Что происходит с водой в открытом космосе?

I2207

В одной фантастике про полёт на марс, по-моему "Миссия на Марс", был эпизод про то, как в корабле произошла утечка и вода стала выходить наружу, в открытый космос, при этом сразу превращаясь в лёд. Долго пытался со своей школьной физикой подогнать базу, придумал 2 варианта: либо молекулы бесконтрольно покидают поверхность либо тепловое излучение также всё уходит. Вообще, будет ли вода замерзать?

zuzaka

не будет. Точнее, будет, но не моментально. И вообще, она будет очень быстро испаряться (естественно, охлаждаясь)

sidorskys

Скорее она большей частью испарится, потому что для воды той температуры, когда при атмосферном давлении она жидкая, в вакууме естественное состояние - газ. Собственно, жидкое соcтояние для неё вообще в вакууме неустойчиво. Так что она должна закипеть.

_mrz

В одной фантастике про полёт на марс, по-моему "Миссия на Марс", был эпизод про то, как в корабле произошла утечка и вода стала выходить наружу, в открытый космос, при этом сразу превращаясь в лёд. Долго пытался со своей школьной физикой подогнать базу, придумал 2 варианта: либо молекулы бесконтрольно покидают поверхность либо тепловое излучение также всё уходит. Вообще, будет ли вода замерзать?
ИМХО вода в вакууме должна очень быстро испаряться, в итоге за короткое время часть воды испаряется, остаток кристаллизуется - скорее всего в виде множества мелких кристалликов, превращаясь в ледяную пыль плюс рассеивающийся пар.
Забей на фантастические фильмы, если там не в воде дело, то наверно найдется какой-нибудь гораздо более вопиющий бред.

artobus

ИМХО вода в вакууме должна очень быстро испаряться, в итоге за короткое время часть воды испаряется, остаток кристаллизуется
какой еще там остаток кристализуется, испарится вся нафиг. если только ее не слишком много, тогда уж за счет гравитационных сил затвердеет, наверно

stat52349

Лёд вскоре тоже испарится.

sidorskys

Если у Земли на солнышке, то да.
В общем нужно по диаграме состояния смотреть. При температуре заметно выше нуля Цельсия в вакууме вода точно бывает только газом.

_mrz

какой еще там остаток кристализуется, испарится вся нафиг. если только ее не слишком много, тогда уж за счет гравитационных сил затвердеет, наверно
гы гы
ботать физику, а не п*здеть в форуме
Есть такая штука в классической физике - "закон сохранения энергии" называется.
У воды молекулы связаны (взаимодействуют) и потенциальная энергия этой системы молекул отрицательна и полная энергия тоже отрицательна (иначе молекулы и так бы разлетелись и никакой воды не было бы) равная минус энергия связи.
А у разреженного газа потенциальная энергия нулевая, поскольку молекулы не взаимодействуют, а полная энергия очевидно положительна (поскольку есть ненулевая кинетическая энергия).
Внимание вопрос: Если все испарилось, как вы говорите, то как это так получилось, что была отрицательная полная энергия, а стала положительная?
2
Лёд вскоре тоже испарится.
только если этот лед получает энергию извне (например поглощает излучение звезд или какие-нибудь космические лучи а получает он ее очень медленно, поскольку все равно большую часть электромагнитного излучения он отражает, поэтому если лед не очень близко к звезде нифига не "вскоре" он испарится, особенно учитывая его довольно большую энергию связи.

zuzaka

не соглашусь с последним пунктом. Лед получает дохренищи энергии от звезд, подозреваю, днем он моментально испарится.
Также не соглашусь с утверждением про энергию. Барьеры забыл?
А так - да, как я уже писал выше и как писал ты, полагаю, что вода частично испарится, а частично замерзнет

sidorskys

 
Внимание вопрос: Если все испарилось, как вы говорите, то как это так получилось, что была отрицательная полная энергия, а стала положительная?
У жидкой воды уже такая энергия, что ей в вакууме полагается быть газом.
 
подозреваю, днем он моментально испарится.
В космосе всегда "день".
Испарится, но не моментально. Если на расстоянии Земли, то несколько быстрее, чем, когда просто в солнечный день на улице валяется.

evochka

а как себя ведет огонь в невесомости?

antcatt77

> а как себя ведет огонь в невесомости?
скорее всего гаснет, Т.к. процессы конвекции нарушены, и кислород будет плохо поступать.

_mrz

не соглашусь с последним пунктом. Лед получает дохренищи энергии от звезд, подозреваю, днем он моментально испарится.
Моментально это за сколько?
Какая интенсивность солнечного излучения? Какова эффективная поверхность поглощения мелкого кристаллика? Каков коэффициент поглощения льда? (можно конечно еще учесть небольшую передачу энергии при отражении)
Если не под прямыми лучами очень близкой звезды (типа солнца думаю очень долго будет испаряться, а под прямыми лучами надо считать. Так сразу я бы не брался утверждать. Впрочем совершенно определенно вода все равно испарится намного быстрее, оставив лед, который проживет значительно дольше воды вне зависимости от того под прямыми лучами или нет.
Также не соглашусь с утверждением про энергию. Барьеры забыл?
Какие барьеры?
Я имел в виду предположительно "довольно большую энергию связи" по сравнению с поступающей извне энергией за небольшой промежуток времени.

artobus

Есть такая штука в классической физике - "закон сохранения энергии" называется.
У воды молекулы связаны (взаимодействуют) и потенциальная энергия этой системы молекул отрицательна и полная энергия тоже отрицательна (иначе молекулы и так бы разлетелись и никакой воды не было бы) равная минус энергия связи.
А у разреженного газа потенциальная энергия нулевая, поскольку молекулы не взаимодействуют, а полная энергия очевидно положительна (поскольку есть ненулевая кинетическая энергия).
Внимание вопрос: Если все испарилось, как вы говорите, то как это так получилось, что была отрицательная полная энергия, а стала положительная?
чё-то мне кажется, что это ты п***ишь
во-первых, молекулы воды обладают значительной кинетической энергией, когда они разлетятся их кинетическая энергия просто уменьшится на величину этой самой потенциальной энергии их взаимодействия
а во-вторых, в обычных условиях ты никогда не имеешь дело с в полной мере открытой системой, вся вода, будь она жидкость или твердое тело находится в равновесии со своим насыщенным паром (ну естественно лед тоже испаряется)
в-третьих, когда я пишу
если только ее не слишком много, тогда уж за счет гравитационных сил затвердеет, наверно
я имею ввиду, что уж если какие потенциальные силы и способны связать воду в вакууме, так это гравитационные, а не всякие там вандервальсовы и то му подобные, которые ответственны за агрегатные состояния воды при давлениях заметно больше 0, можно канечно посчитать до какой температуры надо охладить воду, чтоб она продолжительное время могла находится в вакууме в виде льда, но мне кажется что эта температура будет также близка к абсолютному 0, как вакуум в космосе по сравнению с нормальным давлением (мб в этом я и ошибаюсь, но уж получиться она заметно меньше 0 цельсия)

stat52349

только если этот лед получает энергию извне (например поглощает излучение звезд или какие-нибудь космические лучи а получает он ее очень медленно, поскольку все равно большую часть электромагнитного излучения он отражает, поэтому если лед не очень близко к звезде нифига не "вскоре" он испарится, особенно учитывая его довольно большую энергию связи.
Да, правда. Если смотреть кинетику, то сначала, пока высокая температура, молекулы воды с поверности льда будут очень быстро испаряться. Поток молекул будет прямо пропорционален площади поверхности и давлению насыщенного пара при температуре кристалла. Быстрые максвелловские молекулы будут забирать с собой энергию испарения, а лед будет охлаждаться. Учитывая, что энергия испарения льда выше, чем охлаждения, лед будет испаряться медленее, чем остывать. Вскоре его температура приблизится к абсолютному нулю и он станет сильно подвержен влиянию извне.

artobus

Вскоре его температура приблизится к абсолютному нулю и он станет сильно подвержен влиянию извне
по-моему вопрос в том сколько останется такого льда,я не исключаю что если он остывать будет от 20 гр цельсия, то его доля будет сравнима с 1/Na, т.е мб его и не останется. впрочем пусть физики посчитают, зная все формулы это не так уж и сложно

dumber

Паша, ты меня пугаешь!

PETERPETER

Я думаю, что капли воды, попавшие в космос, будут разорваны образовавшимися пузырьками пара, после чего частично замёрзнут, частично - испарятся. Далее, если эти льдышки будут далеко от звёзд, то они испаряться будут очень долго, если близко (скажем, несколько АЕ то для маленькой льдышки размером с каплю - дело секунд или минут. Это, конечно, относительно интуитивное предположение, нужно с числамы считать... Но главное отличие, что явно не учтено в фильме - это то, что пузырёк воды должен быть разорван при резком снижении окружающего давления (всё-таки давление паров даже при 20 градусах не такое уж и маленькое). IMHO, впрочем, вполне могу ошибаться.

_mrz

чё-то мне кажется, что это ты п***ишь
как говорит народная мудрость: Если кажется перекрестись.
во-первых, молекулы воды обладают значительной кинетической энергией, когда они разлетятся их кинетическая энергия просто уменьшится на величину этой самой потенциальной энергии их взаимодействия
Возьми и посчитай кинетическую и потенциальную энергию воды при 1атм. Это можно примерно сделать из удельной теплоты кипения, числа Авогадро, постоянной Больцмана, молярной массы воды. Задача школьного уровня.
Можешь заодно оценить какой процент воды испарится в вакууме, а какой кристаллизуется (при отсутствии внешнего излучения): для этого еще понадобится удельная теплота кристаллизации.
По моим подсчетам минус потенциальная энергия превосходит кинетическую более чем в 3 раза.
а во-вторых, в обычных условиях ты никогда не имеешь дело с в полной мере открытой системой, вся вода, будь она жидкость или твердое тело находится в равновесии со своим насыщенным паром (ну естественно лед тоже испаряется)
И что с того? Это-то здесь причем?
То, что на поверхности Земли, если вода находится в абсолютно сухой атмосфере, то рано или поздно она вся испарится, происходит вследствие того, что за счет теплопередачи к ней поступает энергия, поскольку вода в контакте с чем-то.
А в вакууме все не так. Нет там никакой теплопередачи.
я имею ввиду, что уж если какие потенциальные силы и способны связать воду в вакууме, так это гравитационные, а не всякие там вандервальсовы и то му подобные, которые ответственны за агрегатные состояния воды при давлениях заметно больше 0, можно канечно посчитать до какой температуры надо охладить воду, чтоб она продолжительное время могла находится в вакууме в виде льда, но мне кажется что эта температура будет также близка к абсолютному 0, как вакуум в космосе по сравнению с нормальным давлением (мб в этом я и ошибаюсь, но уж получиться она заметно меньше 0 цельсия)

А ты не подумал, что вода в вакууме очень быстро охлаждается за счет быстрого испарения? И потому ее остатки и кристаллизуются. Эти кристаллы и будут иметь температуру значительно меньше нуля Цельсия.
И потенциальная энергия связи за счет именно тех сил, которые отвечают за агрегатные состояния, превосходит кинетическую, поэтому не понимаю чем она может быть скомпенсирована, кроме внешнего излучения.
Я уж не говорю о том, что гравитационные силы на многие порядки меньше чем электромагнитные, включая ван-дер-ваальсовы (на тех расстояниях, на которых находятся друг от друга молекулы воды).

_mrz

Я думаю, что капли воды, попавшие в космос, будут разорваны образовавшимися пузырьками пара, после чего частично замёрзнут, частично - испарятся.
имхо вы правы
я тоже именно этот процесс имел в виду, когда писал свое имхо, потому я и написал про мелкие кристаллы льда.

zuzaka

под прямыми, конечно. Иначе какой же это день?
Говорят, человек сгорел бы, если б днем без скафандра вылез

sidorskys

 
Говорят, человек сгорел бы, если б днем без скафандра вылез
  
До момента смерти, он успел бы получить лишь сильный загар/ожёг от ультрафиолета.
Да и при долгом нахождении на солнце трупу в вакууме сгореть не получится.

antcatt77

сгореть - в смысле - окислиться, или в смысле, термически разложиться?

sidorskys

У слова "гореть" до сих пор был лишь один смысл...
Да и до термического разложения дело дойдёт очень не скоро. Нагреваться тело будет довольно-таки долго.
И, думаю, при достигнутых температурах разложится там не так уж и много компонентов.

popov-xxx25

 
Говорят, человек сгорел бы, если б днем без скафандра вылез
-- Итак, товарищи космонавты, партия решила отправить вас на солнце.
-- Так там же жарко, мы ж сгорим!
-- А вы что, думаете, в политбюро дураки сидят? Ночью полетите.
Говорят же тебе, нету в космосе дня и ночи, также как нету верха и низа. Есть свет и тень.
Поток (болометрический) лучистой энергии от солнца в районе Земли -- 1380 Вт/м^2 Если без скафандра вылезешь, то считай, что сел жопой на электроплитку. Плюс к тому ещё частицы всякие летают. только сгореть там сложновато, без кислорода-то. Да и раньше , чем ты почувствуешь эту "электроплитку", тебя порвёт нах. Давлением.

PETERPETER

Да и раньше , чем ты почувствуешь эту "электроплитку", тебя порвёт нах. Давлением.
Это заблуждение. Не порвёт, если смена давления будет не моментальной, а в течении 3 секунд, скажем.

popov-xxx25

А что будет?

TashaV

растянет

sidorskys

 
If you don't try to hold your breath, exposure to space for half a minute or so is unlikely to produce permanent injury. Holding your breath is likely to damage your lungs, something scuba divers have to watch out for when ascending, and you'll have eardrum trouble if your Eustachian tubes are badly plugged up, but theory predicts -- and animal experiments confirm -- that otherwise, exposure to vacuum causes no immediate injury. You do not explode. Your blood does not boil. You do not freeze. You do not instantly lose consciousness.
Various minor problems (sunburn, possibly "the bends", certainly some [mild, reversible, painless] swelling of skin and underlying tissue) start after ten seconds or so. At some point you lose consciousness from lack of oxygen. Injuries accumulate. After perhaps one or two minutes, you're dying. The limits are not really known.
You do not explode and your blood does not boil because of the containing effect of your skin and circulatory system. You do not instantly freeze because, although the space environment is typically very cold, heat does not transfer away from a body quickly. Loss of consciousness occurs only after the body has depleted the supply of oxygen in the blood. If your skin is exposed to direct sunlight without any protection from its intense ultraviolet radiation, you can get a very bad sunburn.

PETERPETER

ничего... Будет летать тушка по космосу, целая и невредимая
Вода и ткани не практически не расширяются, главное, чтобы воздух из лёгкий выйти успел.

stat52349

Из жидкостей растворенные газы попрут.

mtk79

Возьми и посчитай кинетическую и потенциальную энергию воды при 1атм. Это можно примерно сделать из удельной теплоты кипения, числа Авогадро, постоянной Больцмана, молярной массы воды. Задача школьного уровня.
- мне, конечно, лень читать все, что в треде написано, - но с чего Вы решили, что "в космосе 1 атм" и другие "земные" характеристики у водяных, да еще и равновесных, процессов ?

zuzaka

Не тупи. В том космосе, докуда человек успел добросить приборы, если не считать Челленджера, есть день. В том космосе, докуда человек добрался сам, есть и день, и ночь.

natunchik

Ага.
День - это когда ты лицом к солнцу, а ночь - когда спиной.

zuzaka

ночь - это когда Земля закрывает собой Солнце. Ровно то же самое, что подразумевается под носью на поверхности Земли.
детский сад, ей-богу

popov-xxx25

 
В том космосе, докуда человек успел добросить приборы, если не считать Челленджера, есть день.
Какого Челленджера? Который взорвался в 1986 году?
А ка же Пионеры, Вояджеры, другие межпланетные станции, SOHO? Им тоже земля ночь создаёт?
ночь - это когда Земля закрывает собой Солнце.
А на Луне ночь бывает только во время лунных затмений? Памойму это ты тупишь. Учёба за границей плохо сказывается на тебе.
 
В том космосе, докуда человек добрался сам, есть и день, и ночь.
Нет там ни дня ни ночи. Есть свет и есть тень. За исключением Луны, конечно.

zuzaka

Да, пардон, Вояджера.
На межпланетных станциях ночи нет, как я уже сказал. Там только день.
НОЧЬ нощь время, когда солнце бывает под закроем (горизонтом противоп. день.
Отсюда вывод: на орбитальных станциях есть и день, и ночь.
Между прочим, кто-то из космонавтов использовал термин "утро" - и ничего.

popov-xxx25

Отсюда вывод: на орбитальных станциях есть и день, и ночь.
А у них есть горизонт?

zuzaka

у Земли есть горизонт

zuzaka

кривая, ограничивающая часть земной поверхности, доступную взору

popov-xxx25

Откуда ты таких долбанутых определений набрался?
ЗЫ а у меня щас нет горизонта. Т.к. окно завшено шторами и земной поверхности я не вижу. Если же считать земной поверхностью мою комнату, то "ограничивающей" у неё нет, значит, нет и горизонта.

zuzaka

в словаре

popov-xxx25

Каком? что этот словарь говорит о физическом или математическом горизонте? О горизонте, определяемом через линию отвеса?

zuzaka

он ничего не говорит о горизонте через линию отвеса, но если тебе так интересно, он говорит о видимом, математическом и геодезическом горизонтах.
ГОРИЗОНТ в геологии - местное стратиграфическое подразделение, примерно соответствующее зоне стратиграфической. Включает одновозрастные породы разного литологического состава, охарактеризованные определенным комплексом органических остатков. --- (от греч. horizon, род. п. horizontos, букв. ограничивающий кривая, ограничивающая часть земной поверхности, доступную взору (видимый горизонт). Видимый горизонт увеличивается с высотой места наблюдения и обычно расположен ниже истинного (в математике) горизонта - большого круга, по которому небесная сфера пересекается с плоскостью, перпендикулярной к отвесной линии в точке наблюдения.
А твои апелляции к научным терминам кажутся левыми и надуманными, потому что слово "день", как и "ночь", очевидно имеют вполне обыденный смысл.

_mrz

Возьми и посчитай кинетическую и потенциальную энергию воды при 1атм. Это можно примерно сделать из удельной теплоты кипения, числа Авогадро, постоянной Больцмана, молярной массы воды. Задача школьного уровня.
- мне, конечно, лень читать все, что в треде написано, - но с чего Вы решили, что "в космосе 1 атм" и другие "земные" характеристики у водяных, да еще и равновесных, процессов ?
Вода попадает в космос оттуда, где она находится в равновесии при 1 атм. и температуре 273--373K, и полная энергия совокупности всех молекул воды (уже испарившихся и еще не испарившихся) при попадании в космос равна полной энергии при "земных условиях" (т.е. начальной полной энергии данной совокупности молекул). Закон сохранения энергии, епт.
PS: Если лень читать тред, то лучше пусть еще в добавок будет лень постить поверхностные глупости.

popov-xxx25

 
А твои апелляции к научным терминам кажутся левыми и надуманными, потому что слово "день", как и "ночь", очевидно имеют вполне обыденный смысл.
Это как посмотреть. Вот, например, такое обыденное понятие как сумерки (не богов, а переход ото дня к ночи) имеет вполне чёткое количественное определение. Даже 3. А именно:
 гражданские сумерки (пока солнце не ниже 6 градусов под видимым местным горизонтом)
 навигационные сумерки (12)
 астрономические (18).
Оставить комментарий
Имя или ник:
Комментарий: