我這一巴掌下去，你可能會熟

　　Rhett Allain 發表於  2019-03-18 10:19

　　（譯 / 紅豬）2019年情人節那天，有個叫「水生植物先生」（MrWaterplant）的id，在reddit論壇上提了一個問題——

　　「既然動能可以轉化為熱能，那麼我能通過扇一隻雞巴掌來把它弄熟嗎？」

　　看到這種提問，你很自然地會升起疑問，朋友你為什麼要在情人節思考這種問題？你到底跟雞有多大仇？以及，這種事情真的可能嗎？

　　

　　發出怒吼：「雞可殺！不可辱！」|kinja-img.com

　　說起來，這個看上去很像段子的問題其實是道不錯的物理學題目。

　　此前網上也有過一些類似的疑問，比如xkcd回答過「牛排從多高的地方掉下來，能在掉到地面時正好被烤熟？」算出來的結果是，250千米處可能是最佳高度，能得到一塊半生不熟的牛排。低於250千米，牛排更生。高於250千米，會進入彈道導彈的「剝蝕區」，牛排會被烤焦並解體。

　　

　　天外飛牛排|xkcd

　　類似的問題還有「一隻冷凍火雞從多高的地方掉下來，能在掉到地面時正好被烤熟？」這個問題我恰好在2010年時計算過，結論是14.2千米的高度或許就能行。

　　你可以看到這兩個結果差得挺遠，但估算本來就有誤差嘛。無論如何，讓我們來研究研究這個掌摑雞肉的物理學問題。

　　烹飪就是加熱

　　比如你想烹飪一隻雞，你可以把它烤熟、炸熟、煮熟，還可以用微波爐把它弄熟。重點是你要把這隻雞從室溫加熱到74攝氏度。

　　把雞弄熟有兩個好處。第一，熟的肉類更方便人類消化，我們從熟肉中攝取的卡路里也比生肉多。第二，在74攝氏度上，雞身上的有害細菌多半都被殺死了。所以說，別吃生雞。

　　雖然弄熟的雞不光是溫度較高的生雞肉，但我還是假定它就是吧。烹飪對雞造成的變化不僅是改變了它的溫度，但這一點我們也暫且忽略不計。我們關心的問題，是需要多少能量才能改變雞的溫度？要回答這個問題，我們來看看熱能的改變。

　　熱能的多少不僅取決於溫度的變化，還要看物體的質量和類型。寫成公式就是這樣的：熱能變化=質量×比熱容×溫度變化

　　

　　在這條公式中，ΔT指的是溫度的變化，C是比熱容。

　　「比熱容」C是個什麼東西？我舉一個例子來說明：假設我要加熱相同質量的鋼材和泡沫塑料。鋼材和泡沫塑料的原始溫度相同，但加熱鋼材需要更多能量，因為鋼的比熱容是0.49 J/(g•°C)——這個單位讀作焦耳每克攝氏度，而泡沫塑料的比熱容只有0.3 J/(g•°C)。

　　那雞又怎麼樣呢？一隻雞的比熱容是多少？這個數值我不知道，只能靠猜，就用水的數值4.186J/(g•°C)代替吧（水的比熱容是很高的）。或者我也可以用一種和雞類似的東西。用火雞怎麼樣？火雞和雞差不多對吧？我正巧也測量過火雞的比熱容。

　　下面是測定火雞比熱容的方法：取火雞一隻（事先要知道它的質量和初始溫度）。把它和一些熱水放進一隻隔熱的盒子里。過一段時間測量水和火雞的溫度。因為我知道水的比熱容，所以可以用水溫降低了多少來算出火雞熱能的增加。下面是一張變溫曲線圖（證明我真的算過）。

　　

　　我從計算中得出火雞的比熱容是6.018J/(g•°C)。沒想到它居然比水還高。

　　能量守恆：從巴掌到熱能

　　假設雞和火雞相似，我就能算出把雞弄熟所需的熱能變化了。可這些熱能又從哪裡來呢？沒錯，從一隻手掌的拍打中來。

　　那麼一記掌摑能提供多少能量？假設你手掌的質量是mh，手掌移動的速度是v，那麼一記掌摑的動能K就是：

　　

　　當手掌擊中雞身時，手掌就會停下。這時它的動能為零，所以它之前的動能一定去了什麼地方。這些動能大概有大部分都變成了雞肉增加的熱能——以及手掌增加的熱能！也就是說，要把火雞弄熟，你也得把自己的手掌一併弄熟。不過我們暫時不要擔心手掌，只要估計它的能量有一半進入了雞身，一半留在了手掌就行了。

　　所以到底要拍多少下？

　　

　　打得足夠多的話，這隻雞不但會死，而且會熟。| knowyourmeme.com

　　主要概念已經有了，現在只欠計算。

　　我們先來設定幾個初始的假設：

　　雞的質量＝2千克。你在店裡買到一整隻生雞大概就這麼重。別擔心，如果你不喜歡這個數字，你可以在下面自己改掉。

　　初始溫度＝23攝氏度，目標溫度＝74攝氏度。

　　手掌的質量＝200克（此處純屬瞎猜）。

　　掌摑的速度＝3米每秒怎麼樣？還是加快一點，算它5米每秒吧。

　　能量係數＝0.5。這是掌摑產生的能量進入雞身的比例。我用符號「f」來表示。

　　現在我可以計算雞在一次掌摑后的溫度變化了。

　　

　　計算可得，

　　每巴掌造成的升溫 =  1.03855×10-4  攝氏度

　　需要的巴掌數 =  4.91069×105

　　這說的是，你要拍打490000下才能把雞拍熟，前提是拍打的速度要很快。

　　假如你一秒拍10巴掌，連續打上13小時37分鐘，雞就差不多熟了。（記得採取一些措施給你的手掌降溫，畢竟手掌熟了可不太好。）

　　但如果把熱輻射也進算在內的話，拍打中損失的能量要用斯特潘-玻爾茲曼公式計算。物理學就是這麼麻煩（但很有趣）。

　　也許你不同意我的假設。你可以隨意改變數值並重新計算。是的，數值是可以變的，沒什麼大不了。

　　

比如說，臉書網上的Parker Ormonde就把人的手掌質量估算為400克，巴掌的速度估算為11米每秒。他算出來的結果就是，普通的巴掌扇23034下就差不多了。如果要一巴掌扇熟的話，巴掌速度要達到1665.65米/秒。

　　

　　我這秒速1.6千米的一巴掌下去，你可能會熟| knowyourmeme.com

　　解決了徒手煮雞難題后，現在只剩下三個未解之謎——

　　人類手掌的質量到底是多少？歡迎測定，但別搞出不好的事情。

　　網友們到底有多喜歡「非常規烹飪法」？

　　物理學家們到底有多閑？

　　（編輯：游識猷）

　　編譯來源：

　　Rhett Allain. (2019). How Many Times Do You Have to Slap a Chicken to Cook It?  https://www.wired.com/story/how- ... chicken-to-cook-it/

　　Slaps Chicken at 3275.95 MPH. (2019). https://knowyourmeme.com/memes/slaps-chicken-at-327595-mph