香蕉真的可以发电吗?

时间:2023-11-19 05:09:02

香蕉。你喜欢香蕉。你知道你喜欢香蕉。说真的,这不是你的错。香蕉谁不喜欢呢?就连“香蕉”这个名字叫起来都那么有趣。哦我懂了,你讨厌香蕉的味道。好吧,也许你不喜欢吃香蕉,但你还是喜欢香蕉。香蕉很了不起,原因如下:

香蕉的第一个了不起的地方和物理没有关系。不过,在聚会上或是在操场上的时候和孩子们分享这个事情还是挺有趣的。聊天气很没劲,聊香蕉就有趣多了。这个事情就是,香蕉都是克隆的。

实际上野生的香蕉味道不是很好,吃起来不都是甜的,而且籽还特别大。不过人类时不时会交上好运,碰到变异的香蕉,没有籽,味道还特别好。问题是你没办法种植出更多的这种变异香蕉,因为它们没有籽。为了解决这个问题,人们从一棵现有的变异香蕉树上取出一部分来移栽,于是“嗖”地一下,你就有了更多香蕉树。它们都是克隆出来的变异香蕉树。

不幸的是,香蕉树被克隆出来就意味着所有的香蕉都拥有相同的基因。如果有一个变异性的疾病完全契合了第一棵香蕉树,那就糟糕了,因为所有的香蕉树都会被毁掉。这种事情会发生吗?是的,以前就发生过。你听过一首名叫《对!我们没香蕉了》(Yes!We have No Bananas)的歌吗?猜猜作者为什么写这首歌。

香蕉真的可以发电吗?

关于克隆香蕉,我就说这么多。这些足以让你能够愉快地聊天了,但是还不够深入,因为我还要说一件彻头彻尾错误的事情。

如果你觉得克隆和变异让香蕉看起来很酷,那你只对了一半。还有更酷的事情。香蕉具有放射性。放心,香蕉你还是但吃无妨。许多东西都有放射性,这不代表它们就达到核废料的级别,但是放射性的确有。香蕉的放射性来自于其中含有的钾元素。

具有放射性是什么意思呢?这表示物质中正在进行某种形式的核反应。在核反应中,某种元素的原子核转化为其他元素。如果新元素的质量不一样(通常都会这样),那么最起码会有能量产生,而且很可能会出现一些其他种类的粒子。

钾元素为什么会有放射性呢?实际上,钾元素有三种类型。所有钾原子的原子核中都有19个质子,正是这一点决定了它是钾元素。但是钾原子的原子核中有多少个中子呢?钾最常见的同位素是钾-39(你会看到它被写做39K,其中39代表原子核中质子和中子的数量之和,K表示它是原子核内拥有19个质子的钾元素)。所以,39K的原子核内有19个质子和20个中子。这种大体上稳定的钾元素构成了香蕉中93%的钾含量。剩下的钾元素中,大部分是41K,它也是稳定的。还剩下极小的一部分(0.012%)是40K,有放射性的就是这种钾元素。

40K的衰变有3种途径,其中最常见的一种叫做β衰变,这种情况下,钾原子产生一个电子,原子核转化成钙原子;第二种常见的衰变是通过获得电子实现的,自由电子与原子核相互作用产生氩原子;最后,还有一小部分属于会产生一个正电子的β衰变,原子核也是转化为氩原子。

说明一下:正电子是电子的反物质形态。没错,就是《星际迷航》里的那种反物质。这表示它的质量和正物质的电子相同,但是拥有的电荷相反。

如果你计算一下(有人已经做过计算),可以算出正常大小的香蕉平均每75分钟产生一个正电子。

让我来总结一下目前提到的香蕉的特性,它们包括变异、克隆、放射性和反物质。

现在我们换个话题。用香蕉能造出一台核能发动机吗?如果可以,那这台发电机需要多少香蕉才能为我的房子供电呢?首先,核能发电机是如何工作的?基本上核能发电就是利用核反应产生的热量来烧水。水烧开产生的蒸汽再驱动连接到发电机上的涡轮。这和火力发电厂的工作原理完全一样,只不过火力发电厂给水加热烧的是煤。

我来描述一下我这个版本的发电机:我会找来许多香蕉,把它们做成一个大的球体,外面包围着薄薄的一层水。香蕉产生的正电子会和电子发生湮灭并产生热量。这些热量会把水烧开,从而产生蒸汽来驱动涡轮。多么简单,我不懂为什么现在还没出现这些东西。是的,我知道实际情况会更加复杂。假设我的这层水足够厚,就能保证正电子不会逃逸。而且我会忽略其他形式的衰变产生的能量。为什么要忽略其他形式的衰变?因为“香蕉能反物质发电机”听起来很酷。把它叫做靠香蕉腐烂运行的发电机感觉怪恶心的。

真正的问题来了:我需要多少香蕉?我们先看一下一根香蕉包含的能量。如果一根香蕉每75分钟产生一个正电子,我可以用这个正电子产生的能量除以75分钟来算出一根香蕉的能量。当一个正电子湮灭的时候,能量来自于这个正电子和一个电子的质量之和。然后能量等于mc2,c代表光速。我们从一次湮灭中可以获得1.64×10-13J的能量。这些能量没有多少。如果每75分钟产生这么多能量,那么我们可以获得9.11×10-18W的平均功率。

现在我只要确定需要多少根这种小小的瓦特香蕉能够产生2000W的功率(这差不多就能让我家里的所有电器运转起来)。用2000W除以一根香蕉的功率,可知我们需要2.2×1020根香蕉来为房子供电。

好吧,需要挺多香蕉的。我的香蕉发电机实际会有多大呢?我来估算一下。假设一根香蕉重150g(0.15kg),密度为1g/cm3(1000kg/m3)。这么多香蕉的质量就是0.15kg×香蕉的数量,等于3.3×1019kg。已知香蕉的密度,可算出香蕉的体积为3.3×1016m3。把这些香蕉打碎做成一个球,这个“香蕉球”的半径为2×105m,放到太空中都会清晰可见。

或许这不是个好主意。我怀疑地球上有没有那么多香蕉来造这样一台发电机。也许我用香蕉来喂几只猴子,然后做个猴子能发电机效果会更好一些。