Warnung: Diese Frage enthält Spoiler für die erste Folge der 2018er TV-Serie „Lost in Space“ von Netflix.
In der Serie fällt das Robinsons-Raumschiff Jupiter auf einen Planeten und taucht in das Wasser eines geschmolzenen Gletschers ein. Judy steigt ins Wasser und schwimmt zum Raumschiff, um eine Batterie zu holen. Eine Minute später kann sie nicht mehr raus, weil das Wasser zu schnell gefriert und sie auf dem Eis festhält.
Entsprechend dem, was in der Folge gesagt wurde, wissen wir:
Angesichts dieser Informationen würde ich gerne wissen, ob es möglich ist, dass Wasser so schnell gefriert?
Hinweis: Ich bin kein Experte für Physik, daher schätze ich es, wenn Sie eine nicht so technische Sprache verwenden könnten.
Da wir nichts über die Anfangstemperatur des Wassers wissen, wäre eine andere lustige, aber unwahrscheinliche Erklärung, das in Betracht zu ziehen, was wir unterkühltes Wasser nennen.
Grundsätzlich hat Wasser unter 0 ° C bei atmosphärischem Druck keinefest sein. Sicher genug, es wäre sein natürlichster Zustand. Aber tatsächlich, wenn Sie sehr reines, sehr stabiles Wasser abkühlen, können Sie ziemlich leicht ... eine sehr kalte Flüssigkeit unter 0 ° C erhalten. Das liegt alles daran, dass die Wassermoleküle, damit sie sich zu Eiskristallen neu anordnen können, eine Stütze brauchen, auf die sie sich verlassen können, einen kleinen Samen, um den herum sie wachsen können (wir nennen das einen Kern). Wenn das Wasser also keine Verunreinigungen enthält, können Sie es abkühlen, ohne es zu gefrieren! Sie müssen auch darauf achten, es ruhig zu halten, denn die Energie eines Schocks würde den Kick geben, den es braucht, um die Kristallisation zu starten. Sie können viele YouTube-Videos finden, die dieses Phänomen demonstrieren. Wenn wir also davon ausgehen, dass Ihr Wasser bereits unter Null und in einem unterkühlten Zustand ist, dann würde der Schwimmer darin die Kristallisation ankurbeln, was sehr schnell passieren würde. So weit ich weiss,
Ihre Geschichte lässt mich daran denken, weil es eine schreckliche, aber ziemlich coole Legende über einen See in Russland namens Ladoga-See gibt. Angeblich soll während der Belagerung Leningrads 1942 in einer kalten Winternacht ein Waldbrand ausgebrochen sein, der tausend Pferde verscheuchte. Wer vor den Flammen fliehen konnte, stürzte in das kalte Wasser des Sees. Und plötzlich, mit einem Geräusch von zerbrochenem Glas, gefror der See, als die Pferde hineinsprangen und Hunderte von ihnen im Eis gefangen hielten. Ich denke, es war Hubert Reeves, der zuerst vermutete, dass der See in einem unterkühlten Zustand gewesen sein könnte, was dieses plötzliche Einfrieren mit dem charakteristischen Geräusch von zersplittertem Glas erklären könnte. Die meisten Leute halten es jedoch für Blödsinn, da das Wasser wahnsinnig rein und stabil sein müsste (was nicht sehr natürlich ist). Außerdem, Ich habe noch nie ein Experiment mit unterkühltem Wasser in so großem Maßstab gesehen. Ich weiß nicht, ob das halten würde.
Kurz gesagt, unterkühltes Wasser könnte eine (unwahrscheinliche) Möglichkeit sein, dies zu rechtfertigen. Aber nicht so schlimm in Bezug auf Serienstandards :)
Ich habe gerade die Pilotfolge zu Ende gesehen und die Art und Weise, wie sie die Physik des gefrierenden Wassers behandelt haben, reicht aus, um mich dazu zu bringen, die zweite Folge nicht sehen zu wollen.
Zunächst möchte ich sagen, dass ich keineswegs Physiker bin, obwohl ich mich schon in jungen Jahren für Physik interessiert habe. Meine Expertise ergibt sich aus der Tatsache, dass ich die meiste Zeit meiner 42 Jahre in Minnesota gelebt habe, und ich kann sagen, dass ich ein oder zwei Dinge darüber gelernt habe, wie sich Wasser bei Minustemperaturen verhält.
Andere haben darauf hingewiesen, dass das Wasser unterkühlt worden sein könnte und nur einen Keimbildungspunkt zum Gefrieren benötigte. Ich behaupte, dass Judy nicht der erste Rührer des unterkühlten Wassers war. Haben wir alle vergessen, dass gerade ein Schiff in den Gletschersee gekracht ist? Das hätte als Keimbildungspunkt ausreichen müssen, um die Kristallisation auszulösen.
Wenn es keine Kältequelle unter der Oberfläche des Planeten gibt (was anscheinend nicht der Fall ist, da einige Meilen von der arktischen Landschaft entfernt ein gemäßigter Nadelwald ist), würde das Wasser, wie andere darauf hingewiesen haben, gefrieren von oben. Wenn es draußen kalt genug war, um das Wasser in dieser kurzen Zeit bis zu einer Tiefe von ein paar Zentimetern zu gefrieren, wären die Menschen an der Oberfläche viel schneller gefroren und hätten mit freiliegender Haut nichts anfangen können. Außerdem wie könnte es regnen, wenn die Umgebungstemperatur -60 Grad beträgt. Ich glaube nicht, dass sie sagen, ob es Fahrenheit oder Celsius ist, aber ich würde argumentieren, dass es keine Rolle spielt. -60F und -60C sind beide extrem kalte Temperaturen und genug, um exponierte Haut innerhalb weniger Minuten einzufrieren. Während der Regen weiterhin als Flüssigkeit herabströmt, es gefriert, wenn es auf den See trifft. Warum gefriert der Regen nicht auf den Gesichtern der Menschen oder auf dem Bildschirm des (wasserfesten?) Laptops?
Es ist klar, dass die Autoren keine Zeit an kalten Orten verbracht haben und Wasser und Eis als bequeme Handlungsmittel ohne Rücksicht auf die Physik verwenden.
Mehr Informationen wären erforderlich, um das zu tun, was Sie wollen. Um die Zeit zu berechnen, die es dauern würde, bis der See zufriert, müssten wir zunächst die Energie finden, die der See verlieren muss, um ihn vollständig zuzufrieren, was wir nur tun können, wenn wir die Oberfläche kennen der See. (Wir müssen wissen, wie viel Wasser wir einfrieren). Wir wissen auch nicht, wie hoch die Anfangstemperatur des Sees ist! Daher können wir nicht einmal wissen, wie viel Energie aufgewendet werden sollte, um auch nur eine Volumeneinheit einzufrieren. Gelingt es Ihnen, diese fehlenden Mengen abzuschätzen, müssen Sie sich der herausfordernden Aufgabe stellen, die Geschwindigkeit zu ermitteln, mit der die Wärme an der Oberfläche verloren geht. Für diesen letzten Teil sollten Sie im Internet suchen, da die Geschwindigkeit, mit der Energie auf der Oberfläche eines Sees verloren geht, wahrscheinlich von jemandem modelliert wurde, vorausgesetzt, es gibt praktische Anwendungen für dieses Problem. Aber andererseits wird dies Ihr Problem ohne die fehlenden Informationen nicht lösen.
Bearbeiten: Da die Situation nur eine Minute gedauert hat, könnte man vielleicht davon ausgehen, dass sie ins Wasser gegangen ist, als es bereits sehr nahe an der Schmelztemperatur war, es sei denn, es gibt einen Grund dafür, dass sich die Temperatur auf diesem Planeten innerhalb von Sekunden sehr stark ändert . Auf diese Weise könnten Sie die (andernfalls unmöglich zu erhaltende) Anfangstemperatur eliminieren und davon ausgehen, dass die Gesamtenergie die ist, die zum Einfrieren von Wasser bei seiner Gefriertemperatur benötigt wird. Es macht auch jeden, der es versucht hat, sehr inkompetent, weil er dies nicht bemerkt hat, aber ich schweife ab.
Heiße Licks