Di recente sono salito a bordo di un volo e ho notato una temperatura dell'aria esterna di -53 ° C a un'altitudine di 36860 piedi (11,23 km). Non so che cosa causi una tale temperatura di congelamento a quell'altitudine, ma mi chiedevo che altitudini più elevate (spazio) potrebbero avere anche temperature di congelamento. Qui ho un dubbio, cioè cosa succede se un cubetto di ghiaccio viene lasciato nello spazio? Si scioglierebbe o rimarrebbe così com'è?
Risposte:
Dipende da dove ti trovi nello spazio.
Se lo metti semplicemente in orbita attorno alla Terra, sublimerà: la temperatura superficiale media di qualcosa alla distanza della Terra dal Sole è di circa 220K, che è solidamente nella fase vapore per l'acqua nel vuoto e il vapore solido la transizione a quella temperatura non passa attraverso la fase liquida. D'altra parte, se sporgi il tuo cubetto di ghiaccio nella Oort Cloud, crescerà: la temperatura media della superficie è 40K o inferiore, ben nella fase solida, quindi raccoglierà (o sarà raccolto da) gas e altri oggetti nello spazio.
Una cometa è un'approssimazione approssimativa di un cubetto di ghiaccio. Se pensi a cosa succede a una cometa in vari luoghi, si tratta di cosa succederebbe al tuo cubetto di ghiaccio.
Sarebbe sublimare. La massa di acqua congelata diminuirebbe di dimensioni man mano che l'acqua si converte da solido a gas (senza diventare un liquido) e si allontana.
Nel vuoto dello spazio la considerazione più importante è considerare quanta radiazione assorbirebbe un cubetto di ghiaccio, per esempio dalle stelle vicine e quanto velocemente il cubetto di ghiaccio stesso irradierebbe energia (usando la legge di Wien ), trovando quale temperatura del cubetto di ghiaccio sarebbe produrre un equilibrio (la temperatura alla quale il cubetto di ghiaccio irradia energia alla stessa velocità con cui ha assorbito energia) e quindi determinare se tale temperatura è superiore o inferiore al punto di fusione del cubetto di ghiaccio. Se è al di sopra del punto di fusione (dell'acqua nel vuoto), come hanno detto le altre risposte, il cubetto di ghiaccio sublimerebbe; se si trova al di sotto del punto di fusione, il cubetto di ghiaccio rimarrebbe congelato.
In particolare per un cubetto di ghiaccio che è un cubo in orbita attorno al sole con un lato rivolto verso il sole, dovresti calcolare quanta energia il lato rivolto verso il sole assorbe dal sole e quanta energia si irradia da tutti e sei i lati di il cubo e quindi trovare la temperatura di equilibrio.