Вот вопрос для размышления: стакан воды замерзать или кипятить в космосе? С одной стороны, вы можете подумать, что пространство очень холодное, намного ниже температура замерзания воды. С другой стороны, пространство это вакуумтак что вы ожидаете низкое давление приведет к кипению воды в пар. Что происходит первым? Какова температура кипения воды в вакууме?
Ключевые выводы: вода закипит или замерзнет в космосе?
- Вода сразу же закипает в космосе или в любом вакууме.
- Пространство не имеет температуры, потому что температура является мерой движения молекулы. Температура стакана воды в космосе будет зависеть от того, находился ли он на солнечном свете, в контакте с другим объектом или свободно плавал в темноте.
- После испарения воды в вакууме пар может конденсироваться в лед или оставаться газом.
- Другие жидкости, такие как кровь и моча, немедленно кипятятся и испаряются в вакууме.
Моча в космосе
Как оказалось, ответ на этот вопрос известен. Когда космонавты мочатся в космос и выпускают содержимое, моча быстро превращается в пар, который немедленно десублимирует или
кристаллизуется непосредственно из газа в твердую фазу в крошечные кристаллы мочи. Моча не полностью вода, но вы ожидаете, что со стаканом воды будет происходить тот же процесс, что и с отходами астронавта.Как это работает
Пространство на самом деле не холодно, потому что температура является мерой движения молекул. Если у вас нет материи, как в вакууме, у вас нет температура. Тепло, передаваемое стеклу воды, будет зависеть от того, находился ли он на солнечном свете, в контакте с другой поверхностью или самостоятельно в темноте. В глубоком космосе температура объекта будет около -460 ° F или 3K, что очень холодно. С другой стороны, полированный алюминий при полном солнечном свете, как было известно, достигает 850 ° F. Это большая разница температур!
Тем не менее, это не имеет большого значения, когда давление почти вакуум. Думай о воде на Земле. Вода кипит легче на вершине горы, чем на уровне моря. На самом деле, вы можете выпить чашку кипятка в некоторых горах и не обжечься! В лаборатории вы можете довести воду до кипения при комнатной температуре, просто применив к ней частичный вакуум. Это то, что вы ожидаете, что произойдет в космосе.
См кипятить воду при комнатной температуре
Хотя нецелесообразно посещать пространство, чтобы увидеть кипение воды, вы можете увидеть эффект, не выходя из комфорта вашего дома или классной комнаты. Все, что вам нужно, это шприц и вода. Вы можете получить шприц в любой аптеке (иглы не нужны), или во многих лабораториях они есть.
- Соси небольшое количество воды в шприц. Вам просто нужно достаточно, чтобы увидеть это - не наполняйте шприц полностью.
- Приложите палец к отверстию шприца, чтобы закрыть его. Если вы беспокоитесь о том, чтобы повредить палец, вы можете накрыть отверстие куском пластика.
- Наблюдая за водой, вытяните шприц как можно быстрее. Вы видели, как вода закипела?
Точка кипения воды в вакууме
Даже пространство не является абсолютным вакуумом, хотя оно довольно близко. Эта диаграмма показывает точки кипения (температуры) воды при различных уровнях вакуума. Первое значение для уровня моря, а затем при снижении уровня давления.
| Температура ° F | Температура ° C | Давление (PSIA) |
| 212 | 100 | 14.696 |
| 122 | 50 | 1.788 |
| 32 | 0 | 0.088 |
| -60 | -51.11 | 0.00049 |
| -90 | -67.78 | 0.00005 |
Точка кипения и картирование
Влияние давления воздуха на кипение известно и используется для измерения высоты. В 1774 году Уильям Рой использовал барометрическое давление для определения высоты. Его измерения были с точностью до одного метра. В середине 19-го века исследователи использовали точку кипения воды, чтобы измерить высоту для составления карт.
источники
- Берберан-Сантос, М. Н.; Бодунов Е. Н.; Поглиани Л. (1997). «По барометрической формуле». Американский журнал физики. 65 (5): 404–412. DOI:10.1119/1.18555
- Хьюитт, Рейчел. Карта Нации - Биография Боеприпасов. ISBN 1-84708-098-7.