¿Cuál es el requerimiento calórico de un hechizo de fuego?

Tomemos esta imagen como nuestra bola de fuego en cuestión:

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Y supongamos además que viaja unos 30 metros antes de quemarse (el doble del alcance de un lanzallamas de la Segunda Guerra Mundial) y viaja a una velocidad de 20 m/s (que, aparentemente, es lo rápido que un niño de 10 años puede lanzar un béisbol ). La temperatura de la llama está en la región de 1.300 grados centígrados, en línea con los lanzallamas reales .

¿Cuánta energía, medida en kilocalorías, se necesitaría para alimentar tal combustible?

Depende del proceso de creación de la "bola de fuego". Si lanzas una molotov, consume entre 4 y 7 kilocalorías. Si quieres ionizar el aire consumiendo calorías en lugar de maná u otras cosas, entonces podría costar unos cientos de kilocalorías, pero luego. obtendrías más una explosión gigante en lugar de una bola de fuego... Realmente no sé cómo funciona la magia.
@渡し守シャロン Esta no es la energía de la persona, sino la energía real consumida por una llama de esa descripción. Entonces, tomando prestado su ejemplo molotov, usaría muchas más kilocalorías que 4-7, ya que estoy hablando de la llama y no del lanzamiento del brazo.
@ 渡 し 守 シ ャ ロ ン Para aclarar aún más, la mecánica de cómo funciona la magia debería ser irrelevante para esta pregunta; se trata del consumo de energía implícito de la bola de fuego descrita, ya que es fuego real.
No puede ser inmaterial ya que la energía que desprende la llama depende de lo que se esté quemando. El fuego no es per se un elemento que tiene energía intrínseca, es la manifestación de una liberación violenta de energía. Entonces, solo cambiar lo que se quema cambia la energía de la llama a pesar de que la distancia de viaje (que es la distancia de viaje de los elementos propulsados ​​que se queman) y la velocidad son las mismas.
@Nicolas Si te refieres a la temperatura de combustión, olvidé incluir eso y lo haré ahora. Pero la unidad solicitada es una caloría, una unidad de medida simple. La misma temperatura del mismo volumen (energía térmica) durante la misma duración producirá la misma medida calórica de energía gastada sin importar el material.
@NexTerren ¡Deberías echar un vistazo a la respuesta de Josh King! El material que se quema es importante, ya que debe tener en cuenta su capacidad calorífica específica. Quemar la misma masa/volumen de gasolina o acero no requerirá el mismo gasto de energía y a la misma temperatura un material ni siquiera está obligado a arder (se encontraron algunos números que indican que el acero se quema a 1260 °C mientras que la gasolina comienza a arder a 257 °C)

Respuestas (1)

Como todos los grandes problemas de física, voy a hacer algunas suposiciones.

La bola de fuego se aproximará como una esfera de aire sobrecalentado. En realidad, nada se quema para proporcionar la energía.

El calor específico del aire es de alrededor de 1,0 kJ/kg K y la densidad del aire es de alrededor de 1,225 kg/m^3 (al nivel del mar), por lo que para elevar ~1 metro cúbico de aire a 1300 C desde alrededor de 20 C se necesitará:

E = 1 m^3 * 1,225 kg/m^3 * 1280 K * 1,0 kJ/kg K = 1568 kJ = 396,3 kcal

Esta sería una estimación baja para simplemente crear una "bola de fuego" que se disipa instantáneamente en el medio ambiente. Una bola de fuego en movimiento más impresionante se ocuparía de que el aire se expandiera bajo el calor y las cosas alrededor de la bola de fuego absorbieran el calor, cosas como mover la "bola de fuego" también aumentaría el requerimiento de calorías. Además, el proceso de calentamiento mágico puede no ser 100% eficiente y requerir aún más energía.

Impresionante, gracias por la respuesta con la explicación clara y fácil de seguir. ¿Te importa si pregunto cuáles serían los requisitos para evitar que la bola de fuego se disipe? ¿Con qué frecuencia sería necesario renovar el requisito de kJ para mantenerlo?
Normalmente, calentar un punto a altas temperaturas como esta haría que el aire se expandiera y se alejara, por lo que para mantenerlo se podría usar un campo de fuerza mágico para evitar que el aire se expanda; de lo contrario, se vuelve realmente complejo en términos de expansión de gas y flujo de aire. . Bonificación cuando sueltas el campo de fuerza que explota/
¿Podría tal vez expresar kcal en forma de comidas de ejemplo? ;)
>Cuáles serían los requisitos para evitar que la bola de fuego se disipe Llévela a una habitación pequeña que pueda contener la presión de la aplicación repentina de calor. Una bola de fuego mágicamente repentina de 1300 C que llena una habitación que anteriormente había estado a 15 C y 1 atmósfera estándar de presión vería un aumento de presión de aproximadamente 5 1/2 veces. Las paredes resistentes probablemente podrían soportarlo, las ventanas tal vez no. Es particularmente fácil de calcular porque en realidad no es una reacción de combustión, es solo un vertido de energía. La verdadera combustión cambia el número de partículas gaseosas en juego y complica las cosas.
Por supuesto, a menos que puedas lanzar a través de las paredes, es desaconsejable lanzar una bola de fuego "dentro" de un espacio cerrado porque te volará la cara al instante.
@NexTerren Los requisitos de energía para evitar que la bola de fuego se disipe dependerían completamente del mecanismo utilizado. Compare con evitar que algo se caiga: no se necesita ningún gasto de energía para sostener un objeto pesado cuando está sobre una mesa. Sin embargo, sostenerlo por encima de la cabeza con las manos requiere energía. La mesa proporciona un soporte pasivo, mientras que sus músculos (efectivamente) empujan el objeto hacia arriba cada vez que cae un poquito, un poquito. Tipos similares de problemas con la bola de fuego.
@Mołot 400 kcal es aproximadamente una quinta parte de la ingesta calórica diaria normal. O alrededor de 8 oz (225 g) de carne magra (pechuga de pollo); 2,5 patatas; O 150 g (5,3 oz) de pan. (O un Quarter Pounder de McDonald's: el sándwich en sí, sin queso, condimentos adicionales, papas fritas ni bebida).
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