Ville et glass vann fryse eller koke i verdensrommet?
Kokepunktet for vann i vakuum
julos / Getty Images
Her er et spørsmål du kan tenke på: Vil du ha et glass vann fryse eller Kok opp i verdensrommet? På den ene siden tror du kanskje at rommet er veldig kaldt, godt under frysepunktet for vann . På den annen side, plass er et vakuum , så du forventer at lavtrykk vil få vannet til å koke til damp. Hva skjer først? Hva er kokepunktet for vann i vakuum, forresten?
Viktige ting: Ville vannet koke eller fryse i verdensrommet?
- Vann koker umiddelbart i rommet eller et hvilket som helst vakuum.
- Rom har ikke en temperatur fordi temperatur er et mål på molekylbevegelse. Temperaturen til et glass vann i rommet vil avhenge av om det var i sollys, i kontakt med en annen gjenstand eller flytende fritt i mørket.
- Etter at vann har fordampet i et vakuum, kan dampen kondensere til is eller det kan forbli en gass.
- Annen væske, som blod og urin, koker umiddelbart og fordamper i vakuum.
Urinering i verdensrommet
Som det viser seg, er svaret på dette spørsmålet kjent. Når astronauter urinerer i verdensrommet og slipper innholdet, koker urinen raskt til damp, som umiddelbart desublimerer eller krystalliserer direkte fra gassen til fast fase til bittesmå urinkrystaller. Urin er ikke helt vann, men du forventer at den samme prosessen skjer med et glass vann som med astronautavfall.
Hvordan det fungerer
Rommet er faktisk ikke kaldt fordi temperaturen er et mål på bevegelsen til molekyler. Hvis du ikke har materie, som i et vakuum, har du ikke temperatur . Varmen som gis til glasset med vann vil avhenge av om det var i sollys, i kontakt med en annen overflate eller ute på egen hånd i mørket. I det store rommet vil temperaturen på et objekt være rundt -460°F eller 3K, som er ekstremt kaldt. På den annen side, polert aluminium i fullt sollys har vært kjent for å nå 850°F. Det er ganske stor temperaturforskjell!
Det spiller imidlertid ingen rolle når trykket er nesten et vakuum. Tenk på vann på jorden. Vann koker lettere på en fjelltopp enn ved havnivå. Faktisk kan du drikke en kopp kokende vann på noen fjell og ikke bli brent! I laboratoriet kan du få vann til å koke ved romtemperatur ganske enkelt ved å bruke et delvis vakuum på det. Det er det du forventer skal skje i verdensrommet.
Se Vannkoke ved romtemperatur
Selv om det er upraktisk å besøke verdensrommet for å se vannet koke, kan du se effekten uten å forlate hjemmet eller klasserommet. Alt du trenger er en sprøyte og vann. Du kan få en sprøyte på ethvert apotek (ingen nål nødvendig), eller mange laboratorier har dem også.
- Sug en liten mengde vann inn i sprøyten. Du trenger bare nok til å se det -- ikke fyll sprøyten helt.
- Legg fingeren over åpningen på sprøyten for å forsegle den. Hvis du er bekymret for å skade fingeren, kan du dekke åpningen med et stykke plast.
- Mens du ser på vannet, trekk tilbake på sprøyten så raskt du kan. Så du vannet koke?
Kokepunkt for vann i et vakuum
Selv plass er ikke et absolutt vakuum, selv om det er ganske nært. Dette diagram viser kokepunkter (temperaturer) til vann ved forskjellige vakuumnivåer. Den første verdien er for havnivå og deretter ved synkende trykknivåer.
| Temperatur °F | Temperatur °C | Pressure (PSIA) |
| 212 | 100 | 14.696 |
| 122 | femti | 1.788 |
| 32 | 0 | 0,088 |
| -60 | -51.11 | 0,00049 |
| -90 | -67,78 | 0,00005 |
Kokepunkter for vann ved forskjellige vakuumnivåer
Kokepunkt og kartlegging
Effekten av lufttrykk på koking har vært kjent og brukt til å måle høyde. I 1774 brukte William Roy barometertrykk for å bestemme høyden. Målingene hans var nøyaktige til innenfor én meter. På midten av 1800-tallet brukte oppdagelsesreisende kokepunktet til vann for å måle høyde for kartlegging.
Kilder
- Berberan-Santos, M.N.; Bodunov, E.N.; Pogliani, L. (1997). 'På den barometriske formelen.' American Journal of Physics . 65 (5): 404–412. gjør jeg: 10.1119/1.18555
- Hewitt, Rachel. Kart over en nasjon - en biografi om ordnance-undersøkelsen . ISBN 1-84708-098-7.