Skocz do zawartości

-270 2.72 K


skuter202

Rekomendowane odpowiedzi

Witam wszystkich forumowiczow jak zwykle mam pytanko do was a dokładnie 2 1.chodzi o temperature w przestrzeni kosmicznej a zatem: czy przestrzen kosmiczna (proznia) ma Temperature , z dala od skupisk materi np po miedzy dwiema galaktykami daleko oddalonymi od siebie.Wiemy ze z mikrofalowego promieniowania tła temp wynosi 2,72 K jakies 270 c , wiec pytanie brzmi czy Astronauta ktory był by w przestrzeni kosmicznej w takich warunkach w skafandrze nie podgrzewanym by zamarzł ?

Dzis wygoglowałem ze przestrzen kosmiczna nie ma temp:lightning: 

2. Czy schładzajac atomy do zera absolutnego 0K to czy zastygna w bezruchu, jesli tak to czy zasada nieoznaczonosci tutaj nie obowiazuje 

Pozdrawiam

Z gory Dziekuje

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

Próżnia nie ma temperatury, zaś tzw. temperatura promieniowania tła to jest jak nazwa wskazuje temperatura promieniowania, a nie materii. Tak jak bierzesz lampę do ogrzewania ucha, gdy jesteś chory na zapalenie uszu to ta lampa nagrzewa poprzez promieniowanie. Gdyby nie było powietrza pomiędzy uchem, a lampą to niczego nie zmienia, nadal by grzała, poprzez promieniowanie, w tym przypadku akurat głównie podczerwień.

Astronauta w kosmosie w skafandrze bez ogrzewania w końcu by zamarzł, ale to nie trwałoby krótko tylko "trochę czasu". Zakładając oczywiście, że jest osłonięty przed Słońcem (bo wtedy to co innego zupełnie). Traciłby on swoją temperaturę poprzez właśnie promieniowanie, a więc stosunkowo powoli, na pewno wolniej niż w analogicznej sytuacji i w otoczeniu bardzo zimnego powietrza, gdzie traciłby temperaturę nie tylko poprzez promieniowanie lecz także poprzez konwekcję (a więc stykanie się z zimnymi cząsteczkami powietrza).

Z tego co wiem nikt nie schłodził jeszcze materii całkowicie do zera bezwzględnego więc na chwilę obecną to tylko gdybanina.

Edytowane przez Alice
Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

Temperatura to właściwość zbioru cząstek. Najogólniej mówiąc, im szybciej się poruszają tym większą mają temperaturę. 

W doskonałej próżni nie ma żadnych cząstek, więc nie można mówić o jakiejkolwiek temperaturze próżni doskonałej.

Ale przestrzeń kosmiczna to nie zupełnie doskonała próżnia. Jakieś tam od czasu do czasu cząstki się zdarzy trafić, ale dzieje się to tak rzadko, że prawie wcale.

Więc nawet, gdyby ktoś policzył teoretyczną temperaturę przestrzeni kosmicznej, to nie ma ona znaczenia, gdyż gęstość ośrodka jest na tyle mała, że nie zachodzi praktycznie żadna wymiana cieplna przez bezpośredni kontakt .

Działa to też w drugą stronę: Astronauta w nieogrzewanym, ale i niechłodzonym skafandrze, w którym miałby zapas wody, tlenu, odpowiednie ciśnienie itp. - wszystko do życia - to wypromieniowywałby ciepło, ale nie wiem, czy następowałoby to odpowiednio szybko. Normalnie odprowadzamy ciepło do otoczenia przez bezpośredni kontakt (powietrze-skóra), żeby utrzymać 36,6 stopni. A w kosmosie nie ma tego kontaktu z otoczeniem (poza skafandrem), więc ciepło gromadzi się i nie ma dokąd uciec, poza promieniowaniem. Nie wiem, jak szybko promieniuje ciepło z kosmonauty, ale istnieje realna szansa, że szybciej byś się przegrzał, niż zamarzł :) Prawdziwe skafandry mają system chłodzenia, ale i ten pewnie nie może działać w nieskończoność.

Mikrofalowego promieniowania tła bym tutaj nie dotykał, bo to zupełnie inna para kaloszy. Zostawmy to :)

Punkt 2.

Zasada nieoznaczoności zawsze obowiązuje, i właśnie ona powstrzymuje cząstki przed zastyganiem w bezruchu nawet w najniższej uzyskanej dotąd temperaturze (np. nadciekły hel, to ciekawy temat w ogóle) dlatego nie można osiągnąć prawdziwego 0K.

  • Lubię 3
Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

7 minut temu, Behlur_Olderys napisał:

Mikrofalowego promieniowania tła bym tutaj nie dotykał, bo to zupełnie inna para kaloszy. Zostawmy to :)

Behlur jak mozesz sie rozpisac to napisz jak to wyglada z tym mikrofalowym promieniowaniem tła .......

 

Z tym kosmonautom to jak pisał Behlur raczej by nie zamarzł

 

a co do 0K gdzies czytałem ze ze schłodzili gdzies I to nawet ponizej 

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

Co konkretnie chcesz wiedzieć na temat MPT? :)

Temperatury poniżej 0K to też dosyć skomplikowany temat i wymaga wiedzy nt. termodynamiki na poziomie przynajmniej akademickim, której nie mam, bo nie lubię jakoś specjalnie tego działu fizyki :) Może ktoś inny wie coś więcej? Ale trzymałbym się jednego tematu, bo inaczej zacznie się tu rozmowa o wszystkim i o niczym :)

Edytowane przez Behlur_Olderys
Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

Każde ciało promieniuje w pewien bardzo charakterystyczny sposób zależny od temperatury.

Np. człowiek świeci w podczerwieni (zobaczysz to na kamerze termowizyjnej), rozgrzane żelazo świeci na pomarańczowo przy iluśtam stopniach, gorąca lawa świeci:

https://en.wikipedia.org/wiki/Black-body_radiation#/media/File:Pahoehoe_toe.jpg

Słońce świeci na żółto przy 5500K itp.

Ogólnie jak złapiesz to światło to jesteś w stanie powiedzieć, jak gorące było ciało, które to światło wyemitowało (jeśli znasz fizykę i dysponujesz odpowiednim sprzętem, rzecz jasna :D )

I teraz mądrzy ludzie sprawdzili kiedyś, że zewsząd odbieramy promieniowanie cieplne takie, jak gdyby było wysłane przez ciało o temperaturze 2.72 K, w zakresie mikrofalowym. 

Nie sposób tego z niczym pomylić, bo jest to bardzo charakterystyczne widmo o rozkładzie *bardzo* dokładnie pasującym do przewidywań teoretycznych.

Okazuje się, że z zupełnie innych wyliczeń gości od Ogólnej Teorii Względności i termodynamiki wyszło, że dawno temu, w pewnym ściśle określonym momencie i w bardzo ściśle określonej temperaturze, Wszechświat stał się przezroczysty dla fotonów, które powinny mieć właśnie taką ściśle określoną temperaturę. Ze względu na to, że od tamtego czasu Wszechświat rozszerzył się znacząco, to przesunięcie do czerwieni powoduje, że tą temperaturę powinniśmy widzieć dziś jako dokładnie 2,72K. 

No i się zgadza, goście od mikrofalowych anten dostali już dwa noble :) To tak tytułem mało precyzyjnego wstępu :)

Dla astronauty jednak znaczy to tylko tyle, że w cm sześciennym przestrzeni kosmicznej może znaleźć ok 500-600 bardzo mało energetycznych fotonów pochodzących z początku Wszechświata :) Wielkiej różnicy to niestety nie robi, bo 600 fotonów na cm^3 to bardzo, ale to bardzo mało, i naszego astronauty ani to ziębi, ani parzy :)

  • Lubię 2
Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

Kosmonauta nie marznie w zacienionej przestrzeni kosmicznej - może poza zimnymi dłoniami :) 

Raczej trzeba go chłodzić.

"...The space suit is so well insulated that normal body heat maintains warmth, except for occasional cold hands, even on the cold, dark side of the spacecraft. However, cooling is required, therefore, water is circulated through the LCVG tubing to remove excess body heat...."

Strona 13.

https://history.nasa.gov/spacesuits.pdf

 

Edytowane przez bartolini
  • Lubię 2
Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

Moc P promieniowania ciała to: (prawo Stefana-Boltzmanna - uwiecznieni są tutaj Josef Stefan i Ludwig Boltzmann)

P = A*e*sigma*T^4

gdzie A to powierzchnia z jakiej emitujemy promieniowanie (powierzchnia skafandra, no nie wiem ile, 1m^2 wydaje się sensownym rzędem wielkości)

e to emisyjność (jak bardzo ciało różni się od ciała doskonale czarnego: 1 = w ogóle nie różni, 0 - nic nie promieniuje, dla stroju astronauty, jeśli jest pomalowany białą farbą, to będzie ok. 0.9, to rozsądny rząd wielkości. Choć gdyby był owinięty w polerowany metal e byłoby rzędu 0.04-0.02, duuużo mniej. Na razie dajmy e =1 i później zobaczymy)

sigma to oczywiście stała Stefana-Boltzmanna 5,67*10^-8[W/(m^2*K^4)]

T to temperatura w kelwinach. Załóżmy początkowo równowagę 27st. C = 300K (arbitralnie, ale rząd wielkości ok)

T^4 = 8,1*10^9 [K^4]

P = 1 * 8,1 * 10*9 * 5,67 *10^-8  = ok. 460 W. To bardzo dużo, biorąc pod uwagę, że w kosmosie nie dostajemy ciepła od otoczenia, tak jak na Ziemi, więc praktycznie cała ta energia się traci. Teraz, człowiek jako taki zjadający 2500 kalorii dziennie produkuje 120W mocy cieplnej (pomijamy straty na energię kinetyczną, są minimalne). 

Plus dodatkowo, jeśli powierzchnię ustaliliśmy na 1m^2 i połowa z tego jest oświetlona przez Słońce to mamy jeszcze dodatkowo 60 W energii od Słońca.

Czyli bilans: -460W + 120W + 60W = -280W. 

Zakładając, że człowiek waży ok 70kg i 70% z tego to woda, to trzeba wyemitować ok. 200kJ żeby zmniejszyć temperaturę ciała o 1stopień. Przy mocy strat 280W = 280J/s stanie się to już po ok. 12 minutach. Na kość (0 st. C) zamarzniemy po kilku godzinach.

Nie spodziewałem się takiego wyniku. Ale nie wziąłem pod uwagę czy jakieś ciepło mamy jeszcze dostarczane z kombinezonu i w ogóle ciepła właściwego kombinezonu jako takiego. Niemniej, widzimy, że jakby nie liczyć, przy kombinezonie o wysokiej emisywności człowiek nie wytrzyma nawet jednego dnia w przestrzeni i jednak zamarznie, a nie się ugotuje....

Barierą jest poziom emisyjności, który przeważy bilans w tą lub w drugą stronę. Przy bardzo niskiej emisyjności (np. rzędu 0.04 - owinięcie się w folię aluminiową albo srebrną) straty będą wynosiły niecałe 20W, a więc bilans będzie dodatni + 160W (chyba, że odliczymy Słońce odbijające się od folii, wtedy tylko + 100W ale to i tak sporo), więc po około dobie-max. dwóch astronauta w środku się - dosłownie -  ugotuje :) 

 

A zatem ogólna odpowiedź na pytanie brzmi: zależy z czego zrobiony jest skafander :)

 

PS: Prośba do zarządu forum - można dodać formatowanie LaTeX albo cokolwiek, co umożliwiałoby "ładne" pisanie wzorów matematycznych i używanie greckich liter? :)

Edytowane przez Behlur_Olderys
  • Lubię 2
Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

40 minut temu, skuter202 napisał:

Z tego wynika ze tak czy inaczej zamarznie 

Jakim cudem "wyniknąłeś" coś takiego?

Przecież napisałem, że jeśli owinie się materiałem o bardzo małej zdolności emisyjnej to nie zamarznie, tylko się ugotuje.

Oczywiście, po śmierci zamarznie, tak jak słusznie wtrącił Alice, ale nie zmienia to faktu, że umrzeć od zimna a umrzeć od gorąca to dwie różne śmierci :)

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

25 minut temu, Behlur_Olderys napisał:

Oczywiście, po śmierci zamarznie, tak jak słusznie wtrącił Alice, ale nie zmienia to faktu, że umrzeć od zimna a umrzeć od gorąca to dwie różne śmierci :)

Nie chodziło mi tu wogole o smierc tylko czy zamarznie nie wazne kiedy tylko czy zamarznie  

Pozdrawiam 

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

Dołącz do dyskusji

Możesz dodać zawartość już teraz a zarejestrować się później. Jeśli posiadasz już konto, zaloguj się aby dodać zawartość za jego pomocą.

Gość
Dodaj odpowiedź do tematu...

×   Wklejono zawartość z formatowaniem.   Usuń formatowanie

  Dozwolonych jest tylko 75 emoji.

×   Odnośnik został automatycznie osadzony.   Przywróć wyświetlanie jako odnośnik

×   Przywrócono poprzednią zawartość.   Wyczyść edytor

×   Nie możesz bezpośrednio wkleić grafiki. Dodaj lub załącz grafiki z adresu URL.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...

Powiadomienie o plikach cookie

Umieściliśmy na Twoim urządzeniu pliki cookie, aby pomóc Ci usprawnić przeglądanie strony. Możesz dostosować ustawienia plików cookie, w przeciwnym wypadku zakładamy, że wyrażasz na to zgodę.