Влияние космического вакуума

Riсhman77

Riсhman77
Статус: Offline
Реєстрація: 09.01.2010
Повідом.: 157
Влияние космического вакуума

Я не знаток астрофизки, потому интересно узнать а как же будет влиять космический вакуум на разные предметы, тела, вещества ну например в пределах гелеопаузы, где нет инфракрасного излучения.
Начать к примеру хотя бы с железа. Взять железный прут нагреть до 50 градусов Цельсия и отправитьм в космос. Интересно сколько он будет держать эту температуру?
 
Это нужно считать процесс лучистого теплообмена. И всё. Правда не могу посоветовать ничего конкретного, разве что учебники по ракетным двигателям, но там тепловое состояние конструкции обычно рассматривается стационарное. Поищи приложения уравнений матфизики, либо что-то практическое по теплотехнике, там точно должно быть решение задач на скорость теплообмена.

Еще посмотри эти две софтины, если будет не лень с ними разбираться:
Тільки зареєстровані користувачі бачать весь контент у цьому розділі

Тільки зареєстровані користувачі бачать весь контент у цьому розділі
 
В этом случае еще проще. Поскольку было сказано, что внешнего инфракрасного излучения в том месте нет (надо предполагать, что Земля и другие его источники находятся далеко), то не будет и теплообмена - будет просто потеря тепла излучением. Расчитывается для абсолютно черного тела (пусть наш прут будет черный) по известному закону Стефана-Больцмана. Теплоемкость прута тоже можно вычислить. Совместив формулы, получим зависимость температуры прута от времени.
 
Ребята, спасибо большое за советы и проявленный интерес. Но мне честно так в падло искать учебники, расчитывать по формулам и тд. Мне на самом деле не нужны точные расчеты времени теплообмена ввакууме. Хотя бы примерно , поверхностно узнать за какое время железный прут придет к -273 градуса Цельсия, то есть бриблизится к нормальной температуре. Нормальной я ее называю потому что у нас на земле как раз средняя температура не нормаьлная, она касается конкретно планеты Земли, а во всей вселеной все тела стремятся к -273, вот потому она нормальная. Так вот я так понимаю наш железный прут с заданной температурой 50 градусов Цельсия будет терять температуру за счет реликтового излучения, по друому по моему прут никак не отдаст. (не забыли где это все мы проводим? За пределами солечной системы. нет влияния гравитации для такого маленькго прута, нет инфракрасного, нет Z частиц, нет ничего, даже солнечного ветра).

Tom Orrow сказав(ла):
А можно поинтересоваться, чем вызван интерес? :)
Натисніть, щоб розгорнути...

Да не знаю даже, просто стало вдруг интересно и все :)

Еще пришел в голову один опыт с водой. ) Если поместить в космический вакуум 1 кубический метр воды - что произойдет?
Я догадываюсь, но может я не прав, поправите. Если поместить один куб воды в космический вакуум - вода начнет быстро испарятся, при испарении начнет вода резко замерзать. так вот интересно какой массы шарик льда останется с одного куба жидкой воды?
 
Останнє редагування:
Раз не стоит задача получить конкретное число, то попробуем хотя бы попасть в порядок возможных значений.
Предлагаю следующий опыт.
Нам нужна среда без конвекции и обратного лучистого теплообмена, таковой в домашних условиях может послужить повторяющая форму нашего прутка выемка в пенопласте черного цвета.
Принимаем допущение, что величина разности температур не влияет на интенсивность теплообмена (1). Далее нагреваем до заданной температуры T (пусть 50*С) пруток, помещаем его в черный пенопласт, и ждем охлаждения до температуры окружающей среды To, например до 0*C в холодильнике. Замеряем время t, затраченное на охлаждение на эту разность dT = T - To = 50.
А далее от To до абсолютного нуля T00 у нас по шкале есть 273*, т.е. еще ~5,5 промежутков по dT. Таким образом время t умножаем на 5,5, и получаем время полного охлаждения.
Ну где-то так по крайней мере в порядок величины можем попасть, я зависимости от силы условия в допущении 1.
 
Опыт с пенопластом по целому ряду причин совершенно некорректный. Теория, его описывающая, еще некорректней.

Ладно, попробую расчитать приблизительно. Для простоты возьмем пруток с квадратным сечением. Толщина его 1 см, длина 1 м. Масса будет при этом 0,75 кг. Теплоемкость этого прута 0,75*640=480 дж/К.
Площадь его поверхности (торцами можно пренебречь) 0,04 М2.
По закону Стефана-Больцмана при Т=50 С = 323 К получим потерю тепла излучением P = SεσT^4= 0,04*1 (1, т.к. пруток черный)*0,0000000567*323^4=24,7 дж/с
Стало быть для остывания прутка на 1 градус потребуется 480/24.7 = 19 секунд.
Причем остывать он будет все медленее.
При 273К (0 по цельсию) на один градус он остынет за 38 секунд.
При -100 по Цельсию за 4 минуты, и т.д.
Точное время остывания от и до указанных температур можно получить, вычислив определенный интеграл функции 480/0.04/0,0000000567/T^4 по dT.
Остывать он будет до температуры космоса, т.е. до 3К =-270С (температура реликтового излучения). При приближении к этой температуре важную роль будет играть его нагрев этим самым излучением.
Также, если взять толстый пруток и/или заметно более высокую начальную температуру, то важную роль будет играть теплопроводность металла, т.к. температуры в центре и на поверхности прутка будут сильно отличаться.

Riсhman77 сказав(ла):
Если поместить один куб воды в космический вакуум - вода начнет быстро испарятся, при испарении начнет вода резко замерзать. так вот интересно какой массы шарик льда останется с одного куба жидкой воды?
Натисніть, щоб розгорнути...
Тут очень сложно, т.к.
1. Вода в нашей "капле" вскипит сразу вся, по всему ее объему, тем самым разорвав эту каплю на много мелких.
2. Лед тоже будет испаряться какое-то время.
 
Останнє редагування:
Burnash сказав(ла):
Опыт с пенопластом по целому ряду причин совершенно некорректный. Теория, его описывающая, еще некорректней.

Ладно, попробую расчитать приблизительно. Для простоты возьмем пруток с квадратным сечением. Толщина его 1 см, длина 1 м. Масса будет при этом 0,75 кг. Теплоемкость этого прута 0,75*640=480 дж/К.
Площадь его поверхности (торцами можно пренебречь) 0,04 М2.
По закону Стефана-Больцмана при Т=50 С = 323 К получим потерю тепла излучением P = SεσT^4= 0,04*1 (1, т.к. пруток черный)*0,0000000567*323^4=24,7 дж/с
Стало быть для остывания прутка на 1 градус потребуется 480/24.7 = 19 секунд.
Причем остывать он будет все медленее.
При 273К (0 по цельсию) на один градус он остынет за 38 секунд.
При -100 по Цельсию за 4 минуты, и т.д.
Точное время остывания от и до указанных температур можно получить, вычислив определенный интеграл функции 480/0.04/0,0000000567/T^4 по dT.
Остывать он будет до температуры космоса, т.е. до 3К =-270С (температура реликтового излучения). При приближении к этой температуре важную роль будет играть его нагрев этим самым излучением.
Также, если взять толстый пруток и/или заметно более высокую начальную температуру, то важную роль будет играть теплопроводность металла, т.к. температуры в центре и на поверхности прутка будут сильно отличаться.

Тут очень сложно, т.к.
1. Вода в нашей "капле" вскипит сразу вся, по всему ее объему, тем самым разорвав эту каплю на много мелких.
2. Лед тоже будет испаряться какое-то время.
Натисніть, щоб розгорнути...

Но по вашим расчетам получается, что время остывания этого прутка не сильно отличается от земного. И вообще слово теплообмен помоему не сопоставимо с космическими условиями. Ведь в земных условиях теплообмену способствует атмосфера, а в космосе пустота, нет никаких частиц, если и есть они на огромном растоянии друг от друга чтобы взаимодействовать друг с другом, так как железный прут сможет отдавать тепло так бысто как на земле? Я знапример знаю что в термосе есьт колба с вакуумом, это известно для чего, вакуум не проводник, потому и чай остается долго горячим. Но в колба ведь сделана из двух поовинок соединенных в горлышке, то етсь каккой никакой теплообмен и есть как раз через ето горлышко, но чай темне менее долго остается горячим. А в космосе вообще полный вакуум, так как же предметы могут быстро остывать? Я думаю что они будут остывать но очень долго. Тепло нечему отдавать, оно будет сохранятся долгое время
 
1. В земных условиях помимо остывания прутка, его еще и греет излучение окружающих предметов, имеющих достаточно высокую температуру (около 300К). Этот процесс не зависит от наличия теплопроводящей среды.
В космосе греть нечему (кроме реликтового излучения мизерной температуры и мощности).
К тому же по расчетам предмет все равно остывает заметно медленней в космосе, чем на земле.
2. Когда говорим о термосе, нужно учесть и то, что его колба не просто имеет двойные стенки с ваккуумом между ними. Она еще и зеркальная. Именно для предотвращения потери тепла излучением - оно отражается обратно.
 
>>> получается, что время остывания этого прутка не сильно отличается от земного.
А что вы хотели? Атмосфера слабо тепло отводит, вот выйдете на холод в трусах, а потом нырните в воду такой же температуры - разница огромна. Тем более если в расчете не учитываем конвективный теплообмен, то по сути наличие атмосферы не учитывается, такие и результаты, безатмосферные.
 
Riсhman77 сказав(ла):
Я не знаток астрофизки, потому интересно узнать а как же будет влиять космический вакуум на разные предметы, тела, вещества ну например в пределах гелеопаузы, где нет инфракрасного излучения.
Начать к примеру хотя бы с железа. Взять железный прут нагреть до 50 градусов Цельсия и отправитьм в космос. Интересно сколько он будет держать эту температуру?
Натисніть, щоб розгорнути...

Если тебя интересует готовый ответ - то 19 часов 37 минут 18 секунд.
 
А как было подсчитано?
 
Marsikus сказав(ла):
А как было подсчитано?
Натисніть, щоб розгорнути...
Подсчитано было с помощью exel виндовскалькулятора.
Полезная литература, рекомендуемая к изучению:
Тільки зареєстровані користувачі бачать весь контент у цьому розділі
 
Хм.. А это остывание до какой температуры? Если до 3К, то там гораздо большее время.
 
Fiat сказав(ла):
чего это она испариться? куда она испариться? это в атмосфере вода испаряеться в верх где меньше плотность атмосферы.А в космосе испаряться некуда.Вот замерзнуть-это можно.
Натисніть, щоб розгорнути...

Испаряемость в космосе как раз офигенная. Чем ниже давление среды, тем выше летучесть веществ. А там давление среды 0,00.
 
Fiat сказав(ла):
чего это она испариться? куда она испариться? это в атмосфере вода испаряеться в верх где меньше плотность атмосферы.А в космосе испаряться некуда.Вот замерзнуть-это можно.
Натисніть, щоб розгорнути...

Ты даже не представляешь с какой она скоростью будет испарятся, очень быстро причем центр от испарения превратится в лед
 
Ви повинні увійти або зареєструватися, щоб відповісти.
Назад
Зверху Знизу