Was würde passieren, wenn ein Eiswürfel im Weltraum zurückbleibt?

Kürzlich stieg ich in ein Flugzeug und bemerkte eine Außenlufttemperatur von -53 °C in einer Höhe von 36860 Fuß (11,23 km). Ich weiß nicht, was eine solche Gefriertemperatur in dieser Höhe verursacht, aber ich habe mich gefragt, ob größere Höhen (Weltraum) sogar Gefriertemperaturen haben können. Hier habe ich einen Zweifel, was passiert, wenn ein Eiswürfel im Weltraum zurückgelassen wird? Würde es schmelzen oder so bleiben wie es ist?

Antworten (3)

Es hängt davon ab, wo im Weltraum Sie sich befinden.

Wenn Sie es einfach in die Umlaufbahn um die Erde stecken, wird es sublimieren: Die mittlere Oberflächentemperatur von etwas in der Entfernung der Erde von der Sonne beträgt etwa 220 K, was für Wasser im Vakuum fest in der Dampfphase und im Festdampf ist Übergang bei dieser Temperatur geht nicht durch die flüssige Phase. Wenn Sie andererseits Ihren Eiswürfel in die Oortsche Wolke stecken, wächst er: Die mittlere Oberflächentemperatur beträgt 40 K oder weniger, bis weit in die feste Phase, sodass er ansteigt (oder von ihm aufgenommen wird) Gas und andere Objekte im Weltraum.

Ein Komet ist eine grobe Annäherung an einen Eiswürfel. Wenn Sie daran denken, was mit einem Kometen an verschiedenen Orten passiert, ist das ungefähr das, was mit Ihrem Eiswürfel passieren würde.

@Mark Sie sagten, dass alles in der Entfernung der Erde von der Sonne etwa 220.000 beträgt, was -53,15 ° C entspricht. Wie kann Wasser bei einer solchen Gefriertemperatur in der Dampfphase sein?
@PraveenKadambari Weil es keinen atmosphärischen Druck gibt. Siehe Wikipedias Phasendiagramm von Wasser : Die Phase hängt sowohl von der Temperatur als auch vom Druck ab, und wenn der Druck abfällt, sinkt auch der Gefrierpunkt. In nicht wissenschaftlicher Hinsicht kann man sich vorstellen, dass es keine Luft gibt, die hilft, das Eis zusammenzuhalten, also braucht es mehr Kälte, um dies zu tun.
In der Oortschen Wolke gibt es meiner Meinung nach nicht viel Gas und andere Objekte, die sie aufnehmen könnte (obwohl wir wahrscheinlich keine gute Schätzung für ihre Dichte haben).
Was wäre, wenn der Eiswürfel von der Sonne abgeschirmt und gegen die Metallseite eines Raumfahrzeugs wie das Orbitalobservatorium Gaia geklemmt wäre?
@steveOw, die Schattierung spielt auf lange Sicht keine Rolle: Die Schattierung erreicht ein thermisches Gleichgewicht mit der Sonne und erwärmt wiederum den Eiswürfel. Das Raumschiff macht es zu schwierig, es herauszufinden, weil es die Temperatur seiner Umgebung aktiv kontrolliert.
Gaia hat über ein Jahr nach dem Start ein anhaltendes Problem mit unerwarteter Vereisung, und vermutlich würden alle absichtlichen Aktivitäten des Raumfahrzeugs dazu dienen, die Temperatur in dem betroffenen Gebiet zu erhöhen. Vermutlich beträgt die "Langzeit" für die Äquilibrierung in diesem Fall mehr als ein paar Monate?
@steveOw, Gaia hat ein aktives Wärmemanagement (sowohl Heizen als auch Kühlen) und ist nicht im Gleichgewicht mit seiner Umgebung. Der „lange Lauf“ zum Ausgleich hat noch nicht einmal begonnen.
@Mark Ich brauche hier etwas Bildung. Bei 15 PSI, 270 K, befindet sich Eis in der festen Phase, dh ein Eiswürfel in Ihrem Gefrierschrank. Doch mit der Zeit werden Eiswürfel im Gefrierschrank kleiner, vermutlich durch Sublimation. Was ändert sich von fest bei 15 PSI 270K zu fest bei Vakuum (oder nahe) und 40K?
@dgnuff, im Gefrierschrank sublimiert der Eiswürfel und der Wasserdampf gefriert auf den anderen Oberflächen des Gefrierschranks erneut (daher die Notwendigkeit, ihn regelmäßig abzutauen). Im Weltraum ist die einzige verfügbare Oberfläche zum erneuten Einfrieren der Eiswürfel (und bei 40 K ist die Sublimation viel langsamer als bei 270 K).
Sie müssen berücksichtigen, wie transparent das Eis ist (dh wie niedrig die Albedo ist), um zu wissen, wie hoch die Temperatur ist.

Es würde sublimieren. Die gefrorene Wassermasse würde an Größe verlieren, wenn sich das Wasser von einem Feststoff in ein Gas umwandelt (ohne flüssig zu werden) und wegdriftet.

Wenn Sie keinen Anzug tragen, würden Sie auch nicht überleben.
Warum sollte der Eiswürfel sublimieren?
@NicolasBarbulesco Es gibt sehr wenig Gas, das den Eiswürfel im Weltraum umgibt. Wenn das Eis über 40 K liegt, wie oben erwähnt, gibt es genug Wärme im Eis, damit einige der Moleküle den Eisklotz verlassen und zu einem Gas werden.

Im Vakuum des Weltraums ist die wichtigste Überlegung zu überlegen, wie viel Strahlung ein Eiswürfel beispielsweise von nahen Sternen absorbieren würde und wie schnell der Eiswürfel selbst Energie abstrahlen würde (unter Verwendung des Wienschen Gesetzes ), um herauszufinden, welche Eiswürfeltemperatur dies wäre ein Gleichgewicht herzustellen (die Temperatur, bei der der Eiswürfel Energie mit der gleichen Rate abstrahlt, mit der er Energie absorbiert) und dann zu bestimmen, ob diese Temperatur über oder unter dem Schmelzpunkt des Eiswürfels liegt. Wenn es über dem Schmelzpunkt (von Wasser im Vakuum) liegt, würde der Eiswürfel, wie die anderen Antworten sagten, sublimieren; Wenn es unter dem Schmelzpunkt liegt, bleibt der Eiswürfel gefroren.

Speziell für einen Eiswürfel, der ein Würfel im Orbit um die Sonne ist, dessen eine Seite der Sonne zugewandt ist, müssten Sie berechnen, wie viel Energie die der Sonne zugewandte Seite von der Sonne absorbiert und wie viel Energie von allen sechs Seiten abgestrahlt wird den Würfel und finden Sie dann die Gleichgewichtstemperatur.

Was würde passieren, wenn ein Eiswürfel im Weltraum zurückbleibt?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v