Keď sa počíta každý gram, má zmysel napumpovať pneumatiky plynom ľahším ako vzduch. Alebo áno?
V roku 1972 chcel Eddy Merckx pre svoj pokus o rekord v hodine svoje pneumatiky naplnené plynom ľahším ako vzduch. Jeho staviteľ, Ernesto Colnago, nedokázal zohnať žiadne hélium, takže Eddy sa musel obísť bez, no ani to mu nezabránilo v dosiahnutí nového rekordu na ráme, ktorý už bol vyvŕtaný s dostatočným množstvom dier, aby zmiatol švajčiarsku myš.
Aký rozdiel by to však znamenalo? Koľko by sa ušetrilo na váhe? Aby sme dostali odpovede, musíme byť vedeckí, takže si vyzlečte vestu a slnečné okuliare a nasaďte si laboratórny plášť a ochranné okuliare.
Predpokladajme, že používate kolesá 700c obuté do 25 mm pneumatík. Každá má objem tienidla pod jeden liter. Aby sme zostali v súlade s normami, na ktorých sa dohodli chemici všade (okrem USA, z dôvodov, ktoré sami poznajú), budeme tiež predpokladať, že jazdíte pri mori, takže tlak vzduchu je jedna štandardná atmosféra a je chladno., takmer na bode mrazu.
Keďže sú už všetky tieto premenné opravené, urobme súčty za pochodu.
Ak by boli vaše pneumatiky podhustené na rovnaký tlak ako atmosféra, čo je približne 14,5 psi, vzduch v každej by vážil 1,24 gramu – takmer 2,5 g pre pár.
Vy ste však rozumní a máte ich na 100 psi, pretože ste vtlačili takmer sedemkrát toľko molekúl. V takom prípade vzduch v jednej z vašich pneumatík váži 8,56 g – viac ako 17 g pre pár.
Potom príde katastrofa. Prepichnete – verili by ste tomu? - vpredu aj vzadu súčasne. Ako vedec ste pripravený a máte náhradné hadičky, ale rukoväť pumpy praskne.
Našťastie okoloidúci predavač balónov, na ktorého zapôsobil váš biely plášť a ochranné okuliare, vám predá hélium za štandardnú cenu 1,58 £ za liter.
Nastriekate ho cez rozbitý konektor pumpy, pomocou nadprirodzene citlivých palcov skontrolujete, či dosahujú presne 100 psi, a odídete spokojní s dobre vykonanou prácou.
Okamžite si všimnete rozdiel, zips preč oveľa rýchlejšie. Plyn v každej pneumatike teraz váži iba 1,18 g. Celý váš bicykel a vaše dobré ja sú vďaka héliu ľahšie takmer o 15 g.
Je to úspora ekvivalentná hmotnosti troch lúčov.
Bohužiaľ, vašu radosť obmedzuje ďalšia dvojitá punkcia. Je neuveriteľné, že vynálezca experimentálneho auta s palivovými článkami zastavuje a odvádza trochu vodíka zo svojej nádrže do dvoch ďalších nových duší, ktoré ste nasadili do pneumatík.
Zaplatíte jej 63p za liter bežnú cenu, šliapete preč a zrýchlite ešte rýchlejšie ako predtým, pretože plyn v každej pneumatike je mizerných 0,59g.
V porovnaní so vzduchom je váš bicykel teraz takmer o 16 g ľahší s vodíkom v pneumatikách – nastupujete za štyri lúče.
Rýchlo klesáme
Na vašu nefalšovanú radosť sa k vám pripojí člen Hackney CC a jazdí vedľa vás, čím vám poskytne široký priestor, aby mu váš vlajúci laboratórny plášť nezablokoval kolesá.
Je to Andrea Sella, profesorka chémie na University College London. Všimne si vašu extra otáčku, takže, prirodzene, začnete plynovať.
‘Jednou z výziev, na ktorú narazíte, je, že častice hélia a vodíka sú oveľa menšie ako molekuly vzduchu, že si môžu prechádzať cez materiály, ktoré ich obsahujú.
'A pohybujú sa oveľa rýchlejšie, takže to môžu robiť rýchlo – preto sa balóny naplnené héliom rýchlo vyfukujú,‘hovorí prof.
V tom momente vás bočný vietor zavinie do odkvapu, kde takmer predvídateľne prejdete cez kus skla a žeravý ohorok cigarety.
Nevyhnutné prepichnutie prednej pneumatiky uvoľňuje vodík a keďže poznáte dramatickú horľavosť najľahšieho a najrozšírenejšieho prvku vo vesmíre, obávate sa požiaru Hindenburgových rozmerov.
Sella však len nerušene pokrčí plecami. „Vodík sa rýchlo rozptýli, takže je nepravdepodobné, že by sa vznietil a spálil,“hovorí. „Aby sa to stalo, pravdepodobne by ste potrebovali vodíkom nahustený pelotón pneumatík v uzavretom prístrešku pre bicykle a všetky naraz prepichnúť.“
Keď si požičiavate jeho pumpu, aby ste dali vzduch do novej trubice, ktorú vám láskavo dal, hovorí, že ak máte obavy, mali by ste použiť hélium, pretože je úplne inertné, hoci je dvakrát ťažšie ako vodík.
Skôr ako mu vysvetlíte, že ste hélium už vyskúšali, prijme hovor od Dr. Michaela de Podestu, hlavného vedeckého pracovníka v Národnom fyzikálnom laboratóriu, ktorý poukazuje na ďalšiu nevýhodu hélia.
„Je menej stlačiteľný, takže bude ťažšia,“hovorí. ‚Vodík je mäkší.‘Teraz ste radi, že máte opäť vzduch v prednej pneumatike, pretože ešte lepšie reaguje na nerovný povrch vozovky.
S toľkými znalosťami na strávenie sa zastavíte v teplej kaviarni a usadíte sa pri tanieri s fazuľou na hriankach a zistíte, že zdieľate stôl s Gordonom Edwardsom, emeritným vedeckým pracovníkom z National Physical Lab.
Poukazuje na to, že akákoľvek ušetrená hmotnosť na ráfiku, či už vďaka ľahším plynom alebo tenším plášťom, je dvakrát efektívnejšia, než by bola inde na bicykli alebo cyklistovi.
‘Zrýchľuje to zrýchlenie a voľnobeh dole kopcom,‘hovorí.
Je zahanbujúce, že vám škvŕka v žalúdku, čo vás vyzýva, aby ste sa pýtali na pohyb plynu v pneumatike. „Keď naštartujete, nebude sa otáčať, ale trenie s pneumatikou ju rýchlo potiahne na rovnakú rýchlosť,“hovorí Edwards.
'Vzduch je viskóznejší ako hélium a vodík, takže to bude pravdepodobne trvať najdlhšie, ale myslím si, že pre ktorýkoľvek z nich je čas na dosiahnutie rovnováhy rádovo niekoľko sekúnd.“
Ďalší cyklista sa nakloní, ospravedlňuje sa za vyrušenie a dodáva: „Keď sa začnete pohybovať dopredu, akýkoľvek plyn vo vašej pneumatike bude vyvíjať väčší tlak na zadnú časť pneumatiky ako na prednú. Situácia sa obráti, keď spomalíte, “hovorí.
Logo na jeho drese hovorí, že je Dr Richard Martineau, riaditeľ jadrovej vedy a technológie v Idaho National Lab, takže sa nehádajte.
Majiteľ kaviarne sa pýta Edwardsa a Martineaua, či im v bielom plášti, ochranných okuliaroch, aero prilbe a lycroe prekáža, tak sa ospravedlníte a odídete. Fazuľa začne pôsobiť a vy lámete vietor.
Ďalší rýchly výpočet ukazuje, že ak vydržíte prdať tri týždne a dva dni, v priemere ušetríte rovnakú váhu, ako keby ste svoje pneumatiky naplnili héliom. Možnosti, však?
