¿Al mundo de la muerte?

Buscando Flujo Obstruido

$\dot{m} = C_d A \sqrt{\gamma \rho_0 P_0 ({2 \over {\gamma + 1}})^{{\gamma + 1} \over {\gamma -1}}}$

• $\dot{m}$es el caudal másico ahogado, el valor que buscamos
• $C_d$es el coeficiente de descarga. Vamos con 1.0 para la magia espacial
• A es el área del portal. Un portal circular de 5 m de diámetro tiene un área de ~19,6$m^2$
• $\gamma$es la relación de capacidad calorífica del gas. Para silicatos gaseosos usaremos 1.29
• $\rho_0$es la densidad del gas. Tendremos que averiguarlo.
• $P_0$es la presión aguas arriba. 30.000 atmósferas, o 3.045 gigapascales (GPa).

Cálculo de la densidad del aire del mundo de la muerte

La ecuación para la densidad es$P = \rho R_{specific} T$

• P es 3,0 GPa ($3 \times 10^9$Pensilvania)
• T es 5500 Kelvin

$R_{specific} = {R \over M}$

• R es la constante de los gases 8,314${m^2 kg} \over {s^{2} K mol}$
• M es la masa molar. Para silicato ($SiO_2$) gas, es Si (28) + O (16) x 2 = 60$g \over {mol}$

$R_{specific}$= 138,6

$\rho_0$=$P \over { R_{specific} T }$= 3,995$kg \over {m^3}$

Tasa de flujo final

Insertar variables y resolver:

• $\dot{m} = C_d A \sqrt{\gamma \rho_0 P_0 ({2 \over {\gamma + 1}})^{{\gamma + 1} \over {\gamma -1}}}$
• $\dot{m} = (1.0) (19.6) \sqrt{(1.29) (3,395) (3,045,000,000) ({2 \over {(1.29) + 1}})^{{(1.29) + 1} \over {(1.29) -1}}}$
• $\dot{m} = 19.6 \sqrt{(1.29) (3,395) (3,045,000,000) ({2 \over {2.29}})^{{2.29} \over {0.29}}}$
• $\dot{m} = 19.6 \sqrt{(1.29) (3,395) (3,045,000,000) (0.87)^{7.89}}$
• $\dot{m} = 19.6 \sqrt{(1.57 \times 10^{13}) (0.34)}$
• $\dot{m} = 19.6 \sqrt{5.34 \times 10^{12}}$
• $\dot{m} = (19.6) (5.34 \times 10^{6})$
• $\dot{m} = (4.53 \times 10^7)$ $kg \over s$

La velocidad promedio de ese gas es$\dot{m} = \rho v A$. que es 577$m \over s$.

Expansión y Refrigeración

Después de salir del portal, el gas de silicato cargado de hierro se expande y se enfría desde 5.500 Kelvin y 30.000 atmósferas.

La velocidad del sonido para este gas del mundo de la muerte en expansión es$a$=$\sqrt{ \gamma R_{specific} T}$.$\gamma$tiene un significado diferente aquí. Es el índice adiabático, y para los gases diatómicos es 1,4 (no exactamente el SiO2 triatómico; pero usándolo por ahora). T está en Celsius en lugar de Kelvin.

• $a$=$\sqrt{ (1.4) (138.6) (5,500) }$= 1,032$m \over s$

El gas del mundo de la muerte se está expandiendo inicialmente desde el portal a la velocidad del sonido, 1.032$m \over s$, o aproximadamente Mach 3. Lo que significaría que hay mucho sonido, ruido, calor y vapor tóxico saliendo de esta cosa, pero la mayor parte es el aire de mayor temperatura y mayor presión que se expande y se enfría.

Límites

¿Dónde termina la expansión?${P_1 V_1} \over {T_1}$=${P_2 V_2} \over {T_2}$.$P_1 \over P_2$es 30.000.$T_1 \over T_2$es ~ 200.

El volumen al que el gas alcanza la temperatura y la presión de la Tierra.$V_2 \over V_1$debe ser 150 veces el volumen de salida. Para un portal de 5 metros de ancho, calculo que necesitaría una cuadrícula de 750 metros de lado para mantener a la gente despejada.

Calefacción

Algunas personas han preguntado cuánto comienza a calentar el entorno circundante el portal al mundo de la muerte.

El calor que pasa a través del portal está relacionado con el caudal másico, las propiedades térmicas específicas del gas (vidrio) y la diferencia de temperatura entre el portal y el entorno.

$\Delta Q = \dot{m} ( \Delta H_{vap} + \Delta H_{fus} + c \Delta T )$

• $\dot{m}$se calculó anteriormente.$4.53 \times 10^7$ $kg \over s$
• $H_{vap}$es 0 ( según esta fuente )
• $H_{fus}$es 0 (misma fuente)
• c es 0.8${kJ} \over K$
• $\Delta T$es (5500K - 300K = 5200K)

Resolviendo:

• $\Delta Q = 4.53 \times 10^7 ( 0 + 0 + (0.8) (5,200) ) = 1.88 \times 10^{11}$ $J \over s$= 188$TJ \over s$

Si lo he hecho bien,$\Delta Q$es 188${TJ} \over {s}$. O 188 teravatios.

Para el alcance, 80 terajulios es la cantidad de energía liberada por la primera prueba de bomba atómica.

Sonido

Como el silbido de una tetera o el estruendo de una explosión, el portal generará un sonido que se transmitirá por millas. Me gustaría que la ecuación calculara la frecuencia en la boquilla, pero se me escapa por el momento.

Visibilidad

El hierro y el dióxido de silicio (vidrio) son sólidos a las presiones y temperaturas de la Tierra. La cúpula de enfriamiento de gas se proyectaría casi 1 kilómetro hacia arriba y se parecería a las nubes de ceniza sobre los volcanes en erupción.

Supervivencia de una sonda

A 5500 Kelvin, la atmósfera del mundo de la muerte incluso derretirá el material más resistente a la temperatura, el tungsteno . Además, el suelo debajo de la puerta es un gas a temperaturas del mundo de la muerte. No debes dar por sentado que la puerta ahora no está flotando dentro de un cráter de su propia creación.

Sin embargo, los dispositivos electrónicos que pueden sobrevivir a las fuerzas de ser disparados desde un cañón ahora son algo real .

El cañón principal de un tanque M1A1 tiene una velocidad inicial de ~1600 metros por segundo. Desde la zona segura, podría impulsar un paquete de sensores saboteado a través del espacio y dentro de la puerta en menos de medio segundo.

El paquete de sensores capturaría todo lo que pudiera antes de derretirse.

Sin embargo, hay otro problema. La nube de gas de hierro y vidrio es un bloqueo eficaz para las señales ópticas y de radio que la sonda envía de vuelta. Es poco probable que Sonic sea efectivo tampoco. Afortunadamente, algunos buenos muchachos han inventado la comunicación de neutrinos , que pueden comunicarse a través de una roca sólida.

TL; DR

El portal estaría increíblemente caliente, con una explosión explosiva extendiéndose a Mach 3 desde el área del portal hacia los alrededores.

Basado en la excelente respuesta de James McLellan, si (en el momento en que escribo esto) ligeramente defectuosa, cuando se abra este portal, 5,000K, 30,000ATM de gas de hierro y vidrio saldrán del portal a una velocidad de alrededor de 600,000 toneladas métricas. por segundo.

A presión y temperatura estándar (1 ATM), este gas tendría una densidad de$0.1385kg/m^3$. Sin embargo, a 30000 ATM, su densidad sería de alrededor$4155kg/m^3$. Dividiendo el flujo másico de$600,000,000kg/s$por el área del portal de$19.6m^2$y la densidad del gas, obtenemos una velocidad de$7368m/s$, o aproximadamente Mach 7.

Entonces debemos considerar que el Dióxido de Silicio tiene un calor específico de alrededor$0.7J/g/K$, por lo que cada segundo estamos agregando$2×10^15J$de energía al entorno. Eso es del orden de una bomba de 476 kilotones por segundo... o 2 petavatios de potencia... diez veces la potencia de salida de los huracanes más poderosos.

Este chorro de gas de ultra alta presión sobrecalentado va a ablacionar cualquier cosa en su camino en un volumen aproximadamente cónico con su punto dentro del portal, la línea central del cono se alinea con la línea central del portal.

Eventualmente, la atmósfera y la corteza de la Tierra absorberán el impulso del vidrio de hierro gaseoso, y también se enfriará lo suficiente como para condensarse como una mezcla líquida de hierro y vidrio, que se comportará como la lava.

Inicialmente, espero que este gas de hierro y vidrio se enfríe rápidamente a medida que se expande en la atmósfera relativamente fría de la Tierra, probablemente antes de que pierda su energía cinética, con el resultado de que se condensará en un rocío líquido de hierro y vidrio que aún retiene una cantidad significativa. velocidad. Incluso puede enfriarse lo suficiente como para solidificarse antes de que pierda su energía cinética. En este punto, bien puede haber gotas considerables de hierro-vidrio, pero es probable que también haya una cantidad significativa de material finamente dividido, como ceniza volcánica, que permanecerá suspendida en la atmósfera durante algún tiempo.

A medida que el evento continúa, la atmósfera terrestre se calentará, lo que ralentizará la velocidad de enfriamiento mientras sigue absorbiendo energía cinética, lo que significa que eventualmente el vidrio de hierro fundido comenzará a llover sobre el paisaje.

Sin embargo, las cosas no se detienen ahí. El gas en erupción impartirá su energía cinética a la atmósfera terrestre, lo que dará como resultado un viento caliente acelerado en la dirección del cono de chorro. Esto distribuirá ceniza de vidrio de hierro caliente, y, a medida que aumente la temperatura atmosférica, vidrio de hierro fundido, en todo el mundo.

La temperatura global aumentará hasta el punto en que toda la tierra quede cubierta por una nube piroclástica, hasta que el calor del chorro de gas sobrecalentado comience a derretir los depósitos de ceniza a su alrededor, lo que dará como resultado una inundación de lava fundida que avanza hacia el portal. Hasta que el peso del vidrio fundido alrededor del portal sea suficiente para contrarrestar el flujo de salida, éste no se detendrá.

Si consideramos un planeta lo suficientemente grande como para tener una atmósfera como esta, tendrá mucha más atmósfera que la Tierra. Prácticamente no hay forma de que se quede sin atmósfera antes de que la tierra esté cubierta por una gruesa capa de vidrio rico en hierro caliente que extingue la vida.

Alternativamente, el portal fallará en algún momento, salvando el planeta. Cualquiera que sea el continente en el que se encontraba, probablemente esté completamente aniquilado.

En cuanto a conseguir que una sonda atraviese el portal... sin un cañón de riel, probablemente no haya ninguna posibilidad, e incluso con uno, ningún proyectil sobrevivirá más de una fracción de segundo en un entorno tan infernal. La sonda tendría que ser lanzada hacia el portal en el instante o incluso antes de que se abriera el portal para tener alguna posibilidad de atravesar... y es probable que si los científicos a cargo no supieran exactamente dónde estaban. Al abrir un portal, es poco probable que una sonda y un dispositivo de grabación sobrevivan lo suficiente como para ser lanzados, y mucho menos para devolver datos.

Creo que se puede sondear, pero la sonda será muy limitada en lo que puede hacer.

Comience con la idea de James McLellan de dispararle un arma grande. Sin embargo, tiene el arma equivocada. Queremos una pieza de artillería de gran calibre, no un tanque. (Sí, la mayoría de las piezas de artillería se pueden disparar horizontalmente. No lo ves porque es un último movimiento defensivo, no es algo que quieran hacer).

El propulsor se calcula de modo que después de atravesar el gas que sale del portal no le quede mucha velocidad. Cuando atraviesa el portal se abre como una flor. Ahora tiene un objeto con un área de superficie considerable en un viento hipersónico, el viento lo agarrará y lo arrojará de regreso a través del portal.

Para ser arrojado de regreso a través del portal, obviamente no puede alejarse demasiado de él y no puede sobrevivir al calor por mucho tiempo: el paquete de datos está aislado lo mejor posible, los instrumentos tienen una vida útil muy corta antes de ser destruidos. La grabadora es lo más liviana posible, debe ser arrastrada por el viento lo suficientemente lejos del portal para sobrevivir y ser recuperable.

Sí, pero sin sonda. Mapa de nuestro lado.

1. Tapa el portal. Deberá acercarse con la tapa montada en una excavadora. La excavadora se puede conducir de forma remota.

2. Por supuesto, la tapa deberá soportar el calor y la presión, pero la presión es constante, por lo que no tendrá que soportar golpes o impactos repentinos.

3. Idealmente, la tapa tendría la forma de un plato y podría usarse como un plato de radar. De lo contrario (¿la antena no es duradera en una atmósfera caliente?), la tapa debería permitir que las ondas de radar la atraviesen. Una cerámica refractaria funcionaría.

4. Mapa del lado lejano a través del portal tapado con radar. El sonar también podría ser útil; los gases de alta presión en el otro lado probablemente transmitirán bien el sonido.