Имаше много забавна поредица от диаграми по физика от Кристоф Ниман в NY Times. Бих искал да разгледам по-специално един от тях. Нулевият кал сладолед: Основната идея тук е, че ако направите сладолед достатъчно студен, тялото ви ще направи две неща. Първо, той ще метаболизира [...]

Имаше много забавна поредица от диаграми по физика от Кристоф Ниман в NY Times. Бих искал да разгледам по-специално един от тях. Нулевият кал сладолед:

нулевокалоричен

Основната идея тук е, че ако направите сладолед достатъчно студен, тялото ви ще направи две неща. Първо, той ще метаболизира сладоледа и ще „натрупа“ калории. Второ, ще загрее сладоледа до телесна температура и по този начин ще „използва“ калории. Ако тези две имат еднаква стойност, нетната промяна в калориите е нула. Просто, нали? Niemann казва, че сладоледът трябва да бъде с температура от -3706 F, за да работи това (което не е възможно). Какво ще кажете да повторя изчислението, само за да видя какво се случва?

Първо, нека да започна с малко физика. Ако искате да вземете нещо и да увеличите температурата му, това отнема малко енергия. Колко енергия? Един от начините да се моделира това би бил използването на специфичната топлина (С) и масата на материала. Промяната в топлинната енергия за дадена промяна в температурата може да бъде:

Добре, този израз има някои проблеми. Не е валидно да се приема, че C е константа при голяма промяна в температурите. Също така, той не включва енергията, необходима за преминаване през промяна на фазата (твърда към течна). Мога лесно да добавя енергия за фазова промяна, но ще се преструвам, че специфичната топлина е постоянна. Това означава, че за да се загрее сладоледът, ще е необходима промяна в енергията на:

Тук LF е скритата топлина на синтез (да, знам - тъпо име). По принцип това е енергията на маса, необходима за превръщането на фазата на смяна на материала от твърдо в течно състояние.

И така, да предположим, че консумирате малко сладолед с маса m и метаболизира EF енергия от храната (F означава храна). Ако искате нетна промяна в енергията от нула, тогава:

Сега, нека реша за началната температура:

Това е. Просто трябва да преценя някои стойности. Първо, нека да предположа, че сладоледът е като вода, но с вкус и калории. Това означава, че специфичната топлина ще бъде 1 калория/грам, а латентната топлина на синтез ще бъде около 80 калории/грам. Забележка: Мразя единицата калории за енергия. За мен това е все едно да използвам единицата охлюви за маса. В този случай обаче това е обичайната единица енергия за храна. ОСВЕН - 1 калория храна = 1000 калории. Не знам какъв гений измисли тази идея. И така, горните са калориите в химията, а не калориите в храната.

Сега за малко сладолед. Колко хранителна енергия получавате от яденето на тези неща (което очевидно зависи от това колко ядете). Ето един от многото броячи на калории онлайн - thecaloriecounter.com. В него са изброени 72 грама ванилов сладолед като 145 калории в храната (1,45 х 10 5 калории). Използвайки това и крайна температура от 37 C, получавам начална температура от -1900 C. Разбира се, че температурата е невъзможна -273 C е най-ниската температура.

И така, две неща. Как се сравнява това със стойността от Niemann? Как бих могъл да накарам тази работа?

Niemann даде начална температура на сладоледа от -3706 F, която е около -2000 C. Той вероятно не е взел предвид промяната на фазата, така че ако премахна термина за смяна на фазата, получавам около -2000 C.

Но как бих могъл да го накарам да работи? Е, знам колко енергия мога да вложа за повишаване на температурата на сладоледа. Просто трябва да направя същото като енергията на храната. Нека първоначалната температура да бъде -273 C, тогава сладоледът може да има 2,8 х 10 4 калории, или 28 хранителни калории. Разглеждайки другите сладоледи на thecaloriecounter.com, дори лекият сладолед без захар е около 28 калории. Предполагам, че ще трябва да изчакаме науката да настигне тази страхотна идея.

Имаше много забавна поредица от диаграми по физика от Кристоф Ниман в NY Times. Бих искал да разгледам по-специално един от тях. Нулевият кал сладолед: