Khi đếm từng gam, việc bơm lốp bằng khí nhẹ hơn không khí sẽ rất hợp lý. Hay không?
Năm 1972, Eddy Merckx muốn lốp xe của mình chứa đầy xăng nhẹ hơn không khí cho nỗ lực Ghi giờ của mình. Người thợ làm khung của anh ấy, Ernesto Colnago, không thể lấy được helium nào, vì vậy Eddy phải bỏ qua, nhưng điều đó không ngăn anh ấy lập kỷ lục mới, trên một chiếc khung đã được khoan đủ lỗ để khiến một con chuột Thụy Sĩ nhầm lẫn.
Nhưng nó sẽ tạo ra sự khác biệt gì? Bao nhiêu trọng lượng sẽ được tiết kiệm? Để có câu trả lời, chúng ta cần phải có khoa học, vì vậy hãy cởi áo gilet và quần áo đi nắng của bạn và mặc áo khoác phòng thí nghiệm và kính bảo hộ.
Giả sử rằng bạn đang chạy bánh xe 700c với lốp 25mm. Mỗi cái có thể tích một bóng râm dưới một lít. Để phù hợp với các tiêu chuẩn được các nhà hóa học đồng ý ở khắp mọi nơi (ngoại trừ ở Hoa Kỳ, vì những lý do mà họ biết rõ nhất), chúng tôi cũng sẽ cho rằng bạn đang đi trên biển, vì vậy áp suất không khí là một bầu không khí tiêu chuẩn và nó rất lạnh., chỉ là về điểm đóng băng.
Với tất cả các biến đó hiện đã được sửa, hãy tính tổng khi chúng ta xoay vòng.
Nếu lốp xe của bạn bị bơm căng quá mức với áp suất tương đương với khí quyển, tức là khoảng 14,5psi, thì không khí trong mỗi chiếc sẽ nặng 1,24 gam - gần 2,5 gam cho cả cặp.
Tuy nhiên, bạn rất nhạy bén và có chúng ở tốc độ 100psi, đã ép số lượng phân tử gần như gấp bảy lần. Trong trường hợp đó, không khí trong một trong các lốp xe của bạn nặng 8,56g - nhiều hơn 17g cho cả cặp.
Rồi tai họa ập đến. Bạn bị thủng - bạn có tin không? - phía trước và phía sau đồng thời. Là một nhà khoa học, bạn chuẩn bị sẵn sàng và có các ống dự phòng, nhưng tay cầm máy bơm của bạn bị hỏng.
May mắn thay, một người bán bóng bay đi ngang qua, bị ấn tượng bởi chiếc áo khoác trắng và chiếc kính bảo vệ của bạn, đã bán cho bạn một ít khí heli với mức tiêu chuẩn là 1,58 bảng một lít.
Bạn phun nó vào thông qua đầu nối của máy bơm bị hỏng, sử dụng ngón tay cái nhạy cảm khác thường của bạn để kiểm tra chúng đạt chính xác 100psi và hoàn thành tốt công việc.
Ngay lập tức bạn sẽ nhận thấy sự khác biệt, rút gọn nhanh hơn rất nhiều. Khí trong mỗi chiếc lốp bây giờ chỉ nặng 1,18g. Toàn bộ chiếc xe đạp và bản thân của bạn nhẹ hơn gần 15g nhờ khí heli.
Tiết kiệm tương đương với trọng lượng của ba nan hoa.
Đáng buồn thay, niềm vui của bạn bị cắt đứt bởi một vết thủng kép khác. Thật không thể tin được, người phát minh ra một chiếc ô tô chạy pin nhiên liệu thử nghiệm đã vượt qua và chuyển một số hydro từ bình chứa của cô ấy thành hai ống mới khác mà bạn đã nhét vào lốp xe của mình.
Trả cho cô ấy giá 63p / lít, bạn đạp ga đi, tăng tốc thậm chí còn nhanh hơn trước vì khí trong mỗi lốp chỉ 0,59g rất nhỏ.
So với không khí, xe đạp của bạn giờ nhẹ hơn gần 16g với hydro trong lốp - có giá trị bốn nan hoa.
Xuống nhanh
Trước niềm vui thích thú của bạn, một thành viên của Hackney CC sẽ tham gia cùng bạn và đồng hành cùng bạn, tạo một bến đỗ rộng rãi để áo khoác phòng thí nghiệm vỗ cánh của bạn không làm kẹt bánh xe của anh ấy.
Đó là Andrea Sella, giáo sư hóa học tại University College London. Anh ấy nhận thấy tốc độ quay nhanh hơn của bạn nên tự nhiên, bạn bắt đầu hừng hực khí thế.
‘Một trong những thách thức bạn sẽ thấy là các hạt heli và hydro nhỏ hơn rất nhiều so với các phân tử không khí đến mức chúng có thể luồn lách qua các vật liệu chứa chúng.
'Và chúng di chuyển xung quanh nhanh hơn nhiều để có thể làm điều đó nhanh chóng - đó là lý do tại sao các quả bóng bay chứa đầy khí heli xẹp xuống nhanh chóng, chuyên gia nói.
Ngay lúc đó, một cơn gió bên hông thổi bạn vào rãnh nước, gần như có thể đoán trước được, bạn đạp qua một mảnh thủy tinh và một mẩu thuốc lá phát sáng.
Việc thủng lốp trước không thể tránh khỏi sẽ giải phóng hydro và, khi biết được khả năng bắt lửa mạnh mẽ của nguyên tố nhẹ nhất và dồi dào nhất trong vũ trụ, bạn lo sợ sẽ có sự bùng nổ theo tỷ lệ Hindenburg.
Sella, mặc dù vậy, chỉ nhún vai, không lo lắng. Ông nói: “Hydro phân tán nhanh chóng nên không có khả năng bắt lửa và cháy. "Để điều đó xảy ra, bạn có thể cần một khối lốp được bơm hơi bằng hydro bên trong một nhà kho xe đạp kín và tất cả các vết thủng cùng một lúc."
Khi bạn mượn máy bơm của anh ấy để đưa không khí vào ống mới, anh ấy đã tốt bụng đưa cho bạn, anh ấy nói rằng nếu bạn lo lắng, bạn nên sử dụng heli vì nó hoàn toàn trơ, mặc dù nặng gấp đôi hydro.
Trước khi bạn có thể giải thích rằng bạn đã thử dùng helium, anh ấy đã nhận cuộc gọi từ Tiến sĩ Michael de Podesta, nhà khoa học nghiên cứu chính tại Phòng thí nghiệm Vật lý Quốc gia, người đã chỉ ra một nhược điểm khác của heli.
‘Nó ít nén hơn nên sẽ khó đi hơn,’ anh ấy nói. "Hydro mềm hơn." Giờ đây, bạn rất vui khi có lại không khí trong lốp trước vì nó thậm chí còn phản ứng tốt hơn với mặt đường gồ ghề.
Với rất nhiều kiến thức cần tiêu hóa, bạn dừng lại ở một quán cà phê ấm áp và thưởng thức một đĩa đậu trên bánh mì nướng, thấy mình đang ngồi chung bàn với Gordon Edwards, nhà khoa học danh dự tại Phòng thí nghiệm Vật lý Quốc gia.
Anh ấy chỉ ra rằng bất kỳ trọng lượng nào được lưu lại ở vành xe, cho dù là bằng ga nhẹ hơn hay lốp mỏng hơn, đều có hiệu quả gấp đôi so với ở những nơi khác trên xe đạp hoặc người đi xe đạp.
‘Nó giúp tăng tốc và xuống dốc nhanh hơn,” anh ấy nói.
Thật đáng xấu hổ, dạ dày của bạn kêu ùng ục, điều này khiến bạn phải hỏi về sự chuyển động của khí bên trong lốp. "Khi bạn bắt đầu, nó sẽ không quay nhưng ma sát với lốp sẽ nhanh chóng kéo nó lên cùng tốc độ", Edwards nói.
'Không khí nhớt hơn heli và hydro nên có lẽ sẽ mất nhiều thời gian nhất nhưng tôi đoán rằng, đối với bất kỳ loại nào trong số chúng, thời gian đạt đến trạng thái cân bằng là vài giây.”
Một người đi xe đạp khác nghiêng người, xin lỗi vì đã làm gián đoạn và nói thêm, "Khi bạn bắt đầu di chuyển về phía trước, bất kỳ khí nào bên trong lốp của bạn sẽ tạo ra áp suất ở phía sau lốp nhiều hơn ở phía trước. Tình huống sẽ đảo ngược khi bạn giảm tốc độ, "anh ấy nói.
Logo trên áo đấu của anh ấy nói rằng anh ấy là Tiến sĩ Richard Martineau, giám đốc khoa học và công nghệ hạt nhân tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Idaho, vì vậy bạn không cần tranh cãi.
Chủ quán cà phê hỏi Edwards và Martineau liệu bạn, trong chiếc áo khoác trắng, kính bảo hộ, mũ bảo hiểm aero và lycra, có làm phiền họ không, vì vậy bạn xin lỗi và rời đi. Hạt đậu có hiệu lực và bạn có thể chém gió.
Một tính toán nhanh khác cho thấy rằng nếu bạn có thể tiếp tục xì hơi trong ba tuần và hai ngày, trung bình bạn sẽ tiết kiệm được trọng lượng tương đương với việc đổ đầy khí heli vào lốp xe của bạn. Lựa chọn hả?
