Was ist der spezifische Impuls eines menschlichen Fürzens/Urinierens?

Ich war neugierig, wie effektiv das Furzen / Urinieren als Antriebssystem sein würde, aber ich konnte keine Daten über den spezifischen Impuls des menschlichen Fürzens / Urinierens finden. Könnten Sie tatsächlich ein paar Centermeter pro Sekunde Delta-V davon bekommen?

Ich gebe Ihnen eine vorläufige Gegenstimme dafür, dass Sie eine Frage gestellt haben, die eine gut aufgenommene Antwort hervorgebracht hat, aber ich hoffe, Ihre nächste Frage handelt von etwas, das enger mit der Erforschung des Weltraums zu tun hat - zum Beispiel Baseball .

Antworten (2)

Aus der Ballistik schätze ich die "Ausstoßgeschwindigkeit" eines Urinstrahls auf etwa 0,5-1,0 m/s 2 (dh 0,05-0,1 s spezifischer Impuls), obwohl eine Reihe von Faktoren dies beeinflussen können. Unter der Annahme, dass ein Liter Flüssigkeit in der Blase etwa 1 kg wiegt, und eine Person 75 kg "trocken" wiegt, erhalten wir über Tsiolkovsky eine Delta-V-Zahl von

∼ 0,75 l n 76 75 ≈ 0,01
dh in der Größenordnung von 1 cm/s.

Ich versichere Ihnen, dass es eher ein Mangel an Daten als jede Art von Würde ist, der mich daran hindert, eine ähnliche Berechnung für Blähungen anzustellen.

Wenn Urin in ein Vakuum ausgestoßen wird, würde sich die Flüssigkeit schnell in ein Gas verwandeln, das sich in alle Richtungen ausdehnen sollte (viel schneller als die Pisse vom Urinierer wegfließt). Sicherlich würde das expandierende Gas, das auf den Oberkörper trifft, auch einen kleinen Vortrieb liefern. Aber hey, sprechen Sie über "Rückschlag"! ;)
Ich gehe davon aus, dass der Urinator aus Sicherheitsgründen nicht im Vakuum ist. Wenn es sich um einen Astronauten in einem Raumanzug handelt, wird die Abgasgeschwindigkeit durch die Elastizität des Sammelbeutels und die Geometrie der Abfallentlastungsöffnung bestimmt.
@AndrewThompson Ich denke, Sie sind auf etwas Interessantes gestoßen! Die Frage gibt keinen Umgebungsdruck an. Wasser könnte bei Körpertemperatur kochen, warum nicht es behalten und versuchen, aus einer Plastiktüte eine Rakete zu machen oder ... hmm, ich bin mir nicht sicher, ob das viel hilft, aber wer weiß. Leider steht diese Frage unter Druck.
+1 für die Verwendung der richtigen Gleichung für das Problem! Ich hätte einfach verwendet m 1 v 1 = m 2 v 2 , aber das gilt nur für Delta-Pee erster Ordnung. Ich werde nicht einmal versuchen, ein Wortspiel über "natürliche Baumstämme" zu machen.

Ein Furz oder ebenso Ausatmen würde einem Kaltgasstrahlruder entsprechen, für das Isp oft mit etwa 60 s angenommen wird, dh Ve = 600 m/s, obwohl dies von einigen Faktoren abhängt. Ich gehe davon aus, dass die Beziehung zur Weltraumforschung darin besteht, dass dies die bekannte hypothetische Frage "in der Mitte einer großen Leere in einer Raumstation gestrandet" ist.

Summen

Als sehr grobes Argument mit möglichst wenig Bezug zur Thermodynamik: Jedes Treibmittelmolekül hat drei translatorische Freiheitsgrade mit jeweils einer Energie von

(1/2) k T

Wenn ich nur praktisch denke, wäre es nicht gültig zu sagen, dass die gesamte Translationsenergie aus drei Dimensionen, (3/2) k T, propusiv verfügbar ist, da wir nicht unbedingt eine gute Düse haben, aber lass uns 3/2 als verwenden eine Obergrenze. Jedes Molekül hat eine Masse und eine Geschwindigkeit, die wir mit der thermischen Energie in Beziehung setzen können

(1/2) m Ve^2
  • k, die Boltzmann-Konstante, ist 1,38 x 10^-23 J/K
  • T, die menschliche Kerntemperatur beträgt (273 + 37) Grad K
  • Eine atomare Masseneinheit ist 1,66E-27 kg
  • Nehmen wir an, die Zusammensetzung ist Methan, CH4, mit einer Molmasse von 16 AMU

Wenn Sie all dies zusammennehmen, erhalten Sie 70 Sekunden für (3/2) kT oder 40 Sekunden für nur (1/2) kT, was die 60er-Faustregel umschließt, mit der wir begonnen haben. Beachten Sie, dass dies das Vorhandensein von Luft in der Raumstation nicht berücksichtigt, was den Grad der möglichen Düsenausdehnung beeinflusst.

Praktisches

Während der Isp über der Antwort von Russell Borogove für das Wasserlassen liegt, haben wir das Schubniveau noch nicht berücksichtigt, das eher niedriger sein wird, sodass der gestrandete Astronaut einen Kompromiss eingehen müsste, um zu entscheiden, was zu tun ist, nicht zuletzt, um zu überlegen, wie er es aufrechterhalten würde Lagekontrolle während des Manövers.

Darf ich darauf hinweisen, dass Kaltgas-Triebwerke normalerweise mit hohem Druck (z. B. 100 bar) arbeiten, was dem Drucktank oder, laienhaft ausgedrückt, "dem Astronauten" leichte Unannehmlichkeiten bereiten würde? Das Ausatmen in ein Vakuum erzeugt 1 bar Druckunterschied, aber nicht viel mehr.
Siehe meinen Punkt im letzten Absatz zum Schubniveau. Das Schubniveau ergibt sich aus dem Durchmesser der Austrittsebene, und der Speicherdruck ermöglicht es dem System, Gas durch die gesamte Austrittsebene für die Manöverlänge zuzuführen. Andererseits beeinflusst der Gasdruck die Abgasgeschwindigkeit nicht so sehr wie seine Temperatur.
Was ist der spezifische Impuls eines menschlichen Fürzens/Urinierens?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v