如何修建巖漿護城河

2020-06-19 17:06

來源：澎湃新聞·澎湃號·湃客

也許你會有很多理由讓你想在房子周圍修一條巖漿護城河，但其中有些理由比其他理由更實在一點。也許你想嚇退小偷，不讓螞蟻進屋，不讓鄰居家小孩偷走你晾在窗臺上的餡餅，或者想在搞家裝的時候來點“中世紀大反派”的風格，再給你的鄰居、消防隊和城市規(guī)劃委員會找點刺激。

制造巖漿

造巖漿其實相當簡單，至少在理論上很簡單。你需要的原料只不過是石頭和熱量。

大部分石頭在800～1 200 攝氏度時就會熔化。這比家用爐子的溫度高，但是用高溫熔爐、木炭爐甚至巨大的放大鏡都可以達到這一溫度。

要為你的巖漿尋找原料，你可以用附近隨便撿到的石頭試試，但是要小心。有些石頭里包埋著氣體，被加熱時可能會熔化或爆炸。雪城大學的“巖漿計劃” 負責制造巖漿并提供給地質(zhì)研究和藝術項目，他們用的是來自威斯康星州的有幾十億年歷史的玄武巖。這些玄武巖之所以會形成，是因為北美板塊的核心區(qū)中部出現(xiàn)了一條裂縫，大量巖漿從這里汩汩流出。裂縫最后彌合了，但它留下了一條新月狀的“傷疤”，全是稠密的玄武巖，埋在美國中西部的地下。

如果你在乎的只是擁有一條能把東西點燃的護城河，那你并不一定要堅持不放巖漿巖。你可以試試吹玻璃時用到的熔融玻璃，或者熔點合適的金屬，比如銅。鋁的低熔點意味著它作為護城河材料很不錯，但其熔點低到剛?cè)刍臅r候都不怎么發(fā)光。不能發(fā)出邪惡的幽光，那還怎么能算得上是巖漿護城河呢？

讓巖漿保持熔化

讓巖漿保持熔化很難，因為巖漿會以可見光和紅外輻射的形態(tài)，不停向外釋放能量。沒有穩(wěn)定的熱量輸入，巖漿很快就會冷卻、固化。這意味著你不能簡單地把巖漿化開并倒進護城河里就宣告完工。為了阻止它冷卻，你得保證有穩(wěn)定的熱能流入巖漿，以彌補熱量的流失。

你的護城河需要某種內(nèi)置的加熱設備。

你可以把巖漿護城河想象成一條長而細窄的開放式熔爐。這種類型的工業(yè)熔爐一般是用燃氣加熱的，但也有耗電的版本——使用高溫加熱線圈。燃氣加熱的費用會明顯更低，但電熔爐的結(jié)構(gòu)通常更簡單，溫度控制也更精確。不管使用哪種能源，基本的設備構(gòu)成都是一樣的：一個坩堝盛放巖漿；另一個加熱線圈或熱氣流來加熱坩堝，周圍裝上隔熱層。

巖漿究竟需要多熱呢？我們可以選擇熔點低的原料來降低能量消耗，但溫度太低的話，護城河就不會發(fā)光了。

要想讓一個東西熱到發(fā)光，它的溫度要達到600攝氏度以上。如果你希望像電影里那樣在白天也能看到明亮的橙黃色的巖漿，那它的溫度就需要達到1000 攝氏度以上。

我們可以用巖漿流的研究結(jié)果來估算，當巖漿達到指定溫度的時候，護城河會散發(fā)出多少熱量。這樣就能知道，你得提供多少熱量才能維持巖漿的融化狀態(tài)。

這個圖表告訴我們，900攝氏度的巖漿池每平方米散發(fā)出約100千瓦熱量。如果電費是0.1美元/千瓦時，那么想讓每平方米的巖漿用電維持在900攝氏度，每小時至少需要10美元。如果你的護城河有1米寬，包圍的面積為4 000平方米，那么想要維持它的熔融狀態(tài)，每天大約需要花費6萬美元。

1米寬的護城河可能看起來太窄，根本無法阻擋人類入侵者，畢竟人類跳過這樣的溝通常都沒什么難度。但是，就算人不掉進去，光是巖漿護城河散發(fā)的熱量就很危險了。一旦靠近河面，巖漿的熱量強到足以在不到1秒的時間里造成人體二度燒傷，就連靠近巖漿都可能很難。站在幾米之外的人遭受到的熱流也相當大，《消防員安全手冊》上說，這足以在10秒內(nèi)讓人裸露的皮膚產(chǎn)生痛覺。

1米寬的護城河并非牢不可破，你穿上厚衣服和靴子或許可以毫發(fā)無傷地跳過去，只要別掉進河里，也別在河兩岸滯留太久。

為了阻擋別人跳過河，你可以把護城河修得更寬，也可以讓巖漿更熱。這兩個選擇都會增加你的開銷，詳見下面這個費用估算表格：

制冷

迄今為止，我們只討論了加熱巖漿的費用。但如果你要住在一圈巖漿護城河的中央，你還得考慮一下如何為房子降溫。就算護城河與你的房子之間有相當大的距離，巖漿熱輻射最終也會讓房子里的你熱得受不了。如果房子外墻和護城河之間相距10米，而你站在窗邊，受到的熱輻射已經(jīng)超過了消防員的熱暴露上限。

讓護城河深陷地下，就能減少抵達房子的熱輻射，并讓更多的熱量往上方走。不過，這樣只能解決一部分問題，因為護城河周圍的地面還是會很熱，并向你不斷輻射熱量。如果刮了一陣風，風就會把一股熱空氣吹到你位于下風口的房子里。而這就是巖漿護城河的一個固有問題：不管風往哪兒刮，你永遠都在下風口。

幸運的是，冷卻房子比加熱護城河要容易。如果你有冷水來源，比如你家附近有泉水或者河流，就讓水流經(jīng)你的墻壁，把額外的熱量帶走。水的儲熱能力巨大，這意味著你只需花掉很少的泵水費，就能趕走一大批熱量?？萍脊居眠@個方法來冷卻服務器，谷歌公司就在芬蘭海岸建了個數(shù)據(jù)中心，讓海水發(fā)揮冷卻作用。

你最好也能在護城河之外的地方找到新鮮空氣來源，特別是如果你用的巖漿配方容易散發(fā)出有毒氣體的話。幸好，巖漿的熱量可以幫到你。如果你在護城河底下安裝了通風管道，巖漿產(chǎn)生的熱空氣就會上升，并把空氣從低處的管道里吸上來，這叫作“自然通風”效應。它被應用在工業(yè)冷卻塔里，就像核電站用的那種，可以減少我們獲取冷空氣時對風扇的依賴。