Guantes térmicos futuristas

Sería trivial hacer un lanzallamas portátil con la boquilla unida a la palma de un guante. De hecho, algunas personas con suficientes repuestos y tiempo ya lo han hecho.

https://youtu.be/C4KuDBkWw2o

Si bien hay muchos premios Darwin (y menciones de honor) que se relacionan con la muerte por fuego, una búsqueda rápida indica que hasta ahora no se ha otorgado ninguno relacionado con lanzallamas caseros. Si es lo suficientemente rápido para publicar su novela, puede ser citada cuando alguien intente encender un cigarrillo con ese guante.

Ahora en serio, tener las manos calientes es una mala idea™ . Si tus manos están tan calientes como una buena taza de té, lo máximo que puedes hacer con ellas es convertirte en un practicante de reiki único, lo cual puedes hacer sin los guantes de todos modos.

Pero si sus manos están lo suficientemente calientes como para hacer algo realmente sobrehumano, desde ablandar PVC hasta derretir soldadura, está a solo una distracción de la sala de emergencias. Si te pica el ojo, si te hurgas la nariz, si usas los dedos para silbar, si te rascas el trasero... No será agradable.

Y si necesitas agarrar a alguien para evitar que se caiga de un libro de contabilidad... No harás muchos amigos, ni obtendrás muchos premios por trabajo en equipo.

Siempre estará mejor servido si tiene un buen soldador y una pistola de aire caliente .

¿Qué tan caliente estamos hablando y cuánto tiempo necesita funcionar?

Hay dos maneras de lidiar con esto:

• Aislamiento
• Enfriamiento

Los materiales con vacío entre dos capas de material son básicamente tan buenos como los que se pueden obtener con aislamiento. Con esto tendrás una conductividad térmica de unos 0,006-0,008 W/(m·K). El aislamiento solo reducirá la velocidad con la que se calienta el interior.

Puede calcular esto con la siguiente ecuación W = kA/L (W son los julios de calor por segundo (trabajo), k es la conductividad térmica, A es el área superficial y L es el espesor).

Entonces, si el guante tuviera 1 cm de grosor, y el área de superficie de nuestra mano es de aproximadamente 0,05 m ^ 2 según Google, y conectamos un ideal teórico de 0,004 para nuestra conductividad, obtenemos.

W = 0,004*0,05/0,01 = 0,02 J/s

Esta es la energía que se transfiere y atraviesa cada segundo por grado Kelvin (Celsius) que se calientan los guantes.

Para un macho, cada mano representa alrededor del 0,65% del peso corporal (0,5% para las hembras). Eso significa que para un hombre de 200 lb, 1 mano tendría una masa de 0,58 kg. Iba a tratar a los humanos como si fueran agua, pero buscar en Google "capacidad calorífica de la carne humana" me dio un resultado (3500 J/(kg*K)), que en realidad es bastante parecido al agua.

Entonces, para calentar la mano 1 grado, se necesitarán alrededor de 2030 J de energía.

Entonces, si los guantes estuvieran solo 1 grado más calientes en el exterior, tomaría 28 horas para que su mano alcance la misma temperatura (aunque imagino que su cuerpo puede descargar el calor en sudor. No estoy seguro de cuáles son los límites para eso).

Entonces, ¿qué tan calientes pueden estar estos guantes antes de que te quemes? Las temperaturas de entre 40 y 80 grados centígrados causarán quemaduras durante períodos de tiempo variables (40 durante mucho tiempo, 80 durante un segundo). Digamos que el usuario quiere poder usar los guantes por un minuto antes de que alcance los 50 grados y comience a quemarse las manos. Eso es 30 grados por encima de la temperatura ambiente.

Eso significa que se necesitan 2030*30 = 60 900 J de energía para atravesar el guante y quemar a nuestro usuario. En el lapso de un minuto, eso significa que pueden pasar 1000 vatios completos de energía.

Mirando nuestra ecuación más fácil, eso significa que el exterior de los guantes puede tener 50,000 grados Kelvin completos. Esto es muy caliente. Como loco caliente. Puedes derretir acero y piedra. Hace tanto calor que pensé que había cometido un error. Luego busqué los guantes de kevlar que pueden soportar la lava. El gran problema no es que pase el calor, sino que derrite los guantes.

Buscando polímeros de alta temperatura Parece que actualmente podemos obtener hasta 600 grados centígrados sin derretirnos con algunos más nuevos. Estamos constantemente haciendo mejores y probablemente podría decir "algo algo de carbono" para decir que los guantes tienen un punto de fusión de alrededor de 1500 grados centígrados. En este punto, puedes derretir el acero muy bien.

A esas temperaturas, podría usar los guantes durante unos 30 minutos antes de que el calor interno empeorara.

El otro método para mantenerlos en funcionamiento es con refrigeración activa. Los tubos de agua pueden llevar el calor de los brazos a los grandes disipadores de calor de la espalda. Para equilibrar el calor que atraviesa los guantes con el aislamiento de arriba, los guantes necesitarían bombear alrededor de una centésima parte de un litro de agua por minuto.

Los aislamientos más tradicionales pueden requerir aproximadamente un litro de agua por minuto bombeado para mantener el equilibrio térmico.

El mayor problema es de dónde obtiene la energía para calentar los guantes.

No hay necesidad de ciencia ficción, tenemos sustancias que pueden hacer eso ahora. Hay una variedad de aislantes térmicos que podrían convertirse en guantes. Aerogel sería un ejemplo. Hay una variedad de protectores térmicos cerámicos que también funcionan. Busca aisladores térmicos en google.