附录 C 部分思考题答案#
（大模型翻译，未校对）
数值答案以范围或其他提示形式给出，旨在帮助检查是否严重偏离了正确方向，而不揭示精确答案，以免鼓励走捷径。答案已知的题目（要求验证答案的题目）、在正文中容易验证的题目、或属于原创思考或观点的题目，可能不收录于此。
这些范围有时可能大得令人恼火，但请将它们视为护栏，用来防止灾难性的计算错误，或捕捉对基本概念的根本性误解。它们可以帮助发现诸如除错了东西、分子分母弄反、或者在该除的时候乘了之类的错误。在许多情况下，直觉或猜测可能已经能让你得出类似的答案或范围。通过练习，学生可以学会预判他们认为合理的答案范围。事实上，在动手做题之前先想想预期结果，是一种非常好的习惯。
因此，这个附录可以被看作是一种"直觉植入"，模拟专家对待问题的方式。现实生活不会提供"书后的答案"，所以专家依靠经验、直觉和对"合理"结果的判断力，来帮助自己识别何时走错了方向。成功地使用本附录，将有助于训练学生发展出自己的"常识"护栏。
第 1 章#
在 250 到 300 年之间
在 250 到 300 年之间
在 1018 和 1020 之间
在 100 和 150 之间
超过 1040
在 5 和 500 之间
晚于 23:50
早于 12:10 AM
在 10 和 40 年之间
在 75 和 100 年之间
在 3000 亿到 5000 亿之间
不是 100 倍那么长
几千年
在 50 和 100 W 之间
略高于沸点
在 200 和 250 K 之间
在 150 和 250 K 之间
在 100 和 275 K 之间
第 2 章#
接近 1000 亿美元
4%：约 1 万亿美元；5%：超过 100 万亿美元
处于发达国家的低端
在 25 和 100 MJ/$ 之间
在 5% 和 50% 之间
课文中提到了艺术品交易、唱歌课程、心理治疗和财务规划
在 100 和 1,000 之间；不到 10 个待发现
在 20 和 100 年之间
想想曾经普遍、如今稀少的东西
生物学上的依赖关系可能特别有启发
不可能全部脱离物质实体
第 3 章#
不到三分之一
与当今美国人口相当
与 200 年前的世界人口相当
表 3.2 提供了一个粗略的检验
超过 160 亿；不到我们目前经历时间的一半
与 表 3.2 相当接近，除了前两项
答案必须小于 140 亿；而第 6 题超过 150 亿
两个是负数；三个是正数
在 1% 和 5% 之间
增加近 50 万；出生超过 50 万；死亡不到 50 万
答案应四舍五入到表格中的数值
表中只有一个国家创造了更多的总需求，只有两个国家的人均贡献更高
正确结果在表格中
参见 图 3.15
这就是非洲受到关注的原因，而北美也许更值得关注
几乎增加了两倍
面积是关键
莱索托是相关的
第 4 章#
地球：比胡椒粒还小，距离一个篮球场；月球：沙粒大小，一掌之距
与地球实际半径相当
1 AU = 1 km；地球 1/12,000 km
快走或慢跑的速度
想想张角
乘以各比例因子得到累积比例因子
比月球远得多，但远未到太阳/火星的距离
比值超过十亿，需要超过 4 个寿命的时间
以占地块面积的分数来思考
课文中有攀登珠穆朗玛峰、超音速商业飞行、松鼠障碍赛和经济脱钩
需要 15–20 箱汽油，燃油经济性比典型汽车低约 30 倍
汽油量是上一题的两倍；汽油质量几乎与汽车本身相当
第 5 章#
几英寸
大约一个典型房间的长度
总共几千焦耳，大部分在滑动中
你已经掌握了
在 50–100 kcal 之间（200–400 kJ）
合理地，略少于 2 分钟
结果应与 图 5.2 大致一致
略低于家庭用电量的 10%
它们实际上很接近，在 10% 以内
超过两倍
几千瓦时；不到 1 美元
处于人体代谢范围的下端；相当于 10–20 个卷饼的花费
几百瓦
相当于运行一台衣物烘干机（图 5.2）
几百 MJ
超过 100 kWh；相当于 2–4 个卷饼
几个 Therms；一份快餐午餐的花费
几加仑；两人份快餐午餐的花费
一个大约是另一个的两倍
略超过 10 kW
不到估计值的四分之一
每天 1 到 2 小时之间
最大的数字接近 108
六个条目是另外六个条目的倒数
略超过一安培
接近 10 kW；花费将超过 1,000 美元；不要这样做！
可持续 2–3 小时
与大多数化学反应一致，在 50–200 kJ/mol 的范围内
在 3–5 × 10-19 J 每光子之间；每秒超过 1018
在 1 μm 或 1 eV 附近
第 6 章#
约 200 kJ，取决于质量
几分钟
几分钟
大约 5 分钟
几小时
不会低于冰点
未达到"室温"
不到一半的时间
每天两个卷饼的花费
热/火焰导致运动的实例
参见 表 6.2
大约 30 kJ 和 100 J/K
在 5–10% 之间
大约百分之二十几
接近 100%，但未达到
达到了理论值的大约 1/3
ΔT > 50°C；环境没有那么冷
接近一打 kJ
两倍，两倍
略少于 5 年
第 7 章#
在 30–40% 之间；b) 几乎全部；c) 接近 2/3；d) 大约四分之一
例如，煤炭接近 12 qBtu
例如，核能大约占 22%
例如，住宅大约 5 qBtu
例如，工业略超过 30%
例如，大约 14% 是可再生能源
不到 10%
在 5% 和 10% 之间
它是化石燃料之一
远超 100 年
出乎意料地快：也许在学生贷款还清之前
此处无内容
此处无内容
注意虚线
注意虚线
第 8 章#
所有线都重叠在上升段上
可能的 vs. 希望的？
许多特征未变
未来不会为零
什么使之成为可能，然后又消失了？
理想的反面
行为不像美国
基于能量密度
大约三分之一
每个碳对应 2 个氢，再加 2 个
在 20 bbl/yr 附近
应为 10,000 W 总量的适当比例
略超过 100 MJ 和几十 kWh
总计约 15 kg，按水瓶等效量可填满冰箱一层。
饮水杯
体积大约多几十倍，质量约 102 倍
超过 1,000 倍更贵
将花费近 1,000 美元
在 10–15% 之间
大约半个世纪
大约三分之一
如果生产速率增加……
你曾经想要但已完全消失的是什么？
比 R/P 值暗示的更短
虚拟的反面
无法拥有不存在的东西
原因可以写满一本书
第 9 章#
一个整数对三者都适用
接近 100 kg
在 10–15 kg 之间
接近 1 GJ，人体质量量级
总量相当于小成人或大孩子
超过两倍
得到大约 50 年；速率不恒定
数字基本吻合
在 1–2 ppmv 之间，与 图 9.3 一致
我们知道的是什么？
似乎值得高分
历史活动水平 vs. 当前活动水平
比实际温度低约 10°C
两个纯情况和一个部分情况
温度高几度
在适当水平上对我们非常有益
数字与实际情况相差不远
工业前的三倍，几乎 5°C
末端高约 3°C；几乎是线性的，但不完全是
不需要平衡：自然界不操心
这不是什么改变游戏规则的东西
学生自选
例如，390 − 152 = 238 可匹配
使用 290.6 K；看起来像面板进程的延续
几毫米
略超过一个世纪
一两年
几度
总计约 700 年；几乎全在冰和海洋中
几百米
每年一指宽
期待你的想法
期待你的想法
第 10 章#
大部分是清洁的；不过并非全部
没有什么是免费的
无限制意味着什么？
表 10.2 有一些帮助
不能依赖任何太阳能驱动的能源
在 200–250 W/m2 之间
光合作用支撑了几乎所有的生命
以 TW 为单位比较数字
超过一半
略少于 1%
离 1,000 W/m2 不远
接近 10 度
寻找疯狂大的输入
在 0.5–1 加仑之间
超过 4,000 倍
第 11 章#
大约 20 kJ
大约 10 层楼的高度
接近 0.1 kJ
大约是客机飞行高度的 4 倍
大约三分之二地球半径
试着用一半的质量和一半的能量
立方体大约与地面到顶的高度相当
大约是典型核电站的 6 倍
接近 200 m
略少于 500 m3 /s
在 50–75% 之间
大约 50%
大约一百万户家庭
接近 10,000 立方米每秒
你有略多于一个小时
最终不到 1 TW
在 1–2 米之间
第 12 章#
几焦耳
大约 1°C
大约 10 m/s
质量同时出现在 \(\frac{1}{2}mv^2\) 和 \(mgh\) 中
在 1,500 m/s 附近
大约 5–10 个人的质量！
与珠穆朗玛峰的高度相当
大约 8 倍
遵循立方关系……
运行大约 10 kW 到 1 MW
大约是原始速度的三分之二
接近 10 MW
更接近 10 m/s 而不是 15 m/s
几乎是高速公路速度的两倍
在 5–10 m/s 之间
在 70 kW 的量级
回收 0.65%
展开 W/m2 确认 kg/s3
外框面积对应于 100% 全时运行
肯定低于 50%
看起来是 8 倍的因子
接近（美式）足球场长度
大约 1 MW
它们可能没有同等的能源需求
第 13 章#
包有多大？
1021 的某个倍数
大约 1016
大约 1,000
大约 4,000 倍
使用 式 13.3 指导你的推理
应与 图 13.1 匹配
每根手指一微米？
想想溢出到紫外和/或红外部分
峰值在 2.5 × 108 附近，约 1 μm 宽；吻合得很好
从能量和深度角度思考
答案是否透明？
只是比较两个能量
几百 km/s
将这段历程浓缩为赢家的故事
答案可能涉及物理学、生物学、屋顶
反比关系：一个越大意味着另一个越小
已经极其相似
将电流看作电路中电子流动的速率
非常接近 1,360 W/m2
闷热并非首选
在 5–6 kWh/m2 /天 之间；在 200–250 W/m2 之间
涉及将 kWh/m2 /天 解释为全日照小时数
离 200 W/m2 不远
范围横跨 200 W/m2，变化约 10%
在纬度倾斜处最佳；比水平面好近 15%
接近 6 kWh/m2 /天
大型房屋（且仅一个人的光伏面板）
正方形的宽度大约相当于亚利桑那州或加利福尼亚州的东西宽度
成本当然是——但还有其他挑战和不匹配
略超过 200 W
大约一间卧室的大小
将花费略超过 4,000 美元
略超过十年
甚至低于日照与正头顶相比约 20% 的水平
大约价值 2 美元的阳光
从绝对意义上说……
第 14 章#
大约十几吨 CO2
在 0.1–0.5% 之间
几乎每人每年 100 根木材
大约每天半打木材
不会恰好是 15 年，但接近
几乎 1.5 L 乙醇
与 表 14.1 中煤炭的数据大致一致
净产出是生产量的三分之一
额外土地是产出土地的两倍
比一届美国总统任期略长
没有富余
玉米现在大约是这个的 15%；仍超过总可耕地面积
方框勉强从北到南放入美国
个人偏好起作用
第 15 章#
一颗蓝莓
Z = 8
用 A = 26 来得到
应该匹配得很好
两条对角线没有灰色方块
有一个的半衰期超过一百万年
大约是农业历史的两倍
在 1–2% 之间
一个大约是另一个的 3%（两者都衰变）
向右移
最后一步可能需要一段时间
两次衰变即可
沙子可以完成
介于汽车和巴士之间？
接近 1 kg
大约几十微克
表格应匹配
能量具有质量，通过 E = mc2
给质量增加约 1%
离 1,500 MeV 不远
不多
图 15.14 是相关的
它是锶的同位素
A 是一个素数的两倍
限于 80 < Z < 110 和 125 < N < 155 以遵循分布
MeV 的中间 20 多
从蒸汽时代开始，基本上是一样的
在 3 和 5 美分每千瓦时之间
每周几次！
大约每年 20 吨（实际更多）
几乎 200 万吨
几百吨
不到十年
有两个突出
数个世纪
比每两年一次更频繁
几乎精确匹配！
课文中已算出：无需计算——只需理解
能量跃迁的大小
像一个牛奶壶
第 16 章#
缺口超过 200 倍
比记录略远
大约相当于一栋六层楼的高度
范围约 55–85%
地热略低于替代电力的 1%
略低于 8 m 的设计高度，合理的
算得通
直径像一栋小房子的占地
与人体代谢相当；美国需求的 1%
比 示例 16.4.1 中的多 6 倍多
第 17 章#
藻类是谁？
两个词几乎说明了一切
如果略少一点也没关系：传输速率是变化的
想想一栋房子可以获取什么，以及蒸汽发电厂
可能与太阳能相当（4 到 6，很可能）
第 18 章#
16 等份
预测最大的油井；在最小的上面偏差不大
两极的巨大差距并非偶然
如果你能找到有效的方法，前途光明
否则变化将如何发生？（但请详述……）
将贡献年度总量的 2–3%
略超过全球能源预算的一半！
两种方法：愤世嫉俗的或充满希望的；任选其一阐述
在数百的量级
我希望你有好主意
第 19 章#
即使比跳蚤大，仍然可能是寄生虫
破坏比创造容易
哪些东西依赖于增长才能正常运转？
什么限制？
它是否以某种方式与人类相关？
等等，谁拿了我们的……
关注迄今为止重要的东西
替代方案是什么？
请想办法让它行得通！
这是电影版本，还是现实生活版本？
第 20 章#
需要发生什么才能避免？
关注可能突破极限的、可验证的新条件
现实的义务？
有些事情超出我们的控制
哪种活动倾向于消耗大量功率？
占空比
与 ΔT 成正比
汽油大约是其他两者的 4 倍
在所有类别中略低于平均水平
接近两倍的天然气以电力形式使用
两者在同一量级
巨大差距；哪个更有可能？
SUV 可能不够格，但更小的车可以
出人意料地远：几乎三分之二的路程
六分之五是巧合吗？
就像每周有一天全是乳制品/蛋类
它是定向的还是涌现的？
想想轻浮的或巨大资源需求的东西
尽你所能：可能防止最坏的情况
你能分辨出指针没到满格吗？