إليك سؤال لتتأمله: هل سيكون كوب من الماء تجمد أو دمل في الفضاء؟ من ناحية ، قد تعتقد أن الفضاء بارد جدا ، أقل بكثير من تجمد الماء. من ناحية أخرى ، الفضاء فراغ، لذلك كنت تتوقع ال ضغط منخفض سيسبب غليان الماء في البخار. ما الذي يحدث أولاً؟ ما هي درجة غليان الماء في الفراغ ، على أي حال؟
الوجبات الجاهزة الرئيسية: هل تغلي المياه أم تتجمد في الفضاء؟
- يغلي الماء على الفور في الفضاء أو أي فراغ.
- لا يحتوي الفضاء على درجة حرارة لأن درجة الحرارة هي مقياس لحركة الجزيء. تعتمد درجة حرارة كوب من الماء في الفضاء على ما إذا كان في ضوء الشمس أم لا ، في اتصال مع شيء آخر ، أو يطفو بحرية في الظلام.
- بعد أن يتبخر الماء في فراغ ، يمكن أن يتكثف البخار إلى ثلج أو قد يبقى غازًا.
- سائل آخر ، مثل الدم والبول ، يغلي على الفور ويتبخر في فراغ.
التبول في الفضاء
كما اتضح ، فإن الإجابة على هذا السؤال معروفة. عندما يتبول رواد الفضاء في الفضاء ويطلقون محتوياته ، يغلي البول بسرعة في البخار ، الذي يزيل فوراً أو يتبلور مباشرة من الغاز إلى الطور الصلب إلى بلورات بول صغيرة. البول ليس ماء بالكامل ، لكنك تتوقع أن تحدث نفس العملية مع كوب من الماء كما هو الحال مع فضلات رواد الفضاء.
كيف تعمل
الفضاء ليس باردًا في الواقع لأن درجة الحرارة هي مقياس لحركة الجزيئات. إذا لم يكن لديك مادة ، كما هو الحال في الفراغ ، فليس لديك درجة الحرارة. تعتمد الحرارة المنقولة على كأس الماء على ما إذا كانت في ضوء الشمس ، أو على اتصال بسطح آخر أو خارجها في الظلام. في الفضاء السحيق ، ستكون درجة حرارة الجسم حوالي -460 درجة فهرنهايت أو 3 كيلو ، وهو بارد للغاية. من ناحية أخرى ، مصقول الألومنيوم في ضوء الشمس الكامل ، من المعروف أن تصل إلى 850 درجة فهرنهايت. هذا فرق كبير في درجة الحرارة!
ومع ذلك ، لا يهم كثيرًا عندما يكون الضغط تقريبًا فراغ. فكر في الماء على الأرض. يغلي الماء بسهولة على قمة جبل مما هو عليه عند مستوى سطح البحر. في الواقع ، يمكنك شرب كوب من الماء المغلي على بعض الجبال وعدم التعرض للحرق! في المختبر ، يمكنك جعل الماء يغلي في درجة حرارة الغرفة ببساطة عن طريق وضع فراغ جزئي عليه. هذا ما تتوقع حدوثه في الفضاء.
انظر غليان الماء في درجة حرارة الغرفة
في حين أنه من غير العملي زيارة الفضاء لرؤية غليان الماء ، يمكنك رؤية التأثير دون ترك راحة منزلك أو فصلك. كل ما تحتاجه هو حقنة وماء. يمكنك الحصول على حقنة من أي صيدلية (لا حاجة إلى إبرة) أو العديد من المختبرات بها أيضًا.
- قم بامتصاص كمية صغيرة من الماء في المحقنة. تحتاج فقط إلى ما يكفي لرؤيته - لا تملأ المحقنة بالكامل.
- ضع إصبعك على فتحة المحقنة لإغلاقها. إذا كنت قلقًا بشأن إيذاء إصبعك ، يمكنك تغطية الفتحة بقطعة من البلاستيك.
- أثناء مشاهدة الماء ، اسحب المحقنة للخلف بأسرع ما يمكن. هل رأيت الماء يغلي؟
درجة غليان الماء في الفراغ
حتى الفضاء ليس فراغًا مطلقًا ، على الرغم من أنه قريب جدًا. هذه مخطط يظهر نقاط الغليان (درجات الحرارة) للماء عند مستويات فراغ مختلفة. القيمة الأولى هي لمستوى سطح البحر ثم عند انخفاض مستويات الضغط.
| درجة الحرارة ° ف | درجة الحرارة ° C | الضغط (PSIA) |
| 212 | 100 | 14.696 |
| 122 | 50 | 1.788 |
| 32 | 0 | 0.088 |
| -60 | -51.11 | 0.00049 |
| -90 | -67.78 | 0.00005 |
نقطة الغليان ورسم الخرائط
من المعروف أن تأثير ضغط الهواء على الغليان ويستخدم لقياس الارتفاع. في عام 1774 ، استخدم ويليام روي الضغط الجوي لتحديد الارتفاع. كانت قياساته دقيقة في حدود متر واحد. في منتصف القرن التاسع عشر ، استخدم المستكشفون نقطة غليان الماء لقياس الارتفاع لرسم الخرائط.
المصادر
- بربيران سانتوس ، م. ن.؛ بودونوف ، إي. ن.؛ Pogliani ، L. (1997). "على الصيغة البارومترية." المجلة الأمريكية للفيزياء. 65 (5): 404–412. دوى:10.1119/1.18555
- هيويت ، راشيل. خريطة أمة - سيرة مسح الذخائر. ISBN 1-84708-098-7.