一種不違背科學的龍息方案

羽落 · 2025-12-27 20:01:31

最近想到的一種龍息實現方式，可以說在承認龍是碳基生物且按照科學的前提下把龍息從“不可能”轉爲“理論可行”了，原本是想發在腦洞裏的，但是想了想可能有感興趣的龍會因爲標題而忽略掉，而每個讀者都代表了一次可能的質疑提出，我又自認這套設定不算完美，需要被質疑、被完善，所以專門獨立了一貼發。
一、假設
龍一共有三種腺體，分別儲存過氧化氫、過氧化氫酶（或別的催化過氧化氫分解的東西）、龍息氣體本身。龍息氣體由甲烷和一種/一系列有機物質混合組成，這種/系列有機物質在接觸一定濃度氧氣後會在小範圍裏極速升溫到甲烷燃點（600攝氏度）。
二、思路
甲烷的燃燒溫度在2500K以上，對碳基生物來說不論是在口中反應還是在口前反應其熱輻射或直接熱交換都會對自己產生巨大傷害，因此重點是將龍息在噴出外部一段距離後自動點燃。
三、噴射過程
在噴射龍息時過氧化氫和過氧化氫酶將加入噴射的龍息氣體中。噴出一定距離後過氧化氫分解累計的氧氣達到預定值，龍息氣體中的有機物質點燃，加上過氧化氫分解的部分氧氣一起點燃中心的甲烷從而引發鏈式反應。
四、雜項計算
4.1 儲存壓力和噴射壓力
如果火焰要噴射到10m外，噴口初速度至少要比目標距離的湍流擴散速度高一個數量級，這裏取一個保守但現實的目標值v ≈ 60 m/s。根據動壓公式ΔP=\frac{1}{2}ρv^2，甲烷密度ρ=0.716，解得ΔP≈1289Pa。對比幾個真實生物：
- 人類肺部：最大呼氣壓強數 kPa，劇烈咳嗽瞬時可更高。
- 大型哺乳動物（鯨、象）：呼氣速度可達 30–50 m/s，肺壓差數 kPa 級。
- 炸彈甲蟲：噴射腔壓強估計>100 kPa（局部、瞬時）。
也就是說儲存的壓強也只需要在數 kPa 之內，而這是生物所可以、甚至是輕鬆達到的。
4.2 關於"回火"
回火要求：
1. 可燃混合物在噴口附近存在。
2. 火焰傳播速度 ≥ 射流速度。
甲烷需要：5–15%（體積分數）的氧氣纔可燃，而按照設定，噴口附近幾乎都是甲烷。
即使考慮外部與空氣接觸的甲烷，甲烷-空氣層流火焰速度：0.3~0.4 m/s，即使湍流增強也難以達到60 m/s。
4.3 演化難度
甲烷、過氧化氫、過氧化氫酶在生物中普遍存在。其中分泌大量過氧化氫沒有原型但是屬於量變層面。甲烷可以由消化道中的共生菌產生，不必佔用額外大量能量攝入。
難點在於龍息氣體中的有機物質，其需要滿足：
1. 接觸氧氣後快速產熱。
2. 小範圍的產熱需達到600攝氏度以上。
其中1在生物界有大量例子，2則屬於理論可以達到級別，其作爲觸發劑的地位可以減少很大的量需求，使其成爲工程可能。
五、侷限
從上文可知本設定存在：
1. 過氧化氫始終存在潛在毒性。
2. 有機觸發物合成與演化困難。
3. 甲烷不易大量穩定儲存。
等缺點。
六、推測場景（AI生成）
龍在噴火之前，總會有一個極短的停頓。
不是蓄力的咆哮，也不是誇張的吸氣——而是一種更內斂的準備。胸腔深處的閥門依次開啓，三條彼此隔離的管道在喉後短暫地並行。燃料腺送出的氣體是無色的，幾乎沒有氣味；氧源腺中，高濃度的過氧化氫仍被牢牢封存；催化腺只泄出一絲“允許反應發生”的信號。
下一瞬間，氣流被釋放。
最先出現的不是火，而是一道幾乎透明的射流。空氣被粗暴地推開，發出低沉而連續的嘶鳴聲。龍息以遠超自然風的速度向前延伸，像一根看不見的長矛，直指十米之外的空地。
在這根“長矛”的外沿，變化開始悄然發生。
射流邊緣最先與空氣充分接觸。混在甲烷中的少量有機觸發物，在氧氣濃度剛剛越過閾值的瞬間迅速氧化。那不是爆燃，更像是一片片極細小的閃光——沿着氣流外殼爬行的、轉瞬即逝的亮點。它們並不穩定，有的只是一閃而滅，有的短暫地形成細碎的火線，卻又很快被高速氣流撕碎。
火星出現了。
它們像被拋灑出去的碎屑，橙白色，在半空中忽明忽暗。每一顆火星，都是一次失敗的嘗試：觸發物成功升溫，卻沒能讓周圍的甲烷達到可燃比例。於是它們被帶走，被稀釋，被冷卻，最終熄滅。
龍的瞳孔微微收縮。
它調整了。
氧源腺的開口被再放大一線，催化腺的抑制被解除了一部分。過氧化氫開始更快地分解，氧氣的生成速度在射流中悄然攀升。溫度仍然沒有在噴口附近失控，但在更遠的地方，條件正在迅速成熟。
這一次，火星沒有消失。
在距離龍口數米之外，某一團氣體內部，觸發物成功製造了一個足夠大的熱點。溫度越過了那條看不見的界線，甲烷終於被點燃。火焰不是從龍口“長出來”的，而是在空中突然綻放——像是有人在空氣中按下了開關。
亮度驟然提升。
中心區域的火焰迅速穩定下來，呈現出清晰而連續的形態。它不再是零散的閃光，而是一條真正的火舌，被高速射流託舉着向前推進。外沿仍有不完全燃燒的擾動，火焰邊界翻滾、撕裂，又在下一瞬被新的燃燒補上。
熱浪這才真正到來。
但它來得很遠。
龍的鱗片感受到的只是氣流的回返與低頻震動，真正的高溫早已在安全距離之外完成了它的使命。若有需要，龍可以隨時再度收緊氧源，讓火焰在半空中自行崩解；也可以繼續放大供氧，使那條火舌變得更亮、更長、更穩定。
噴火併不是一次不可控的爆發，而是一種被精細調校的狀態。
當它閉合閥門，射流驟然中斷。殘餘的火焰在空中失去支撐，迅速暗淡，化爲幾縷扭曲的熱空氣。最後一顆火星熄滅之前，龍已經轉過頭去，彷彿這一切不過是一次再普通不過的呼吸。

shiningdracon · 2025-12-29 12:06:36

仔細看了一下，幾個關鍵的地方有門檻。

作爲基礎參考的炸彈甲蟲（bombardier beetle）體內過氧化氫濃度約爲 25%，產生的噴霧溫度100℃（水的沸點）。大概是水的相變溫度導致了炸彈甲蟲的上限是100℃
如果想產生超過100℃的溫度，需要儘量減少水的比例的同時提高反應速度並且降低熱散失，這就需要更高濃度的過氧化氫。

首先是生物體能儲存多高濃度的過氧化氫。
我手上這瓶醫用雙氧水是 3% 濃度，用來消毒皮膚和傷口，直接倒在手上的話很快能看到手掌的角質皮膚變白。

過氧化氫消毒劑使用方法（出自過氧化物類消毒液衛生要求 GB/T 26371-2020）：

可以看到炸彈甲蟲的過氧化氫濃度（25%）已經遠超消毒劑濃度，甚至超過消毒用過氧化氫原液（20%）的濃度。更高濃度的過氧化氫被視爲易爆化學品。

超高濃度的過氧化氫（> 70%）可以被用於火箭和魚雷的推進劑，這聽起來很龍息，不過它的強腐蝕性讓存儲成爲很大問題。

然後是反應速度，催化劑不能在半途被破壞失效，不清楚生物酶催化劑是否能在這個環境下工作。工業上用的催化劑是無機/貴金屬/金屬氧化物催化牀。有文獻提到炸彈甲蟲的過氧化氫酶在90°C、持續10分鐘後仍未顯著失活，支持“爆炸環境下酶必須高度耐熱”的觀點。

降低熱散失也是一個大問題，炸彈甲蟲是讓過氧化氫與生物催化酶在體內反應，利用“爆炸”的能量噴射出去。但如果是先噴出再在空氣中反應，相當於沒有任何限制的熱量隨意擴散，那就需要更快的反應速度。也就是說，反應速度不能太快以至於還在嘴裏就炸掉，也不能太慢以至於達不到所需溫度，過氧化氫與催化劑以什麼樣的方式混合也是個問題。需要尋找一下這個平衡點是否可能存在。另外有文獻提到無水過氧化氫的絕熱分解溫度在900多攝氏度左右，這是理想條件下。更低濃度的過氧化氫在開放環境下達到瞬時局部溫度 600℃ 不知道有沒有可能。

我不懂化學，目前只能想到這麼多。

羽落 · 昨天 12:58:32

意識到幾件事，過氧化氫分解會產生水，水蒸氣可能會影響甲烷點燃，與此同時高溫(T>1000K)下水又會和甲烷產生反應：CH_4+H_2O→CO+3H_2，按照gpt的分析：

在高溫環境下，**水煤氣反應**（**甲烷 + 水蒸氣 → 一氧化碳 + 氫氣**）將改變原本的燃燒機制。這一反應本身是**吸熱反應**，它需要從環境中吸收熱量：
CH_4 + H_2O ⇌ CO + 3 H_2 (ΔH > 0)
這個反應在常溫下幾乎不發生，但在高溫下，它會得到有效的推進，因爲溫度升高有利於反應向右移動，產生**一氧化碳和氫氣**。**甲烷與水蒸氣的反應**是吸熱的，這意味着：
* **反應區域的溫度會降低**，因爲系統需要吸收外界熱量來進行反應。
* 在甲烷和水蒸氣反應過程中，部分熱量被消耗以**維持該反應進行**，因此，產生**一氧化碳和氫氣**會導致局部溫度的降低。
### 2️⃣ 一氧化碳和氫氣的燃燒特性
一旦生成了一氧化碳和氫氣，這些氣體將參與**燃燒反應**。我們可以通過下面的反應來看看它們的燃燒對溫度的影響：
* 一氧化碳燃燒：
2CO + O_2 → 2 CO_2 (ΔH=−283kJ/mol)
* 氫氣燃燒：
2H_2 + O_2 → 2 H_2O (ΔH=−572kJ/mol)
這兩個反應都是放熱反應，即會釋放大量的熱量，特別是氫氣的燃燒反應，其熱值比甲烷要高。具體來說：
* 氫氣（H₂）燃燒時，釋放的熱量遠超過甲烷燃燒所產生的熱量（氫氣的單位質量熱值約爲甲烷的兩倍）。
* 一氧化碳（CO）燃燒時，雖然釋放的熱量相對較少，但依然是放熱反應。
**綜合來看**：
* 儘管水煤氣反應是吸熱反應，生成一氧化碳和氫氣後，這些氣體的燃燒會釋放出大量熱量，特別是氫氣的燃燒，會顯著**增加系統的溫度**。

而水蒸氣是否影響甲烷點燃以及氫氣是否會發生不可控爆炸是個更復雜的問題，晚點得研究研究。 [暈]

Ancalagon · 昨天 16:02:21

過氧化氫對生物體是有害物質，高濃度的情況下，會損傷細胞及核酸，這樣龍就不能長壽了。
氣體噴出後會自動點燃也是有點難度的科學。

因此我心目中完全符合科學的龍息方案是這樣：

1. 龍棲息的地方不止可能有金礦，還有可能有原油，龍可以暫時吞下原油，飛行到目標上空噴出。 [壞笑]

這個方案不會違反現在地球上的生物生活方式，已經需要燃燒能量維持體溫了，還有能量可以噴火？

2. 龍其實不會將原油點火，而是城堡裏的人類每次看到龐然大物飛過來，就大喊着快點把火把拿過來，這樣就提供了點火的可能。其實聰明的龍也可以吞下面粉或木屑製造粉塵爆燃。

我比較缺乏想象力，或者說符合科學的龍息方案不使用人類的工業技術是不行的。 [裹毯]

鱗目界域-龍論壇

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#1 2025-12-27 20:01:31 | 只看该作者