Jaka jest temperatura w przestrzeni kosmicznej?

[Stanley 15]

Gdybym podgrzał butelkę wody i wypuścił ją w kosmos jak szybko by się ochłodziła?

Czy by się ochłodziła błyskawicznie czy zachowała jak termos? Jaka byłaby temperatura butli np. z kwarcowego szkła? Mimo braku powietrza emitowałaby promieniowanie podczerwone tracąc energię. Dlatego termos poza dzielącą próżnią jest również lustrem. Dlatego na pustyni jest upał a nocą mróz. Ale pozostaje pytanie jak długo utrzymywałby temperaturę będąc stale wystawiona na działanie słońca jednocześnie w próżni? Zostawiając butelkę PET z wodą na słońcu latem potrafi się zrobić gorąca. Nie testowałem na butelce piwa. Czy ciecz wypuszczona w przestrzeń zamarzłaby czy wyparowała, jak szybko? (bo chyba na pewno by się rozproszyła wrząc) Czy zamarzłaby bo odparowała czy z innego powodu?

Czy by się ogrzała po chwili? Ile energii można uzyskać z 1l odparowanej wody?

 

 

Gdybym umieścił w kosmosie swój samochód, jaką temperaturę by osiągnął?

W słoneczny dzień z zamkniętymi szybami(bez wymiany powietrza) potrafi się nieźle nagrzać szczególnie czarne elementy. 80'C? A ile by osiągnął bez powietrza?

Jak bardzo wpływa ono na stabilizacje temperatury słońce/cień?

Gdzie należałoby trzymać piwo? W bagażniku samochodu czy poza nim?

 

Skoro jedyny obiekt w pobliżu który nie ma atmosfery i obraca się jak kurczak na ruszcie to księżyc. Jaka jest średnia temperatura księżyca? Słońce ma ponoć ok 1000W/m2 jak szybko przebiega emisja ciepła z nieoświetlonej powierzchni? Jaka to skala wartości? 1W, 10W, 100W/m2? 

http://www.space.com/18175-moon-temperature.html

Jak to porównać z działaniem słońca na pustyni? Wystawiając na słońce grzałby się ale jak go schłodzić bez powietrza? Dałoby się schłodzić w cieniu na księżycu? Czy po słonecznej stronie byłby problem z ciepłem czy zimnem?

 

Jaką temperaturę zanotowali w misjach Apollo?

 

https://www.hq.nasa.gov/alsj/a11/A11_PAOMissionReport.html

W jaki sposób się ochładzali lub ogrzewali?

http://www.ufos-aliens.co.uk/cosmicapollo.html

W jaki sposób się to robi w stacjach kosmicznych na ziemskiej orbicie?

Edytowane 20 czerwca 2015 przez Stanley

[pogo 102]

 

 

Gdybym podgrzał butelkę wody i wypuścił ją w kosmos jak szybko by się ochłodziła?

zalezy od dostępu do promieniowania słonecznego. Gdyby byłą w cieniu jakiejś planety lub bardzo daleko to powoli wypromieniowałaby ciepło osiągając ok 3 Kelwinów. Nie wiem skąd ta liczba, ale to chyba średnia temperatura wszechświata.

Jeśli byłaby nasłoneczniona w okolicach naszej orbity to prawdopodobnie woda by wyparowała i rozsadziła butelkę. Na pewno gdzieś da się znaleźć miejsce gdzie pozostanie w stanie ciekłym.

 

 

 

Gdybym umieścił w kosmosie swój samochód, jaką temperaturę by osiągnął?

Patrz opis z butelką. Miejsca gdzie muszą przebywać ludzie mają specjalne systemy transferu energii cieplnej, bo inaczej na jednym końcu wahadłowca byś się piekł, a na drugim zamarzł. W sumie trochę mnie dziwi, że przy tak małym obiekcie już jest potrzebne coś więcej niż jego własna przewodność cieplna. O systemach chłodzenia/grzania na ISS powinieneś bez problemu coś znaleźć w necie.

 

 

 

Jaka jest średnia temperatura księżyca?

Będę strzelał z pamięci... Średnia temperatura na Księżycu to jakoś nieco ponad 0°C z rozbieżnością między dniem a nocą od -120 do +120°C - dokładniejszych danych poszukaj na Wiki

 

Jak to porównać z działaniem słońca na pustyni?

Trochę jak na Księżycu, ale atmosfera, krótsza doba i nagrzany grunt sprawiają, że różnice są mniejsze.

[Astroboy 34]

 

 

Gdybym podgrzał butelkę wody i wypuścił ją w kosmos jak szybko by się ochłodziła?

 

Ja tam tak mało precyzyjnego pytania na KW dawno nie widziałem.

 

1. Butelka szczelnie zamknięta, czy nie?

2. W jaki sposób byś ją wypuścił?

3. Co rozumiesz przez kosmos? Znaczy się jakie jego własności fizyczne? Niemal próżnia w koronie słonecznej, czy może niemal próżnia przeciętnego obłoku molekularnego? Może coś innego?

4. Skąd wiesz, że się ochłodzi?

 

 

 

osiągając ok 3 Kelwinów

 

Nie przeginajmy aż tak.

[Jajcenty 314]

Nie przeginajmy aż tak.

 

A jednak. W kosmicznym cieniu wyrówna temperaturę z otoczeniem. Pogo dobrze myśli. Cały proces to całka po czasie z 

jak sądzę.

Edytowane 20 czerwca 2015 przez Jajcenty

[Astroboy 34]

Jajcenty, cuś nie tak z linkiem, ale 3 K to temperatura promieniowania tła. Owo tak naprawdę miało kilka tysięcy K. Taki tam redshift… Najzimniejsze obłoki nie mają mniej, niż dajmy 20 K.

[Jajcenty 314]

 

 

Najzimniejsze obłoki nie mają mniej, niż dajmy 20 K.

O tym nie wiedziałem. Myślę, że wszyscy założyliśmy prawdziwie pustą próżnię, taką tylko z tłem.  Link to obrazek wzoru Stefana-Boltzmana.

Moim zdaniem wierzchnie warstwy zamarzną w ułamkach sekund (bo T⁴) potem coraz większą rolę będzie grał transport ciepła i współczynniki przewodzenia. wiele zależy od kształtu, rozmiarów i masy.  Obstawiam, że butelka 0,3 Coli skamienieje poniżej 1 minuty.

[Astroboy 34]

Myślę, że wszyscy założyliśmy prawdziwie pustą próżnię

 

Jajcenty, nigdy nie byłem, nie jestem, i nie będę wyznawcą "PRAWDZIWIE PUSTEJ PRÓŻNI". To taki jednorożec.

Prawo S-B jedynie niekoniecznie ma tutaj sens. Coś daje, coś bierze. Taka zwykle bywa natura…

Jeśli zechcesz poczekać, to poślę (może) coś sensowniejszego, bo czasu brak. Tak "popisuję", bo niby jestem, ale jakoby mnie nie było (trochę w międzyczasie nadrabiam…).

 

Musimy na początek ustalić, gdzie jest butelka, i do jakiej temperatury ją ogrzaliśmy.

Obłok 20 K i 350 K będzie ok? Zakładamy flaszę po winie?

 

Edit: tak przy okazji, by określić "czas stygnięcia", musimy ustalić, co oznacza ostygnięcie. Tak generalnie, zawsze jest to w nieskończoności.

 

Edit2: zacznijmy od podstaw. Prawo S-B (moc promieniowania z jednostki powierzchni):

niech nasza flasza będzie kulką litrową ( ). Promień owej kulki:

Całkowita moc promieniowania naszej flaszy to:

 

Tyle elementarz gimnazjalny. Kto jest chętny dalej rozwinąć myśl?

Edytowane 20 czerwca 2015 przez Astroboy

[pogo 102]

Za dużo wypiłem by to rozkminiać dokładniej.

Sądzę jednak, że w "próżni" kosmicznej jest ośrodek, do którego oddawane jest ciepło jest tak rzadki, że możemy pominąć wymianę cieplną i ograniczyć się wyłącznie do promieniowania, które będzie miało o wiele większe znaczenie... przynajmniej do czasu, aż różnica temperatur nie spadnie poniżej 20°...

Promieniowanie ciała o temperaturze pokojowej jest raczej małe, więc zamarzanie zajmie dużo czasu (warunki międzygwiezdne, gdzie praktycznie żadna gwiazda nie jest w stanie mierzalnie nic ogrzać)

[TrzyGrosze 67]

Czy by się ochłodziła błyskawicznie czy zachowała jak termos?

Najpierw, to się zagotuje.

A całość w wersji niekapslowanej, zachowa się jak silnik odrzutowy.

W wersji kapslowanej, jak granat.

Edytowane 21 czerwca 2015 przez TrzyGrosze

[Jajcenty 314]

Tyle elementarz gimnazjalny. Kto jest chętny dalej rozwinąć myśl?

Jestem trochę niewyspany i wyniki mnie zaskakują więc pewnie gdzieś się pomyliłem,. kilogram kulistej wody o temp 293K i powierzchni 0.05 m² będzie promieniował 20 W. Kilo wody ma do wydania 84 KJ zanim zacznie marznąc. 

Przy 20 W to jakieś 4000 sekund. Będzie stygnąć godzinę i 6 minut a jeszcze do uwzględnienia jest ciepło krzepnięcia.

 

W wersji kapslowanej, jak granat.

Nie musi wybuchnąć. To tylko 1 atm różnicy ciśnień. Dlatego łatwiej nam zwiedzać Księżyc niż Rów Mariański

 

Edit próżnia przy 20 K to tylko 0.01W

Edytowane 21 czerwca 2015 przez Jajcenty

[Astroboy 34]

No dobra. By nie bawić się w pisanie całeczek, tutaj odpowiednio prosty model (można sobie poklikać ).

Nasza flasza od 350 K do 20 K ochłodzi się w miesiąc z hakiem. Od 350 K do powiedzmy 270 K – kilkanaście minut.

 

Edit: Oczywiście Jajcenty, w tym modelu nie ma ciepła krzepnięcia. Zamarzać będzie trochę dłużej.

Edytowane 21 czerwca 2015 przez Astroboy

[Jajcenty 314]

 

 

No dobra. By nie bawić się w pisanie całeczek, tutaj odpowiednio prosty model

A w nim stoi:  In the real world, the surface will cool faster than the interior. The rate of heat transfer from the interior will be expected to limit the rate of radiative loss from the surface

Tymczasem Tobie, modelowi i mi też wychodzi, że to Stefan z Boltzmannem limitują proces.

[Astroboy 34]

Wszystko jest ok. Ci panowie dają ograniczenie na najkrótszy czas stygnięcia – rzeczywistość, ze względu na konieczność uwzględnienia przewodnictwa cieplnego wnętrze -> powierzchnia, jest trochę wolniejsza. Podejrzewam, że przy naszej tak małej flaszy jest to niewielki efekt. Co innego flasza wielkości Ziemi.

 

Edit: nie wiem oczywiście, czy transfer konduktywny będzie jednyny, w końcu może włączyć się konwekcja.

 

Edit2: generalnie założyliśmy, że ciało promieniuje powierzchnią. Przy flaszce część energii faktycznie wypromieniowywana jest z wnętrza…

By nie powodować rozdrabniania wątku przyjmijmy, że nasza flasza jest z ciemnego szkła.

Edytowane 21 czerwca 2015 przez Astroboy

[pogo 102]

 

W wersji kapslowanej, jak granat.

Nie musi wybuchnąć. To tylko 1 atm różnicy ciśnień.

 

Musi. Wiesz jaką objętość zajmuje para wodna o masie 1kg i ciśnieniu 1atm? 1 mol pary wodnej waży 18g i zajmuje zwykle 22,4dm³, czyli 1kg pary wodnej to ok. 1244litry. Ściśnięte w środku butelki o objętości 1dm³ daje ciśnienie ok 1244atm, jeśli dobrze pamiętam, że zależność jest tak prosta.

Żadna znana mi butelka tego nie wytrzyma.

 

Inna sprawa, że mam wątpliwości co do tego wrzenia. Wydaje mi się, że wrzenie skończy się po osiągnięciu odpowiedniego ciśnienia w środku butelki, czyli nawet do 1atm będzie wciąż daleko.

[Jajcenty 314]

 

 

Musi. Wiesz jaką objętość zajmuje para wodna o masie 1kg i ciśnieniu 1atm?

Mógłbym długo argumentować, ale szybciej będzie odwołać się do doświadczenia. Wiesz że astronauci wychodzą w przestrzeń i nie wybuchają? Zakapslowana butelka będzie trzymała 1atm, nic nie będzie parowało ani wrzało. 

[pogo 102]

Sam to napisałem w ostatnim akapicie. I nie będzie tam 1 atm. Prawdopodobnie początkowe, chwilowe wrzenie zatrzyma się już w okolicach 0,1 - 0,3 atm.

[Jajcenty 314]

Sam to napisałem w ostatnim akapicie. I nie będzie tam 1 atm. Prawdopodobnie początkowe, chwilowe wrzenie zatrzyma się już w okolicach 0,1 - 0,3 atm.

 

Dla ustalenia uwagi: do butelki po szampanie (wytrzymuje do 50 atm)  wlewam 250 ml wody (1/3 objętości) i szczelnie korkuję, korek też wytrzymuje 50 atm. Wyrzucam w przestrzeń kosmiczną. 

Nie będzie wrzenia. Ciśnienie zacznie powoli spadać.

 

edit: początkowe ciśnienie to 1 atm.

 

http://rwodne.50webs.com/rakiety.html

http://morony.pl/?p=458

Edytowane 21 czerwca 2015 przez Jajcenty

[TrzyGrosze 67]

Zakapslowana butelka będzie trzymała 1atm, nic nie będzie parowało ani wrzało.

 

Zakapslowana, z ciemnego szkła, WYSTAWIONA na promieniowanie słoneczne, w odległości nie większej od D (wartość trzeba wstawić ) od Słońca, rozgrzeje się > 100st.C, a więc do temp. wrzenia przy 1 at (uwięzione ciśnienie przy kapslowaniu). Na całym dystansie < D.

W odległości >>D, ciecz zamarznie i też wybuch ( bo nalane było pod korek).

 

Inna sprawa, że mam wątpliwości co do tego wrzenia. Wydaje mi się, że wrzenie skończy się po osiągnięciu odpowiedniego ciśnienia w środku butelki, czyli nawet do 1atm będzie wciąż daleko.

Takie doświadczenie to już można wykonać na powierzchni Ziemi ( ale nie w domu ), gotując np butelkę z piwem. Edytowane 21 czerwca 2015 przez TrzyGrosze

[pogo 102]

Gdy butelka jest daleko od Słońca (lub innej gwiazdy) lub jest w cieniu, to na pewno nie będzie tam wrzenia. Przy zamarzaniu prawdopodobnie butelka pęknie, ale bez przesady z nazywaniem tego granatem.

[Stanley 15]

Ja tam tak mało precyzyjnego pytania na KW dawno nie widziałem.

 

Nie wiem co Ci odpowiedzieć.

Oczywiste ze nie chce konkretnej odpowiedzi ale poznać to ogólnie - wyobrazić.

Do bilansu butelki wystawionej na słonce, brakuje jeszcze absorbcji.

Zakładam że przezroczysta absorbuje mniej niż emituje, zielona od piwa pewnie też, skoro dla pół powierzchni sześcianu 1dm3 = 0.03m2 i nasłonecznienia 1367W/m2 oraz absorbcji 100% = 41W a emisja Jajcentego ok 20W zatem w szklanej butli raczej sie ochłodzi. 

 

 

Jestem trochę niewyspany i wyniki mnie zaskakują więc pewnie gdzieś się pomyliłem,. kilogram kulistej wody o temp 293K i powierzchni 0.05 m² będzie promieniował 20 W. Kilo wody ma do wydania 84 KJ zanim zacznie marznąc. 

Przy 20 W to jakieś 4000 sekund. Będzie stygnąć godzinę i 6 minut a jeszcze do uwzględnienia jest ciepło krzepnięcia.

 

Dzieki Jajceny. Podpowiedziałeś bardzo dużo.

 

Chłodzenie

Skoro czajnik wrzatku na ziemi potrzebuje ~30-45min do ostudzenia, herbata w szklance ok 20-30minut zatem ochładzanie w próżni nie jest 10x szybsze niż na ziemi ani 10x wolniejsze(o to mi chodziło). Oddawanie ciepła na drodze emisji podczerwieni jest w takim razie podobnie szybkie na drodze zderzeń między cząsteczkami z powietrzem w atmosferze ~1000hPa, temp 0'C wilgotność 50%?

Zatem w termosie lustro jest równie == ważne co próżnia. ~50 na 50.

 

Ogrzewanie.

Jeśli słońce na powierzchni ziemi ma 1000W/m2 (1367 W/m2 na orbicie) i pomalować by butelkę na czarno(żeby absorbowała światło), połowa powierzchni byłaby oświetlona połowa przesłoniona(no nie do końca skoro półprzezroczysta na czuja... 0.75?)  

Powiedzmy że pochłaniałaby 0.5 powierzchni * 50% absorbcji * 1367W/m2 = 340W/m2 dla litrowego sześciennego baniaka powierzchnia 0.03m2 * 341W/m2 = +10W jeśli emituje 20W ale absorbcja ścianek = 50%(10W) to bilans jest 0?

Przelot na niskiej orbicie trwa 90minut połowa czasu to wystawienie na słońce(bilans zero) połowa w cieniu ochłodzila by sie po dwóch przelotach?

Przy cieple właściwym 4189,9kJ/kg*K ochładzanie 45'C/h?

Gdyby butelka była przezroczysta raczej nie miałby szans dodatniego bilansu gdyby byla aluminiowa mogłaby się ugotować.

Łajka zgineła bo się "ugotowała" w metalowej puszce..

Nadal pozostaje pytanie jaka byłaby temperatura lodu po rozsadzeniu butelki na orbicie?

 

Ile kJ energii można uzyskać(wtłoczyć) z samego jej odparowania?

~ 2260kJ z litra? 627W/h chłodku?

Gdyby rozszczelnić 1l butelke to woda 100'C * 4189kJ/(kg * K) =  418kJ/kg energii zamarznie <1s ???

Zatem na tej podstawie człowieka po otwarciu skafandra rozsadzi i zamrozi, tak?

 

PYTANIE o czarne tworzywa

Kosmos i słońce vs np. czarna guma?

Do jakiej może sie nagrzać tapicerka, plastiki, opony itd. (podobne materiały, czarne) w samochodzie w pełnym nasłonecznieniu np. na powierzchni ksieżyca? Na ziemi w zmniejszonym przepływie powietrza potrafią mieć nawet 80'C

Jak to obliczyć na ksieżycu, w próżni? Temperatura powierzchni ~50'C

http://www.workingonthemoon.com/WOTM-ThermalEnvrnmnt.html

 

http://www.armaghplanet.com/blog/nasas-lunar-rover-everything-you-need-to-know.html

 

Tablice materiałowe: http://kurtz.zut.edu.pl/fileadmin/BE/Tablice_materialowe.pdf

Guma ma 1000kJ/kg*K podobnie jak asfalt, bazalt.

Jaka jest zdolność do absorbcji światła np. czarnej gumy, tworzywa, smoły?

Jak obliczyć temperature znając nasłonecznienie na podstawie temp. powierzchni np. z bazaltu?

Plus minus.

 

-------------------------

 

W samochodzie na orbicie: W słońcu paczka czipsów 200g żeby mieć 390kcal na 45minut orbitalnej nocy i piwo do bagażnika żeby ochłodzić. W słońcu tapicerka będzie ciepła jak upalnym latem, piwo jak znalazł. W cieniu móz troche wolniej dosięgnie niż zimno zimą. Więc lecąc na orbicie schowany trzeba siedzieć pod kocem termicznym i czekać na słońce? Warunki zbliżone do wielkich mrozów w stacji arktycznej przy bezwietrznej pogodzie z tym że złońce świeci jak na sacharze. Nie wiem czy mój samochod to wytrzyma ale wiem teraz jak sobie wyobrazić pobyt na orbicie.

 

Nie musi wybuchnąć. To tylko 1 atm różnicy ciśnień. Dlatego łatwiej nam zwiedzać Księżyc niż Rów Mariański

 

Jest wprost odwrotnie, bo Rów Mariański odwiedzili ludzie i wrócili.

Ksieżyc jedynie w snach.

Edytowane 21 czerwca 2015 przez Stanley

[pogo 102]

 

 

Jest wprost odwrotnie, bo Rów Mariański odwiedzili ludzie i wrócili. Ksieżyc jedynie w snach.

https://pl.wikipedia.org/wiki/Teorie_spiskowe_o_lądowaniu_Apollo_na_Księżycu

Podważ wszystkie odpowiedzi jakie tam padły, to zaczniemy dalszą dyskusję.

[Astroboy 34]

Do bilansu butelki wystawionej na słonce, brakuje jeszcze absorbcji.

 

No przecież uprościliśmy jak się dało, by cokolwiek policzyć analitycznie; swoją drogą, zwróciłem Ci uwagę na brak precyzji w pytaniu.

 

Czy bilans emisji i absorbcji dla samochodu również jest ujemny tak jak wody? -> Czy wyższy niż samochód zostawiony w pełnym słoncu na ziemi? Czy tapicerka by mi wytrzymała?

 

Stanley, gwarantuję Ci, że napisanie bilansu energetycznego dla samochodu będzie zdecydowanie trudniejsze, niż dla gwiazdy (trochę głupio zakładać, że w pierwszym przybliżeniu samochód jest jednorodną kulą ).

Wydaje mi się, że w takich kwestiach nic lepszego niż empiria nie ma. Samochód na plecy i na Księżyc.

 

Edit: muszę dodać, że dykusja z Tobą jest dosyć trudna. Notorycznie edytujesz po odpowiedziach zmieniając całkowicie treść posta, co jest moim zdaniem wysoce naganne. Wiemy oczywiście, że Wilk tu wiele nie poradzi – szkoda.

Edytowane 21 czerwca 2015 przez Astroboy

[tomak 1]

 

Zatem na tej podstawie człowieka po otwarciu skafandra rozsadzi i zamrozi, tak?

 

 

Wystarczy trochę poszukać w sieci (np. tu http://www.eioba.pl/a/1m96/przetrwac-w-prozni-kosmicznej), żeby się dowiedzieć, że nic takiego się nie stanie.

Nie zamrozi (przynajmniej nie szybko), nie rozsadzi (chyba, że płuca jak będziemy próbowali zatrzymać w nich powietrze) - człowiek się po prostu udusi po kilkunastu (może nieco więcej?) sekundach. W sieci można znaleźć też opisy wypadków, podczas których ludzie przeżyli krótki okres przebywania w warunkach próżni - widziałem jakiś film dokumentalny na YT.

 

Mnie za to ciekawi czy bez skafandra ciśnieniowego ale z jakimś (specjalnym?) aparatem tlenowym człowiek ma szansę pożyć trochę dłużej i ile maksymalnie, oczywiście zakładając, że da się dostarczać tlen bez uszkadzania płuc i, że znajdujemy się w możliwie najlepszym położeniu jeżeli chodzi o temperaturę.

[pogo 102]

NASA oficjalnie twierdzi, że człowiek może przeżyć ok. 15 sekund w przestrzeni kosmicznej bez skafandra.

Z rozsadzaniem płuc też nie jest tak źle. W skafandrze jest tylko 0,3 atmosfery, więc spokojnie do wytrzymania dla naszych mięśni i tkanek.

Gdyby udało się skonstruować skafander, który może mieć w środku próżnię, a i tak dostarczać tlen do organizmu to może by się dało w tym całkiem swobodnie poruszać i żyć. Ale raczej nie byłoby to nic przyjemnego, a i sam astronauta nie miałby żadnej kontroli nad swoim oddechem i musiałby za niego to robić automat. Można też zapomnieć o jakimkolwiek mówieniu. Zrobienie bańki z powietrzem na głowie wydaje się dość ryzykowne, różnica ciśnień między głową a klatką piersiową uniemożliwi wypuszczenie powietrza.

Oczywiście to tylko takie moje zgadywanie, niczym nie mogę go poprzeć.

[Astroboy 34]

 

 

oczywiście zakładając, że da się dostarczać tlen bez uszkadzania płuc

 

Prawdę powiedziawszy, nie mam pojęcia Tomak (sam chętnie się dowiem), ale podejrzewam, że respiracja to jednak podstawowy problem. Resztę pewnie załatwiłby odpowiednio ścisły strój i odpowiednie goo, ups, okulary, a właściwie maska. Myślę oczywiście o rozwiązaniu na "kilkanaście" minut.

 

Pogo, w rzeczy samej, różnica ciśnień może być problemem.