分享本文至 E-mail 信箱
學術引用格式
MLA
APA
EndNote(.enw)

科學寶可夢2 #157 火爆獸:千萬別摸牠

身為一名訓練師,你真的了解你的寶貝們嗎?寶可夢圖鑑讀熟了沒?

其實圖鑑告訴你的比想像中的還多喔!每個星期周末跟著 R 編一起來上一門訓練師的科學課吧!來跟大家分析這些寶可夢們是如何使用科學力來戰鬥的。

在Y編的百般詢問之下(其實是我自我放逐~~~),R編決定來繼續「科學寶可夢」這個專題。(y編按:已經富奸太久了!!!!!!)儘管寶可夢有點退燒了,但這充滿空想、奇幻又可以用科學來驗證、討論的世界,對我們科學青年科宅根本是個遊樂場~ 不是嗎?

第二世代打頭陣的熱學謎團  #157 火爆獸

像最一開始一樣,我們先從某隻御三家開始說起。而由於菊草葉-月桂葉-大竺葵的介紹幾乎都是曬太陽、有香味、跟大自然互動等有關,老實說……感覺超無害的。然後當我看到火球鼠的最終進化型火爆獸時,整個反差就出來了。

「當牠生氣的時候,體溫會上升,任何碰到的東西都會立刻燒起來。」—金、紅寶石、藍寶石、葉綠、綠寶石、心金、X

「牠有一個大絕招……用力摩擦自己的毛產生爆炸。」–銀、火紅、魂銀、Y

這一看就知道不得了!![注1]

這裡有兩個現象需要驗證,一個就是火爆獸的身體能夠產生夠誇張的高溫,高到能夠讓牠碰到的東西立刻燒起來;二來是能藉由摩擦毛皮讓氣體膨脹,進而產生爆炸。

雖然前者沒有詳細講產生高溫的方法,後者沒有說磨擦和爆炸之間是什麼關係[注2],但我們可以試著綜合一下這些現象之間的物理學~~

岩漿跟這次的重點一點關係都沒有,但很帥嘛~(圖/arkeis-pokemon – DeviantArt)

摩擦生熱~~聽起來很簡單嘛~

「生熱」的方式很多種,例如化學反應、吸收輻射、物理運動時正常的能量釋放……等,都會放出熱量,當然只要夠熱、能達到燃料的燃點並有氧氣,就可以生火,但再開放其他選項給火爆鼠之前,就先來研究一下它圖鑑中有指名道姓的摩擦生熱。

任何物體~我再重複一次~~任何物體 的表面都不是完全光滑的,就算是冰塊也一樣。微觀上,當你把兩個物體表面彼此接觸時,兩邊的分子、原子會開始吸引對方,產生一種暫時的鍵結,每當你摩擦、移動的時候這些鍵結就會被打斷,消耗你的一些力氣,但同時為了保持能量守恆,這些能量就會化為熱量釋放出來。

在日常生活中你對摩擦生熱一定也不陌生,在這篇文章出現的季節你可能不時會搓幾下手,只為了求得那短短一瞬間的溫暖,但從來沒聽說過有人因此而灼傷,或是手就然燒起來的[注3],事實上,光是雙手合十用力搓個幾分鐘就相當累了,而這裡卻有一個傢伙不只能讓自己覺得好溫暖、還能讓任何東西燒起來。

「friction fire」的圖片搜尋結果

摩擦生熱。你夠厲害的話燒起來是可能的。

而要計算摩擦生熱的過程其實相當複雜,一言以闢之,它的公式長這樣。

簡單的說,這個公式就是計算每一分一寸火爆獸移動的毛都會產生一點熱量,然後沿著身形把這些熱都加起來,這個時候真的很希望真的有一隻現實存在的火爆獸能夠給我們測量表面積、毛皮密度和毛皮組成了[注4],但在自己估算這些東西真的有困難的情況下,只好先從簡、從讓一個物體燃燒的最低要求開始討論起。

可能是全世界最摸不得的寵物

燃燒有三要素:氧氣、燃料、溫度,其中氧氣無所不在,而且毛髮空隙中一定很多氧氣,所以這個條件就是為已經達成好了。至於要滿足剩下兩個條件,火爆獸有兩條路可以走,一是單純的把自己的身體加熱到滿足物體的自燃點;二是身體先產生火花,在燃燒任何碰到的東西。

自燃點指的是常壓下,只要外部沒有火花、火焰等火源點燃時,一個物體會自己燃燒的最低溫度。用這個方法最大的難題就是這需要火爆獸自己產生難以置信的高溫[注5],例如乾燥的木頭自燃點介於 300~400℃、煤的自燃點有 700℃、而有機氣體如烷烯炔則有高有低,高如甲烷有 537℃而庚烷則只有 215℃。

所以要讓所有找的到的燃料自燃燒起來的話,火爆獸大概也要加溫到 800℃以上,但要靠摩擦產生這樣的高溫,火爆鼠的毛皮應該要像橡皮那樣具有高摩擦係數,而且在短小的空間內以驚人的速度來回移動,就算如此還不一定能有這種溫度呢~

而且如果還要滿足「碰到任何東西都會立刻燒起來」……這怎麼可能……

所以你真的很棒~(圖/GIPHY)

燃燒、爆炸一次搞定的好方法

不過火爆獸也可以不需要這麼拼命的摩擦生熱,因為靠第二種方法,生理上或許可以容易一點,也可以達到圖鑑的第二條敘述,就是他自己可以先產生火花。

我們現實生活中就有個靠摩擦生熱而且起火相當輕鬆的實例,就是火柴。

火柴頭是由一些相當易燃的物質製成的,例如氯酸鉀和硫磺,而用來摩擦的盒子表面是由紅磷、玻璃粉等物質組成的,當你不快也不慢一抹,火柴與磷皮接觸面可以達到大概200~300℃之間,這時候火柴就會燃燒。

而且現在的火柴這樣設計已經是因為安全目的了,如果不要命一點的話還可以改成其他物質,例如白磷,只要今天稍微熱一點……火爆獸就能自動燒起來喔~ 但如果繼續使用紅磷的話,只要火爆獸的毛有這些成分並能夠彼此摩擦就好了,而且剛剛好火球鼠一脈背上都有奇怪的紅色毛皮,難不成那些是產生爆炸的關鍵嗎?

爆炸,可以從物理和化學的方法來解決,其中化學比較直觀一些:其實只要火爆獸的毛有部分是火藥組成,然後他身上有能力產生火花,產生爆炸就不難了,不過前提是牠自己能撐過去[注6]。

稍微目測一下,那些斑點差不多是0.02平方公尺的圓形,大概有4塊這樣的毛皮,假設他們厚2公分,然後它們100%都是火藥構成的(反正只要有一點火花就好了,乾脆點),這樣差不多是00016立方公尺的火藥。

如果牠每一次一點火,這麼多的火藥就爆炸,會有多少威力呢?

想必那個梳子來歷應該也不小…..(圖/GIPHY)

TNT的密度是1.654 g/cm³,經過計算之後,這幾塊毛差不多能提供大概約2.5公斤的炸藥,每一公斤的TNT能釋放400萬焦耳的能量,2.5公斤分量的話,這威力足以炸掉2台小轎車。

所以這下子組成火爆鼠的完美元素們都達成了,在博士和訓練師高興之餘,要記得不要在他生氣的時候用抱抱安撫他喔~ 要不然小心身首異處…..

編注:

  1. 從火球鼠開始,這三隻寶可夢的介紹都是清一色的「生氣會捲起來」、「從背上噴火保護自己」、「越生氣火焰越強」、「會背對對手,用火焰攻擊」,老實說感覺好像都是同一個人寫的,火爆獸是唯一個相關描述比較明確的了。
  2. 單純的看「摩擦」和「爆炸」彼此真的沒有絕對的關係,像車子開久了,輪胎和馬路磨擦磨久了也不會爆炸,但如果考慮到溫度、壓力等就有可能,但單純字面上真的一點關聯都沒有。
  3. R編抱著好奇的心情搜尋了:「用手摩擦生熱世界紀錄」,還真的找到一位美國人,在2010年留下紀錄,靠著磨擦手增加6℃…..雖然我不知道花了多久,但感覺很真的很偉大啊 ~
  4. 這裡我原本想加上對火爆獸毛皮的推測,用物質之間摩擦係數的高低來判斷他的毛皮是用什麼做的。但發現線索真的不多,而且摩擦係數高的物質看起來都不向是生物身上長得出來的東西,所以就算了。
  5. 在跟之前火伊布、鴨嘴火龍、噴火龍相比,800℃真的是小菜一疊,所以我也不知道我在擔心什麼~延伸閱讀:科學寶可夢 #126、136 火伊布、鴨嘴火龍:燙也該有個限度
  6. 如果不顧人命和自身安危的話,可以使用白磷,自燃點只比30℃高一點,所以很容易就產生高溫,而且物質本身具有毒性,作為軍事武器很危險,所以國際已禁用,如果火爆獸真的用白磷的話,可能屬性還要多一個毒屬性。

資料來源:

  1. Engineer Toolbox
  2. Discovery: Mythbuster
  3. How Stuff Works
  4. Scientific pokedex

關於作者

泛科學的實習編輯,目前就讀台大生物環境系統工程系,勉強說專長是啥大概是水汙染領域,但這或多或少已經不重要了。除了環境外,也對太空科學和科普教育有很大的興趣。在吊車尾的物理數學影響下,多次在思考自己到底喜歡什麼,最後回到了原點:我喜歡科學,喜歡科學帶給人們的驚喜和歡樂。