Sustitución de hidrógeno con helio En cuanto al átomo, la cantidad de moles de helio es la misma que la de los moles de hidrógeno:
Primero, calcularemos el efecto en la órbita de la Tierra.
La composición del Sol en este momento es aproximadamente [matemática] 71.0 \% [/ matemática] Hidrógeno y [matemática] 21.7 \% [/ matemática] Helio en masa (Composición Fuente del Sol).
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La masa del Sol es [matemática] 1.989 \ veces 10 ^ {30} kg [/ matemática], por lo que el Sol contiene:
[matemáticas] 0.71 * 1.989 \ veces 10 ^ {30} = 1.412 \ veces10 ^ {30} kg [/ matemáticas]
de hidrógeno. El helio tiene una masa atómica de [matemáticas] 4.00 [/ matemáticas], y el hidrógeno tiene una masa atómica de casi exactamente 1. Esto significa que el hidrógeno del Sol causará un aumento de [matemáticas] 3 \ veces [/ matemáticas] su masa, entonces la masa del Sol aumentará en:
[matemáticas] 1.412 \ veces10 ^ {30} * 3 = 4.236 \ veces10 ^ {30} kg [/ matemáticas]
Esto significa que la masa total del Sol se convierte en:
[matemáticas] 1.989 \ veces10 ^ {30} + 4.236 \ veces10 ^ {30} = 6.225 \ veces10 ^ {30} kg [/ matemáticas]
Sin embargo, la nueva masa del Sol no es todo lo que necesitamos. También necesitamos encontrar cómo esto afecta la órbita de la Tierra dada su posición y velocidad actuales (ver Energía orbital específica – Wikipedia para la siguiente parte):
El parámetro gravitacional del Sol en su nueva masa es:
[matemáticas] \ mu = GM = 6.67408 \ veces 10 ^ {- 11} * 6.225 \ veces10 ^ {30} = 4.1546 \ veces10 ^ {20} m ^ 3s ^ {- 2} [/ matemáticas]
Luego podemos encontrar el eje semi mayor de la nueva órbita usando la ecuación de ¿Cómo puedo calcular el eje semi mayor a partir de la velocidad, la posición y el tirón ?, y los datos de Datos útiles @ Cosas de interés, que es:
[matemáticas] a = – \ frac {\ mu r} {rv ^ 2 – 2 \ mu} = – \ frac {4.1546 \ times10 ^ {20} * 1.496 \ times10 ^ {11}} {1.496 \ times10 ^ {11 } * 29780 ^ 2 – 2 * 4.1546 \ times10 ^ {20}} = 8.901 \ times10 ^ {10} m [/ matemáticas]
Esto significa que el eje principal (“diámetro” en la parte más larga de la órbita elíptica) es [matemática] 2 * 8.901 \ veces10 ^ {10} [/ matemática] o [matemática] 1.7802 \ veces10 ^ {11} m [/ matemática ] Como sabemos que la Tierra está en el punto más alejado de la órbita, podemos usar el diámetro de la elipse en este punto para ver qué tan cerca está la Tierra del Sol en su aproximación más cercana, como lo muestra mi hermoso dibujo:
Entonces, la distancia de la Tierra al Helio-Sol en la aproximación más cercana es:
[matemáticas] 1.7801 \ veces10 ^ {11} – 1.496 \ veces10 ^ {11} = 2.12 \ veces10 ^ {10} m [/ matemáticas]
En segundo lugar, el efecto sobre la temperatura y las condiciones de la Tierra:
Dado que el poder de la radiación solar disminuye inversamente proporcional al cuadrado de la distancia desde la fuente, esperaríamos que la Tierra reciba:
[matemáticas] (\ frac {1.496 \ veces10 ^ {11}} {2.12 \ veces10 ^ {10}}) ^ 2 = 49.8 [/ matemáticas]
veces más radiación del Sol como lo hace actualmente, si ignoramos los cambios en la luminosidad del Sol que ahora está hecho completamente de Helio.
Sin embargo, cuando tenemos en cuenta la masa adicional debida al helio al calcular la radiación, empeora mucho, como podemos ver en las cifras de temperatura de las estrellas de mayor masa: http://www.astro.caltech.edu/~ ge …
Nuestro nuevo Helium-Sun es una estrella que es aproximadamente 3 veces más masiva que el Sol original, y si observamos estrellas de 2.5 masas solares, vemos que su temperatura es aproximadamente el doble que la de estrellas como el Sol. Sin embargo, la luminosidad (potencia radiativa por unidad de área) aumenta con el cuarto de la temperatura (ver Luminosidad – Wikipedia), por lo que una duplicación de la temperatura da como resultado un aumento de 16 veces en la potencia radiativa del Sol. Multiplique esto por el aumento de 50 veces en la radiación desde la proximidad al Helio-Sol, y obtenemos un aumento de 800 veces en la radiación que golpea la Tierra en su aproximación más cercana.
La potencia promedio recibida del sol por [matemática] m ^ 2 [/ matemática] en un año es aproximadamente [matemática] 1350Wm ^ {- 2} [/ matemática] Irradiación solar – Wikipedia. Si observamos un aumento de 800 veces, veríamos que la potencia de radiación promedio se convertiría en [matemática] 1,080,000 Wm ^ {- 2} [/ matemática].
Podemos encontrar el área de la superficie de la Tierra frente al Helio-Sol como [matemáticas] 1/2 * 4 \ pi r ^ 2 [/ matemáticas] o [matemáticas] 2.56 \ veces10 ^ {14} m ^ 2 [/ matemáticas] y, por lo tanto, la entrada de energía de nuestra estrella como [matemática] 1080000 * 2.56 \ veces10 ^ {14} = 2.76 \ veces10 ^ {20} W [/ matemática]
Usando la masa y la capacidad térmica de la litosfera, como se indica en la respuesta del usuario de Quora a ¿Qué sucede si eliminamos el 2 de H2O y lo hacemos HO? Podemos averiguar el cambio de temperatura de la corteza por día:
[matemáticas] \ Delta \ theta = \ frac {P \ Delta t} {mc} = \ frac {2.76 \ times10 ^ {20} * 86200} {1.365 \ times10 ^ {23} * 803} = 0.22 ° Cday ^ { -1} [/ matemáticas]
Tenga en cuenta que eso es para toda la litosfera, toda la corteza terrestre. Esto significa que, en primer lugar, la mayor parte de este aumento de temperatura ocurrirá inicialmente en la superficie (unos pocos 100m superiores, con toda la litosfera a 40km de profundidad), donde el cambio será de al menos 5 ° C por día.
Durante 30 días, eso se suma a un catastrófico aumento de temperatura de 150 ° C, que hierve rápidamente grandes cantidades de agua en el primer acercamiento al Helio-Sol. Tenga en cuenta que esto también ignora por completo los devastadores vientos de más de 100 mph debido a la temperatura y, por lo tanto, a la diferencia de presión entre el lado del día y la noche del planeta.
Por supuesto, nada sobrevivirá mucho tiempo en este agujero infernal, ya que dentro de unos años la superficie se fundirá, ya que el cambio de 0.22 ° C por día en el enfoque más cercano aumenta la temperatura de la corteza cada vez más, mientras que la atmósfera y la superficie de la Tierra están despojado por el viento solar.
Todos mueren ™
[Nivel de aniquilación: Tierra fundida]
Esto está tomado de mi extraño blog de aniquilación. ¿Qué pasaría si el Sol tuviera todo su Hidrógeno reemplazado por Helio Atom por átomo? por Matti Bryce en Annihilation, ya que los blogs casi no tienen visibilidad …
