можно ли вскипятить воду в космосе
Что случится с водой в космосе: замерзнет или испарится?
Космос — это пространство с рекордно низкой температурой и давлением. В таких условиях не может существовать вода и любое другое вещество в жидком состоянии. Что будет с водой, специально спущенной в космос? Она замерзнет или испарится?
Кипение и замерзание воды при нормальных условиях
Нормальными условиями считается давление, равное 760 мм рт. ст по ГОСТу (равняется атмосферному давлению) или же 100 кПа по ИЮПАК (используется для проведения химических и физических опытов). При нормальном давлении вода кипит при температуре 100°С, а замерзает — при 0 °С. Однако, изменение давления в большую или меньшую сторону изменяет температуру кипения воды с определенной тенденцией.
Парадоксы низкого и высокого давления
На кипение воды сильнее всего влияет не температура, а давление. Если его повысить по сравнению с нормальным, то вода закипит при температуре, которая больше 100°С (температуры кипения воды при обычных условиях). Если его понизить, то вода закипит при температуре, которая ниже 100°С. В космосе давление низко настолько, что условия почти напоминают вакуум. В такой ситуации вода, попавшая в космос, мгновенно закипит. Но что произойдет с ней дальше?
Может ли замерзнуть кипяченая вода?
В процессе кипения вода излучает тепло и отдает большую его часть, которая заключена в химических связях. Это понижает температуру жидкости. Если она находится в сосуде, то она может замерзнуть — покрыться коркой льда. Однако, такое возможно лишь тогда, если емкость имеет узкое горло и расширяется к низу. Замерзшая жидкость начнет сублимироваться — переходить из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое. Вода целиком превратиться в пар.
Если жидкость не находилась в сосуде, а была в свободном состоянии, то произойдет двоякая ситуация. Одна часть воды быстро испариться, а вторая успеет стать микроскопическими частичками льда.
Именно из-за экстремально низкого давления в открытом космосе не существует жидких веществ. В нем можно найти только газообразные или твердые.
В космосе вода проходит через ряд сложных этапов. Сначала она нагревается из-за очень низкого давления, а затем отдает тепло и охлаждается. Когда-то она достигает такого низкого значения, что замерзает окончательно. Однако, на этом этапе превращения вещества не прекращаются. После окончательного замерзания вода начинает испаряться, превращаясь в газообразное состояния, минуя жидкое. Этот процесс называется сублимацией. Таким образом, в космосе вода может существовать только в двух состояниях: газообразном и твердом.
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
Казалось бы не сложный вопрос: что произойдет с жидкой водой комнатной температуры при атмосферном давлении, если ее вылить в открытый космос?
Космос — очень, очень холодное место. На сильном холоде, как подсказывает нам жизненный опыт, вода превращается в лед — кристаллизуется.Но космос — это еще и самый близкий к идеальному вакуум, до которого можно дотянуться. Одна атмосфера эквивалентна давлению 6 x 1022 атомов водорода на квадратный метр. В лучших вакуумных камерах на Земле ученые создают давление в миллиарды раз меньшее, но в межзвездном пространстве оно опускается в миллионы и миллиарды раз ниже земных технических рекордов.А при пониженном давлении вода переходит в газообразное состояние — кипит.
Так что же произойдет, если жидкоая вода окажется одновременно при очень низком давлении и очень низкой температуре — замерзнет или мгновенно вскипит, превратившись в газ?
Ответ — в теплоемкости воды.
Космос холоден, но даже в межгалактическом пространстве вода очень неплохо сохраняет то тепло, которое ей когда-то сообщили. Резко охладить ее до температуры, близкой к абсолютному нолю, невозможно — слишком велика разница между комнатной (293 К) и средней по космосу. К тому же в момент, когда вода окажется в безвоздушном холодном мраке, силы поверхностного натяжения сформируют водяные сферы, и площадь охлаждения станет минимальной.
Таким образом процесс охлаждения будет идти невероятно медленно — по крайней мере до тех пор, пока каждая молекула не окажется сама по себе, вдалеке от других уголков H2O.
Итак, последовательность событий такова: попадая в открытый космос, вода сначала мгновенно становится газообразной, а затем замерзает в виде крошечных льдинок, заполняющих межзвездную пустоту.
Можно ли увидеть это в реальной жизни? Оказалось что да. По словам астронавтов МКС они много раз наблюдали этот эффект, когда выпускали в открытый космос… мочу из космического корабля!
Когда астронавты, сходив «по маленькому», освобождают космическую станцию от лишнего балласта и отправляют свою мочу в открытый космос, по их словам, она очень бурно кипит. А затем пар почти мгновенно переходит в фазу твердого состояния, и в конечном итоге в космосе получаются такие небольшие облака очень мелких кристаллов замороженной мочи…
А вот еще интересный аспект поведения воды в невесомости.
Что случится с водой в космосе?
Итак, недавно мы обсуждали, почему на Марсе нельзя снимать скафандр и дышать через трубку? Температура то там временами практически земная!
Что произойдет, если жидкую воду выплеснуть в космос? Вода окажется одновременно при очень низком давлении и очень низкой температуре. И что с ней произойдет? Замерзнет или мгновенно вскипит, превратившись в газ?
Самое интересное, что космонавты на МКС достаточно часто видят в реале, что происходит с жидкостью в открытом космосе…
Основной ответ можно получить вспомнив про теплоемкость воды.
Космос холоден, но даже в межгалактическом пространстве вода очень неплохо сохраняет то тепло, которое ей когда-то сообщили. Резко охладить ее до температуры, близкой к абсолютному нолю, невозможно — слишком велика разница между комнатной (293 К) и средней по космосу. К тому же в момент, когда вода окажется в безвоздушном холодном мраке, силы поверхностного натяжения сформируют водяные сферы, и площадь охлаждения станет минимальной.
Таким образом процесс охлаждения будет идти невероятно медленно — по крайней мере до тех пор, пока каждая молекула не окажется сама по себе, вдалеке от других уголков H2O.
Итак, последовательность событий такова: попадая в открытый космос, вода сначала мгновенно становится газообразной, а затем замерзает в виде крошечных льдинок, заполняющих межзвездную пустоту.
Можно ли увидеть это в реальной жизни? Оказалось что да. По словам астронавтов МКС они много раз наблюдали этот эффект, когда выпускали в открытый космос… мочу из космического корабля!
Когда астронавты, сходив «по маленькому», освобождают космическую станцию от лишнего балласта и отправляют свою мочу в открытый космос, по их словам, она очень бурно кипит. А затем пар почти мгновенно переходит в фазу твердого состояния, и в конечном итоге в космосе получаются такие небольшие облака очень мелких кристаллов замороженной мочи…
Что нельзя делать в космосе
«Космос от нас недалеко, всего в часе езды, если ваша машина способна ехать вверх», — говорил британский астроном Фред Хойл. Итак, у вас такая машина есть. Итак, вы на орбите. А теперь забудьте все, что вы считали само собой разумеющимся на Земле. В космосе нельзя так просто взять и.
Но стоп. Не в открытом космосе, конечно, — на МКС. В безвоздушном пространстве без скафандра вы не продержитесь и пары минут. Сначала ваши легкие и пищеварительный тракт заполнят расширяющиеся газы (из-за того, что в космосе нет внешнего давления), находящиеся внутри организма. От этого лопнут легкие, вода на слизистых оболочках глаз, рта и носа быстро закипит и испарится, а пузырьки газов попадут в кровеносную систему. Солнечная радиация оставит ожоги на коже. А тут уже подступит и банальное удушье. А потом закипание крови. Ну да ладно, вы же на МКС. Все хорошо. Но и там много своих «нет». Помимо очевидного — ходить, стоять, лежать — в космосе нельзя.
Писать шариковой ручкой
Вы никогда не задумывались, почему ручка перестает писать на стене или потолке? Понятное дело — из-за того, что чернила не поступают к крошечному шарику на конце стержня. Обычной ручке нужна сила тяжести, которая будет «толкать» чернила к основанию ручки и вы сможете писать. Но чем же пишут на орбите? Советские космонавты писали восковыми карандашами (графитовые стержни могли обломаться и стать угрозой для оборудования и дыхательной системы людей). Американские астронавты использовали фломастеры.
Space Pen (рус. спэйс-пэн — «космическая ручка», известна также под названием Zero Gravity Pen — «ручка невесомости») — шариковая ручка, созданная и продаваемая компанией Fisher Spacepen Co., в которой чернила находятся в специальном картридже под давлением
В «земном» понимании этого слова. Вспомним школьный курс физики. Чем выше мы поднимаемся, тем ниже температура кипения воды. Все дело в давлении атмосферы. На вершине горы оно будет меньше, чем у ее подножия. Поэтому при отсутствии давления, как в космосе, вода закипит почти моментально (а уже потом замерзнут частички ее пара, так как в космосе очень холодно). Но на МКС давление (и температуру, конечно) создают искусственно (без него бы космонавты просто погибли), правда, не такое, как на Земле, но вскипятить воду при нем все-таки можно. Она закипит при 85 °C. Но не вся.
В кипячении важно не только давление, но и конвекция — попросту перемешивание жидкости при нагревании (из-за действия силы тяжести). На МКС конвекции нет (в том числе и конвекции воздуха, поэтому там работают мощные вентиляторы; в противном случае космонавты были бы вынуждены вдыхать тот воздух, который только что выдохнули, и вскоре бы попросту задохнулись), поэтому вода в невесомости начинает кипеть только в месте нагрева, а остальная часть остается холодной. Поэтому на МКС установлен специальный «умный» чайник. Самый дорогой в мире.
31-я экспедиция на МКС. Астронавт Европейского космического агентства Андре Кейперс, бортинженер, играет с водой в космосе. 20 сентября 2012 года
Узнать точное время
Согласно теории относительности Эйнштейна. Не пугайтесь. Все просто. На орбите нет гравитации (вернее, она есть, но совсем небольшая — полное отсутствие силы притяжения возможно лишь в далеком космосе, где поблизости нет крупных планет и звезд). Но зато сама МКС вращается вокруг Земли с бешеной скоростью — 7,9 км/с. А исходя из теории относительности, гравитация и высокая скорость изменяют течение времени, замедляя его. Вникать не нужно. Просто примите как факт — время на МКС и на Земле течет неодинаково. На Земле быстрее, на МКС медленнее. На доли секунд. Какая ерунда? Если космонавт пробыл на орбите пару месяцев. А вот если он вернулся из путешествия к другой звезде, то не найдет на Земле даже своих правнуков — к тому времени они уже умрут.
40-я экспедиция на МКС. Бортинженер Олег Артемьев поделился снимком различных хронометражных устройств, которые он использует на орбите
На МКС просто запрещено их брать. И вот почему. В космосе изменяется ощущение запаха и вкуса. Необязательно сильно, и у всех по-разному. Но в основном в сторону более пресного вкуса и более острого запаха. То есть борщ будет каким-то несоленым, а запах роз каким-то очень резким. В первую очередь потому, что в условиях невесомости в верхней части тела скапливается больше крови, чем это происходит на Земле. Из-за этого обонятельные и вкусовые рецепторы дают «сбой». Вкусовые — слабее, поэтому на МКС поставляют множество всяких острых соусов и приправ. Обонятельные — наоборот. Так что никаких духов и одеколонов.
Кстати, аромат имеет и сам космос. Несмотря на весь свой вакуум, в котором, как известно, запахи не распространяются (но вакуум далеко не пуст, определенное количество атомов в нем-таки есть). Говорят, он похож на запах не то жареного бифштекса, не то сварки. А Луна пахнет пороховой гарью.
Праздничное застолье на МКС в честь смены экипажей
Увидеть мерцание звёзд
Тут все просто. Как говорил «универсальный человек» Леонардо да Винчи, «синева неба происходит благодаря толще освещенных частиц воздуха, которая расположена между Землей и находящейся наверху чернотой». По той же причине в космосе не мерцают звезды. Из-за «толщи частиц воздуха», то бишь атмосферы. Смотреть через нее на звезды — примерно то же, что смотреть через воду. Вода двигается, поэтому звезды начинают «дрожать». Но и воздух в нашей атмосфере — в непрерывном движении, да еще и разной плотности, а в космосе никакого воздуха нет. А на нет и мерцания нет.
Нет нагрузок — атрофируются мышцы. По полной программе. Наше тело лениво, в состоянии невесомости оно очень быстро привыкает к тому, что все «легко и просто». Не надо утруждаться, чтобы ходить:плыви себе среди бесчисленных проводков и кнопочек. Поэтому в свое время после возвращения в «юдоль слез» космонавты какое-то время не могли даже ходить — настолько были ослаблены их мышцы. Сегодня в их режиме — ежедневные и обязательные физические упражнения. И все равно после полета они чувствуют себя совсем не огурцом.
Конечно же, можно. Но с другими последствиями. Более серьезными, чем на Земле. Если сильно чихнуть в условиях невесомости — будет создан реактивный эффект, который закрутит человека и тогда велик риск получить по затылку «стеной», «потолком» или «полом» (ни одного из этих понятий на МКС, конечно, нет).
Экипаж 37-й экспедиции на МКС
Зажечь, например, спичку на МКС можно (если не учитывать запрет на «контрабанду» подобных вещей). Но гореть она будет по-другому. В невесомости горячий воздух не стремится вверх, поэтому пламя спички будет не вытянутым, как на Земле, а округлым, как шапочка для купания. А еще из-за отсутствия силы тяжести не будут происходить процессы перехода частиц горения от области с высокой температурой к областям с более низкой, поэтому спичка быстро потухнет.
Пламя свечи на Земле и в условиях невесомости
Чего нельзя делать в космосе
«Космос от нас недалеко, всего в часе езды, если ваша машина способна ехать вверх», — говорил британский астроном Фред Хойл. Итак, у вас такая машина есть. Итак, вы на орбите. А теперь забудьте все, что вы считали само собой разумеющимся на Земле. В космосе нельзя так просто взять и.
Но стоп. Не в открытом космосе, конечно, — на МКС. В безвоздушном пространстве без скафандра вы не продержитесь и пары минут. Сначала ваши легкие и пищеварительный тракт заполнят расширяющиеся газы (из-за того, что в космосе нет внешнего давления), находящиеся внутри организма. От этого лопнут легкие, вода на слизистых оболочках глаз, рта и носа быстро закипит и испарится, а пузырьки газов попадут в кровеносную систему. Солнечная радиация оставит ожоги на коже. А тут уже подступит и банальное удушье. А потом закипание крови. Ну да ладно, вы же на МКС. Все хорошо. Но и там много своих «нет». Помимо очевидного — ходить, стоять, лежать — в космосе нельзя…
Увидеть мерцание звезд
Тут все просто. Как говорил «универсальный человек» Леонардо да Винчи, «синева неба происходит благодаря толще освещенных частиц воздуха, которая расположена между Землей и находящейся наверху чернотой». По той же причине в космосе не мерцают звезды. Из-за «толщи частиц воздуха», то бишь атмосферы. Смотреть через нее на звезды — примерно то же, что смотреть через воду. Вода двигается, поэтому звезды начинают «дрожать». Но и воздух в нашей атмосфере — в непрерывном движении, да еще и разной плотности, а в космосе никакого воздуха нет. А на нет и мерцания нет.
Писать шариковой ручкой
Вы никогда не задумывались, почему ручка перестает писать на стене или потолке? Понятное дело — из-за того, что чернила не поступают к крошечному шарику на конце стержня. Обычной ручке нужна сила тяжести, которая будет «толкать» чернила к основанию ручки и вы сможете писать. Но чем же пишут на орбите? Советские космонавты писали восковыми карандашами (графитовые стержни могли обломаться и стать угрозой для оборудования и дыхательной системы людей). Американские астронавты использовали фломастеры.
Вскипятить чайник
В «земном» понимании этого слова. Вспомним школьный курс физики. Чем выше мы поднимаемся, тем ниже температура кипения воды. Все дело в давлении атмосферы. На вершине горы оно будет меньше, чем у ее подножия. Поэтому при отсутствии давления, как в космосе, вода закипит почти моментально (а уже потом замерзнут частички ее пара, так как в космосе очень холодно). Но на МКС давление (и температуру, конечно) создают искусственно (без него бы космонавты просто погибли), правда, не такое, как на Земле, но вскипятить воду при нем все-таки можно. Она закипит при 85 °C. Но не вся.
В кипячении важно не только давление, но и конвекция — попросту перемешивание жидкости при нагревании (из-за действия силы тяжести). На МКС конвекции нет (в том числе и конвекции воздуха, поэтому там работают мощные вентиляторы; в противном случае космонавты были бы вынуждены вдыхать тот воздух, который только что выдохнули, и вскоре бы попросту задохнулись), поэтому вода в невесомости начинает кипеть только в месте нагрева, а остальная часть остается холодной. Поэтому на МКС установлен специальный «умный» чайник. Самый дорогой в мире.
Узнать точное время
Согласно теории относительности Эйнштейна. Не пугайтесь. Все просто. На орбите нет гравитации (вернее, она есть, но совсем небольшая — полное отсутствие силы притяжения возможно лишь в далеком космосе, где поблизости нет крупных планет и звезд). Но зато сама МКС вращается вокруг Земли с бешеной скоростью — 7,9 км/с. А исходя из теории относительности, гравитация и высокая скорость изменяют течение времени, замедляя его. Вникать не нужно. Просто примите как факт — время на МКС и на Земле течет неодинаково. На Земле быстрее, на МКС медленнее. На доли секунд. Какая ерунда? Если космонавт пробыл на орбите пару месяцев. А вот если он вернулся из путешествия к другой звезде, то не найдет на Земле даже своих правнуков — к тому времени они уже умрут.
Надушиться духами
На МКС просто запрещено их брать. И вот почему. В космосе изменяется ощущение запаха и вкуса. Необязательно сильно, и у всех по-разному. Но в основном в сторону более пресного вкуса и более острого запаха. То есть борщ будет каким-то несоленым, а запах роз каким-то очень резким. В первую очередь потому, что в условиях невесомости в верхней части тела скапливается больше крови, чем это происходит на Земле. Из-за этого обонятельные и вкусовые рецепторы дают «сбой». Вкусовые — слабее, поэтому на МКС поставляют множество всяких острых соусов и приправ. Обонятельные — наоборот. Так что никаких духов и одеколонов.
Кстати, аромат имеет и сам космос. Несмотря на весь свой вакуум, в котором, как известно, запахи не распространяются (но вакуум далеко не пуст, определенное количество атомов в нем-таки есть). Говорят, он похож на запах не то жареного бифштекса, не то сварки. А Луна пахнет пороховой гарью.
Забросить спорт
Нет нагрузок — атрофируются мышцы. По полной программе. Наше тело лениво, в состоянии невесомости оно очень быстро привыкает к тому, что все «легко и просто». Не надо утруждаться, чтобы ходить:плыви себе среди бесчисленных проводков и кнопочек. Поэтому в свое время после возвращения в «юдоль слез» космонавты какое-то время не могли даже ходить — настолько были ослаблены их мышцы. Сегодня в их режиме — ежедневные и обязательные физические упражнения. И все равно после полета они чувствуют себя совсем не огурцом.
Чихнуть
Конечно же, можно. Но с другими последствиями. Более серьезными, чем на Земле. Если сильно чихнуть в условиях невесомости — будет создан реактивный эффект, который закрутит человека и тогда велик риск получить по затылку «стеной», «потолком» или «полом» (ни одного из этих понятий на МКС, конечно, нет).
Долго смотреть на языки пламени
Зажечь, например, спичку на МКС можно (если не учитывать запрет на «контрабанду» подобных вещей). Но гореть она будет по-другому. В невесомости горячий воздух не стремится вверх, поэтому пламя спички будет не вытянутым, как на Земле, а округлым, как шапочка для купания. А еще из-за отсутствия силы тяжести не будут происходить процессы перехода частиц горения от области с высокой температурой к областям с более низкой, поэтому спичка быстро потухнет.