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关于生活中一个简单的物理问题思考

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发表于 2020-7-2 16:13:22 | 显示全部楼层 |阅读模式
  我们都了解,饮用热水可以温暖你的胃,让你的胃(算上口腔,咽和食道)获得热量,内能增加,分子运动更为剧烈,利于你的健康。然而接下来有一个实际问题。(此问题中的参数均为假设,也许这个问题可以通过建立物理模型进行计算,然而我们并没有这个必要。它最多只是关于物理爱好者生活中的一个消遣。)  现在,你待在25℃的均匀空气中。我们假设这是一个无限大的各向同性的密闭空间,风速为0。你有一个完美的内直径为10cm的圆柱体水杯。(当然,水杯不保温,它的散热速度和空气一模一样。)你的水杯中有半杯300ml的70℃热水。你为了把它们喝下去,不得不小口嘬。我们假设你饮用这杯水总共用了3min。每3秒吞咽一次,一次吞咽5ml,总共吞咽60次。在水被吞咽的瞬间,我们假设它就立即与人体发生热传递,将热量传递给人体直至温度与人体相同——达到36.5℃。我们把被吞咽的水随即从物理模型中忽略,剩余的水一直与空气发生热传递,随着时间的增加,剩余水的温度一直降低,T水关于时间的温度曲线近似于开口向下的二次函数。直至你把所有水饮用完。我们把此次喝水模型称为A。我们通过计算你通过喝水获得的能量,减去你吞咽动作消耗的能量,等于你在A中最终获得的能量。(W水-W耗=W得)



  接下来我们建立一个喝水模型B。现在,你还是待在25℃的均匀空气中。你的处境依然是一个无限大的各向同性的密闭空间,风速依然是0。但不同的是,这次你的水杯中有一杯600ml的40℃温水。也就是说,在另一个宇宙分支的你,发现身边有300ml凉水,将它兑进了半杯300ml的70℃热水,你终于可以大口地把它们喝下去。(我们可以这么理解,除非多世界诠释被证明是错误的。)我们假设你饮用这杯水总共用了1min。每1秒吞咽一次,一次吞咽10ml,总共还是吞咽60次。相同地,为了方便计算,建立更简洁的理想模型,我们依然假设在水被吞咽的瞬间就立即与人体发生热传递,剩余的水与空气发生热传递。
  根据A、B两个模型,我们可以提出一个问题(这个问题不是标准的科学问题,但依然可以解答,不是吗?):相对于A、B,哪个模型中最终的W水更多?由于A、B中水的温度,表面积,质量不同,故与空气热传递的速度不同。显然,A的热传递速度快。由于A、B中吞咽次数一样,我们可以将公式中的W耗抵消。只需计算W水即可比较A、B中W得的大小。很显然,B在这场能量比赛中胜出。但是我依然有一个问题:是否在所有情况下,我们喝温水获得的能量都比热水多呢?相比之下,我们直接喝凉水,反而会将体内的能量传递给水,损失能量。为什么将凉水添加到热水中,我们反而会获得更多的能量呢?我的吞咽参数合理吗?或者说,还有我没有想到的问题?如果有不同的或是更好的意见或建议,欢迎与我讨论。(吞咽一次5ml的水和吞咽一次10ml的水所需能量相差无几,此处忽略差异,视为等同。)
  本人学识有限,写于匆忙,并伴有太多不够合理的假设,若有不妥之处,烦请指教,感激不胜。
作者:宇宙中的晴.  发布时间:2020.7.2. 【声明原创】

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 楼主| 发表于 2020-7-25 16:02:30 | 显示全部楼层
谢谢大家浏览~
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 楼主| 发表于 2020-7-25 16:36:53 | 显示全部楼层
林仙仙会发光 发表于 2020-7-25 16:33
你花了一下午写了这个文章到底有什么意义啊。。。不过我手机上看加精了,恭喜啊。 ...

我没看见啊。加不加精无所谓,写这个文章,就是喜欢——加上考前没事干。
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 楼主| 发表于 2020-7-25 16:28:25 | 显示全部楼层

谢了同学
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 楼主| 发表于 2020-7-25 16:27:25 | 显示全部楼层
林仙仙会发光 发表于 2020-7-25 16:23
你高中要选数竞还是物竞?我选物

还没定呢.....我更想选物。
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发表于 2020-7-25 16:41:38 | 显示全部楼层
宇宙边界的晴. 发表于 2020-7-25 16:36
我没看见啊。加不加精无所谓,写这个文章,就是喜欢——加上考前没事干。 ...

666啊同学我也就是喜欢,一样一样
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发表于 2020-7-25 16:33:50 | 显示全部楼层
你花了一下午写了这个文章到底有什么意义啊。。。不过我手机上看加精了,恭喜啊。
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发表于 2020-7-25 16:31:30 | 显示全部楼层

哈哈哈,幸会。
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发表于 2020-7-25 16:23:06 | 显示全部楼层
你高中要选数竞还是物竞?我选物
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发表于 2020-7-25 16:21:51 | 显示全部楼层
加油同学,我顶你
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