Her er et spørgsmål, du skal overveje: Ville et glas vand fryse eller koge i rummet? På den ene side synes du måske, at pladsen er meget kold, langt under frysepunkt for vand. På den anden side plads er et vakuum, så du kunne forvente lavt tryk ville få vandet til at koge i damp. Hvad sker der først? Hvad er kogepunktet af vand i et vakuum alligevel?
Nøglemateriale: Ville vand koge eller fryse i rummet?
- Vand koges straks i rummet eller ethvert vakuum.
- Rummet har ikke en temperatur, fordi temperatur er et mål for molekylebevægelse. Temperaturen på et glas vand i rummet afhænger af, om det var i sollys, i kontakt med en anden genstand eller flyder frit i mørke.
- Når vandet er fordampet i et vakuum, kunne dampen kondensere til is, eller det kan forblive en gas.
- Anden væske, såsom blod og urin, koges straks og fordampes i vakuum.
Urinering i rummet
Som det viser sig, er svaret på dette spørgsmål kendt. Når astronauter tisser i rummet og frigiver indholdet, koges urinen hurtigt ind i damp, som øjeblikkeligt desublimerer eller
krystalliserer direkte fra gas til fast fase i små urinkrystaller. Urin er ikke helt vand, men du kunne forvente, at den samme proces vil finde sted med et glas vand som med astronautaffald.Hvordan det virker
Rummet er faktisk ikke koldt, fordi temperaturen er et mål for molekylers bevægelse. Hvis du ikke har noget, som i et vakuum, har du ikke det temperatur. Varmen, der tilføres glasset vand, afhænger af, om det var i sollys, i kontakt med en anden overflade eller ude på egen hånd i mørke. I det dybe rum ville temperaturen på et objekt være omkring -460 ° F eller 3K, hvilket er ekstremt koldt. På den anden side poleret aluminium i fuld sollys har det været kendt at nå 850 ° F. Det er ret temperaturforskel!
Det betyder dog ikke meget, hvornår trykket næsten er et vakuum. Tænk på vand på Jorden. Vand koges lettere på en bjergtop end ved havniveau. Faktisk kunne du drikke en kop kogende vand på nogle bjerge og ikke blive brændt! I laboratoriet kan du få vand til at koge ved stuetemperatur ved blot at anvende et delvist vakuum på det. Det er hvad du ville forvente at ske i rummet.
Se vandkogning ved stuetemperatur
Selvom det er upraktisk at besøge pladsen for at se vandet koge, kan du se effekten uden at forlade komforten i dit hjem eller klasseværelse. Alt hvad du behøver er en sprøjte og vand. Du kan få en sprøjte på ethvert apotek (ingen nål nødvendigt), eller mange laboratorier har dem også.
- Sug en lille mængde vand ind i sprøjten. Du har bare brug for nok for at se det - ikke fyld sprøjten hele vejen.
- Læg fingeren hen over åbningen af sprøjten for at forsegle den. Hvis du er bekymret for at skade din finger, kan du dække åbningen med et stykke plast.
- Mens du ser på vandet, skal du trække tilbage på sprøjten så hurtigt som du kan. Så du vandet koge?
Kogepunkt i vand i vakuum
Selv plads er ikke et absolut vakuum, selvom det er temmelig tæt. Det her diagram viser kogepunkter (temperaturer) af vand ved forskellige vakuumniveauer. Den første værdi er for havniveau og derefter ved faldende trykniveauer.
| Temperatur ° F | Temperatur ° C | Tryk (PSIA) |
| 212 | 100 | 14.696 |
| 122 | 50 | 1.788 |
| 32 | 0 | 0.088 |
| -60 | -51.11 | 0.00049 |
| -90 | -67.78 | 0.00005 |
Kogepunkt og kortlægning
Effekten af lufttryk på kogning har været kendt og brugt til at måle højde. I 1774 brugte William Roy barometrisk tryk til at bestemme højden. Hans målinger var nøjagtige til inden for en meter. I midten af det 19. århundrede brugte opdagelsesrejsende vandets kogepunkt til at måle højde til kortlægning.
Kilder
- Berberan-Santos, M. N.; Bodunov, E. N.; Pogliani, L. (1997). "På den barometriske formel." American Journal of Physics. 65 (5): 404–412. doi:10.1119/1.18555
- Hewitt, Rachel. Kort over en nation - en biografi over ordnanceundersøgelsen. ISBN 1-84708-098-7.