Kad katrs grams ir svarīgs, ir lietderīgi sūknēt riepas ar gāzi, kas ir vieglāka par gaisu. Vai arī tā?
1972. gadā Edijs Merkss vēlējās, lai viņa riepas būtu piepildītas ar gāzi, kas ir vieglāka nekā gaiss viņa stundu rekorda mēģinājumam. Viņa karkasa būvētājs Ernesto Kolnago nevarēja iegūt hēliju, tāpēc Edijam nācās iztikt bez, taču tas netraucēja viņam uzstādīt jaunu rekordu uz rāmja, kurā jau bija pietiekami daudz caurumu, lai sajauktu Šveices peli.
Bet kāda starpība būtu bijusi? Cik daudz svara tiktu ietaupīts? Lai saņemtu atbildes, mums jābūt zinātniskiem, tāpēc novelciet žaketu un saulainus un uzvelciet laboratorijas mēteli un aizsargbrilles.
Pieņemsim, ka jūs braucat ar 700 c riteņiem ar 25 mm riepām. Katram ir tilpums zem viena litra. Lai ievērotu standartus, par kuriem vienojušies ķīmiķi visur (izņemot ASV, viņiem pašiem zināmu iemeslu dēļ), mēs arī pieņemsim, ka braucat gar jūru, tāpēc gaisa spiediens ir viena standarta atmosfēra un ir vēss., gandrīz sasalšanas punkts.
Kad visi šie mainīgie ir laboti, aprēķināsim summas.
Ja jūsu riepās būtu nepietiekams spiediens līdz tādam pašam spiedienam kā atmosfērā, kas ir aptuveni 14,5 psi, gaiss katrā no tām būtu 1,24 grami - gandrīz 2,5 g pārim.
Tomēr jūs esat saprātīgs, un tiem ir 100 psi, jo esat iespiedis gandrīz septiņas reizes vairāk molekulu. Tādā gadījumā gaiss vienā no jūsu riepām sver 8,56 g - vairāk nekā 17 g pārim.
Tad notiek katastrofa. Jūs pārdurat – vai jūs tam noticētu? – priekšā un aizmugurē vienlaicīgi. Būdams zinātnieks, jūs esat gatavs un jums ir rezerves caurules, taču sūkņa rokturis nosprāgst.
Par laimi garām ejošs balonu pārdevējs, kuru iespaido jūsu b altais mētelis un aizsargbrilles, pārdod jums hēliju par standarta likmi.
Jūs iešpricējat to caur salauztu sūkņa savienotāju, izmantojiet savus pārdabiski jutīgos īkšķus, lai pārbaudītu, vai tie sasniedz tieši 100 psi, un brauciet ar apmierinātu labi padarītu darbu.
Tūlīt pamanāt atšķirību, jo tas tiek noņemts daudz ātrāk. Gāze katrā riepā tagad sver tikai 1,18 g. Pateicoties hēlijam, viss jūsu velosipēds un jūsu labā es ir gandrīz par 15 g vieglāki.
Tas ir ietaupījums, kas līdzvērtīgs trīs spieķu svaram.
Diemžēl jūsu prieku mazina vēl viena dubultā punkcija. Neticami, eksperimentālas degvielas šūnu automašīnas izgudrotāja piebrauc un novirza nedaudz ūdeņraža no savas tvertnes vēl divās jaunās caurulēs, kuras esat ieslidojis savās riepās.
Maksājot viņai 63 pensus par litru, jūs nospiežat pedāli, paātrinot vēl ātrāk nekā iepriekš, jo gāze katrā riepā ir niecīgi 0,59 g.
Salīdzinot ar gaisu, jūsu velosipēds tagad ir gandrīz par 16 g vieglāks, jo riepās ir ūdeņradis - uzkāpt par četriem spieķiem.
Ātri iet uz leju
Par jūsu prieku, Hackney CC dalībnieks pievienojas jums un brauc līdzās, nodrošinot plašu piestātni, lai jūsu plīvojošais laboratorijas mētelis neiespiestu viņa riteņus.
Tā ir Andrea Sella, Londonas Universitātes koledžas ķīmijas profesore. Viņš pamana jūsu papildu ātruma pagriezienu, tāpēc jūs, protams, sākat gāzt.
‘Viens no izaicinājumiem, ko jūs atradīsit, ir tas, ka hēlija un ūdeņraža daļiņas ir tik daudz mazākas nekā gaisa molekulas, ka tās var izgrozīties cauri materiāliem, kas tos satur.
'Un viņi pārvietojas daudz ātrāk, lai varētu to izdarīt ātri, tāpēc ar hēliju pildīti baloni ātri iztukšojas, saka prof.
Šajā brīdī sānu vējš iepūš jūs notekcaurulē, kur, gandrīz paredzams, jūs braucat pāri stikla gabalam un kvēlojošam izsmēķim.
Neizbēgamā priekšējās riepas pārduršana atbrīvo ūdeņradi, un, zinot Visuma vieglākā un visizplatītākā elementa dramatisko uzliesmojamību, jūs baidāties no Hindenburgas mērogu uzliesmojuma.
Sella tomēr nesatrauca tikai paraustīja plecus. "Ūdeņradis ātri izkliedējas, tāpēc maz ticams, ka tas aizdegsies un aizdegsies," viņš saka. “Lai tas notiktu, jums, iespējams, ir nepieciešams ar ūdeņradi piepūsts riepu gabals noslēgtā velosipēdu novietnē un uzreiz visas pārdurt.”
Kad jūs aizņematies viņa sūkni, lai ievadītu gaisu jaunajā caurulē, ko viņš jums laipni iedeva, viņš saka: ja jūs uztraucaties, jums vajadzētu izmantot hēliju, jo tas ir pilnīgi inerts, lai gan divreiz smagāks par ūdeņradi.
Pirms varat paskaidrot, ka jau esat izmēģinājis hēliju, viņš piezvana Dr. Maikla de Podesta, Nacionālās fizikālās laboratorijas galvenais pētnieks, kurš norāda uz vēl vienu hēlija trūkumu.
“Tas ir mazāk saspiežams, tāpēc tas nodrošinās grūtāku braukšanu,” viņš saka. "Ūdeņradis ir mīkstāks." Tagad jūs priecājaties, ka priekšējā riepā atkal ir gaiss, jo tā vēl labāk reaģē uz nelīdzenu ceļa virsmu.
Tā kā jums ir tik daudz zināšanu, ko sagremot, jūs apstājaties siltā kafejnīcā un iekārtojaties pie pupiņu šķīvja uz grauzdiņiem, atrodoties pie galda ar Gordonu Edvardsu, Nacionālās fiziskās laboratorijas emeritēto zinātnes biedru.
Viņš norāda, ka jebkurš svars, kas tiek ietaupīts uz loka, izmantojot vieglākas gāzi vai vājākas riepas, ir divreiz efektīvāks, nekā tas būtu citur uz velosipēda vai riteņbraucēja.
‘Tas paātrina paātrinājumu un braukšanu lejup no kalna ātrāk,” viņš saka.
Apkaunojoši, ka vēderā gurkst, kas liek jums jautāt par gāzes kustību riepā. "Kad jūs sākat, tā negriezīsies, bet berze ar riepu ātri vilks to līdz tādam pašam ātrumam," saka Edvards.
'Gaiss ir viskozāks nekā hēlijs un ūdeņradis, tāpēc, iespējams, tas prasīs visilgāko laiku, bet es domāju, ka jebkuram no tiem līdzsvara sasniegšanas laiks ir dažu sekunžu secībā.”
Cits velosipēdists pieliecas pāri, atvainojas par pārtraukumu un piebilst: “Kad jūs sākat virzīties uz priekšu, riepas iekšpusē esošā gāze radīs lielāku spiedienu riepas aizmugurē nekā priekšā. Situācija ir pretēja, kad jūs palēninat ātrumu,” viņš saka.
Uz viņa krekla logotipa ir teikts, ka viņš ir Dr Ričards Martino, Aidaho Nacionālās laboratorijas kodolzinātņu un tehnoloģiju direktors, tāpēc jūs nestrīdieties.
Kafejnīcas īpašnieks jautā Edvardsam un Martino, vai jūs b altajā mētelī, aizsargbrillēs, aeroķiverē un likrā viņiem traucējat, tāpēc atvainojaties un dodieties prom. Pupiņas iedarbojas, un tu salauž vēju.
Cits ātrs aprēķins atklāj, ka, ja jūs varat turpināt faringot trīs nedēļas un divas dienas, jūs vidēji ietaupīsit tādu pašu svaru, kā piepildot riepas ar hēliju. Izvēles, vai ne?
