seg om eller ikke. Energien vil riktignok tilsvare lav-energi røntgen så det er antakelig bare overflateskader det er snakk om uansett, men om de er store nok kan de bli dødelig i seg selv.
• Luften ioniseres og vil ikke lenger bestå av kjekke molekyler som O₂ og N₂, men av frie atomkjerner og elektroner. Dette er opplagt et problem på sikt, men hvis tilstanden normaliseres raskt nok (ukjent hvordan det skulle kunne skje) lager dette antakelig ikke noe større problem.

[-trygve]

 

Hvis man sammenligner med et lynnedslag, hvor temperaturen kan komme opp i 28.000 grader. Man ser jo folk som har blit truffet av lynet kan få store brannskader, selv om det bare er et brøkdels sekund.

Lyn er strøm, elektrisitet, ren energi pakket ned i en stråle som kutter gjennom luft. Når vi mennesker blir mediumet som viderefører denne energien, noe vi ikke er laget for, så dør vi.

 

Nja, det var ikke akkurat en veldig presis beskrivelse av et lyn. Utgangspunktet for et lyn er et elektrisk felt som er sterkt nok til å rive elektroner løs fra atomer i luften. Disse elektronene blir ført med det elektriske feltet, får fart, kolliderer med nye atomer og river løs flere elektroner. Plutselig har du en masse frie elektroner slik at det kan gå strøm gjennom luften. Strømmen er stor nok til at den, gitt den elektriske motstanden det tross alt er i luften selv om den er ionisert, gir en stor oppvarming lokalt. Oppvarmingen er stor nok til at luften sender ut mye lys og vi ser lynglimtet.

 

Men på den annen side har du rett i at det ikke er luften som er varmet opp av lynet som primært skader oss hvis vi blir truffet av lynet, men derimot energi fra den elektriske strømmen selv.

[Han Far]

Ved en million grader ville ikke molekylene i lufta vært molekyler lenger. De hadde fullstending disassosiert til plasma, og når temperaturen falt igjen ville de falt sammen igjen til faen vet hva. Atmosfæren hadde ikke vært det samme etterpå og det er ingen garantier for at det hadde vært særlig kult å puste. Selv om det meste blir oksygen og nitrogen er det utvilsomt mye mer NOx-gasser og antageligvis noe mer karbonmonoksid.

 

Varmeenergien i gassen er også et problem, og sikkert det du tenker mer på. Jeg har en del erfaring med plasmaetsing, så jeg kan kanskje si noe om det. Atomene vil ha en gjennomsnittlig energi på 86 elektronvolt. Det er akkurat nok til at det begynner å regelrett slå løs atomer fra huden din, spesielt når det er snakk om reaktive ioner som oksygen og nitrogen. Tiden er riktignok veldig kort, men trykket er temmelig høyt. Jeg vil anslå at energien er nok til å forbrenne et veldig tynt lag på overflaten av huden din. Det er mulig at du mister synet og kanskje håret, og får milde forbrenninger. Har du øynene lukket kan det hende det går greit.

 

Men hva skjer så når temperaturen faller? Som sagt vil alle atomene være frie radikaler eller ioner, og de vil falle sammen igjen og slippe løs helvetes mye energi, selv om vi antar at de er kalde. Mesteparten av atomene er nitrogen, og vi antar at de kombinerer til N2 igjen. Hvis det meste absorberes og vi kun ser på de øverste ti metrene av atmosfæren (optimistisk) vil vi ende opp med en bestråling tilsvarende 236 GW per kvadratmeter i ett sekund. Det er 236 millioner ganger sollyset ved ekvator.

(10 meter*25 mol/liter*945 kJ/mol)

 

Kort sagt er vi totalt føkka på minst tre forskjellige måter.

[Simen1]

Ved lave temperaturer overføres varmeenergi hovedsaklig ved varmeledning (kontakt) og konveksjon (luft/vann/etc som strømmer forbi og plukker opp varme fra faste overflater). Det som skjer ved små temperaturøkninger, for eksempel til 225 'C som man kan oppleve når man åpner komfyren for å hente ut noe, er at denne typen varmeoverføring skjer raskere. Generelt kan vi si at en dobling av temperaturdifferanse mellom hud og luft gir en dobling av slik varmeoverføring. Veldig forenklet, hvis vi ser bort fra celsius vs kelvin-skalaen og at kroppstemperature ikke er 0, så vil man motta like mye varme via varmeledning og konveksjon ved 10 ms og 100 000 grader som 1 ms ved 1 million grader. Tilsvarende likt ved 1000 grader i 1 sekund eller 100 grader i 10 sekunder. Denne typen varmeoverføring vil neppe gi varige skader i seg selv. Det er fint mulig å dra hånda gjennom flammen på et bål med varighet 1 sekund uten å få nevneverdige skader.

 

Me, nå kommer elefanten i rommet, som jeg har ventet med å ta fram. Det finnes en annen type varmeoverføring som er my "kraftigere" ved høyere temperaturer. Det er varmestråling. Varmestråling øker med absolutt temperatur (kelvin) opphøyd i fjerde! Altså veldig mye mer enn den lineære økningen fra de to andre typen varmeoverføring. Ved "normale" temperatuer har varmestråling relativt liten betydning, men når vi kommer opp i f.eks bål-temperaturer så kjenner man at varmestråling gir et stort bidrag. Allerede ved 2000 grader er varmestrålingen så mye kraftigere enn varmeledning og konveksjon at det er veldig tydelig at det dominerer varmetransporten. Slik skalderer det oppover med temperaturen opphøyd i fjerde. Ved 1 million grader celsius vil varmestrålingen være 381 milliarder ganger kraftigere enn ved 1000 grader celsius (sveipe hånda gjennom flammene over bålet). Utsettes vi for noe så varmt som omslutter oss, f.eks lufta rundt oss, så vil vi nok fordampe fullstendig i løpet av det millisekundet. Utsettes vi for noe så varmt på avstand, for eksempel en atombombe som går av, så vil oppvarmingen av huden og kroppen avhenge av avstand. Som kjent avtar strålingsintensiteten som avstanden opphøyd i andre. Gitt lang nok avstand og at strålingen kommer fra et lite område, så kan vi fint overleve det.

 

Et eksmepel fra et smelteverk: Det er relativt uproblematisk å stå nært en digel med flytende alumimium på 7-800 grader, uten beskyttelse, men å se på en 1750 grader varm tappestråle fra ferromangan-prduksjon er nokså intenst selv 20 meter unna. Jeg har også arbeidet med små og varme objekter. Ved et tilfelle tok jeg en 2000 grader varm fingerbøl-størrelse digel fra en laboratorieovn. Med reflekterende og isolerende vernetøy, lang gripetang og alt som hører til av HMS, så var det nokså intens varmestråling. Den var praktisk talt som en glødetråd i en lyspære, bare i mye, mye større format. Skulle ikke forundre meg om den lille saken avga godt over 10 kW varmestråling da den ble løftet ut av ovnen.

Endret 2. november 2018 av Simen1

[sedsberg]

Gitt lang nok avstand og at strålingen kommer fra et lite område, så kan vi fint overleve det.

Med tanke på at vi har luft i lungene så tror jeg ikke vi hadde hatt noen sjanse.

[Han Far]

Hvis det er hele atmosfæren som varmes opp står vi i praksis under en uendelig stor plankilde, og strålingstrykket avtar ikke med avstand.

[Simen1]

Hvis det er hele atmosfæren som varmes opp står vi i praksis under en uendelig stor plankilde, og strålingstrykket avtar ikke med avstand.

Ja, eventuelt omsluttende stråling.

 

Det er kun hvis det varme stedet utgjør en veldig liten romvinkel at vi har en sjanse. F.eks en atombombe som går av langt unna, eller en supernova langt unna.

[Malvado]

Bruk humor og motargumenter heller med simple svar : Vi kan jo bruke et varmeskjold for å beskytte oss, noen andre kan stå foran og ta imot osv osv.
På den andre siden kan man jo spørre henne om hun mener et svært lite område eller et stort område, om hun ikke forstår fysikk så ta det via fysiske eksempler ( innenfor det som er trygt ) som svært varmt vann / kontra ikke så varmt vann og la henne stikke hånden i det.

Personlig så tåler jeg 100C helt rett på huden ( har sølt utrolige mange ganger fra vannkokeren ), men ikke alle gjør det, så vær obs på slike øvelser og ha heller temperaturer på 30 til 40C eller litt mer som er innenfor det som er greit.