Skulle ett glas vatten frysa eller koka i rymden?

Här är en fråga som du kan fundera över: Skulle ett glas vatten frysa eller koka i rymden? Å ena sidan kanske du tycker att utrymmet är väldigt kallt, långt under fryspunkten för vatten. Å andra sidan är utrymmet ett vakuum, så du kan förvänta dig att lågtrycket skulle leda till att vattnet kokar till ånga. Vilket händer först? Vad är kokpunkten för vatten i vakuum, hur som helst?

Viktiga takeaways: Skulle vatten koka eller frysa i rymden?

Vatten kokar omedelbart i rymden eller vakuum.
Rymden har inte en temperatur eftersom temperaturen är ett mått på molekylrörelse. Temperaturen på ett glas vatten i rymden beror på om det var i solljus eller inte i kontakt med ett annat föremål eller flyter fritt i mörker.
Efter att vatten förångats i vakuum kan ångan kondensera till is eller så kan den förbli en gas.
Annan vätska, som blod och urin, kokar omedelbart och förångas i vakuum.

Urinera i rymden

Som det visar sig är svaret på denna fråga känt. När astronauter urinerar i rymden och släpper innehållet, kokar urinen snabbt in ånga, som omedelbart avblöser eller kristalliserar direkt från gasen till fast fas till små urinkristaller. Urin är inte helt vatten, men du kan förvänta dig att samma process skulle inträffa med ett glas vatten som med astronautavfall.

Hur det fungerar

Utrymmet är faktiskt inte kallt eftersom temperaturen är ett mått på molekylers rörelse. Om du inte har materia, som i ett vakuum, har du inte temperatur. Värmen som tillförs glaset vatten beror på om det var i solljus, i kontakt med en annan yta eller ute på egen hand i mörkret. I djupa rymden skulle temperaturen hos ett objekt vara cirka -460 ° F eller 3K, vilket är extremt kallt. Å andra sidan har polerat aluminium i fullt solljus varit känt för att nå 850 ° F. Det är ganska temperaturskillnad!

Men det spelar ingen roll när trycket nästan är ett vakuum. Tänk på vatten på jorden. Vatten kokar lättare på en bergstopp än vid havsnivån. Du kan faktiskt dricka en kopp kokande vatten på vissa berg och inte bli bränd! I laboratoriet kan du få vatten att koka vid rumstemperatur helt enkelt genom att applicera ett partiellt vakuum på det. Det är vad du kan förvänta dig att hända i rymden.

Se vattenkoka vid rumstemperatur

Det är opraktiskt att besöka rymden för att se vattnet koka, men du kan se effekten utan att lämna ditt hem eller klassrummet komfort. Allt du behöver är en spruta och vatten. Du kan få en spruta på alla apotek (ingen nål behövs) eller många laboratorier har också dem.

Suga en liten mängd vatten i sprutan. Du behöver bara tillräckligt för att se det - fyll inte sprutan hela vägen.
Lägg fingret över sprutans öppning för att försegla den. Om du är orolig för att skada fingret kan du täcka öppningen med en plastbit.
När du tittar på vattnet, dra tillbaka på sprutan så snabbt du kan. Såg du vattnet koka?

Kokpunkt med vatten i vakuum

Även rymden är inte ett absolut vakuum, även om det är ganska nära. Detta diagram visar kokpunkter (temperaturer) för vatten vid olika vakuumnivåer. Det första värdet är för havsnivån och sedan vid sjunkande trycknivåer.

Temperatur ° F	Temperatur ° C	Tryck (PSIA)
212	100	14,696
122	50	1,788
32	0	0,088
-60	-51,11	0,00049
-90	-67,78	0,00005

Kokande vattenpunkter i olika vakuumnivåer

Kokpunkt och kartläggning

Effekten av lufttrycket på kokningen har varit känd och använts för att mäta höjden. 1774 använde William Roy barometriskt tryck för att bestämma höjd. Hans mätningar var korrekta till inom en meter. I mitten av 1800-talet använde upptäcktsresandens kokpunkt för att mäta höjd för kartläggning.

källor

Berberan-Santos, M. N .; Bodunov, E. N .; Pogliani, L. (1997). "På den barometriska formeln." American Journal of Physics. 65 (5): 404-412. doi: 10,1119 / 1,18555
Hewitt, Rachel. Map of a Nation - a Biography of the Ordnance Survey. ISBN 1-84708-098-7.

Vetenskap