(Nota: esto es similar a ¿es científicamente posible la criomancia?, pero no exactamente lo mismo).
En mi historia, tengo "magia" que equivale a telequinesis impulsada por el metabolismo del usuario.
Parece que calentar objetos usando esta magia debería ser bastante plausible (aunque la cantidad de calor que se puede generar es algo limitada); el usuario metaboliza algo de energía, y esa energía, en lugar de hacer Trabajo dentro del cuerpo del usuario, hace que el objeto objetivo se caliente por esa cantidad de energía. Más específicamente, la forma en que visualizo este funcionamiento es algo así como que el cuerpo del usuario produce energía a través del metabolismo de forma normal ("usar magia" puede considerarse como una forma adicional de activar la producción de energía metabólica), pero la energía producida se teletransporta mágicamente a un ubicación elegida por el usuario y actúa en la dirección elegida por el usuario. (Creo que esto es suficiente para desdibujar las líneas entre la energía "calórica" y otras formas más útiles de energía cinética, explicando así por qué un usuario de magia también puede hacer cosas como levitar objetos pequeños. Esto es jugar bastante rápido con la entropía, peroes magia, aunque la diferencia de entropía puede tener en cuenta una pérdida de eficiencia). También hay un límite de alcance, con energía "perdida" que se disipa como calor entre el usuario de la magia y el objetivo. (Básicamente, a distancia del objetivo, el usuario de la magia debe gastar energía para aplicar al objetivo, con el otro perderse en algún lugar del camino, posiblemente como radiación infrarroja).
Para expresar esto de manera un poco diferente... la magia se parece mucho a una combinación de la cuna de Newton : una bola en movimiento golpea una masa estacionaria en una colisión inelástica, y la energía se transfiere a través de la masa (sin que la masa estacionaria se mueva) a otra. pelota — y una " súper pelota"": un objeto que, al chocar con un objeto "inamovible", rebota en una colisión perfectamente elástica de modo que su velocidad permanece constante pero la dirección de su movimiento cambia. Todo lo que la magia (de mi historia) aporta a la fiesta es que estos efectos se combinan , es decir, es como una Cuna de Newton donde la masa estacionaria es inmaterial (y puede transferir energía/fuerza a través de otra materia que ocupa el mismo espacio que la "masa" inmaterial con un efecto mínimo sobre dicha materia), y puede redirigir la fuerza en un diferente (Es de suponer que la propagación todavía está sujeta a la velocidad de la luz, pero para mis propósitos esto es prácticamente insignificante; la magia solo funciona en distancias cortas).
Ahora... también parece que lo contrario de calentar cosas debería ser posible. Después de todo, enfriar es solo aplicar una aceleración a los átomos en oposición a la velocidad actual de esos átomos, y ciertamente tenemos medios tecnológicos para enfriar las cosas (observe la pregunta a la que se hace referencia y sus respuestas).
El problema es que esto parece violar la termodinámica; no podemos simplemente disminuir la entropía del universo. En particular, la solución "ingenua" sería postular que la energía metabólica producida por el mago contrarresta perfectamente el movimiento atómico existente del objetivo a enfriar, pero esto implica que el metabolismo del usuario produce energía que no solo no afecta directamente al usuario, sino que desaparece efectivamente del objetivo. IOW, acabo de eliminar energía del universo (y encarnó al Demonio de Maxwell en el proceso).
¿Cómo puedo evitar violar la termodinámica de esta manera, pero aún permitir que la magia enfríe las cosas? Estoy buscando particularmente respuestas que puedan cuantificar la cantidad de calor que se debe descargar en otro lugar (presumiblemente en el cuerpo y/o el entorno del usuario de magia).
Básicamente estás pidiendo una bomba de calor . Mucha gente aprende que el calor solo fluye de las regiones calientes a las regiones frías. Esto es cierto, pero no es toda la historia. Puedes hacer que el calor fluya hacia una región más caliente si trabajas; esto es lo que hace su refrigerador.
La clave para evitar que esto viole las leyes de la termodinámica es hacer que la telequinesis caliente algún depósito más de lo que enfría el objetivo. Su refrigerador bombea el calor desde adentro hacia el resto de la habitación. Esto tampoco es 100% eficiente, por lo que también calienta la habitación un poco más. Por ejemplo, tal vez elimine 1000 julios de calor del interior del frigorífico, pero agregue 1001 julios de calor al resto de la cocina.
Es posible que aún esté violando otras leyes de la física, pero esto debería ser suficiente para no violar la termodinámica.
Por cierto, hacemos exactamente lo que propones en la vida real, pero con láser en lugar de magia.
Sin una ciencia establecida sobre cómo funciona el enfriamiento telequinético, no sabemos qué tan eficiente podría ser, pero lo que sí sabemos son los refrigeradores. Según https://physics.stackexchange.com/questions/230465/heat-rejected-by-a-refrigerator , un refrigerador estándar de 25 W tiene una eficiencia de aproximadamente 17,4:1. Lo que significa que se consume una unidad de energía por cada 17,4 unidades de energía térmica que desplaza.
Un buen entrenamiento duro normalmente puede quemar hasta 400 kCal; entonces, llamemos a esto el límite de lo que puede hacer con seguridad de manera regular. Esto significa que un hechizo de hielo común podría desplazar alrededor de 29,140 KJ de energía. Se necesita desplazar alrededor de 300 KJ de energía para que un galón de agua se congele desde la temperatura ambiente; entonces, si su hechizo es tan eficiente como un refrigerador, está buscando poder congelar alrededor de 97 galones de agua con la misma energía que obtendría de una comida ligera.
Si realmente quieres ir a lo grande, una libra de grasa corporal contiene alrededor de 3500 kCal de energía. Un criomante bien alimentado que simplemente se sienta todo el día jugando videojuegos y respondiendo preguntas sobre el intercambio de pilas podría tener unas buenas 50 libras de grasa corporal que podría aprovechar sin demacrar. Eso le daría el poder de crear una capa de hielo de 4" de espesor sobre una piscina de tamaño olímpico, convirtiendo todo en una pista de patinaje sobre hielo utilizable.
Ryan_L me inspiró a probar un experimento mental que creo que podría ayudar.
Hasta ahora, no he podido abrir ningún agujero para calentar algo... un usuario de magia produce energía procedente de procesos metabólicos que, en lugar de realizar un trabajo (por ejemplo, contraer los músculos) o calentar el cuerpo del usuario, en lugar de ello, vierte de energía térmica en el medio ambiente (principalmente, pero no del todo, en algún objetivo). Esto parece estar bien, pero si no, que alguien salte y me grite.
Bien, ¿qué hay de enfriar? El experimento mental que me hizo darme cuenta de que definitivamente tengo un problema es este: digamos que, en lugar de tratar de enfriar a algún objetivo, el usuario mágico intenta enfriarse a sí mismo ¹. Comencemos teorizando que esto funciona como una bomba de calor perfectamente eficiente.
Entonces, nuestro hipotético usuario de magia produce (a través de procesos metabólicos) energía, que utiliza para refrescarse. Como esa energía tiene que ir a alguna parte , ella también la vierte en su propio cuerpo... para un cambio neto de cero.
Sin embargo, hay un problema. La temperatura de su cuerpo no cambió, pero sí quemó algún "biocombustible"... y esta energía simplemente desapareció. Esto sería como encender un montón de gasolina y verla sufrir los cambios químicos habituales de la combustión, pero sin emitir calor .
Claramente, esto no funcionará.
¿Podemos simplemente mover el calor? La premisa de la magia es que toma "energía metabólica" y la aplica como fuerza en otro lugar. Nuevamente, si queremos calentar algo, esto parece estar bien, pero para enfriar algo, sigo regresando a Maxwell's Demon.
Bien, lo que nos falta es el costo entrópico de la refrigeración frente a la calefacción. Si estamos calentando , no es descabellado postular que el costo entrópico es cero, o muy cercano a cero; después de todo, el aumento de entropía neta sigue siendo , acabamos de cambiar el lugar donde ocurre ese aumento. Si queremos evitar entrar en conflicto con la termodinámica, nuestro mejor escenario es que convertir de "biocombustible" en magia da como resultado ningún cambio neto en la entropía. Por lo tanto, nuestro mejor caso sería que un usuario mágico pueda transferir energía térmica entre dos puntos con una eficiencia del 100%.
...Pero de nuevo, nuestra magia no funciona de esa manera. Nuestra magia dice que aplicar la fuerza requiere al menos de entrada metabólica. Es lógico, por lo tanto, que nuestra usuaria de magia que intenta "enfriarse" a sí misma tiene que pasar energía para transferir energía de su cuerpo a su cuerpo. Esto funciona; efectivamente hizo que su cuerpo metabolizara biocombustible y convertirlo directamente en calor (¡podría ser bueno para mantenerse en forma!). Esto pone nuestro "mejor caso" para el enfriamiento al poder reducir la energía térmica en algún lugar por mientras lo aumenta en otros lugares por . (No hay peligro de reemplazar la refrigeración, allí).
Tal vez esto no sea necesario. Tal vez podamos replantear la magia como una transferencia de energía en la que el usuario es necesariamente uno de los puntos finales. Eso simplificaría mucho las cosas; un usuario de magia puede enfriar algo sin costo metabólico directo , pero solo transfiriéndose el calor a sí mismo. Esto hace que el enfriamiento en general sea realmente fácil al tiempo que pone un límite definitivo a la cantidad de magia que un usuario puede enfriar algo sin desmayarse por un golpe de calor.
Parece probable que el mejor de los casos es que enfriar un objetivo por calienta al usuario de magia por al menos , y posiblemente más de , según el modelo que utilicemos. Un modelo más probable parece ser que ella tiene que quemar algo de su propia energía solo para "hacer magia", pero ese enfriamiento funciona "a la inversa", al extraer el calor del objetivo hacia su propio cuerpo, en lugar de hacer lo contrario ( como al calentar o mover algo), por lo que estamos de vuelta en el modelo de bomba de calor.
Algo de lo que me di cuenta más tarde es que transferir fuerzas opuestas del usuario de la magia a un objetivo para enfriarlo podría no funcionar. En realidad, esto está relacionado con lo que sucede cuando dos átomos chocan de frente; pierden su energía cinética (calor), pero como esa energía no puede simplemente desaparecer, se convierte en fotones; esta es la pérdida de calor por radiación. Si la magia simplemente hace que esto suceda, entonces podemos definirlo para que funcione de la siguiente manera: la energía se produce a través del metabolismo, que se combina "perfectamente" con la energía térmica en el objetivo para neutralizarlo, de manera que el radiante resultante toda la energía termina en otra parte. Esto significa que enfriar algo por produce calor "en alguna parte", pero presumiblemente en el cuerpo del usuario de magia, además de cualquier ineficiencia inherente a hacer magia en primer lugar.
Anteriormente (y un poco por accidente) había llegado a números que harían que la magia fuera un 25% eficiente ( comparable a los músculos ). En lo que puede ser o no una coincidencia, esta es la misma eficiencia que si descartamos la idea de poder cambiar la dirección de la fuerza y calcular cuánta energía podemos extraer a lo largo de un vector dado basado en una entrada aleatoria (es decir, calor ). Esto es equivalente a que la magia sea óptimamente eficiente utilizando solo la porción de energía térmica a lo largo del vector de la fuerza que se ejerce mágicamente. También significa que la magia (es decir, la telequinesis) no viola la Tercera de Newton; levitar un libro "pesa" al usuario de magia en caside la misma manera que llevar un libro sin magia (la diferencia es cómo se distribuye la fuerza). El corolario de esto es que usar magia requiere apalancamiento. Sin embargo, también sugiere que a) calentar algo es 100% eficiente, y b) enfriar algo puede lograr nuestro "mejor caso" derivado anteriormente donde el enfriamiento por calienta al usuario por , o, de manera más óptima, calienta tanto al usuario como a otra cosa al (aunque requiere más esfuerzo mental).
Nuestro usuario mágico no congelará ninguna piscina (ya lo sabía, y no quiero que eso sea posible), pero probablemente pueda mantener su cerveza fría (que era un objetivo).
Agradecería que la gente me señalara si he hecho algo estúpido aquí.
El principal usuario de magia en mi historia es una mujer, así que usaré esos pronombres.
Al menos, no he podido encontrar una explicación plausible que no sea demasiado complicada. Tendría que ser algo así como comprimir una bola de aire, esperar a que se enfríe, moverla y luego dejar que se expanda de nuevo.
L. holandés
mateo
usuario6760