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1 # 熒惑星火
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2 # 徐德文科學頻道
題主可能想得有點多了,任何具有靜止質量的物體速度都不可以超光速,連達到光速都不可能。空氣在真空中的擴散速度遠遠小於光速,最多不過1千米/秒左右。
一般的真空是我們在地球上人為製造的,有一定的體積,空氣在裡面擴散的速度不可能超過空氣分子的運動速度,而室溫下空氣分子的平均運動速度是461米/秒,其中有快有慢,但最快的分子也不過1千米/秒左右。看來人造真空限制了空氣的發揮,那麼在太空裡呢?
要搞清空氣在太空裡如何擴散,首先要弄清空氣的擴散究竟是怎麼回事。氣體之所以會四處擴散,是因為氣體由分子或原子組成,空氣主要由氧、氮、二氧化碳等分子,及稀有氣體氦、氖、氬、氪、氙等的原子組成,這些分子之間間距很大,所以無色透明看不見。分子可以平移、旋轉或振動,相互之間不斷髮生碰撞,可以擠滿一個容器,或者在沒有容器的情況下越撞越遠,從而擴散到整個空間。氣體分子的運動稱為分子熱運動,其碰撞的激烈程度和系統的溫度有關。溫度越高,分子動能越大,速度越快碰撞次數也就越多,越低則速度越慢碰撞次數就越少。空氣的擴散速度,會因為分子之間相互碰撞,不斷折射而變慢,你抽一支菸就知道分子在空氣裡擴散有多慢了。
當在太空裡釋放空氣的時候,由於容器外是自由的真空,分子們可能會非常興奮,爭先恐後竄出去,但開始的時候它們還是很密集地互相碰撞,擴散速度不是很快。但隨著它們之間距離的增大,它們越來越不容易發生碰撞,其中一些不再和其它分子發生碰撞的,可能就會迅速地脫離這團空氣,但這也就是這團空氣擴散的最快速度了,不可能超過分子運動的初始速度。所以我估計,如果我們在太空裡開啟艙門,從飛船擴散到太空裡的空氣,跑得最快的分子,逃逸的速度也就每秒1000米左右,只有光速的30萬分之一。
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3 # 語境思維
這個問題,可以用平均的空氣分子動能與特定溫度來計算,公式是mv²=3kT。其中,m是一個氣體分子的質量,k是玻爾茲曼常數,T是熱力學絕對溫度。
設空氣溫度20℃,以氮氣N2代表空氣估算,m=14×2×1.66×10^-27=4.65×10^-26kg。T=273.15+20=293.15K。k=1.38×10^-23J/K。
v²=3kT/m=3×1.38×10^-23×293.15/(4.65×10^-26)=26.1×10^4。v=510m/s。
空氣中聲波速度v"=340m/s=1馬赫,比較:v/v"=510/340=1.5。空氣速度是1.5馬赫。
也可以說,空氣物質波在真空中的波速大約是1.5馬赫,與殲20的飛行速度差不多。而光速c=3×10^8m/s=88萬馬赫。
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4 # 賽先生科普
一般擴散速度不會高於兩馬赫,在一個正常溫度25攝氏度,一個標準氣壓的容器中釋放出來。空氣的組成71%的氮氣,28%氧氣,還有就是一些稀有氣體。如果不算稀有氣體的話,空氣分子的平均速率是在兩馬赫以內。這個按照理想氣體分子均動能與溫度的計算公式就能得出。1/2mv平方=3/2KT。k是玻爾茲曼常數,T是開式溫度。
當然這個容器在太空中釋放的時候,不要去加速,否則氣體速度還會變化。但是無論怎樣,這些氣體都會很快的消散,因為太空真的太空曠了,這些氣體分子基本沒有再聚頭的機會了。對了,對於超過光速,那是天方夜譚了。在地球速度就是幾馬赫,難道到了太空就能飛躍幾個數量級嗎?除非這些小傢伙來個聚變反應(假設),把自己的中子搞出去,那樣速度才能上升,當然了光速還是逾越不了的。
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5 # 輝歌49
空氣在真空中傳播速度取決於,釋放的空氣密度,和所釋放位置的真空度,兩者的比值就是擴放速度,就是爆炸的概念。爆炸產生的波與爆炸的當量成正比。當爆炸相當於太陽釋放的能量時,速度可以達到光速,否則就去計算子彈頭的速度吧。
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6 # FeiFan63604371
你想想,在太空中,化學火箭噴射的尾焰 氣體,能不能到達光速?假設噴射出來的氣體,有一毫克重,而且還達到了光速(也就是一毫克的物質到達了光速),你想想,這要多麼巨大能力才能實現啊
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空氣是有質量的物質,凡是有質量的東西速度是不可能達到光速的,最多隻能無限接近於光速。其次,物質達到光速需要力的持續加速,空氣擴散緊緊只是分子排斥力的作用,分子分開後分子排斥力就會減弱,引力增強,所以不可能達到光速。無質量的粒子才能達到光速。