Oto pytanie do rozważenia: szklankę wody zamrażać lub gotować w kosmosie? Z jednej strony możesz myśleć, że przestrzeń jest bardzo zimna, znacznie poniżej punkt zamarzania wody. Z drugiej strony przestrzeń jest próżnią, więc można się spodziewać niskie ciśnienie spowodowałoby zagotowanie wody w parę. Co stanie się pierwsze? Jaka jest temperatura wrzenia wody w próżni?
Kluczowe rzeczy na wynos: czy woda zagotuje się lub zamarza w kosmosie?
- Woda natychmiast gotuje się w przestrzeni lub w próżni.
- Przestrzeń nie ma temperatury, ponieważ temperatura jest miarą ruchu cząsteczki. Temperatura szklanki wody w kosmosie zależeć będzie od tego, czy będzie w słońcu, w kontakcie z innym przedmiotem, czy swobodnie unosi się w ciemności.
- Po odparowaniu wody w próżni para może skroplić się w lodzie lub pozostać gazem.
- Inne ciecze, takie jak krew i mocz, natychmiast gotują się i odparowują w próżni.
Oddawanie moczu w kosmosie
Jak się okazuje, odpowiedź na to pytanie jest znana. Kiedy astronauci oddają mocz w kosmosie i uwalniają jego zawartość, mocz szybko gotuje się w parę, która natychmiast wydala się lub
krystalizuje bezpośrednio z gazu do fazy stałej w małe kryształy moczu. Mocz nie jest całkowicie wodą, ale można oczekiwać, że ten sam proces zachodzi w przypadku szklanki wody, jak w przypadku odpadów astronautów.Jak to działa
Przestrzeń faktycznie nie jest zimna, ponieważ temperatura jest miarą ruchu cząsteczek. Jeśli nie masz materii, jak w próżni, nie masz temperatura. Ciepło przekazywane szklance wody zależeć będzie od tego, czy będzie w słońcu, w kontakcie z inną powierzchnią, czy też sama w ciemności. W kosmosie temperatura obiektu wynosiłaby około -460 ° F lub 3K, co jest ekstremalnie niską temperaturą. Z drugiej strony polerowane aluminium przy pełnym świetle słonecznym wiadomo, że osiąga 850 ° F. To całkiem różnica temperatur!
Jednak nie ma to większego znaczenia, gdy ciśnienie jest prawie próżnią. Pomyśl o wodzie na Ziemi. Woda gotuje się łatwiej na szczycie góry niż na poziomie morza. W niektórych górach można wypić filiżankę wrzącej wody i się nie poparzyć! W laboratorium można doprowadzić wodę do wrzenia w temperaturze pokojowej, po prostu stosując do niej częściową próżnię. Tego można się spodziewać w kosmosie.
Zobacz Zagotowanie wody w temperaturze pokojowej
Chociaż odwiedzanie przestrzeni kosmicznej i gotowanie się wody jest niepraktyczne, możesz zobaczyć efekt bez wychodzenia z domu lub klasy. Potrzebujesz tylko strzykawki i wody. Możesz dostać strzykawkę w dowolnej aptece (bez igły) lub też w wielu laboratoriach.
- Zassać niewielką ilość wody do strzykawki. Wystarczy, żeby to zobaczyć - nie napełniaj strzykawki do końca.
- Przyłóż palec do otworu strzykawki, aby ją zamknąć. Jeśli martwisz się zranieniem palca, możesz przykryć otwór kawałkiem plastiku.
- Obserwując wodę, pociągnij strzykawkę tak szybko, jak to możliwe. Widziałeś, jak woda się gotuje?
Temperatura wrzenia wody w próżni
Nawet przestrzeń nie jest absolutną próżnią, chociaż jest dość blisko. To wykres pokazuje temperatury wrzenia (temperatury) wody przy różnych poziomach próżni. Pierwsza wartość dotyczy poziomu morza, a następnie spadku poziomu ciśnienia.
| Temperatura ° F | Temperatura ° C | Ciśnienie (PSIA) |
| 212 | 100 | 14.696 |
| 122 | 50 | 1.788 |
| 32 | 0 | 0.088 |
| -60 | -51.11 | 0.00049 |
| -90 | -67.78 | 0.00005 |
Punkt wrzenia i mapowanie
Wpływ ciśnienia powietrza na gotowanie jest znany i stosowany do pomiaru wysokości. W 1774 roku William Roy zastosował ciśnienie barometryczne do określenia wysokości. Jego pomiary były dokładne z dokładnością do jednego metra. W połowie XIX wieku odkrywcy wykorzystali temperaturę wrzenia wody do oceny wysokości do mapowania.
Źródła
- Berberan-Santos, M. N.; Bodunov, E. N.; Pogliani, L. (1997). „Na wzorze barometrycznym”. American Journal of Physics. 65 (5): 404–412. doi:10.1119/1.18555
- Hewitt, Rachel. Mapa narodu - biografia badania porządku dziennego. ISBN 1-84708-098-7.