生活方式 物理

我这一巴掌下去,你可能会熟

Rhett Allain 发表于  2019-03-18 10:19

(译 / 红猪)2019年情人节那天,有个叫“水生植物先生”(MrWaterplant)的id,在reddit论坛上提了一个问题——

“既然动能可以转化为热能,那么我能通过扇一只鸡巴掌来把它弄熟吗?”

看到这种提问,你很自然地会升起疑问,朋友你为什么要在情人节思考这种问题?你到底跟鸡有多大仇?以及,这种事情真的可能吗?

发出怒吼:“鸡可杀!不可辱!”|kinja-img.com

说起来,这个看上去很像段子的问题其实是道不错的物理学题目。

此前网上也有过一些类似的疑问,比如xkcd回答过“牛排从多高的地方掉下来,能在掉到地面时正好被烤熟?”算出来的结果是,250千米处可能是最佳高度,能得到一块半生不熟的牛排。低于250千米,牛排更生。高于250千米,会进入弹道导弹的“剥蚀区”,牛排会被烤焦并解体。

天外飞牛排|xkcd

类似的问题还有“一只冷冻火鸡从多高的地方掉下来,能在掉到地面时正好被烤熟?”这个问题我恰好在2010年时计算过,结论是14.2千米的高度或许就能行。

你可以看到这两个结果差得挺远,但估算本来就有误差嘛。无论如何,让我们来研究研究这个掌掴鸡肉的物理学问题。

烹饪就是加热

比如你想烹饪一只鸡,你可以把它烤熟、炸熟、煮熟,还可以用微波炉把它弄熟。重点是你要把这只鸡从室温加热到74摄氏度。

把鸡弄熟有两个好处。第一,熟的肉类更方便人类消化,我们从熟肉中摄取的卡路里也比生肉多。第二,在74摄氏度上,鸡身上的有害细菌多半都被杀死了。所以说,别吃生鸡。

虽然弄熟的鸡不光是温度较高的生鸡肉,但我还是假定它就是吧。烹饪对鸡造成的变化不仅是改变了它的温度,但这一点我们也暂且忽略不计。我们关心的问题,是需要多少能量才能改变鸡的温度?要回答这个问题,我们来看看热能的改变。

热能的多少不仅取决于温度的变化,还要看物体的质量和类型。写成公式就是这样的:热能变化=质量×比热容×温度变化

在这条公式中,ΔT指的是温度的变化,C是比热容。

“比热容”C是个什么东西?我举一个例子来说明:假设我要加热相同质量的钢材和泡沫塑料。钢材和泡沫塑料的原始温度相同,但加热钢材需要更多能量,因为钢的比热容是0.49 J/(g•°C)——这个单位读作焦耳每克摄氏度,而泡沫塑料的比热容只有0.3 J/(g•°C)。

那鸡又怎么样呢?一只鸡的比热容是多少?这个数值我不知道,只能靠猜,就用水的数值4.186J/(g•°C)代替吧(水的比热容是很高的)。或者我也可以用一种和鸡类似的东西。用火鸡怎么样?火鸡和鸡差不多对吧?我正巧也测量过火鸡的比热容。

下面是测定火鸡比热容的方法:取火鸡一只(事先要知道它的质量和初始温度)。把它和一些热水放进一只隔热的盒子里。过一段时间测量水和火鸡的温度。因为我知道水的比热容,所以可以用水温降低了多少来算出火鸡热能的增加。下面是一张变温曲线图(证明我真的算过)。

我从计算中得出火鸡的比热容是6.018J/(g•°C)。没想到它居然比水还高。

能量守恒:从巴掌到热能

假设鸡和火鸡相似,我就能算出把鸡弄熟所需的热能变化了。可这些热能又从哪里来呢?没错,从一只手掌的拍打中来。

那么一记掌掴能提供多少能量?假设你手掌的质量是mh,手掌移动的速度是v,那么一记掌掴的动能K就是:

当手掌击中鸡身时,手掌就会停下。这时它的动能为零,所以它之前的动能一定去了什么地方。这些动能大概有大部分都变成了鸡肉增加的热能——以及手掌增加的热能!也就是说,要把火鸡弄熟,你也得把自己的手掌一并弄熟。不过我们暂时不要担心手掌,只要估计它的能量有一半进入了鸡身,一半留在了手掌就行了。

所以到底要拍多少下?

打得足够多的话,这只鸡不但会死,而且会熟。| knowyourmeme.com

主要概念已经有了,现在只欠计算。

我们先来设定几个初始的假设:

  • 鸡的质量=2千克。你在店里买到一整只生鸡大概就这么重。别担心,如果你不喜欢这个数字,你可以在下面自己改掉。
  • 初始温度=23摄氏度,目标温度=74摄氏度。
  • 手掌的质量=200克(此处纯属瞎猜)。
  • 掌掴的速度=3米每秒怎么样?还是加快一点,算它5米每秒吧。
  • 能量系数=0.5。这是掌掴产生的能量进入鸡身的比例。我用符号“f”来表示。

现在我可以计算鸡在一次掌掴后的温度变化了。

计算可得,

每巴掌造成的升温 =  1.03855×10-4  摄氏度

需要的巴掌数 =  4.91069×105

这说的是,你要拍打490000下才能把鸡拍熟,前提是拍打的速度要很快。

假如你一秒拍10巴掌,连续打上13小时37分钟,鸡就差不多熟了。(记得采取一些措施给你的手掌降温,毕竟手掌熟了可不太好。)

但如果把热辐射也进算在内的话,拍打中损失的能量要用斯特潘-玻尔兹曼公式计算。物理学就是这么麻烦(但很有趣)。

也许你不同意我的假设。你可以随意改变数值并重新计算。是的,数值是可以变的,没什么大不了。

比如说,脸书网上的Parker Ormonde就把人的手掌质量估算为400克,巴掌的速度估算为11米每秒。他算出来的结果就是,普通的巴掌扇23034下就差不多了。如果要一巴掌扇熟的话,巴掌速度要达到1665.65米/秒。

我这秒速1.6千米的一巴掌下去,你可能会熟| knowyourmeme.com

解决了徒手煮鸡难题后,现在只剩下三个未解之谜——

人类手掌的质量到底是多少?欢迎测定,但别搞出不好的事情。

网友们到底有多喜欢“非常规烹饪法”?

物理学家们到底有多闲?

(编辑:游识猷)

编译来源:

  1. Rhett Allain. (2019). How Many Times Do You Have to Slap a Chicken to Cook It?  https://www.wired.com/story/how-many-times-do-you-have-to-slap-a-chicken-to-cook-it/
  2. Slaps Chicken at 3275.95 MPH. (2019). https://knowyourmeme.com/memes/slaps-chicken-at-327595-mph

热门评论

  • 2019-03-18 14:36 Jilupa.D

    坏消息是:鸡的位移和变形都会消耗能量的啊!

    好消息是:鸡的体温在40℃左右,所以把鸡活活扇熟会快一些。。。

    [22] 评论
  • 2019-03-18 14:07 毛骡 金属材料学博士

    抬杠的人来了……

    1. 家鸡肉的水分含量很高。火鸡这个替换不太对,火鸡肉又干又硬。烤过肉就知道,牛排羊排比鸡肉容易烤,鸡肉光脱水就得好长时间。
    2. 这个所谓的物理学家仅仅考虑散热系数,却不考虑传热!!!!考虑传热的话,后面的所有计算都有问题。比如,手掌小于鸡的投影面积,那么每次击打产生的热量都要通过扩散的方式传递到整个鸡。单次击打,可能只是烤焦了手掌那个位置的鸡肉。大部分还是生的。而且,显然多次击打更靠谱。
    3. 这物理学家完全不考虑动量的传递吗??这是物理学家干得出来的事情?手拍在鸡肉上,正好速度为零,这种功夫没几个人能做得出来。鸡肉也不是刚性体,就算在击打的瞬间立刻收手,那么大部分的能量也被鸡肉以弹性势能的形式释放掉了。
    4. 动能转换的计算完全就是胡闹。动能到内能,就相当于:用摇树干的方式让树上每一片叶子都晃动起来……这里面机械功已经被作者完全忽略了。

    这种纰漏百出的计算,真不像是物理学家干得出来的。

    [12] 评论
  • 2019-03-18 14:16 天降龙虾
    引用文章内容:我能通过扇一只鸡巴  掌来把它弄熟吗?

    读错不解释。。。

    作者忘了加一句注释:此计算仅适用于真空中的球形鸡。。。。。

    [10] 评论

显示所有评论

全部评论(35)
  • 1楼
    2019-03-18 12:22 Karlson

    所以我看到他们捶打牛肉的时候,我认为那只是老板为了给饭店节省点燃料,或者是为了环保减排

    [6] 评论
  • 2楼
    2019-03-18 13:12 在雨夜

    难道不需要再保温一会儿吗?

    [0] 评论
  • 3楼
    2019-03-18 14:07 毛骡 金属材料学博士

    抬杠的人来了……

    1. 家鸡肉的水分含量很高。火鸡这个替换不太对,火鸡肉又干又硬。烤过肉就知道,牛排羊排比鸡肉容易烤,鸡肉光脱水就得好长时间。
    2. 这个所谓的物理学家仅仅考虑散热系数,却不考虑传热!!!!考虑传热的话,后面的所有计算都有问题。比如,手掌小于鸡的投影面积,那么每次击打产生的热量都要通过扩散的方式传递到整个鸡。单次击打,可能只是烤焦了手掌那个位置的鸡肉。大部分还是生的。而且,显然多次击打更靠谱。
    3. 这物理学家完全不考虑动量的传递吗??这是物理学家干得出来的事情?手拍在鸡肉上,正好速度为零,这种功夫没几个人能做得出来。鸡肉也不是刚性体,就算在击打的瞬间立刻收手,那么大部分的能量也被鸡肉以弹性势能的形式释放掉了。
    4. 动能转换的计算完全就是胡闹。动能到内能,就相当于:用摇树干的方式让树上每一片叶子都晃动起来……这里面机械功已经被作者完全忽略了。

    这种纰漏百出的计算,真不像是物理学家干得出来的。

    [12] 评论
  • 4楼
    2019-03-18 14:16 天降龙虾
    引用文章内容:我能通过扇一只鸡巴  掌来把它弄熟吗?

    读错不解释。。。

    作者忘了加一句注释:此计算仅适用于真空中的球形鸡。。。。。

    [10] 评论
  • 5楼
    2019-03-18 14:36 Jilupa.D

    坏消息是:鸡的位移和变形都会消耗能量的啊!

    好消息是:鸡的体温在40℃左右,所以把鸡活活扇熟会快一些。。。

    [22] 评论
  • 6楼
    2019-03-18 17:20 毛骡 金属材料学博士
    引用@天降龙虾 的话:读错不解释。。。作者忘了加一句注释:此计算仅适用于真空中的球形鸡。。。。。

    球形鸡是绝对均匀的刚性体……

    [1] 评论
  • 7楼
    2019-03-18 19:09 青寒暮然

    他妈的,等鸡熟了,我的手也熟了吧

    [9] 评论
  • 8楼
    2019-03-18 22:01 迷夜漫途

    一个物理白痴的疑惑:
    我不懂什么比热容啥啥啥的,也看不懂高大尚的计算过程。但是以我多年做财务工作经验,我就提出一个疑问:为啥烤一块牛排的高度要250千米,而烤冻火鸡却只要14.2千米???这是反常识的啊!!!牛排是室温,冻火鸡是至少是0摄氏度,按常识冻火鸡需要烤更长的时间;就算都是才从冷冻室取出的,但是牛排小而薄,冻火鸡大而厚,很明显冻火鸡需要烤更长的时间。希望楼主认真比较一下两者的差别在哪儿,为我等答疑解惑。万谢..........

    [2] 评论
  • 9楼
    2019-03-19 00:16 iamsunye

    加热的过程中,鸡不会冷却吗?

    [0] 评论
  • 10楼
    2019-03-19 09:04 兔巴哥1985
    引用@青寒暮然 的话:他妈的,等鸡熟了,我的手也熟了吧

    所以要做好你手掌的降温👍

    [0] 评论
  • 11楼
    2019-03-19 15:54 harmless

    可以按人体比重接近1来估算人手掌质量,因为人掉到水里并完全吐出肺里的空气时,大约正好处于沉浮之间,应当差别不大。然后就可以用量杯加水测量手掌体积,从而算出手掌质量了。现在手头没有量杯,等找机会试试。

    [0] 评论
  • 12楼
    2019-03-19 19:11 梁兵兵

    所以,别把鸡撸熟了。

    [1] 评论
  • 13楼
    2019-03-19 23:07 akari_32782

    难道就只有我一个人看成了鸡X?流汗滑稽


    [1] 评论
  • 14楼
    2019-03-19 23:24 harmless
    引用@harmless 的话:可以按人体比重接近1来估算人手掌质量,因为人掉到水里并完全吐出肺里的空气时,大约正好处于沉浮之间,应当差别不大。然后就可以用量杯加水测量手掌体积,从而算出手掌质量了。现在手头没有量杯,等找机会试试。
    找量杯测试了一下,我的手掌体积大约300ml。质量可以估计为300g吧。


    [0] 评论
  • 15楼
    2019-03-20 00:05 harmless
    引用@毛骡 的话:抬杠的人来了……
    3.这物理学家完全不考虑动量的传递吗??这是物理学家干得出来的事情?手拍在鸡肉上,正好速度为零,这种功夫没几个人能做得出来。鸡肉也不是刚性体,就算在击打的瞬间立刻收手,那么大部分的能量也被鸡肉以弹性势能的形式释放掉了......
    弹性势能并不是个问题。这个势能下一步又会转换成鸡肉的动能再转换成势能......其实就是震动,也可以说是弹性波在鸡肉内部传递啦。如果鸡肉内部摩擦损耗很大,这个震动很快会停止下来,能量大部分还是要转换成热,问题不大。但如果材料对于弹性波的损耗很小,它就会一直震动,并带动周围的空气一起震动......空气震动就是声音哦!嗯,部分能量会变成声音辐射出去吧!声辐射会也带走能量。只是,具体会带走多少能量,实在太难确定了。拍在一只鸡上声音可能不会太大,带不走多少能量。但如果拍的是一面余音袅袅的锣或鼓,估计相当大部分能量都会被声能带走了!


    [1] 评论
  • 16楼
    2019-03-20 04:18 神秘进化记录

    我还是先开始啃自己的爪子吧,也熟了。

    [1] 评论
  • 17楼
    2019-03-20 10:58 纯银波波沙
    引用@迷夜漫途 的话:一个物理白痴的疑惑:我不懂什么比热容啥啥啥的,也看不懂高大尚的计算过程。但是以我多年做财务工作经验,我就提出一个疑问:为啥烤一块牛排的高度要250千米,而烤冻火鸡却只要14.2千米???这是反常识的啊...

    因为火鸡75摄氏度左右一段时间就能熟,牛排180摄氏度都不一定。为了增加下落时间和提升温度只能拉高,而250千米处温度是零下40摄氏度。

    xkcd结论是250千米处也并不是说这个高度就熟,这个高度还是外嫩里生而且掉地上时还结冰了。不更高的原因是再高就剥蚀了,拿到手里的会是外面焦炭里面冰块的诡异物质

    [1] 评论
  • 18楼
    2019-03-21 13:11 1987zzm
    引用@akari_32782 的话:难道就只有我一个人看成了鸡X?流汗滑稽

    你不是一个人。。。

    [0] 评论
  • 19楼
    2019-03-22 09:16 htam

    老猪正 围着地球转,怎么也抽时间看文章开头一句和结尾一句,,,

    [0] 评论
  • 20楼
    2019-03-22 11:54 饲养员陈翔宇

    牛肉丸是打出来的。能熟?

    [0] 评论
  • 21楼
    2019-03-22 11:55 饲养员陈翔宇

    牛肉丸是打出来的。能熟?

    [1] 评论
  • 22楼
    2019-03-23 20:39 汉尼拔wang
    引用文章内容:假如你一秒拍10巴掌,连续打上13小时37分钟,鸡就差不多熟了

    能有这能力和超人差的不远了吧~

    [0] 评论
  • 23楼
    2019-03-24 13:15 昭昭老公

    扇一只鸡巴 掌来把它弄熟。
    我断句是不是断错了......

    [0] 评论
  • 24楼
    2019-03-24 13:15 昭昭老公

    扇一只鸡巴 掌来把它弄熟。
    我断句是不是断错了......

    [0] 评论
  • 25楼
    2019-03-24 20:37 蒙泰初号机

    [blockquote]引用@Jilupa.D 的话: 坏消息是:鸡的位移和变形都会消耗能量的啊!好消息是:鸡的体温在40℃左右,所以把鸡活活扇熟会快一些。。。[/blockquote] 你是魔鬼吗

    [0] 评论
  • 26楼
    2019-03-26 10:41 企鹅骑士队长
    引用@毛骡 的话:
    1. 家鸡肉的水分含量很高。火鸡这个替换不太对,火鸡肉又干又硬。烤过肉就知道,牛排羊排比鸡肉容易烤,鸡肉光脱水就得好长时间。
    2. 这个所谓的物理学家仅仅考虑散热系数,却不考虑传热!!!!考虑传热的话,后面的所有计算都有问题。比如,手掌小于鸡的投影面积,那么每次击打产生的热量都要通过扩散的方式传递到整个鸡。单次击打,可能只是烤焦了手掌那个位置的鸡肉。大部分还是生的。而且,显然多次击打更靠谱。
    3. 这物理学家完全不考虑动量的传递吗??这是物理学家干得出来的事情?手拍在鸡肉上,正好速度为零,这种功夫没几个人能做得出来。鸡肉也不是刚性体,就算在击打的瞬间立刻收手,那么大部分的能量也被鸡肉以弹性势能的形式释放掉了。
    4. 动能转换的计算完全就是胡闹。动能到内能,就相当于:用摇树干的方式让树上每一片叶子都晃动起来……这里面机械功已经被作者完全忽略了。
    ...

    1、肉和水视为一个孤立系统,脱水本身并不消耗能量。但是蒸发会消耗能量,而且还不少。

    2、文中未考虑散热,如果考虑散热那是永远熟不了。加热速度远没有散热快,加热处温度会维持在只比室温高一点点。

    3、你所谓的以弹性势能释放掉正是文中追求的动能转化为内能。

    4、熵增永不停止,没看懂你说什么。

    [1] 评论
  • 27楼
    2019-03-26 18:09 毛骡 金属材料学博士
    引用@企鹅骑士队长 的话:1、肉和水视为一个孤立系统,脱水本身并不消耗能量。但是蒸发会消耗能量,而且还不少。2、文中未考虑散热,如果考虑散热那是永远熟不了。加热速度远没有散热快,加热处温度会维持在只比室温高一点点。3、你所谓的...

    这块是我的错误,前面有人指出了。大部分的能量都转成声音了。

    [0] 评论
  • 28楼
    2019-03-28 08:51 企鹅骑士队长
    引用@毛骡 的话:这块是我的错误,前面有人指出了。大部分的能量都转成声音了。

    绝对来讲,大多数动能还是转化成热能吧?只不过升温较小而且极短时间就传导到环境中了。

    [0] 评论
  • 29楼
    2019-03-28 11:35 毛骡 金属材料学博士
    引用@企鹅骑士队长 的话:绝对来讲,大多数动能还是转化成热能吧?只不过升温较小而且极短时间就传导到环境中了。

    不是,动能到热能的转换效率很低的。大部分都是振动——声音。否则潮州牛丸就不用煮了。打汁机产生的那点升温,更多的是摩擦产生的。温度扩散的话,温差很小的话,扩散也很慢。毕竟空气不是良导体。

    [0] 评论
  • 30楼
    2019-03-31 18:08 哦呵呵。。

    计算出删熟一个成年人的速度为6827.88m/s

    [0] 评论

显示所有评论

你的评论

登录 发表评论

Rhett Allain
Rhett Allain 美国东南路易斯安那大学物理学副教授

更多科研事,扫码早知道

关于我们 加入果壳 媒体报道 帮助中心 果壳活动 家长监控 免责声明 联系我们 移动版 移动应用

©果壳网    京ICP证100430号    京网文[2015] 0609-239号    新出发京零字东150005号     京公网安备11010502007133号

违法和不良信息举报邮箱:jubao@guokr.com    举报电话:18612934101    网上有害信息举报专区    儿童色情信息举报专区