假如把地球同等大小的液氮罐投入太阳能不能把太阳扑灭?

风切变2022-07-06  34

那是一个可爱的想法。不过我觉得提问者的意思应该是地球大小的液氮,而不是一个空空的液氮罐,哈哈。

图示:喷液氮的枪和火焰喷射器之间的喷雾试验。后院科学家(在自家后院做一些有趣/危险测试的科学爱好者)已经证明液氮枪的威力足以扑灭火焰喷射器。

太长看版本:答案很简单:放不出太阳。

原因详见下面的详细描述。

首先,当液氮的量达到地球那么大的时候,你真的不需要考虑把它放在罐子里,因为它会有足够的质量自己形成一颗液氮星球。

我们先来计算一下地球这么大体积的液氮的质量。

液氮密度:0.807克/立方厘米,略低于水的密度,温度-197摄氏度。

地球质量:5.97237×10 ^ 24千克

地球的平均密度:5.514克/立方厘米

所以如果地球是由液氮构成的,那么它的质量是:5.97237×10 ^ 24 * 0.807/5.514 = 8.740846 * 10 ^ 23kg,而月球的质量只有7.3477×10 ^ 22kg,所以液氮地球相当于十个月球质量,足以形成一个完全由液氮构成的独立星球。

如果我们让这样一颗行星与太阳相撞会发生什么?

图示:将灭火球投入火中,向周围喷洒灭活粉末,实现自动灭火功能。它可以用于小火。

会不会像这张动图演示的那样下雪,太阳出来,天空空一片漆黑!

如果有液氮行星冲进太阳,并能将其熄灭,那将是永久性的日食。人类会因此灭亡吗?但在放飞我们的想象力之前,我们先来了解一下液氮为什么能灭火。

液氮为什么能灭火?液氮可以灭火,因为它不参与燃烧。其次,天很冷。物质的燃烧总是需要一个燃点,一个点燃的温度,低于这个温度就会熄灭。另外,地球上物质的燃烧大多需要空气体中的氧气,所以只要能隔绝氧气或者降低温度,就能达到灭火的效果。当然,灭火的时候往往是双管齐下。

以森林火灾为例,因为森林火灾经常给人类带来很大的麻烦,所以对它的研究也很多。一方面浪费了宝贵的木材资源,造成野生动物大量伤亡。同时也造成空气体污染,森林火灾经常造成人员伤亡。

图示:燃烧的野火三要素:可燃物+热量(温度)+氧气。

森林火灾的常见原因是雷击树木产生的高温。但一般来说,如果空气体中的氧气浓度低于16%,就很难发生森林火灾,大致相当于海拔2134米。这一点可以在实验室得到验证,也可以通过地球的火史得到证明。在大气中的氧气浓度上升到16%之前,没有燃烧的化石遗迹。

图示:3.6亿年前,地球含氧量上升到16%以上,大规模火灾也正式出现在地球上。

在埃克塞特大学的野火实验室,地球系统科学教授克莱尔·贝尔彻(Claire Belcher)研究了自然界中自然火灾所需氧气浓度的极限。他们称他们的发现为“防火窗”。在实验室中,他们发现如果大气氧浓度低于16%,即使点燃一块木头,它们也很难扩散。但是现在空气体中的氧含量是20.9%。在这种情况下,木材一旦被点燃,火势蔓延很快。如果氧气浓度达到23%或更高,火灾会变得更频繁、更广泛、更具破坏性。氧气浓度达到30%后,任何可能产生火花的东西都很容易引燃任何可燃物,除非其含水量极高。

图示:地球历史上氧浓度的波动

地球大气中氧气含量超过16%的事件发生在大约3.6亿年前,也就是从那以后,地球上发生了大规模的森林火灾,在地层中留下了大量的火灾证据。在此之前,没有发生过这种情况,不是因为没有植物,没有东西可以燃烧,而是因为大气中的氧气浓度不足以产生大规模的火灾。

所以,让我们再次确认灭火的要素是:

1、降低温度

2.阻止可燃物和氧气的接触。

很明显,液氮是一种极好的灭火剂,因为它的温度极低,达到零下176摄氏度,而且它覆盖了可燃物,从而阻断了这些物质与氧气的接触。同时液氮加热转化为氮气,会成为当地的主导气体来驱逐附近空气体中的氧气,而氮气本身是无毒的,因为我们的空气体中含有78%左右的氮气。

但是太阳不是火,因为它几乎不含氧气。我们来看看太阳的物质构成。

图示:太阳的主要元素是氢,占90%以上,其余主要是氦,占8.8%。剩下的其他元素所占比例微乎其微,其中氧仅占0.0774%。

几百年前,物理学家估算出太阳的质量和太阳每秒释放的能量后,一个巨大的问题产生了。太阳的能量从何而来?就算太阳是煤做的,不管氧气从哪里来,以太阳释放能量的速度也只能燃烧2000年!但是太阳已经燃烧了至少几亿年了(当时物理学家对太阳系寿命的估计还是不靠谱,但是几亿年和两千年比还是太多了)!

插图:太阳系的诞生

因此,太阳绝对不是一个燃烧的火球。那为什么太阳会发出光和热?

直到爱因斯坦的质能方程[/k0/]诞生,这个困扰了物理学家几百年的难题才得以解决。太阳通过将质量转化为能量来发出光和热,只需要很少的质量就能获得大量的能量。太阳是一个巨大的氢气球。它的质量如此之大,以至于在重力的作用下,它的核心产生了超高的压力和温度。在两者的共同作用下,其核心的氢原子相互剧烈碰撞,成为氦原子。这一过程中释放的能量将太阳从一颗巨大的气态行星转变为一颗耀眼的恒星。

图示:太阳核心的核聚变反应过程中,氢原子最终生成两个质子和一个氦,同时释放能量。恒星本质上是各种元素的熔炉,在这里轻元素被转化为重元素。

根据理论计算,太阳核心的压力达到2500亿个大气压,温度为1560万k,在如此巨大的压力和温度下,氢和氢聚合在一起,转化为氦。在这个过程中会发生一点点质量损失,损失的质量不会因为空而消失而是转化为能量。所以,把一团地球大小的液氮扔向太阳,完全是火上浇油的行为。任何增加太阳质量的东西,都会更猛烈地刺激太阳的核聚变,让太阳之火燃烧得更旺。

没有快速熄灭太阳的方法吗?有一些理论,比如减少太阳的质量。如果太阳的质量减少到现在质量的8%以下,其核聚变的条件就会消失,太阳就会熄灭。或者增加太阳的质量,使其在短时间内迅速增加超过临界质量。届时,太阳产生的核聚变能量不足以抵抗向内收缩的引力,太阳将直接转化为黑洞。当然,在此之前,可能会发生超新星爆炸,也可能不会。这要看用什么元素来增加太阳的质量。如果用铁来增加质量,太阳会悄悄变成黑洞,因为核聚变发生时铁不会释放能量。

图示:太阳受到两种力的影响,向内收缩的引力和向外膨胀的核聚变能。如果产生的能量不足以抵抗向内收缩的压力,太阳就会坍缩,这种情况会发生在太阳的晚年,那时太阳会转变成一颗质量很大的小白矮星。

图示:明星的命运。

宇宙中的恒星,比如太阳,最终会变成白矮星。但那些质量比太阳大得多的恒星,在其生命后期,质量小的会转化为中子星,质量大的会在超新星爆发后转化为黑洞。超新星爆发时,历次核聚变反应产生的各种新元素都会被抛向宇宙。当然,超新星爆发的过程本身也是一个元素生产者。

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