Буду ли я нагреваться или охлаждаться в пустом пространстве?

Предположим, я плыву в космосе без одежды (не воображайте, впрочем...). Далеко от звезд. Все темно, как ночь. Включая меня. Я могу задерживать дыхание на неопределенное время, и мои глаза плотно закрыты. Мое тело производит энергию, которая заставляет его нагреваться, и излучает энергию, которая заставляет его охлаждаться. Но каков баланс? Я нагреюсь или остыну?

Могу ли я преодолеть возможное замерзание (которое действительно произойдет, согласно ответу Джеймса Хойланда, когда я останусь в покое), двигаясь дико? В остальном я произвожу около 100 ( Вт ) , но когда я быстро бегу, я могу это может быть 1000 ( Вт ) . Так что, возможно, это может спасти мне жизнь, когда я прыгаю с одного космического корабля на другой где-то в открытом космосе.

Скорость, с которой ваше тело излучает энергию, вероятно, очень мала.
Два механизма теплопроводности и конвекции не имеют ничего общего с передачей тепла в пустом пространстве. Там только радиация имеет значение. Через некоторое время ваше тело начинает замерзать из-за радиационного охлаждения. Используя закон Стефана-Больцмана, скорость охлаждения можно приблизительно рассчитать, если вы примете простую форму (например, сферу) для своего тела. Я думаю, что вы должны рассмотреть ряд предположений, чтобы упростить проблему (не знаю, насколько).
@ SG8 Но разве тепло не передается от внутреннего тела к внешнему?
@DescheleSchilder - Да, но я предполагал, что источник энергии все равно закончится.
@ SG8 В конце концов да. Но я съел достаточно.
ха-ха-ха :) Я думаю, что скорость радиационного охлаждения в вакууме больше, чем скорость энергии, которую ваше тело производит там. Кстати, вы можете найти этот удобный калькулятор полезным для любых соответствующих вычислений: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/cootime.html
Спасибо чувак! Всегда пригодится людям в космосе... :)
Возможно, вам будет интересен мой ответ на связанный с этим вопрос .

Ответы (2)

Ответ зависит от того, включаете ли вы эффекты давления в свой анализ. Если предположить, что ваше тело очень прочное, то оно не взорвется в вакууме, и анализ радиационного теплообмена Джеймса Хойланда будет верен.

Если вместо этого вы предположите, что ваше тело не очень прочное, то вы очень быстро взорветесь при воздействии вакуума до того, как появится возможность значительного переноса тепла излучением.

В случае события "kaboom" Дешеле Шильдера анализ будет проходить следующим образом:

Мы предполагаем для оценки, что Дешель Шильдер полностью состоит из воды при температуре тела и давлении окружающей среды (точное количество воды должно быть определено Дешелем Шильдером). Предположим также сферический Дешеле-Шильдер. Мы поместим 90-ваттную лампочку в центр сферы и запитаем ее физической магией, хотя это не повлияет на анализ.

Затем, прежде чем Дешеле Шильдеру удастся избежать этой ужасной участи, мы поместим Дешеле Шильдера в жесткий вакуум, а затем очень быстро сверимся с фазовой диаграммой для воды (было бы полезно открыть книгу фазовых диаграмм на соответствующей странице перед началом этого эксперимента). ).

Это говорит нам о том, что сферический объем воды со вкусом Дешеле-Шильдера испытает паровой взрыв, при котором энтальпия, необходимая для осуществления фазового перехода, уже содержится в самой воде, поэтому она испаряется сразу, везде в пределах объем одновременно.

Теперь у нас есть сферический объем водяного пара при комнатной температуре, которому позволяют свободно расширяться в почти вакуум при эффективной температуре ~ 2,3 К, и мы получаем наш кабум Дешеле-Шильдера (фактически, в безвоздушном вакууме космического пространства, мы бы не услышали бум, но в принципе могли бы его увидеть).

При свободном расширении совершается единственная работа над массой самого расширяющегося материала, которая будет ускоряться за счет давления внутри сферы кипения Дешеле-Шильдера.

Может кто-нибудь из здешних экспертов взять анализ и оценить скорость вылета пара Дешеле-Шильдера в вакууме? Заранее спасибо ;-)

Стоит 1000 голосов! За то, что заставил меня смеяться за моим компьютером!
Я так надеялся!!! -С уважением, Нильс
разве клетки, артерии и т.д. не могут выдержать перепад давления и удержать воду?
@AndrewSteane, не шанс. Кабум!
Scientificamerican.com/article/… Некоторые (очень неприятные и этически сомнительные) эксперименты на животных показывают, что это неправильно, и что кожи животных (почти непроницаемой для газа) более чем достаточно, чтобы предотвратить взрыв.
OMG @J.Murray, это 1) невероятно и 2) ужасно одновременно! Хотите сделать анализ и опубликовать его здесь??? с уважением, НН
Я боюсь, что, поскольку первоначальный вопрос касается нагрева/охлаждения, а не декомпрессии, ответ, который резюмирует исключительно последнее, будет немного тангенциальным по отношению к главному. Однако, если вы хотите включить это в свой ответ, документ, в котором резюмируются эти довольно жестокие эксперименты, можно найти здесь .

Вы достигнете равновесной температуры, при которой тепло, выделяемое вашим телом, равно теплу, которое оно теряет. Вы бы излучали со скоростью п "=" А ε о Т 4 (P в ваттах), где A — площадь вашей поверхности. о - постоянная Штеффана-Больцтмана и ε это ваша излучательная способность - мы не знаем, что это такое, поэтому давайте примем ее за 1 (идеальное черное тело), ​​на самом деле она будет немного меньше. Допустим, площадь поверхности 1 квадратный метр, если вы свернетесь в шар.

Таким образом, человеческое тело в состоянии покоя генерирует около 90 Вт. Таким образом, вы достигнете равновесия, когда ваша температура будет соответствовать этой выходной мощности - примерно 200 Кельвинов или -75°С или -100°F. К сожалению, при такой температуре вы бы уже умерли, так что вы перестанете генерировать эти 90 Вт и упадете до абсолютного нуля!

Конечно - надо умножить на площадь - исправим
Да, хорошо - быть быстрым и свободным с числами для довольно необоснованной настройки.
Я не уверен, можно ли считать человеческое тело идеально черным телом. Разве черное тело не есть тело, в котором не выделяется теплота и температура которого везде постоянна? Я не уверен, что коэффициент излучения немного меньше единицы.
Это будет отличный ответ с дополнительной вычиткой и полировкой концепций. (1) Излучательная способность кожи человека занесена в каталог для различных цветов кожи. (2) Попробуйте оценить время до смерти от переохлаждения. Как выглядят профили время-температура до и после смерти? (3) Насколько близко должно быть звездное тело, чтобы дать шанс на выживание?
Обычно используемое значение для кожи человека составляет около 0,98. Конечно, фактическое тело имеет колебания температуры повсюду, и большая часть тепла генерируется в ядре, поэтому вам нужно будет принять во внимание теплопроводность от ядра к внешней среде. Я подозреваю, что это не будет иметь большого значения, хотя для такого маленького объекта, как человек.
Chemomechanics: Я отполирую его позже, когда у меня будет время - спасибо за предложения!
@JamesHoyland - Этот удобный калькулятор может быть полезен для проверки различных числовых расчетов: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/cootime.html .