[Пятничное] Как пожарить курицу с точки зрения физики

Еще из школьного курса физики мы знаем, что энергия не возникает сама по себе и не исчезает в ничто. Её нельзя просто так создать или уничтожить, можно лишь преобразовать из одной формы в другую. В этой небольшой статье я хотел прояснить, как поступать в ситуации, когда у вас есть курица, нет в распоряжении никаких предметов, но вам крайне необходимо эту курицу пожарить.

image

Предыстория


14 февраля 2019 года в сабреддите /r/NoStupidQuestions появился следующий важный вопрос: «Если кинетическая энергия преобразуется в тепловую, то как сильно мне нужно шлёпнуть курицу, чтобы она приготовилась?»

Спустя 3 дня ответ был найден и научно обоснован.

Немного физики


Итак, мы будем преобразовывать кинетическую энергию вашего кунг-фу в тепловую энергию куриной тушки.

Для движения со скоростями значительно меньше скорости света (мы же не хотим превратить курочку в пар) кинетической энергией удара будет image, где m и v — соответственно масса и скорость руки. Необходимое количество теплоты рассчитывается по формуле image. При расчетах используем следующие допущения:

  • Вес человеческой ладони в среднем составляет 0.4 кг.
  • Согласно исследованию «THE PHYSICS OF KARATE, 1979» (авторы: Michael S. Feld, Ronald E. McNair, Stephen R. Wilk), средняя скорость среднестатистической пощёчины — определена экспериментально — 11 м/сек (25 миль/час).
  • Пусть наша курица весит 1 кг.
  • Удельная теплоёмкость птицы (курицы-несушки) 2.72 кДж/кг*°C.
  • Давайте предположим, что курица должна достичь температуры 205°С, чтобы считаться приготовленной, а также что в самом начале мы имеем мороженную курицу с температурой 0°С.
  • Для упрощения расчетов не будем учитывать, что курица и рука состоят из воды, костей и т.д. Также предположим, что столкновение абсолютно неэластично, то есть скорость курицы равна нулю после приложения к ней силы кунг-фу.

После приравнивая двух энергий и проведения вычислений получим, что один среднестатистический шлёпок повышает температуру курицы примерно на 0.0089 градуса по Цельсию. Таким образом, чтобы нагреть курицу с 0 до 205 °С нам потребуется 23 034 удара.
Ну а для того, чтобы получить вкуснейшее лакомство за один удар, нужно бить со скоростью 1665.65 м/сек (3725.95 миль/час либо 5996.34 км/ч).

Вероятно, для исполнения такого удара вашу руку придется разгонять на суборбитальном ракетоплане North American X-15. Но предполагая, что вы хотите безопасно приготовить курицу указанным путём на своей кухне, то лучше будет попросить Маршала Эриксона исполнить на ней пощечину миллиарда взрывающихся светил.

image
Поделиться публикацией

Комментарии 57

    +5
    Стоп. Но мясо же нужно нагреть до 60-70 градусов. Иначе будет сухим.
      –10
      205°С температура кипения масла, при этой температуре крылышки почти мгновенно скукоживаются с образованием хрустящей корочки. Для приготовления хватает и пяти минут.
      Но грудку мы оставляем на бульон, бёдрышки как более канцерогенные отправляем нуждающимся странам, основном в Россию. Разделённую на четыре части тушку куры варим при температуре 96,5°С(чуть выше уровня моря) не более тридцати минут. Если варить дольше то бульон получится «прогорклым»
        +12

        А как при этом избежать приготовления ладони?

          +16

          Можно курицу бить рыбой, сразу два блюда готовы, а вы думали как так в ресторанах быстро готовят :)

            +8
            Зачем рыбой? Курица с рыбой — это невкусно! Надо просто взять две курицы. Или одну разделить пополам :)
              +1
              После столкновения на космической скорости 1.6 км/с будет что-то вроде фарша. На таких скоростях тела ведут себя как жидкости. При столкновении будет фрагментация тканей, сложно сказать, до каких значений. И неоднородный нагрев…
          +2
          Это рецепт приготовления сферического коня в вакууме.
            +5
            Для сферического коня расчеты произвести затруднительно из-за неопределенности его массы. Если же взять не сферическую среднестатистическую домашнюю верховую лошадь, чья масса составляет порядка 500кг, то, по сравнению с килограммовой курицей, энергию удара необходимо увеличить в 500 раз, то есть требуемая скорость шлепка будет примерно в 22 раза больше.

            Помещение коня (как и курицы) в вакуум только повысит точность расчетов, так как существенно уменьшатся неучтенные потери тепла в окружающую среду.
            0
            Это еще что! Знал я одного очень альтернативного физика, который искренне считает, что человеческое тело — может само поддерживать свое горение.
              0
              Нашел я реакцию «горения человека» в присутствии «синьки»:
              youtu.be/MSdhMjYP7_o?t=60
                +5
                Тут даже физиком быть не обязательно. По личному опыту знаю, что у некоторых постоянно подгорает.
                –1
                Статья, конечно) Дайте человеку Шнобелевку!
                А вообще больше всего меня заинтересовало, откуда взялась удельная теплоёмкость птицы величиной 2.72 кДж/кг*°C? Есть какие-то обоснования?
                  +4
                  думаю, что грубое приближение к концентрации воды в мясе.
                    +4
                    Брал из таблицы удельных теплоемкостей для пищевых продуктов (для куриц-несушек):
                    www.engineeringtoolbox.com/specific-heat-capacity-food-d_295.html
                    Еще иногда видел в разных источниках цифру 3.3 кДж/кгС, но значительно реже, чем 2.72.
                      +1

                      Это же как в бородатом анекдоте про красный резиновый мяч

                    +3
                    вспомнилась байка про обстрел самолетов мороженными курами…
                    что если выстрелить две куриные тушки навстречу друг другу?
                      +3
                      Если что — Разрушители легенд не обошли ее вниманием и проверили :) Рекомендую! :)
                        +3
                        Если не превысить критическую массу, то ничего существенного
                          +2
                          Куриная бомба. Прекрасно. На 15 мегакуриц.
                        +1
                        мой друг физик, заметил, что не учитываются потери тепла при последовательном хлопании, в данном случае этот фактор нельзя игнорировать :)
                          +2
                          Нужно выстроить очередь из 23000 человек, которые будут бежать навстречу закреплённой курице и давать ей пять. После чего можно надеяться, что потери тепла компенсируются дополнительной энергией за счёт бега.
                          –1
                          Можно курицу прицельным шлепком отправлять из ресторана в форточку клиента — по пути сама приготовится и никакой доставки яндекс.еды не нужно. Сплошные нанотехнологии.
                            +1
                            Чтобы она приготовилась сама — надо отправлять на сверхзвуке :)
                              +2
                              В расчетах статьи принято допущение, что вся энергия шлепка поглощается и полностью переходит в тепло. Чтобы сообщить блюду скорость, необходимую для доставки к клиенту, часть энергии шлепка должна перейти в кинетическую энергию курицы, соответственно, если не скорректировать расчеты, то есть риск доставить не полностью готовое блюдо, что может нанести репутационные потери запускающему ресторану.
                              +1
                              Вот кстати смежная задача:
                              chtoes.li/steak-drop
                                +1
                                Стоп! Но ведь курица не готовится мгновенно! 23 034 шлепка нам нужно только чтобы разогреть ее до 205 градусов, но потом еще нужно какое-то время шлепать ее, восполняя рассеяние энергии в окружающую среду, пока она не приготовится.
                                  0
                                  Желающие могут для куриного мяса оценить поглощение на длине волны 2.4 ГГц и при мощности микроволновки 750 Вт оценить время приготовления в вакууме (учитываем только излучением АЧТ).
                                  +1
                                  От единоразового удара курицу разорвёт на части, у её, пусть даже неэластичной, тушки недостаточно структурной прочности чтобы выдержать такого рода нагрузку. Разрушение курицы произойдёт прежде, чем курица успеет нагреться. Даже при меньшей скорости, например при ударе птицы об остекление кабины дозвукового самолёта, птица превращается в «фарш».
                                    +1
                                    Перед нанесением шлепка, надо поместить тушку в кевларовую оболочку, это поможет избежать полного разрушения. А неизбежное при ударе нарушение волокнистой структуры мяса может даже прийтись по вкусу тем, кто не любит долго пережевывать пищу.
                                      +1
                                      Это не поможет, кевларовая оболочка поглотит и рассеит большую часть энергии как при попадании пули в бронежилет.

                                      Предвкушая следующий комментарий — даже если оболочка не полностью покрывает курицу, оставляя лицевую сторону свободной для столкновения — курица всё равно разрушится, просто не разлетиться во все стороны. Чтобы задача имела хоть какой-то смысл нужно увеличивать структурную прочность самой курицы. Т.е. необходима суперкурица, полностью состоящая из кевлара или других ударопрочных материалов, но ведь это уже не курица, не так ли?
                                        +1
                                        Под кевларом я имел ввиду не жесткий композитный материал, а арамидное волокно. Тонкая оболочка из него при ударе не воспрепятствует возбуждению в теле курицы волны деформации, переходящей в тепло в результате поглощения в вязкой среде тушки, а лишь будет препятствовать разлету кусков. Что касается неизбежного нарушения внутренней структуры курицы в результате удара, то, как я уже писал, это может считаться преимуществом данного способа приготовления у определенной категории потребителей.
                                          0
                                          Повторюсь — основная часть энергии удара не успеет перейти в тепловую, потому что курица всё равно будет разрушатся, в оболочке она или без неё.
                                            0
                                            А куда, по Вашему, денется энергия, помимо нагрева деформирующихся курицы и упруго растягивающейся оболочки? Пусть структурная целостность курицы будет разрушена, но при этом она не перестанет быть диссипативной средой.
                                              0
                                              Энергия уйдёт на разрушение курицы, часть энергии уйдёт на деформацию и разрушение предмета которому предстоит это курицу ударить. Если бы вы были правы то пулевые ранения, в бронежилетах и без, них наносили бы ожоги второй степени.
                                                0
                                                Я не знаю, насколько нагревается бронежилет при попадании в него пули, но многие метеоритные кратеры имеют как структурные нарушения, так и следы плавления вмещающих пород.
                                                  0
                                                  Только вот там скорости и энергии на порядки выше, вплоть до десятков числа M и мгновенного испарения твёрдых веществ.
                                                    0
                                                    А здесь у нас скорости, по расчетам в статье:
                                                    Ну а для того, чтобы получить вкуснейшее лакомство за один удар, нужно бить со скоростью 1665.65 м/сек (3725.95 миль/час либо 5996.34 км/ч).
                                                    это как раз где-то посередине между скоростью полета пистолетной пули и метеорита.
                                                      0
                                                      Посмотрите ради интереса что происходит со стальными плитами, которые уж покрепче курицы в кевларовой рубашонке, при столкновении с кинетическим (без врывчатого вещества) снарядом на скорости выше 5М. Например тут. Это поможет для оценки скоротечности такого рода взаимодействий. Если вместо снаряда запустить курицу в плиту, ну или плиту в курицу, с такой скоростью — курица как и плита будут уничтожены, а не нагреты до готовности. Курица «взорвётся», разбросав всюду свои мелкие ошмётки, а не прожарится.
                                                        0
                                                        Вы утверждаете, что если заостренный вольфрамовый/керамический/урановый подкалиберный снаряд заменить на тушку курицы, летящей с той же скоростью, то бронебойность данного орудия, при условии сохранения начальной энергии снаряда/курицы, от этого не пострадает? Я здесь упускаю разницу в массе курицы и болванки — пусть мы специально сделали для эксперимента снаряд с массой курицы. Кстати, урановый лом, протыкая броню, при этом изрядно нагревается, чем усугубляется его заброневое поражающее действие.

                                                        А чтобы не бить курицей по бронеплите (или плитой по курице), выше народ уже предложил организовать взаимодействие между двумя курицами, двигающимися навстречу друг другу.
                                                          0
                                                          Если вы до сих пор не поняли, то я утверждаю что в конкретном случае с курицей движущейся со скоростью около 6000 км/ч при единомоментном столкновении с другим объектом, курица получит в основном кинетическую энергию, а не тепловую, следовательно она разрушится, а не нагреется.
                                                            0
                                                            Возьму смелость утверждать, что курица прожарится до столковения.
                                                              0
                                                              У нас вроде как курица в вакууме, для простоты вычислений.
                                                                0
                                                                Курица в вакууме термодинамически нестабильна. Тогда расчеты в статье некорректны.
                                                            0
                                                            Если мне не изменяет память то при неупругих столкновениях, если сталкиваются два одинаковых объекта то половина кинетической энергии идёт на разрушение.
                                                              0
                                                              Следующие Ваши утверждения несколько расходятся в оценке доль энергии, идущих на разрушение и нагрев:
                                                              курица получит в основном кинетическую энергию, а не тепловую, следовательно она разрушится, а не нагреется.
                                                              если сталкиваются два одинаковых объекта то половина кинетической энергии идёт на разрушение
                                                              Но ни одно из них не исключает выделении той или иной части энергии в виде нагрева. Можно ли из этого сделать вывод, что не имея ограничений по начальной скорости соударения, задачу с нагревом мы решили? Если так, то осталось только решить задачу предотвращения разлета готового продукта. Для решения данной задачи я предложил перед готовкой помещать продукт в высокопрочную гибкую оболочку и утверждаю, что если мы сможем обеспечить ее достаточную прочность, то задача будет решена. Что использовать в качестве материала оболочки и ее толщину еще предстоит определить. Предложенный мной первоначально кевлар, сейчас уже мне не кажется лучшим решением: контактирование полимера с продуктом в процессе готовки может быть негативно воспринято адептами «натуральности продукта».
                                                                0
                                                                Не расходятся, одно говорит о столкновении курицы со плитой/ладонью и т.д., другое о столкновении двух одинаковых куриц движущихся навстречу.

                                                                Можно ли из этого сделать вывод, что не имея ограничений по начальной скорости соударения, задачу с нагревом мы решили?

                                                                Не имея ограничения по скорости соударения курица будет двигаться в диапазоне от 0 до скорости близкой к скорости света, поэтому никакую задачу вы не решили.

                                                                Для того чтобы курицу нагреть в любом из этих сценариев вам нужно рассчитать теплопроводность курицы и скорость её нагрева и противопоставить эти цифры скорости деформации.

                                                                Поскольку оба процесса начнутся в один и тот же момент и будут протекать одновременно вы сможете грубо оценить что произойдёт раньше — разрушение или нагрев. При значительной разнице в скорости этих процессов большая часть энергии уйдёт на то, что протекает быстрее. вы даже сможете рассчитать насколько один процесс быстрее другого.
                                                                  0
                                                                  Для того чтобы курицу нагреть в любом из этих сценариев вам нужно рассчитать теплопроводность курицы и скорость её нагрева и противопоставить эти цифры скорости деформации.
                                                                  Разогрев будет происходить по всему объему, подверженному деформации, поэтому мне абсолютно непонятно, какое значение имеет теплопроводность. Или Вы хотели сказать теплоемкость?
                                                                  Поскольку оба процесса начнутся в один и тот же момент и будут протекать одновременно вы сможете грубо оценить что произойдёт раньше — разрушение или нагрев. При значительной разнице в скорости этих процессов большая часть энергии уйдёт на то, что протекает быстрее. вы даже сможете рассчитать насколько один процесс быстрее другого.
                                                                  Почему Вы так упорно противопоставляете нагрев и разрушение? Если после разрушения (нарушения структуры) мы не дадим остаткам разлететься, то нагрев будет продолжаться — курица не подверглась аннигиляции, а превратилась в нечто вроде вязкой жидкости, распространение волн сжатия в которой приводит к выделению тепла.
                                                                    0
                                                                    Разогрев будет происходить по всему объему, подверженному деформации, поэтому мне абсолютно непонятно, какое значение имеет теплопроводность. Или Вы хотели сказать теплоемкость?


                                                                    Разогрев будет происходить в месте контакта и распространяться вглубь, чем выше теплопроводность у материала, тем быстрее будет происходить передача тепла от более нагретого участка (места контакта) к менее нагретому. От этого параметра зависит скорость нагрева.

                                                                    Почему Вы так упорно противопоставляете нагрев и разрушение? Если после разрушения (нарушения структуры) мы не дадим остаткам разлететься, то нагрев будет продолжаться.


                                                                    Почему вы так упорно противопоставляете нагрев разрушению?
                                                                    Спешу напомнить что столкновение происходит на сверхзвуковой скорости, и после контакта взаимодействие по сути превращается в ударную волну проходящую через курицу. Часть энергии уйдёт на нагрев, этого я не отрицал, однако в предлагаемом вами варианте с неким неразрушимым контейнером из кевлара или другого материала ударная волна будет продолжать отражаться от стенок такого контейнера продолжая разрушать структуру, пока энергия столкновения не иссякнет. Часть её естественно уйдёт на разогрев, однако скорость распространения ударной волны в твёрдой среде, по моим познаниям в физике, будет выше чем скорость нагрева. За время взаимодействия часть курицы в месте контакта успеет нагреться до температуры приготовления, остальная масса будет просто сырым желе.
                                                                      0
                                                                      Почему разогрев будет происходить только в месте контакта, а не по всему объему, подверженному распространению (и при этом затуханию, то есть переходу в тепло) волн сжатия? Ведь мы получаем по сути некоторый аналог микроволновки, только работающей не на электромагнитных, а на акустических волнах. Где я допускаю ошибку в своих рассуждениях?
                                                                        0
                                                                        Почему вы решили что —
                                                                        разогрев будет происходить только в месте контакта

                                                                        ?
                                                                          0
                                                                          Из Вашего предыдущего комментария:
                                                                          Разогрев будет происходить в месте контакта и распространяться вглубь, чем выше теплопроводность у материала, тем быстрее будет происходить передача тепла от более нагретого участка (места контакта) к менее нагретому.
                                                                          За время взаимодействия часть курицы в месте контакта успеет нагреться до температуры приготовления, остальная масса будет просто сырым желе.
                                                                            0
                                                                            Так и где противоречие?
                                      +1
                                      Тут на самом деле огромный простор для дальнейших рассчетов, можем коллективным хабрасообществом открыть новую ветвь науки
                                        +2
                                        Без должного финансирования наша новая ветвь науки скоро зайдет в тупик. Нам ведь рано или поздно придется от теоретических расчетов перейти к практическим экспериментам, а это потребует серьезных расходов на организацию полигона, обеспечение своевременной поставки тушек кур, лечение травм, полученных «наносителями шлепков» и т.д.
                                        0
                                        Можно придать курице ускорение в направлении руки, тогда скорость руки потребуется не такая большая. И ещё уменьшить время передачи энергии, что тоже ускорит приготовление.
                                        Думаю без гос. поддержки эта ветвь науки не выживет. В отличии от кур.
                                          0
                                          Чтобы заручиться господдержкой, надо в коллектив разработчиков включить лиц, приближенных к распределению бюджета (например, кого-то на уровне министра) — так будет надежнее. Осталось только понять, по линии какого именно министерства мы будем проталкивать свою разработку: с одной стороны — курицы и все, что с ними связано, находятся в области сельского хозяйства, с другой — мы будем вынуждены использовать наработки из многих передовых областей, таких как авиа- и ракетостроение и многих других. А в будущем, возможно, наша наука внесет и какую-то свою лепту в эти области.
                                            0
                                            А если шлёпать двумя ладонями одновременно с двух сторон?

                                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                          Самое читаемое