Wenn jedes Gramm zählt, macht es Sinn, Reifen mit einem Gas aufzupumpen, das leichter als Luft ist. Oder doch?
Im Jahr 1972 wollte Eddy Merckx, dass seine Reifen für seinen Stundenrekordversuch mit einem Gas gefüllt waren, das leichter als Luft war. Sein Rahmenbauer, Ernesto Colnago, konnte kein Helium besorgen, also musste Eddy darauf verzichten, aber das hinderte ihn trotzdem nicht daran, einen neuen Rekord aufzustellen, an einem Rahmen, der bereits mit genug Löchern gebohrt war, um eine Schweizer Maus zu verwirren.
Aber welchen Unterschied hätte es gemacht? Wie viel Gewicht würde eingespart? Um Antworten zu erh alten, müssen wir wissenschaftlich vorgehen, also ziehen Sie Ihre Weste und Sonnenbrille aus und setzen Sie einen Laborkittel und eine Schutzbrille auf.
Nehmen wir an, Sie fahren 700c-Laufräder mit 25-mm-Reifen. Jedes hat ein Volumen von weniger als einem Liter. Um den von Chemikern überall vereinbarten Standards zu entsprechen (außer in den USA, aus Gründen, die ihnen am besten bekannt sind), gehen wir auch davon aus, dass Sie am Meer fahren, sodass der Luftdruck eine Standardatmosphäre ist und es kühl ist, knapp um den Gefrierpunkt.
Nachdem all diese Variablen jetzt festgelegt sind, machen wir die Summen, während wir uns drehen.
Wenn Ihre Reifen auf den gleichen Druck wie die Atmosphäre (ca.
Du bist jedoch vernünftig und hast sie bei 100 psi, nachdem du fast siebenmal so viele Moleküle hineingedrückt hast. In diesem Fall wiegt die Luft in einem Ihrer Reifen 8,56 g – mehr als 17 g für das Paar.
Dann schlägt die Katastrophe zu. Du platzt – würdest du es glauben? – vorne und hinten gleichzeitig. Als Wissenschaftler sind Sie vorbereitet und haben Ersatzschläuche, aber Ihr Pumpengriff bricht.
Glücklicherweise verkauft Ihnen ein vorbeigehender Ballonverkäufer, der von Ihrem weißen Kittel und Ihrer Schutzbrille beeindruckt ist, etwas Helium zum Standardpreis von 1,58 £ pro Liter.
Sie spritzen es über den Anschluss der kaputten Pumpe ein, verwenden Ihre übernatürlich empfindlichen Daumen, um zu überprüfen, ob sie genau 100 psi erreichen, und fahren zufrieden mit einer gut gemachten Arbeit davon.
Du bemerkst sofort den Unterschied, es geht so viel schneller weg. Das Gas in jedem Reifen wiegt jetzt nur noch 1,18 g. Ihr ganzes Fahrrad und Ihr gutes Ich sind dank Helium fast 15 g leichter.
Einsparung, die dem Gewicht von drei Speichen entspricht.
Leider wird deine Freude durch einen weiteren Doppelschaden getrübt. Unglaublicherweise hält die Erfinderin eines experimentellen Brennstoffzellenautos an und leitet etwas Wasserstoff aus ihrem Tank in zwei weitere neue Schläuche um, die Sie in Ihre Reifen gesteckt haben.
Wenn du ihr den üblichen Preis von 63 Pence pro Liter bezahlst, trittst du in die Pedale und beschleunigst sogar noch schneller als zuvor, weil das Benzin in jedem Reifen nur läppische 0,59 g beträgt.
Im Vergleich zur Luft ist Ihr Fahrrad mit Wasserstoff in den Reifen jetzt fast 16 g leichter – das macht vier Speichen wert.
Schnell runtergehen
Zu deiner ungetrübten Freude gesellt sich ein Mitglied von Hackney CC zu dir und fährt nebenher, wobei er einen großen Bogen macht, damit dein flatternder Laborkittel seine Räder nicht blockiert.
Hier ist Andrea Sella, Professorin für Chemie am University College London. Er bemerkt deine zusätzliche Geschwindigkeit, also fängst du natürlich an zu gasen.
„Eine der Herausforderungen, die Sie feststellen werden, ist, dass Helium- und Wasserstoffpartikel so viel kleiner sind als Luftmoleküle, dass sie sich durch die Materialien schlängeln können, die sie enth alten.
„Und sie bewegen sich viel schneller, damit sie es schnell tun können – deshalb entleeren sich mit Helium gefüllte Ballons schnell“, sagt der Prof.
In diesem Moment bläst dich ein Seitenwind in die Gosse, wo du, fast vorhersehbar, über eine Glasscherbe und einen glühenden Zigarettenstummel fährst.
Der unvermeidliche Reifenschaden im Vorderreifen setzt den Wasserstoff frei, und da Sie die dramatische Entflammbarkeit des leichtesten und am häufigsten vorkommenden Elements im Universum kennen, befürchten Sie einen Flächenbrand von Hindenburg-Ausmaßen.
Sella jedoch zuckt nur mit den Schultern, unbeirrt. „Wasserstoff verteilt sich schnell, sodass es unwahrscheinlich ist, dass er Feuer fängt und brennt“, sagt er. „Dazu bräuchte man wahrscheinlich ein mit Wasserstoff gefülltes Peloton von Reifen in einem versiegelten Fahrradschuppen und alle auf einmal.“
Als du dir seine Pumpe ausleihst, um Luft in die neue Röhre zu füllen, die er dir freundlicherweise gegeben hat, sagt er, dass du Helium verwenden solltest, wenn du dir Sorgen machst, da es völlig inaktiv ist, obwohl es doppelt so schwer wie Wasserstoff ist.
Bevor Sie erklären können, dass Sie Helium bereits ausprobiert haben, nimmt er einen Anruf von Dr. Michael de Podesta entgegen, leitender Forschungswissenschaftler am National Physical Laboratory, der auf einen weiteren Nachteil von Helium hinweist.
„Es ist weniger komprimierbar, sodass es ein härteres Fahrgefühl bietet“, sagt er. „Wasserstoff ist weicher.“Du bist froh, jetzt wieder Luft im Vorderreifen zu haben, weil er noch besser auf die raue Fahrbahn reagiert.
Mit so viel Wissen, das Sie verdauen müssen, h alten Sie in einem warmen Café an und machen es sich mit einem Teller Bohnen auf Toast gemütlich. Sie teilen sich einen Tisch mit Gordon Edwards, emeritierter Wissenschaftler am National Physical Lab.
Er weist darauf hin, dass jedes Gewicht, das an der Felge eingespart wird, sei es durch ein leichteres Gas oder dünnere Reifen, doppelt so effektiv ist wie an anderer Stelle am Fahrrad oder Radfahrer.
„Es macht das Beschleunigen und Freilaufen bergab schneller“, sagt er.
Peinlicherweise knurrt dein Magen, was dich dazu veranlasst, nach der Bewegung des Gases in einem Reifen zu fragen. "Beim Start dreht es sich nicht, aber die Reibung mit dem Reifen wird es schnell auf die gleiche Geschwindigkeit bringen", sagt Edwards.
'Luft ist viskoser als Helium und Wasserstoff, also dauert es vermutlich am längsten, aber ich vermute, dass die Zeit bis zum Gleichgewicht bei jedem von ihnen in der Größenordnung von ein paar Sekunden liegt.“
Ein anderer Radfahrer lehnt sich herüber, entschuldigt sich für die Unterbrechung und fügt hinzu: „Wenn Sie anfangen, sich vorwärts zu bewegen, übt jedes Gas in Ihrem Reifen mehr Druck auf die Rückseite des Reifens als auf die Vorderseite aus. Die Situation ist umgekehrt, wenn Sie langsamer werden “, sagt er.
Das Logo auf seinem Trikot besagt, dass er Dr. Richard Martineau ist, Direktor für Nuklearwissenschaft und -technologie am Idaho National Lab, also argumentieren Sie nicht.
Der Café-Besitzer fragt Edwards und Martineau, ob du sie mit dem weißen Kittel, der Schutzbrille, dem aerodynamischen Helm und dem Lycra belästigst, also entschuldigst du dich und gehst. Die Bohnen wirken und du brichst den Wind.
Eine weitere schnelle Berechnung zeigt, dass Sie, wenn Sie drei Wochen und zwei Tage lang furzen können, im Durchschnitt das gleiche Gewicht einsparen, wie Sie Ihre Reifen mit Helium füllen. Auswahlmöglichkeiten, nicht wahr?
