Что случится с водой в космосе?
Итак, недавно мы обсуждали, почему на Марсе нельзя снимать скафандр и дышать через трубку? Температура то там временами практически земная!
Что произойдет, если жидкую воду выплеснуть в космос? Вода окажется одновременно при очень низком давлении и очень низкой температуре. И что с ней произойдет? Замерзнет или мгновенно вскипит, превратившись в газ?
Самое интересное, что космонавты на МКС достаточно часто видят в реале, что происходит с жидкостью в открытом космосе…
Основной ответ можно получить вспомнив про теплоемкость воды.
Космос холоден, но даже в межгалактическом пространстве вода очень неплохо сохраняет то тепло, которое ей когда-то сообщили. Резко охладить ее до температуры, близкой к абсолютному нолю, невозможно — слишком велика разница между комнатной (293 К) и средней по космосу. К тому же в момент, когда вода окажется в безвоздушном холодном мраке, силы поверхностного натяжения сформируют водяные сферы, и площадь охлаждения станет минимальной.
Таким образом процесс охлаждения будет идти невероятно медленно — по крайней мере до тех пор, пока каждая молекула не окажется сама по себе, вдалеке от других уголков H2O.
А что помешает молекулам воды кинуться врассыпную? Ведь давление станет пренебрежимо мало, и переход в газообразное состояние может произойти совершенно мгновенно! Когда же молекулы или группы молекул воды окажутся относительно далеко друг от друга в облаке газа, они мгновенно растеряют кинетическую энергию, и их температура резко упадет. В каком агрегатном состоянии вода окажется тогда? Чтобы ответить, взглянем на фазовую диаграмму воды. Из нее видно, что если температура падает до -50°C, то никакое низкое давление уже неспособно сделать ее жидкой или газообразной.
Итак, последовательность событий такова: попадая в открытый космос, вода сначала мгновенно становится газообразной, а затем замерзает в виде крошечных льдинок, заполняющих межзвездную пустоту.
Можно ли увидеть это в реальной жизни? Оказалось что да. По словам астронавтов МКС они много раз наблюдали этот эффект, когда выпускали в открытый космос… мочу из космического корабля!
Когда астронавты, сходив «по маленькому», освобождают космическую станцию от лишнего балласта и отправляют свою мочу в открытый космос, по их словам, она очень бурно кипит. А затем пар почти мгновенно переходит в фазу твердого состояния, и в конечном итоге в космосе получаются такие небольшие облака очень мелких кристаллов замороженной мочи…
Источник
Что произойдет с водой в открытом космосе
Представить, что такое открытый космос, несложно. На ум первым делом приходят картины сверкающих где-то очень далек звезд в темноте, яркое солнце, от ультрафиолетовых лучей которого теперь нет никакой защиты, и холод, от которого в жилах стынет кровь. Причем действительно так и есть, так как температура в космосе, несмотря на солнечное излучение, является нулевой, и далеко не в той шкале температур, к которой мы привыкли. Так что же произойдет с обычной водой, находившейся до этого в нормальных условиях, в этом вакуумном и безжизненном пространстве?
Немного о температуре
В космосе самое сложное — это соблюсти баланс температур. Живя на Земле, мы не способны в полной мере ощутить на себе то, как остывает окружающая среда. Атмосфера Земли защищает нас от таких перепадов, она удерживает от того, чтобы погрузиться в холод и мрак, те места, где Солнце в данный момент не светит, и в ужасную жару бережет людей там, куда его лучи попадают. Фактически без атмосферы или с очень слабой атмосферой наша планета походила бы на Марс, где смена дня и ночи, лета и зимы ощущается разительно.
Температуру космоса принято считать нулевой, но не по Цельсию, а по Кельвину. Для понимания, ноль в этой шкале измерения равняется -273,15 °С — то есть абсолютному минимуму, которого вообще можно достигнуть (у холода есть предел, тогда как у жары ученые его пока не смогли найти). Однако это не совсем точная цифра. Дело в том, что реликтовое излучение все же согревает немного пространство, а значит, температура космоса немного выше — -270 °С. Но что же все-таки станет с водой в подобной ситуации?
Вода в открытом космосе
Как бы нам ни хотелось провести аналогию с нашей реальностью, практика показывает, что вода в открытом космосе будет вести себя по-другому. Логично предположить, что она моментально замерзнет, ведь в холодных условиях она застывает и кристаллизуется, а в очень холодных — очень быстро кристаллизуется. Однако есть еще один фактор, который нельзя игнорировать. Давление в космосе невероятно мало, а при этом вода начинает закипать, превращаясь в газ. И задачка моментально стала во много раз труднее.
Ответ на вопрос необходимо искать в физике. Замерзнуть моментально вода попросту не сможет, в том числе и из-за ее теплоемкости или своеобразной «памяти» она будет держать свое тепло до последнего. Под влиянием вакуума сила поверхностного натяжения, которая обычно удерживают воду на месте, не давая ей распространиться дальше, вода образует небольшие водяные сферы, в которых площадь охлаждения окажется очень маленькой, и соответственно, замерзать она будет медленнее.
Что же насчет газообразного состояния? Здесь все тоже просто, и в итоге получается подобная схема. Как только воду выливают в космос, она моментально обращается в газ, затем медленно замерзает, превращаясь в своеобразные кристаллы, повисшие в бесконечном темном пространстве.
Источник
Что произойдет с водой в космосе: испарится или станет льдом?
24-07-2021, 21:59 | Наука и техника / Новости науки и техники | разместил: cosm | комментариев: (2) | просмотров: (1 242)
Рассказываем, что произойдет с жидкой водой комнатной температуры при атмосферном давлении, если вылить ее в открытый космос.
Космос — очень, очень холодное место (вот здесь мы писали о том, где во Вселенной находится самая холодная точка с температурой вещества 0,5 К). На сильном холоде, как подсказывает нам жизненный опыт, вода превращается в лед — кристаллизуется.
Но космос — это еще и самый близкий к идеальному вакуум, до которого можно дотянуться. Одна атмосфера эквивалентна давлению 6 x 10 22 атомов водорода на квадратный метр. В лучших вакуумных камерах на Земле ученые создают давление в миллиарды раз меньшее, но в межзвездном пространстве оно опускается в миллионы и миллиарды раз ниже земных технических рекордов.
А при пониженном давлении вода переходит в газообразное состояние — кипит.
Так что же произойдет, если жидкая вода окажется одновременно при очень низком давлении и очень низкой температуре — замерзнет или мгновенно вскипит, превратившись в газ? Ответ — в теплоемкости воды. Космос холоден, но даже в межгалактическом пространстве вода очень неплохо сохраняет то тепло, которое ей когда-то сообщили. Резко охладить ее до температуры, близкой к абсолютному нолю, невозможно — слишком велика разница между комнатной (293 К) и средней по космосу. К тому же в момент, когда вода окажется в безвоздушном холодном мраке, силы поверхностного натяжения сформируют водяные сферы, и площадь охлаждения станет минимальной.
Таким образом процесс охлаждения будет идти невероятно медленно — по крайней мере до тех пор, пока каждая молекула не окажется сама по себе, вдалеке от других уголков H2O.
А что помешает молекулам воды кинуться врассыпную? Ведь давление станет пренебрежимо мало, и переход в газообразное состояние может произойти совершенно мгновенно! Когда же молекулы или группы молекул воды окажутся относительно далеко друг от друга в облаке газа, они мгновенно растеряют кинетическую энергию, и их температура резко упадет. В каком агрегатном состоянии вода окажется тогда? Чтобы ответить, взглянем на фазовую диаграмму воды. Из нее видно, что если температура падает до -50°C, то никакое низкое давление уже неспособно сделать ее жидкой или газообразной.
Итак, последовательность событий такова: попадая в открытый космос, вода сначала мгновенно становится газообразной, а затем замерзает в виде крошечных льдинок, заполняющих межзвездную пустоту.
Рейтинг публикации:
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| Аварии и ЧП на АЭС, Акция: Пропаганда России, Америка настоящая, Арктика и Антарктика, Блокчейн и криптовалюты, Воспитание, Высшие ценности страны, Геополитика, Импортозамещение, ИнфоФронт, Кипр и кризис Европы, Кризис Белоруссии, Кризис Британии Brexit, Кризис Европы, Кризис США, Кризис Турции, Кризис Украины, Кризис в России, Любимая Россия, Навальный, Новости Украины, Оружие России, Остров Крым, Правильные ленты, Россия, Сделано в России, Ситуация в Сирии, Ситуация вокруг Ирана, Скажем НЕТ Ура-пЭтриотам, Скажем НЕТ хомячей рЭволюции, Служение России, Солнце, Трагедия Фукусимы Япония, Хроника эпидемии, видео, коронавирус, новости, политика, сша, украина Показать все теги |
| ||
| ||
|
| ||
|
