Нещодавно я сів на рейс і помітив температуру зовнішнього повітря -53 ° C на висоті 36860 футів (11,23 км). Я не знаю, що викликає таку температуру замерзання на цій висоті, але мені було цікаво, що на висоті (просторі) можуть бути навіть температури замерзання. Тут у мене виникли сумніви, тобто що станеться, якщо кубик льоду залишиться в просторі? Чи тане воно чи залишиться таким, яким воно є?
Відповіді:
Це залежить від того, де ти в космосі.
Якщо просто покласти її на орбіту навколо Землі, вона сублімує: середня температура поверхні чогось на відстані Землі від Сонця становить близько 220 К, що твердо знаходиться у фазі пари для води у вакуумі, а пара твердої пари перехід при цій температурі не проходить через рідку фазу. З іншого боку, якщо ви покладете кубик льоду в хмару Оорта, він виросте: середня температура поверхні 40 К або нижче, добре переходить у тверду фазу, тому вона підбереться (або підхопить) газ та інші предмети в космосі.
Комета - грубе наближення до кубика льоду. Якщо ви думаєте про те, що відбувається з кометою в різних місцях, це те, що буде з вашим кубиком льоду.
Це сублімувало б. Замерзла маса води зменшиться в розмірі, оскільки вода перетворюється з твердого речовини в газ (не перетворюючись на рідину) і відтікає.
У вакуумі космосу найважливішим є врахування того, скільки випромінювання поглинав би кубик льоду, наприклад, від сусідніх зірок, і як швидко сам кубик льоду випромінював би енергію (з використанням закону Віна ), знаходячи, яка температура кубика льоду виробляють рівновагу (температуру, при якій кубик льоду випромінює енергію з тією ж швидкістю, яку він поглинав енергію), а потім визначають, чи є ця температура вище або нижче температури плавлення куба льоду. Якщо вона буде вище температури плавлення (води у вакуумі), то, як сказали інші відповіді, кубик льоду сублімуватиме; якщо вона буде нижче температури плавлення, то кубик льоду залишився б замерзлим.
Зокрема, для кубика льоду, який є кубом на орбіті навколо Сонця з однією стороною, спрямованою до сонця, вам потрібно буде обчислити, скільки енергії сторона, що стоїть перед сонцем, поглинає від сонця, а також скільки енергії випромінюється від усіх шести сторін куба, а потім знайти рівноважну температуру.