Humanos que se calientan rápidamente

Estoy trabajando en una versión del viaje FTL basado en un agujero de gusano, y uno de los efectos secundarios de atravesar el agujero de gusano será el calentamiento instantáneo de cada molécula de lo que pasa. El calentamiento funciona descargando una cantidad específica de energía térmica en cada molécula del objeto que pasa a través del agujero de gusano y, por lo tanto, el aumento de temperatura se ve afectado por la capacidad calorífica específica de cada molécula.

Sin embargo, este aumento instantáneo de la temperatura plantea posibles problemas de supervivencia para un ser humano que atraviesa el agujero de gusano. El calentamiento en sí existe por razones relacionadas con la termodinámica, pero su magnitud depende completamente de lo que es mejor para la historia. Me gustaría hacer que los seres humanos puedan sobrevivir a la calefacción, pero que también sea lo suficientemente importante como para que valga la pena mencionarla en el texto. Esencialmente, estoy apuntando a un aumento de temperatura que será incómodo o idealmente debilitante temporalmente, pero no letal. Me doy cuenta de que no habrá una tonelada de datos sobre el aumento de temperatura espontáneo y uniformemente distribuido en todo el cuerpo humano, pero cualquier dato existente y relevante que pueda extrapolarse sería excelente. Además,

Entonces, para resumir, ¿cuánto calor podría arrojar en el cuerpo de una persona antes de que esa persona alcance el punto de sufrir efectos significativos a largo plazo?

la hiperpirexia comienza a una temperatura corporal de 106,1 °F o 41,1 °C, ese es el rango de temperatura en el que la salud física de una persona comienza a verse seriamente afectada si no actúa para bajarla. Por encima de 111,2 °F es probable la muerte. ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11476402
@John, ¿eso es para una temperatura sostenida o una temperatura que inmediatamente comienza a bajar a niveles normales? Este es un escenario bastante extraño. Además, puede haber varias partes del cuerpo que normalmente no se ven tan afectadas por los aumentos de la temperatura corporal que estarán aquí (por ejemplo, el cerebro, los órganos reproductivos de los hombres, etc.)
El cuerpo no se enfriará muy rápidamente si la persona no actúa, los sistemas pasivos del cuerpo son insuficientes una vez que se llega a las temperaturas más altas. El problema de responder a su pregunta específicamente es imposible, por lo que no existe una comparación del mundo real. No hay forma de calentar un cuerpo de ninguna manera, ni siquiera cerca de lo que describe, por lo que los efectos son desconocidos, por lo que puede usar lo que quiera dentro de ese rango.
Las infusiones instantáneas de calor a cada molécula aumentarían el volumen y, por lo tanto, la presión de los gases sanguíneos, así como los gases en el tracto digestivo, los senos paranasales, etc., lo que daría como resultado aerobullosis o curvaturas, así como presión en los senos paranasales, flatulencia y eructos. Los aumentos repentinos en la presión de los gases corporales serían bastante dolorosos.
@Ixion Luego escriba una respuesta que explique qué tipo de límites le impone;)
Recuerdo algo así mencionado en una historia corta de Larry Niven sobre las redes de teletransportadores en la Tierra. Las cabinas del teletransportador provocaban un destello frío o calor proporcional a la diferencia de altura entre las dos cabinas para compensar la diferencia de energía potencial. Fue descrito como desagradable, pero no dañino.
@Philipp Creo que la historia de Niven involucró teletransportación psíquica en lugar de tecnológica. Los cambios de temperatura pueden haber sido menores a los de esta pregunta. Posiblemente, Niven no consideró ni investigó los efectos de los cambios de temperatura en todo el cuerpo. Charles Sheffield dijo que usar la ciencia ficción para aprender sobre ciencia no es una buena idea.
@a4android No, definitivamente fue teletransportación física. Ese fue un punto importante de la trama. Y el propósito de este sitio web no es aprender sobre ciencia. Para eso está el Stack Exchange de física. Este sitio web trata de aprender cómo hacer una mejor construcción del mundo para la ficción. Estudiar un constructor de mundos exitoso es un esfuerzo útil en este sentido.
@Philipp por mucho que amo el trabajo de Larry, no era muy bueno en biología. También en la historia a la que te refieres (una especie de asesinato), la teletransportación entre cabinas cercanas fue desagradable, la teletransportación de un hotel en la ladera de la montaña a un hospital en la base casi mata al personaje hasta que se teletransportan de regreso revirtiendo el efecto y matan a la persona con ellos.

Respuestas (3)

Parece que solo habrá un margen estrecho de aumento de la temperatura antes de que las personas que pasen por un agujero de gusano sufran daños. Probablemente, no más de uno o dos grados centígrados.

Las condiciones generales asociadas con el golpe de calor son las siguientes:

Las enfermedades relacionadas con el calor generalmente se clasifican como agotamiento por calor o golpe de calor. El golpe de calor se divide además en formas clásicas y de esfuerzo. El golpe de calor clásico es causado por la exposición ambiental y produce hipertermia central por encima de los 40 °C (104 °F). Esta condición ocurre principalmente en los ancianos y aquellos con enfermedades crónicas. El golpe de calor clásico puede desarrollarse lentamente durante varios días y puede presentarse con temperaturas centrales mínimamente elevadas. Se asocia con disfunción del sistema nervioso central que incluye delirio, convulsiones y coma, lo que dificulta su distinción con la sepsis. Se cree que estas manifestaciones son una respuesta encefalopática a una cascada inflamatoria sistémica.

En sus formas más leves, las enfermedades causadas por el calor se conocen como agotamiento por calor. Esto será extremadamente incómodo, pero se puede sobrevivir.

El agotamiento por calor es una manifestación más común y menos extrema de las enfermedades relacionadas con el calor en las que la temperatura central está entre 37 °C (98,6 °F) y 40 °C. Los síntomas del agotamiento por calor son más leves que los del golpe de calor e incluyen mareos, sed, debilidad, dolor de cabeza y malestar general. Los pacientes con agotamiento por calor carecen del trastorno profundo del sistema nervioso central que se encuentra en aquellos con insolación. Sus síntomas generalmente se resuelven rápidamente con la hidratación y el enfriamiento adecuados.

Lo que dificulta la capacidad de supervivencia de las temperaturas elevadas es la combinación de la elevación de la temperatura en sí y la duración del aumento.

El término máximo térmico se desarrolló para medir la magnitud y la duración del calor que las células pueden encontrar antes de dañarse. El máximo térmico humano se ha establecido como una temperatura corporal central de aproximadamente 42 °C (107,6 °F) durante entre 45 minutos y ocho horas. La destrucción celular ocurre más rápida y completamente a temperaturas más altas. Se liberan factores inflamatorios y aumenta la permeabilidad gastrointestinal, lo que puede permitir que las endotoxinas pasen a la circulación.16 También se producen cambios hematológicos y endoteliales que se asemejan a la coagulación intervascular diseminada.

Esto sugiere que los límites del aumento de temperatura serán, en el mejor de los casos, de uno a dos centígrados. Una temperatura casi instantánea de todo el cuerpo sería extremadamente difícil de bajar. Esto aumentará el daño causado por la duración del aumento de temperatura. es mejor mantenerlo tan bajo como sea razonablemente posible. Espere que un inicio inmediato de temperatura elevada lo desoriente y muy probablemente lo incapacite.

REFERENCIAS:

Manejo del golpe de calor y el agotamiento por calor

JAMES L. GLAZER, MD, Centro Médico de Maine, Portland, Maine

Am Fam Médico. 1 de junio de 2005; 71 (11): 2133-2140.

URL del artículo anterior: American Family Physician, edición del 1 de junio de 2005

¿Es posible que dar hipotermia artificialmente a las personas antes de atravesar el agujero de gusano aumente el posible margen?
La capacidad calorífica típica de la carne es de aproximadamente 1500 J/(kg*C). En el peor de los casos, el aumento de temperatura es de aproximadamente 3 C - 4,5 kJ/Kg requeridos. Eso es mucho: las partes de acero de una cabina aumentarían la temperatura en 27 ° C (de digamos 25 ° C a ~ 50 ° C), las partes de aluminio en 150 ° C (¡puede hornear pasteles!), El cobre (alambres) en 1000 C: se derretirían y causarían incendios ¡Así que no debes tener cuidado con los humanos!
@ksbes ¿De dónde sacaste ese número para la capacidad de calor específica de la carne? La cifra que encontré es de aproximadamente 3,5 kJ/(kg*C), más del doble de la cifra citada. De acuerdo con mis habilidades matemáticas, eso significa que el cobre, con una capacidad calorífica específica de alrededor de 0,385 kJ/(kg*C), experimentaría un aumento de calor de unas 9 veces mayor que la carne, lo que me hace preguntarme dónde está su número de aumento de 1000 C viene de.
*aumento de la temperatura unas 9 veces mayor que la carne
Es de un viejo libro de cocina que tengo. Es una capacidad térmica para la estaca de res. Podría estar mal usarlo para carne viva... En cualquier caso, solo empeora la situación: los materiales de baja capacidad calorífica (como todos los metales) serían el punto débil de este viaje.
@ksbes No, no empeora la situación. A partir de esta respuesta, el aumento máximo de temperatura es, digamos, 4 °C. Digamos que con hipotermia artificial de antemano logramos que suba a 8°C para la carne. Tenemos cables de cobre en nuestro barco que también se calientan. Comienzan a temperatura ambiente, 25°C. Se calientan a 8°C*9=72°C, para una temperatura final de 117°C. No se derriten y se enfrían rápidamente.
@ Gryphon-ReinstateMonica La hipotermia preparatoria para un pasaje de agujero de gusano podría ayudar. Mejor que mi idea de sumergir a los astronautas en agua fría (no publicado aquí; solo lo pensé más tarde). Los vehículos de agujero de gusano necesitarán sistemas de refrigeración muy interesantes.
@ksbes Un aumento de tres grados sería drástico para los seres humanos. Mi instinto es que un aumento de un grado sería el límite razonable. Resultando en una temperatura corporal de 39.8, que es agotamiento por calor. Por encima de eso, es territorio de insolación.
Sin embargo, @a4android Heatstroke, si se trata de inmediato, no es tan peligroso. Si está completamente listo para tratarlo instantáneamente, estará bien.
@Gryphon-ReinstateMonica Sí, pero este golpe de calor causado por un aumento de temperatura en todo el cuerpo. Será más difícil de tratar. Aunque la hipotermia avanzada ayudará. Muy estresante e incómodo. La respuesta de VogonPoet sugirió un límite de 2 Fahrenheit. Esto es lo mismo que un aumento de 1 centígrado.
@ Gryphon-ReinstateMonica Calentar todo el barco que causará estragos La expansión diferencial abrirá todo tipo de brechas en la estructura de sus barcos. Normalmente el movimiento del calor disminuye drásticamente este efecto. pero con cada molécula afectada se filtrará como un colador una vez que se enfríe, lo cual es letal en el espacio.
@ John, no veo cómo funciona eso. Si todo el casco está hecho del mismo material, se expandirá muy levemente y luego volverá lentamente a su tamaño original a medida que se enfría al mismo ritmo. No estoy seguro de cómo se supone que esto crea fugas. Las naves espaciales se calientan y enfrían por factores externos todo el tiempo, y no comienzan a tener fugas por eso.
@ Gryphon-ReinstateMonica es muy poco probable que su casco sea de un solo material. juntas, bisagras, sellos, ventanas, sensores, motores, etc., todos estarán hechos de diferentes materiales. Las naves espaciales no se calientan en todas partes y muchas naves espaciales desarrollaron fugas debido al calentamiento diferencial, hasta el punto de que es una gran preocupación diseñarlas. y eso fue con los efectos menores del mundo real, el calentamiento de cada molécula tendrá un efecto mucho más extremo ya que toda la nave, hasta el final, tiene que expandirse.

Respuesta muy simple: 2°F.

Un aumento en la temperatura corporal de dos grados Fahrenheit puede afectar el funcionamiento mental. Un aumento de cinco grados Fahrenheit puede provocar una enfermedad grave o la muerte.

Cuando tus astronautas aumenten un grado, lo sentirán. A los 2 grados, todos menos los individuos más elitistas y en forma comenzarán a cometer errores .

Hasta ahora, las dos respuestas actuales y excelentes se centran en el calentamiento biológico durante un período de tiempo biológico. De hecho, si un ser humano sufre hipertermia durante un período prolongado de tiempo, dicho ser humano eventualmente sufrirá efectos terribles y eventualmente morirá.

Sin embargo, su consulta se refiere a un proceso llamado "calentamiento instantáneo". No especifica qué implica esto, excepto que es "instantánea", por lo que haría una suposición sobre el proceso: a saber, el factor de tiempo involucrado es tan corto que, literalmente, las moléculas de la persona en cuestión no tener suficiente tiempo para acumular el calor que se está ingresando .

Por ejemplo, es una experiencia común en América del Norte (y tal vez también en el norte de Europa) que cuando uno ingresa a un supermercado u otro edificio público desde un exterior frío o gélido, pasa por debajo de un calentador de explosión. Este es un dispositivo adjunto al travesaño de la entrada que dirige una fina cortina de aire sobrecalentado hacia abajo cuando entra el cliente. Esto forma una "cortina de aire caliente" que actúa como barrera aislante mientras la puerta física está abierta. Si cruzas la puerta rápidamente, sientes el calor momentáneamente pero nunca te afecta. Si se para debajo del calentador de explosión, eventualmente se calentará, se calentará incómodamente, comenzará a sudar, etc.

Yo diría que su tecnología de agujero de gusano podría ser similar. Siempre que sus humanos atraviesen el agujero de gusano rápidamente, sentirán un calor momentáneo, pero no estarán sujetos a la explosión durante el tiempo suficiente para que se produzcan efectos fisiológicos adversos.

Otro ejemplo: he pasado con éxito mis manos a través de la llama abrasadora de un soplete de propano en varias ocasiones. El fuego es de unos 36oo grados (2000 grados ciempiés). Si dejaba mi mano en la llama, al igual que la tripulación de la nave estelar dando vueltas dentro del agujero de gusano, se quemaría hasta quedar crujiente. No estoy quemado porque mi mano no está en contacto con la llama el tiempo suficiente.

Conclusión:

No creo que la tripulación de su nave estelar tenga suficiente tiempo para verse afectada negativamente. Evidentemente, si permanecen en contacto con el calor y dicho calor no se puede disipar instantáneamente de nuevo, morirán. No se necesitan muchos grados de calor o mucho tiempo para que se produzcan los efectos nocivos.

No estoy seguro de que hayas entendido bien la pregunta. El calor no se elimina de alguna manera inmediatamente después de ser aplicado. Los seres humanos en cuestión se calientan (no por contacto con un objeto caliente, sino por un efecto casi mágico), y permanecen a esa temperatura hasta que se enfrían por los medios que normalmente enfrían las cosas.
@Gryphon-ReinstateMonica -- ¡Podría ser! Especifica un proceso "flash", un calentamiento "instantáneo". Eso me lee como si el calor no se mantuviera. Obviamente, si se mantiene, la capacidad de supervivencia desaparece. Ya se ha establecido que los humanos solo pueden tolerar una temperatura alta relativamente baja durante un período de tiempo. Si el efecto casi mágico puede calentar instantáneamente a un humano, entonces también puede eliminar instantáneamente ese calor. Quedará para que el OP califique. Quieren que sobreviva --- ¡eso significa que el sistema no puede permanecer a alta temperatura por mucho tiempo!
Humanos que se calientan rápidamente
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