游久守望先锋专区

点击将页面收藏到桌面

您现在的位置:守望先锋 >> 监测实验室

游戏科学:小美的冰冻枪真的存在么?

2016-08-09 作者:璀若星辰 来源:本站原创

导读美的武器可以在2秒内冻结敌人(实际上只要1.95秒),那么她每秒会射出7.8千克的固态氢,功率为1500焦耳/秒,这样的力量足以把敌人冲走了。美的弹匣内可以储存相当于171磅的固态氢,而她平均每局游戏要发射400千克的固态氢,一个戴眼睛的小女生每天都要背着半吨重的固态氢来回跑。..

大家好,欢迎回到游戏科学。我们的口号是“在虚拟世界中寻找真实感的人脑子一定很聪明”。自从上次介绍完卢西奥的“手持型核弹发生器”后,我觉得继续用卢西奥实在太危险了。因此我觉得选择一个人畜无害的可爱小女孩最为保险了。结果呢?

我发现了隐藏在守望先锋队伍中的急冻人。你能想象一个可爱的小女孩拿着冷冻枪把敌人冻住,并最终射死他们么?也许很多人没有过冻伤的经历,据说冻伤时好像有很多人从不同角度踢着你的骨头,而你的皮肤好像着火一样,似乎随时会脱落下来。既然在我心中的美已经毁了,那么我也要毁给大家看。今天我们就来从热力学的角度看看美的武器。

冰冻敌人在电子游戏等文化产品中有着悠久的历史,比如说《蝙蝠侠》里的急冻人,《真人快打》里的Sub Zero,《魔兽世界》里面的法师等等。我可以连着说七天七夜不带重样的,因为冰冻减速这个效果非常的简单直接,所以它非常适合加入游戏中。

除了游戏之外,低温冷藏人体也是许多科幻电影的惯用套路。飞向某个星球往往需要数十年的时间,科学家们就会进入冷藏状态来减少长时间旅行带来的负面影响。那么目前人类的科技能否实现人体低温冷藏呢?现在已有某些尖端科学家实现了冷藏人体的单独器官,然而冻结整个人体要复杂得多。

我们人体各部位对于低温的承受能力不同,在低温下产生的表现也不同。你所需要知道的只是人体的各个器官有着不同的水和电解质平衡,哪怕只有几度的温度变化,人体器官就会丧失部分功能(正常体温和发烧只差0.5摄氏度)。假如想冻结人体并且减少由此产生的伤害,各个器官必须以不同的方法分别进行冷冻,从目前的科技看来是不可能的。

那么我们还有一个问题,美的武器在理论上可能存在么?你是否能够造出一把一样的冰霜冲击枪?把一个大活人快速冻住,让他们变成一座蓝色雕像呢?想弄明白这个问题,我们必须先理解几个概念:温度和热量。

在日常生活中,我们没必要把二者区分的特别明显,但是为了研究这个问题,今天必须把热量和温度搞清楚。热量属于能量的一种,但是温度不是。举一个简单的例子,你同时烧两锅开水,一锅放两升水,一锅放一升水。两锅水烧开之后的温度全都是100摄氏度,但是一锅水的热量是另一锅的二倍。

而不同物体改变温度所需的热量也不尽相同,这就引出了比热容的概念。让我们再举一个简单的例子,披萨。从烤炉中拿出来的披萨假设均匀受热,为什么面饼和芝士都觉得烫嘴,而馅料却恰到好处?因为与面饼和芝士相比,馅料的比热容最小,它达到相同温度所需的热量最低。换句话说,芝士和馅料有相同的温度,但是它有更高的热量。

接下来就到了本次问题的关键,热量是始终守恒

热量是能量的一种,热量特别喜欢运动,它总会从高温物体移动至低温物体,直到二者热量均衡。我们常用的冰箱在制冷的时候并不是向食物施加了冰冻魔法,而是从食物中抽取热量。准确来说冰箱是在抽取冰箱内空气的热量(然后排放到你家里),然后食物的热量会因此流失到空气中,直到食物和空气达到同一温度。

人体的温度恒定在37摄氏度左右,如果想冷冻人体,那么必须把人体的温度降低到零度以下。但是人体不像食物那么简单,你把人暴露在冷空气中并不能让他冻住,因为人是恒温动物,人体本身也能制造温度。恒温动物可以通过自身代谢产生热量,相比之下蜥蜴和昆虫等变温动物,体温几乎等同于外界温度。

那么人体为什么暴露在冷空气中还会感觉冷?因为你散失热量的速度要比产生热量的速度更快。水拥有很高的比热容,人浸泡在冷水中会被瞬间吸走大量热量。

 

有人试图用人体的含水量来计算冷冻人体所需的热量,这简直大错特错了!虽然人体内包含50-70%的水,但是这些水是非常平均的分布在人体各个部位的,人类并不是一个长着四条腿的水桶。哪怕人体内水的温度降低到了零度以下,人的整体温度也不会降低到零度。虽然之后人会死于低温,但是这些能量并不是冰冻人体所需的准确能量。

要想计算出冰冻人体所需的能量,我们需要知道人是由什么构成的。为了方便计算,我把人体大概分为骨骼、水、肌肉和器官四类。每一类构成部分都有自己的比热容,骨骼我们使用碱式磷酸钙代替,水当然就是水了,肌肉用牛肉干代替,器官就用普通动物内脏了。

比热容是各物质温度升高一度所需的热量,或者以我们的需要来说,各物质降低一度所需转移的热量。之后可以得出骨骼的比热容是0.62,水的比热容是4.186,器官的比热容是2.72,肌肉的比热容是2.26。

现在我们需要一个模型来进行测试,那就路霸好了。路霸是游戏里可以被美冰冻的最大人物,可惜我们不知道路霸的具体数据。在这里我们使用一名相扑运动员的身体数据进行模拟。他体重为163.3千克,其中包含60%的水、14.85%的器官、15%的肌肉和10.15%的骨骼。那么要把他的体温降低至零点以下所需的热量是11700*0.6662+97975*4.186+24240*2.72+24493*2.26,从310.15开尔文降低至272.15开尔文,温度直接降低38摄氏度,需要52.96兆焦耳能量!这么大的能量是一个什么概念呢?就好像高速公路上的车祸。

那么我们具体需要怎么样才能做到这一点呢?氢具有极高的比热容,大家都知道液氮很厉害,扔进液氮的香蕉都会碎成一块一块的,液氮有63开尔文,而氢将降温后会从气体逐步变为液体甚至是固体。固态氢只有63开尔文,比绝对零度高出4开尔文。任何物体在接近绝对零度后,比热容都会下降,降低一度所需的能量会无限升高,所以它的温度只会无限趋近于绝对零度,永远无法达到。

想吸收52.96兆焦耳的能量需要多少固态氢?答案是13.9千克。美的武器可以在2秒内冻结敌人(实际上只要1.95秒),那么她每秒会射出7.8千克的固态氢,功率为1500焦耳/秒,这样的力量足以把敌人冲走了。美的弹匣内可以储存相当于171磅的固态氢,而她平均每局游戏要发射400千克的固态氢,一个戴眼睛的小女生每天都要背着半吨重的固态氢来回跑。

值得一提的是,物理学上有一种莱顿弗罗斯特效应。简单来说就是低温物体接触高温物体的瞬间,低温物体会被瞬间气化,产生的蒸汽会将二者推开,或许这样可以解释为什么美的左键弹道如此飘逸了。

更多内容:守望监测站 | 守望先锋

  把这篇文章分享到:
关闭

扫描二维码关注守望监测站
好看好玩的新闻都在这里!
守望开黑群:456091132