如果有一节永远有电的五号电池能用来做什么?

发布者:admin 发布时间:2019-10-30 07:39 浏览次数:

  “大家好,今天我们要来到科学史的最关键的一章,请翻开课本到76页。其实这个部分不考,可能你们的历史课会考?但是无论如何,作为一个物理专业出身的人,我觉得有必要给你们讲一讲。”

  “我们不知道是谁,在什么地方发现了那颗电池,我们也不清楚它为什么具有那样的性质,但是总之,它是一颗无法用现有物理手段破坏,而又会不断自我充电的电池。可是就像我们所知的所有电池一样它的功率是有限的,而且非常小。”

  “可是工程学正是一门以小搏大的科学,工程师们很快意识到,如果把它埋进导电的介质里面——像是金属,盐水,或者等离子体——那么它就会不断地周期性地产生电流,进而在周围激发出微弱的磁场,使得我们可以用磁场从远距离加速它。我想你们应该见过化学实验室里的磁搅拌子:这就够了。这就是后来一切的开端。”

  “最开始是在六十多年前,人们在太平洋底挖了一条极其长的隧道。在隧道的一端我们用一束高密度等离子气体带着那颗电池高速喷出来;我们通过计算,在它产生电流的时候在周围用磁场予以加速。当它的速度足够快的时候,就将一些装有氘和氚的容器扔到它的路径上。”

  “这是人类史上最伟大的惯性约束聚变反应,一颗不可破坏的物体高速冲过空中一堆蠢蠢欲动的原子核,撞击接触面上的粒子被赋予粒子层面上的巨大动量,或者用个通俗说法,温度——于是,轰。巨大的能量在电池的背后爆发,隧道充满高温而躁动的等离子气体;我们将用古老的热机系统从那巨大的能量中攫取一部分。而那颗电池,它将完好无损地继续在一堆上千万摄氏度的等离子气体中向前笔直飞行,穿过更多的原子核,它可以被用加速同样的方式减速,就像磁铁被楞次定律减速那样。困扰人类上百年的可控核聚变难点在一夜之间变成了可解的工程学问题。”

  “当然,最开始的时候我们很难控制这巨大的反应炉,那时候确实死了很多人——要不是那个老兄还有一个完整的肝脏,我也早就死了——但是我们已经不同于我小时候那个年代迷茫的科学家们了。只要知道这个技术问题是可解的,就只是付出多少时间和代价的问题了。我们在地球上先后建造了十多条隧道,终于设法把它稳定下来。”

  “人类将小小的太阳握在掌心,于是万物茁壮成长——这就是你们之所以被称作【阿波罗世代】的原因。”

  “如今你们已经看不到那些隧道了,能源获取在地质结构更稳定的土星上进行。我们现在上课的课堂是位于欧亚大陆的第三代聚变电厂——当然,从二十年前开始它就是居民区了。在二十五年前,我终于不得不从那里退休的时候,那颗小小的电池带来的庞大能源几乎解决了当时所有的社会问题。我们的化学和生物医学研究飞速发展,我们的月面基地拔地而起,我们抛弃笨重的工质火箭转而选择反物质电池,在几十年内就抵达了太阳系的每个角落,不久的将来也许我们可以抵达别的星系。”

  “我知道你们在担心什么,如果那颗电池突然失去了它的性质,那我们该怎么办?事实上,这个问题在几十年前就有人提出过了,我们也深知,全人类只有这一个炉芯是不够用的——这也就是为什么戴森球计划正在实行,小行星带的聚变炉也在建造中,即使下一秒钟那颗不灭的炉芯突然消失,我们也可以继续过我们的日子。永远不要小看人类的韧性,我还活着呢,不是么?”

  “如果那颗无限电量却只能点亮一个灯泡的电池是神尝试嘲讽人类的一个玩笑,那么我选择用一部老电影里面的台词来回答祂:救赎就在其中。”

  “是的,乌托邦就是这么简单:一点点永恒不灭的物质,加上一个永不言弃的文明。”

  整个社会都会改变,这充分证明了宇宙的模拟器本质,科学界将以计算机科学和软件工程学为核心,围绕继续找bug和利用bug两件事工作

  评论里有人说要我写成小说 可是这个似乎不太好写呢,我文笔又渣。。。怎么办呢

  用它来制造一个可以降低熵,阻止宇宙热寂的装置吧。等到宇宙寿命到了尽头,一片混沌之中能由这节电池来维持一小块区域的相对有序,没准还能活两个细菌什么的

  熵减位置目前有一个一级中阶文明存在,经验证,我们认为该熵减物体并非由这个文明研究生成,而是上个宇宙中神级文明所遗留下来的神器残片。

  那个区域应该在我们的领土与希灵帝国的交界处。确认该区域是否在希灵帝国的领土内,尽一切代价拦截该区域的一切信号1000个标准年,观察是否有其他高级文明与该区域的文明进行联系。

  诸君,这是我们突破41级文明的契机。一旦成功我们将是宇宙中第一个42级文明。小心行事,所有部门立刻停止一切事务,以夺取熵减物体为第一目标。

  观测到有一个二级高阶文明的舰队正从半人马座α星向目标星系进发,预计将在0.75个标准年后到达目标区域。监听结果表示该二级文明是以征服目标文明为目的的。

  为了这个被称为“一节永远有电的五号电池”的物体,我们付出一切代价都是值得的!

  好好执行我的命令,拦截一切信号!一千标准年内完全封锁目标文明与任何其他文明接触的可能。任何敢于踏入这片区域的智慧生命体立刻抹除!在目标文明不能察觉到的前提下,隔绝它与任何文明发生联系的可能性。我们必须确保这个文明与其他高等文明没有任何联系,不能让熵减物体落入他人之手。

  有一个楚人在街上卖电池,他先夸自己的电说:“我的电能无限,没有什么功它做不了。”大家很感兴趣,纷纷讨论永恒的电能可以用来做什么。他又举着电池说:“我的电池很坚固,没有什么能量能破坏它。”这时候,有人问:“如果把你的电池短接,让电流源源不断地流回你的电池,到底是能量先耗尽还是电池先崩溃?”

  楚人收拾东西回楚国。他把电池装进电动马车,向北行驶。魏人说,“楚国在南边,你的方向不对。”楚人说,“我电用不完。”魏人又说,“电虽然用不完,可你的方向不对。”楚人又说,“我电池不会坏。”魏人又说,“电池虽然不会坏,可你的方向不对。”

  楚人回国渡江的时候,电池从船中掉到水里。他急忙在掉下电池的船舷处做了记号,说:“这儿是我电池掉下去的地方。”船停了,楚人从他刻记号的地方下水寻找电池。果然找到了,众人皆不解。

  楚人经过郑国,决定再次出售电池。他用名贵的木料做成小盒子,用香料把盒子熏香,还用珠宝和翡翠来加以装饰,装上电池后,盒子发出美妙的音乐。一个郑国人买走了这个盒子,却把电池还给了他。

  甲:“如果存在这样一节电池,那么它只可能在‘非正常电池研究所’里从事研究工作。”

  改变世界、征服太阳系指日可待,我的梦想是星辰大海!且慢,还是先分析一下再说。

  比如说,发动机的扭矩小,没事,装上一个变速箱,立刻猛起来。如果是油无限,那这车就屌爆了。

  但很快,就会发现一个问题:加上变速箱起步加速猛了,加速到一定程度,怎么就上不去了呢?

  别急,我还有办法:给汽车装上一个电池,再装上一个大电机,这就变成了增程式电动汽车。让发动机给电池充电,攒一段时间后,再用大电机驱动车辆,可以加速比特斯拉还快!

  原因在于:瞬时功率P可以通过“攒一会再喷薄出来”的方法倍增,但平均功率P不能。

  把王思聪和他爸的银行卡和密码都给你,但规定每天只能取出一分钱,你能用来做什么?

  能量守恒定律疑似被证伪,除了经典力学还能修修补补来一个“在宏观低速条件下适用”,其他的全部崩盘。

  如果只有一节,那么会在研究无果之后塞深空探测器上,虽然功率太小不能24小时带动设备,但至少可以充电仨小时通话五分钟。。。。

  想想若干年后外星人捕获这个开着自由麦的家伙,发现这节足以动摇整个世界基石的电池。。。。

  小球击中一个铃铛,电池产生非常小的静电,使得小球排斥另一半的铃铛,反复重复这个过程。

  如果这里面有一颗永远有电的电池,那么这个等待的过程就会非常有趣啦!∠( ᐛ 」∠)_

  有其他答主说了,接电容就可以供电。但单纯接电容还不太够,还得要变压器,不过这都不是什么难事儿。

  如果觉得输出功率不一定够,我们还可以电解水。电解水理论电压只要 1.23V,虽然实际电压要高一点,但搞点上等铂催化剂,1.5V 不是梦。等攒够了足够的氢气氧气,我可以放火箭。

  还有更直接的。1.5V 加速电子,造个环形加速器,变身高能电子炮,突突突。

  题主更新了限制条件,说内阻 0.5 欧。那么输出功率确实不会超过 U^2/4R = 1.225 W。

  这样确实限制了许许多多(脑洞)的用途,甚至可以说除了干 5 号电池本来可以干的事情,没什么别的用途了。

  2. 电解水的话,只估算理论值好了。水的生成焓是 -285.83 kJ/mol,也就是说电解 1 mol (18 g) 的水,需要 285.83 kJ 的能量。用 1.225 W 的电池来干,耗时。液氢液氧火箭的燃料怎么着也要几百吨,需要攒。我评论区里随口说的「先攒它个一万年」数量级还挺准的。

  3. 回旋加速器。宏观世界中再小的物理量,作用到微观粒子身上,都会是巨大的效应。1.5 V 的电压初看没什么,加在一个电子身上还是很可观的。那 1.225 W 的 5 号电池,到底够不够加速电子呢?

  回旋粒子加速器中,电子(或其他带电粒子)在磁场中做圆周运动,每绕过一圈,就经过 1.5 V 电压,并被增加上 1.5 eV 的能量。(高中物理题很多就基于此)做量级估算的话,我们就忽略高速电子的相对论效应好了。回旋加速器依靠让电子在其中做圆周运动,向心力等于洛伦兹力

  电子的速度和圆周运动的半径成正比的。假设磁场 1 特斯拉,电子转圈的频率则是

  毫无压力。看来,用 1.225 W 的 5 号电池加速微观粒子,仅从输出功率角度看,在理论上还是可行的。

  当然,实际上光是抽真空的泵,就得好几千瓦。这再次说明,只靠理论物理学家是干不了实验的(逃~)

  我翻了一遍回答,许多答主都表示内阻的存在限制了输出功率,其实不然。题主并未限制最大电流,短接正负极并不是电流最大的情况。我们可以用一个外电源构造这样的电路:

  电池的端电压,其中电动势、内阻。 总输出功率为,是输出的电功率,是焦耳热。

  按照图中的方式用外电源强行给电池放电,端电压为负,所以『五号电池』输出电功率为负()。事实上,是由电流源对『五号电池』做正功,功率。

  说到这里,有人就觉得很奇怪了,搞了半天这节『五号电池』是个只进不出的貔貅,要它何用?别忘了还有的焦耳热,加起来总输出功率为还是正的,而且,既然电动势恒为,引出来的电流越大,总输出功率就越大(对『五号电池』的压榨也越重……

  所以问题的关键在于好好利用焦耳热,并用这部分热能驱动上图左侧的电源,以期达到收支平衡。如果我们试图用全部的热能去驱动热机和发电机,热电转换效率设为,那么电源功率为。收支平衡的话,于是。所以,配合上热机和发电机,整台装置向环境释放热量的功率为!!

  【注意啦!!这里的热电转换效率理论上是没有上限的,因为题设『五号电池』可以在任意高的温度下继续工作,比方说达到太阳核心温度, 低温热源就取室温300K, 那最高可达,这个以『五号电池』为核心的装置能够以225kW的功率加剧地球温室效应!如果选择向外太空放热,低温热源取,功率又能提升100倍!!题主既然说了任意温度,假设『五号电池』能一直顽强工作到超新星的温度~,那么功率可可至吉瓦量级,直追三峡大坝哇!!话说回来,现在技术允许的热电转换效率能有50%就不错了,但即使是50%的效率,那也是从4.5瓦到9瓦——100%的功率提升呢,也算是个技术革新吧~】

  如果觉得费尽心思造个装置,却拿来加剧地球温室效应或者向外太空放热,这样没什么意义,那么我们可以改进一下,让『五号电池』输出有用功。

  的焦耳热,的有用功率,其中用来驱动装置中的的电源,剩下的截留下来作为这台装置对外输出的有用功率。于是解

  选取合适的使输出的有用功率最大,,。相比之前的计算,能输出的最大有用功率是输出热功率的四分之一,依然正比于,之前的分析在数量级上是不错的,理论上依然可以无限趋近于100%,所以一节永远有电的『五号电池』潜能是无限大的!

  1、外电源可以是电流源,也可以是电压源,图中为了方便就只画了电流源的情形,实际上两者等效。短路电流的电流源并联电源内阻,等效于开路电压的电压源串联内阻。

  2、大家提到的外电源内阻问题很有道理。开路电压内阻的外电源,向外输出电功率,输入功率为,是耗散在外电源上的焦耳热。题目假设了『五号电池』很逆天,我们可以用让电池升到很高到的温度从而实现焦耳热到电能的转换(就是评论里说的“烧开水”);但是,我们不能假设外电源也很逆天,所以我们默认外电源的焦耳热不能被利用。那么外电源的效率是。那么总的热电转换效率是,应该把这个总的效率值代入之前讨论的结论中。可见,如果不能有效控制内阻的大小,效率就上不去,这套装置的输出也就有限制。我所说的“『五号电池』潜能是无限大的”也是无稽之谈了,充其量不过“潜”能罢了。


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