难算的24种方法(如何算鸡的表面积)
难算的24种方法(如何算鸡的表面积)
2024-11-22 01:03:56  作者:一世相许  网址:https://m.xinb2b.cn/know/yaf275744.html


马上就2020年了

请你放开那只鸡

今晚,超模君和你们讨论一个严肃的问题:


秀鸡操作

这个沙雕界的数学难题,要是放在前几个世纪,估计都能把欧拉等一众数学神仙直接整懵B。

所以,为了让大家不要成为愣头青,超模君找到了各系的精英童鞋。希望通过汇集他们的智慧,完成测量鸡表面积的工作。

No.1:物理系


他说他有一个绝妙的方法,不过只适用于真空环境下的球形鸡

“如果你运气好得到了这只球形鸡,那你只需要测量密度和质量,代入下面的公式即可求出表面积!”


No.2:体育系


热爱篮球的他并不认同物理系的办法:“真空球形鸡就是扯蛋”。

他认为以其球之道还治其鸡之身,对鸡进行暴力调整,才真正可能将鸡变成球体。据知情人透漏,该名爱好者在搓成球体鸡前当场去shi......

No.3:化工系


专业成绩虽然没有鹤立鸡群,但想法天马行空的他,想到了将鸡浸泡在NaOH试剂中,利用试剂与鸡皮发生反应的速率,再推算出鸡的表面积。

不过,他说实验十分危险,因为鸡随时会反应剧烈......

No.4:美术系


他认为,只需要那一支大刷子,在鸡的表面上非常均匀地刷上一层薄薄的漆,并测出漆的厚度d,再记录一下用了多少体积的漆(记为V),最后再用V/d即可求解。

No.5:数学系


和定义负数平方根一样,他希望可以直接定义这只鸡的表面积为1平方鸡......

真·鸡论文

虽然这些方法看起来好像十分的有道理,但只要你实际操作一番,你便会知道到底有多坑。


那按照这样说,难道鸡的表面积就只有鸡自己知道吗?

其实不然,关于用科学方法测量鸡的表面积的问题,国外砖家早已经给出了权威的论文解答。(这次真不是抖机灵了)


来自巴西米纳斯吉拉伊大学的Eberson Silva

为了在不灭绝鸡性的情况下进行快速测量,作为鸡的爱好者的他选择了非破坏性的方法:数码光学方法。(Moiré Technique,简称MT)

moir技术(MT):可以实现表面积测定的自动化,除了维护物体的完整性之外,还可以提高精度和速度。

在光学技术中,莫尔技术(MT)以其低廉的成本脱颖而出。Assundi&Yung(1991)将MT定义为基于moir现象的通用技术。这些技术用于测量平面、地形等高线、坡度、曲率和物体形状的变形。


Eberson Silva.《Determination of Surface Area of Broiler Chickens Using Moiré Technique》

在论文中,鉴于对实验材料的极高要求,Eberson Silva精心挑选了84只上乘的鸡儿界战斗机——罗斯肉鸡(Ross breed broiler chickens)


Ross breed broiler chickens

不仅如此,Eberson Silva还准备了一个150w的光源、由Autocad2006生成的网格、一个黑色的垂直板、一个数码相机,与鸡儿共同组成一个近乎完美的图像采集实验装置。


万事俱备,就差投影。

紧接着,Eberson Silva将鸡儿置于网格线前并摆好造型,用光源对其进行照射。通过条纹投影,捕获目标鸡的形状


再将采集到的数据进行加工处理,生成三维鸡的图像


最后,将三维图结合xyz坐标轴导出鸡儿的长宽高数据,进行表面积测定,并进行数值校正即可得出结果。


值得注意的是,数码光学方法实现对鸡进行更快的无痛测量。也就是说在Eberson Silva实验室里待过的鸡,都可以活着走出来。


然而美中不足的是,与传统去鸡毛方法相比,快速无痛的数码光学方法却增加了5.18%的误差。

这意味着,这个方法并不是最优解。

气体吸附法

为消除误差,同样作为鸡儿问题爱好者的知乎网友@好大的风想起了可爱的BET吸附现象


可爱的BET

由于分子之间的作用力,物体表面会吸附周围空气中的气体分子。气体吸附量的多少随着物体表面积的增大而增大。

吸附分为物理吸附和化学吸附。

物理吸附:分子间的吸力(范德华力)所引起的吸附,无选择性,可以发生在任何固体表面上。

化学吸附:当气体分子碰撞到固体表面上时便与表面原子间发生电子的交换、转移或共有,形成吸附化学键的吸附作用,不是所有的材料都可发生。


图片参考来源知乎

于是,他针对鸡表面积测量工作提出了惊人的想法:气体吸附法。

实际上,气体吸附法在比表面积分析测试的众多方法中,因其测试原理的科学性,测试过程的可靠性,测试是结果的一致性,成为公认的最权威测试方法。

许多国际标准组织都已将气体吸附法列为比表面积测试标准,如美国ASTM的D3037,国际ISO标准组织的ISO-9277等等。

总之一句话,气体吸附法就是牛皮,你用就完事了。


首先,他将鸡放在真空下进行高温加热处理,目的是要去除鸡原本已吸附的各种骚气体。


图片参考来源知乎

再把刚加热完的鸡连同真空容器放进液氮中,直接让鸡体验一下冰火两重天的爽感。

液氮的低温可以避免化学吸附的发生,提高测量的准确性。


图片参考来源知乎

接着,给容器通入关键的吸附气体。而考虑到已获得性和良好的可逆吸附特性,氮气成为了最好的选择。

在这个通入氮气的过程,容器中的气压也会随之变化。在容器没有鸡的时候,容器气压与加入的氮气量是正比例关系。

而在鸡存在的情况下,鸡表层会有不同程度的吸附,一般来说,有单层吸附,二层吸附。其中关键的是,在第一层和多层吸附的转变过程中,会出现明显的气压变化。


你会发现,在鸡表面单层吸附的斜率逐渐变小,当单层吸附已完成的时候就到达了曲线的拐点,开始进入多层吸附。

到这里,工作就变得很简单了。

因为接下来,只需要把实际测定的氮气分子在样品表面平衡饱和吸附量(V),通过不同理论模型计算出单层饱和吸附量(Vm),进而得出分子个数,采用表面密排六方模型计算出氮气分子等效最大横截面积(Am),再经过若干个计算后,即可轻松算出鸡的表面积。


关于上面设计的相关计算公式,超模君也不跟你们多BB,直接上图,免得你们找来找去。




相信聪明的你也已经看懂了,去计算吧

这一个个花里胡哨的硬核方法,向我们完美诠释了什么是,讲解最沙雕的问题,传授最高深的理论。

面对这些大神的操作,超模君除了啪啪啪,还能说什么?


虽然整天没事喜欢喊牛皮的超模君没什么文化,想不到这些奇妙的办法。但正所谓,Whether it's a black cat or a white cat, it's a good cat that can catch a mouse。

说人话就是,不管是黑猫还是白猫,能抓住老鼠的,就是好猫。

所以,超模君也给大家安利一个好方法:给鸡儿讲一个冷笑话,然后数掉下来的鸡皮疙瘩,再乘以每个疙瘩的占地面积。


最好能冷到鸡儿都缩起来

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