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亲爱的邪恶工程师:我能制造一个适合我冰冷的新角色的冰冻射线吗?

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本月的记者想以一种适当的令人不寒而栗的方式干掉他的敌人。
 
冰雹邪恶的工程师,
 
我最近经历了一场可怕的经历,这让我变成了一个不同的人。我希望你能帮助我适应我的新生活。
 
不久之后我已经打破了冰与我所见过的最优秀的女人,她生病了无法治愈的病症,和低温保存的志愿时可能会希望她恢复医疗科学进步到能给她一个第二次生命。在她的冷冻仪式上,一场人际纠纷导致了一场意外,我被一种神秘的冷却化学物质浸透了,这意外地把我变成了一个必须穿低温服装才能生存的蓝皮肤恶棍。
 
我受到了同伴们的冷遇,我只能和身边的雪诺一起呆在寒冷的窝里。
 
这花了一些时间,但我现在已经接受了我很酷的新个人品牌,沐鸣测速地址比如选择几乎完全用冰相关的双关语说话。然而,我觉得我对武器的选择需要更新,以反映新的我;我真正想要的是一把可以瞬间冻结敌人的射线枪。你能告诉我怎么做吗?
 
你的,
 
一个冷淡的恶棍
 
亲爱的坏蛋,
 
我对你在这种不寻常的情况下保持冷静的能力印象深刻。当然,我很乐意提供一些技术指导。
 
有些武器已经存在,可以“冻结”人;例如,电击枪(如泰瑟枪)可以从远处发射,并释放电流使目标暂时致残(“神经肌肉失能”)。然而,考虑到你似乎已经完全沉浸在这个新的角色中,我怀疑你在写你想“冻结”你的敌人的愿望时,是相当字面意思的。
 
建造冻结射线的困难在于射线(辐射束)几乎总是向目标添加热能,而你想从目标中提取热能。一系列被称为激光冷却的技术——依靠原子吸收和重新发射光来释放能量——是这个规则的一个例外。激光冷却有助于保持物体尽可能的静止,包括非常敏感的测量设备和在非常低的温度下表现出量子行为的物体。
 
这不再局限于纳米和微尺度;2007年,麻省理工学院的研究人员在Nergis Mavalvala教授的带领下,首次在宏观尺度上演示了激光冷却,他们将硬币大小的物体冷却到绝对零度以上不到一度的温度。即使可以扩大激光冷却冻结人体,不过,我怀疑它不会是最好的路线的头,因为它仍然需要严格控制的条件,如目标被隔离在一个光学腔,使它不适合作为一个远程武器的基础。
 
我认为最好的方法是把你的目标覆盖在零度以下的物质中,这样可以迅速降低它们的温度。我们假设一个典型的行善者体重80公斤,正常体温37℃。为了“冻结”你的敌人,你需要把他们冷却到水的冰点:0°C。一个人的平均比热容是3,500J/(kg.K),所以你需要从你的目标中移除大约107J的能量。
首先,让我们考虑使用液氮来冻结你的目标;当它到达目标,它迅速沸腾,从你的目标和他们的周围吸取潜热。氮的蒸发比潜热约为2×105J/kg,因此,在理想条件下,人体可以在1×107/2×105 = 50kg的液氮条件下进行冷冻。然而,随着液氮将开始煮掉在它达到目标之前,更将由气态氮吹走沸腾的目标,你可能会看效率5%左右在最好的情况下,需要一吨液态氮或更多。以足够快的速度泵出一吨液氮,使你的敌人在逃跑之前丧失行动能力,这需要类似于用来扑灭森林大火的水炮那样强大的武器。
 
然而,如果你不坚持把你的敌人整个身体均匀地冷冻起来,一个更小的装置就可以做到这一点,它使用快速膨胀的气体通过一个绝缘的金属桶来泵出液氮。如果你能在足够高的压力下发射液体,这将允许你部分冻结你的目标,因为液体沸腾了,而不是给他们一个愉快的冷冻治疗经验和轻微的冻伤。在室内使用液氮武器也会取代氧气,沐鸣测试速造成可能的惰性气体窒息。
 
用干冰球代替液氮球还是比较容易的;干冰的升华比热为5.7×105J/kg,因此将人体降至冰点所需的质量大大低于液氮。你可以花大约1万英镑从专业供应商那里买到一个基本的干冰爆破器(通常用于工业清洗)。通过一些小的修改,干冰爆破器——虽然严格来说不是“冻结射线”——将成为一种有效而实用的低开销冻结武器。
 
好运!
 
你的,
 
邪恶的工程师
 
PS:你提到这一切都是从你浸泡在神秘的冷却化学物质中开始的;也许这种物质值得考虑作为你的冷冻武器的基础?