Kürzlich stieg ich in einen Flug und bemerkte eine Außenlufttemperatur von -53 ° C in einer Höhe von 11,23 km. Ich weiß nicht, was solch eine Gefriertemperatur in dieser Höhe verursacht, habe mich aber gefragt, ob höhere Höhen (Weltraum) sogar Gefriertemperaturen haben könnten. Hier habe ich Zweifel, was passiert, wenn ein Eiswürfel im Weltall bleibt? Würde es schmelzen oder so bleiben wie es ist?
Antworten:
Es kommt darauf an, wo Sie sich im Weltraum befinden.
Wenn Sie es einfach in die Erdumlaufbahn bringen, wird es sublimieren: Die mittlere Oberflächentemperatur von etwas in Erdentfernung von der Sonne beträgt etwa 220 K, was für Wasser im Vakuum und für Feststoffdampf fest in der Dampfphase ist Der Übergang bei dieser Temperatur verläuft nicht durch die flüssige Phase. Wenn Sie Ihren Eiswürfel dagegen in die Oort Cloud stecken, wächst er: Die mittlere Oberflächentemperatur beträgt 40 K oder weniger, bis weit in die feste Phase hinein, sodass er sich ansammelt (oder von aufgenommen wird). Gas und andere Objekte im Raum.
Ein Komet ist eine grobe Annäherung an einen Eiswürfel. Wenn Sie darüber nachdenken, was an verschiedenen Orten mit einem Kometen passiert, dann geht es um das, was mit Ihrem Eiswürfel passieren würde.
Es würde sublimieren. Die gefrorene Wassermasse würde an Größe verlieren, wenn sich das Wasser von einem Feststoff in ein Gas umwandelt (ohne flüssig zu werden) und abdriftet.
Im Vakuum des Weltraums ist die wichtigste Überlegung, wie viel Strahlung ein Eiswürfel beispielsweise von nahe gelegenen Sternen absorbieren würde und wie schnell der Eiswürfel selbst Energie abstrahlen würde (nach dem Wiener Gesetz ), um herauszufinden, welche Eiswürfeltemperatur dies wäre ein Gleichgewicht erzeugen (die Temperatur, bei der der Eiswürfel Energie mit der gleichen Geschwindigkeit ausstrahlt, mit der sie Energie absorbiert) und dann bestimmen, ob diese Temperatur über oder unter dem Schmelzpunkt des Eiswürfels liegt. Wenn es über dem Schmelzpunkt liegt (von Wasser im Vakuum), dann würde der Eiswürfel, wie die anderen Antworten sagten, sublimieren; Wenn es unter dem Schmelzpunkt liegt, bleibt der Eiswürfel gefroren.
Speziell für einen Eiswürfel, der sich in einer Umlaufbahn um die Sonne mit einer der Sonne zugewandten Seite befindet, müsste berechnet werden, wie viel Energie die der Sonne zugewandte Seite von der Sonne absorbiert und wie viel Energie von allen sechs Seiten von der Sonne abgestrahlt wird den Würfel und dann die Gleichgewichtstemperatur finden.