Werde ich im leeren Raum aufheizen oder abkühlen?

Angenommen, ich schwebe ohne Kleidung im Weltraum (stell es dir aber nicht vor...). Weit weg von den Sternen. Alles ist so dunkel wie die Nacht. Mich eingeschlossen. Ich kann meinen Atem endlos anhalten und meine Augen sind fest geschlossen. Mein Körper produziert Energie, die ihn aufheizt, und strahlt Energie aus, die ihn abkühlt. Aber was ist das Gleichgewicht? Werde ich aufheizen oder abkühlen?

Kann ich ein eventuelles Einfrieren (was nach der Antwort von James Hoyland tatsächlich passieren wird, wenn ich in Ruhe bleibe) überwinden, indem ich mich wild bewege? In Ruhe produziere ich ca 100 ( W ) , aber wenn ich so schnell laufe, kann ich das sein 1000 ( W ) . Vielleicht kann das mein Leben retten, während ich irgendwo im Weltraum von einem Raumschiff zum anderen springe.

Die Rate, mit der Ihr Körper Energie durch Strahlung abgibt, ist wahrscheinlich sehr gering.
Die beiden Mechanismen Wärmeleitung und Konvektion haben nichts mit der Wärmeübertragung im leeren Raum zu tun. Da zählt nur die Strahlung. Nach einer Weile beginnt Ihr Körper aufgrund der Strahlungskühlung zu frieren. Unter Verwendung des Stefan-Boltzmann-Gesetzes kann die Abkühlungsrate näherungsweise berechnet werden, wenn Sie für Ihren Körper eine einfache Form (wie eine Kugel) annehmen. Ich denke, Sie müssen eine Reihe von Annahmen berücksichtigen, um das Problem zu vereinfachen (nicht sicher, wie viel).
@SG8 Aber wird Wärme nicht vom inneren zum äußeren Körper geleitet?
@DescheleSchilder - Ja, aber ich bin davon ausgegangen, dass die Energiequelle sowieso ausgehen würde.
@ SG8 Irgendwann ja. Aber ich habe genug gegessen.
ha ha ha :) Ich denke, die Rate der Strahlungskühlung im Vakuum ist größer als die Energierate, die Ihr Körper dort produziert. Übrigens, vielleicht finden Sie diesen praktischen Taschenrechner für alle relevanten Berechnungen nützlich: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/cootime.html
Danke, Mann! Immer praktisch für Menschen im Weltraum ... :)
Sie könnten an meiner Antwort auf eine verwandte Frage interessiert sein .

Antworten (2)

Die Antwort hängt davon ab, ob Sie Druckeffekte in Ihre Analyse einbeziehen oder nicht. Wenn Sie davon ausgehen, dass Ihr Körper sehr stark ist, dann wird er im Vakuum nicht platzen und die Strahlungswärmeübertragungsanalyse von James Hoyland wird zutreffen.

Wenn Sie stattdessen davon ausgehen, dass Ihr Körper nicht sehr stark ist, werden Sie sehr schnell explodieren, wenn Sie einem Vakuum ausgesetzt werden, bevor eine signifikante Strahlungswärmeübertragung stattfinden kann.

Im Falle eines Deschele Schilder „kaboom“-Ereignisses würde die Analyse wie folgt ablaufen:

Wir gehen für eine Abschätzung davon aus, dass Deschele Schilder bei Körpertemperatur und Umgebungsdruck vollständig aus Wasser besteht (wie viel Wasser genau, soll von Deschele Schilder bestimmt werden). Nehmen Sie auch einen kugelförmigen Deschele Schilder an. Wir platzieren eine 90-Watt-Glühbirne in der Mitte der Kugel und versorgen sie mit physikalischer Magie, obwohl dies die Analyse nicht beeinflusst.

Bevor Deschele Schilder diesem grausamen Schicksal entkommen kann, stoßen wir Deschele Schilder in ein hartes Vakuum und konsultieren dann sehr schnell das Phasendiagramm für Wasser (es wäre hilfreich, das Phasendiagrammbuch vor Beginn dieses Experiments auf der entsprechenden Seite aufzuschlagen ).

Dies sagt uns, dass das kugelförmige Volumen des Wassers mit Deschele Schilder-Geschmack eine Dampfexplosion erfährt, bei der die zum Bewirken der Phasenänderung erforderliche Enthalpie bereits im Wasser selbst gespeichert ist, sodass es auf einmal überall im Inneren zu Dampf verdampft Lautstärke gleichzeitig.

Jetzt haben wir ein kugelförmiges Wasserdampfvolumen bei Raumtemperatur, das sich bei einer effektiven Temperatur von ~2,3 K frei in ein Beinahe-Vakuum ausdehnen kann, und erhalten unseren Deschele-Schilder-Kaboom (eigentlich im luftlosen Vakuum des Weltraums, wir würden den kaboom nicht hören , aber wir könnten ihn im Prinzip sehen).

Bei einer freien Expansion wird nur Arbeit an der Masse des expandierenden Materials selbst verrichtet, das durch den Druck innerhalb der siedenden Kugel von Deschele Schilder beschleunigt wird.

Kann einer der Experten hier die Analyse aufgreifen und die Austrittsgeschwindigkeit des Deschele-Schilder-Dampfes im Vakuum abschätzen? Vielen Dank im Voraus ;-)

1000 Upvotes wert! Dafür, dass du mich hinter meinem Computer zum Lachen gebracht hast!
Das hatte ich gehofft!!! - Mit freundlichen Grüßen, Niels
können zellen, arterien etc. dem druckunterschied nicht standhalten und das wasser halten?
@AndrewSteane, keine Chance. Kaboom!
scientificamerican.com/article/… Einige (sehr unangenehme und ethisch zweifelhafte) Tierversuche weisen darauf hin, dass dies nicht richtig ist und dass Tierhaut (die nahezu gasundurchlässig ist) mehr als ausreicht, um eine Explosion zu verhindern.
OMG @J.Murray, das ist 1) unglaublich und 2) schrecklich zugleich! Willst du eine Analyse machen und hier posten??? Mit freundlichen Grüßen, NN
Ich fürchte, da es bei der ursprünglichen Frage eher um Heizen / Kühlen als um Dekompression geht, würde eine Antwort, die ausschließlich letzteres zusammenfasst, den Hauptpunkt etwas berühren. Wenn Sie es jedoch in Ihre Antwort einbeziehen möchten, finden Sie hier das Papier, das diese ziemlich brutalen Experimente zusammenfasst .

Sie erreichen eine Gleichgewichtstemperatur, bei der die Wärme, die Ihr Körper erzeugt, gleich der Wärme ist, die er verliert. Sie würden mit einer Rate von strahlen P = A ε σ T 4 (P ist in Watt), wobei A Ihre Oberfläche ist σ ist die Steffan-Bolztmann-Konstante und ε ist Ihr Emissionsgrad - wir wissen nicht, was das ist, also nehmen wir es als 1 (perfekter schwarzer Körper), es wäre in Wirklichkeit etwas weniger als das. Nehmen wir an, die Oberfläche beträgt 1 Quadratmeter, wenn Sie sich zu einer Kugel zusammenrollen.

Ein menschlicher Körper im Ruhezustand erzeugt also etwa 90 W. Sie würden also ein Gleichgewicht erreichen, wenn Ihre Temperatur dieser Leistungsabgabe entspricht - ungefähr 200 Kelvin oder -75 ° C oder -100 ° F. Leider wären Sie bei dieser Temperatur bereits gestorben, also haben Sie aufgehört, diese 90 W zu erzeugen, und werden auf den absoluten Nullpunkt heruntergefahren!

Natürlich - sollte mit der Fläche multipliziert werden - wird es beheben
Ja, ok - schnell und locker mit den Zahlen umgehen für ein ziemlich unvernünftiges Setup.
Ich bin mir nicht sicher, ob Sie den menschlichen Körper als perfekten schwarzen Körper betrachten können. Ist ein schwarzer Körper nicht ein Körper, in dem keine Wärme entsteht und in dem die Temperatur überall konstant ist? Ich bin mir nicht sicher, ob der Emissionsgrad etwas kleiner als eins ist.
Dies wird eine großartige Antwort mit mehr Korrekturlesen und Polieren der Konzepte sein. (1) Der Emissionsgrad der menschlichen Haut ist für verschiedene Hautfarben katalogisiert. (2) Versuchen Sie, die Zeit bis zum Tod durch Unterkühlung abzuschätzen. Wie sehen die Zeit-Temperatur-Profile vor und nach dem Tod aus? (3) Wie nahe müsste ein Sternkörper sein, um eine Überlebenschance zu bieten?
Der allgemein verwendete Wert für die menschliche Haut liegt bei etwa 0,98. Natürlich weist der eigentliche Körper überall Temperaturschwankungen auf, und die meiste Wärme wird im Kern erzeugt, sodass Sie die Wärmeleitung vom Kern nach außen berücksichtigen müssten. Ich vermute, dass es für ein so kleines Objekt wie einen Menschen keinen großen Unterschied machen wird.
Chemomechanik: Ich werde es später, wenn ich etwas Zeit habe, aufpolieren - danke für die Vorschläge!
@JamesHoyland - Dieser praktische Taschenrechner kann nützlich sein, um verschiedene numerische Berechnungen zu überprüfen: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/cootime.html