Bi kozarec vode v vesolju zmrznil ali zavrel?
Vrelišče vode v vakuumu
julos / Getty Images
Tukaj je vprašanje za razmislek: Bi kozarec vode zamrzniti oz zavreti v vesolju? Po eni strani se vam morda zdi prostor zelo hladen, precej pod zmrzišče vode . Po drugi strani pa prostor je vakuum , zato bi pričakovali nizek pritisk bi povzročilo, da bi voda zavrela v hlape. Kaj se zgodi prej? Kakšno je sploh vrelišče vode v vakuumu?
Ključni zaključki: Ali bi voda v vesolju zavrela ali zmrznila?
- Voda v vesolju ali vakuumu takoj zavre.
- Prostor nima temperature, ker je temperatura merilo gibanja molekul. Temperatura kozarca vode v vesolju bi bila odvisna od tega, ali je bil na sončni svetlobi, v stiku z drugim predmetom ali prosto lebdi v temi.
- Ko voda upari v vakuumu, se lahko para kondenzira v led ali pa ostane plin.
- Druge tekočine, kot sta kri in urin, takoj zavrejo in izhlapijo v vakuumu.
Uriniranje v vesolje
Kot kaže, je odgovor na to vprašanje znan. Ko astronavti v vesolju urinirajo in izpustijo vsebino, urin hitro zavre v hlape, ki takoj desublimirajo oz. kristalizira neposredno iz plina v trdno fazo v drobne urinske kristale. Urin ni popolnoma voda, vendar bi pričakovali, da se bo s kozarcem vode zgodil enak proces kot z astronavtskimi iztrebki.
Kako deluje
Vesolje dejansko ni hladno, ker je temperatura merilo gibanja molekul. Če nimaš materije, kot v vakuumu, je nimaš temperaturo . Toplota, prenesena na kozarec vode, bi bila odvisna od tega, ali je bil na sončni svetlobi, v stiku z drugo površino ali sam v temi. V globokem vesolju bi bila temperatura predmeta okoli -460°F ali 3K, kar je izjemno nizko. Po drugi strani pa poliran aluminij pri polni sončni svetlobi je znano, da doseže 850 °F. To je kar velika temperaturna razlika!
Vendar pa ni pomembno, če je tlak skoraj enak vakuumu. Pomislite na vodo na Zemlji. Voda hitreje zavre na vrhu gore kot na morski gladini. Pravzaprav bi lahko na nekaterih gorah popili skodelico vrele vode in se ne bi opekli! V laboratoriju lahko povzročite, da voda zavre pri sobni temperaturi, tako da vanjo ustvarite delni vakuum. To bi pričakovali, da se bo zgodilo v vesolju.
Glejte Zavre voda pri sobni temperaturi
Čeprav je nepraktično obiskati vesolje, da bi videli, kako voda vre, lahko vidite učinek, ne da bi zapustili udobje svojega doma ali učilnice. Vse kar potrebujete je brizgalka in voda. Brizgo lahko dobite v kateri koli lekarni (igla ni potrebna) ali pa jih imajo tudi številni laboratoriji.
- V brizgo posesajte majhno količino vode. Potrebujete le dovolj, da ga vidite – ne napolnite brizge do konca.
- Postavite prst čez odprtino brizge, da jo zaprete. Če vas skrbi, da bi si poškodovali prst, lahko odprtino pokrijete s kosom plastike.
- Medtem ko opazujete vodo, povlecite brizgo nazaj, kolikor hitro lahko. Ste videli, da voda vre?
Vrelišče vode v vakuumu
Tudi vesolje ni absolutni vakuum, čeprav je precej blizu. to grafikon prikazuje vrelišča (temperature) vode pri različnih stopnjah vakuuma. Prva vrednost je za morsko gladino, nato pa za padajoče ravni tlaka.
| Temperatura °F | Temperatura °C | Tlak (PSIA) |
| 212 | 100 | 14.696 |
| 122 | petdeset | 1,788 |
| 32 | 0 | 0,088 |
| -60 | -51.11 | 0,00049 |
| -90 | -67,78 | 0,00005 |
Vrelišče vode pri različnih ravneh vakuuma
Vrelišče in kartiranje
Učinek zračnega tlaka na vrenje je znan in uporabljen za merjenje višine. Leta 1774 je William Roy uporabil barometrični tlak za določitev nadmorske višine. Njegove meritve so bile točne do enega metra. Sredi 19. stoletja so raziskovalci uporabljali vrelišče vode za merjenje nadmorske višine za kartiranje.
Viri
- Berberan-Santos, M. N.; Bodunov, E. N.; Pogliani, L. (1997). 'O barometrični formuli.' American Journal of Physics . 65 (5): 404–412. doi: 10,1119/1,18555
- Hewitt, Rachel. Zemljevid naroda – biografija Ordnance Survey . ISBN 1-84708-098-7.