Kui inimestel oleks võimalus reisida kosmoses, planeedilt planeedile, siis kui hoolikalt oleks vaja kõik läbi mõelda. Kuni toidu, temperatuurini ja isikliku hügieenini. Hollywood on täis kosmoseteemale pühendatud filme, milles kosmoses viibivad inimesed kaotasid lõpuks oma eluvõimalused. Kõik nägid pilti, kui kangendatud kosmoseülikond viidi mööda orbiiti läbi. Miks on ruum külm? Lõppude lõpuks on maa orbiidil palju kosmoses käinud astronaute, kes jäid turvaliseks ja terveks.
Kas kosmoses on külm?
Oletame, et oleme sama kaugel taevakehadest, mis oma energia ja temperatuuri abil suudavad materiaalset keha mõjutada. Samuti isoleerime end planeetidest ja nende satelliitidest, mis on võimelised mõjutama nende tuuma temperatuuri. Nendest punktidest hoolimata on temperatuur -274 kraadi Celsiuse järgi. Seda temperatuuri nimetatakse absoluutseks nulliks, see tähendab, et temperatuur ei saa olla madalam kui see looduses. Miks on ruum külm? - kuna see on ainus koht, kus temperatuur langeb absoluutse nullini.
Igapäevases reaalsuses ei saa temperatuuri väärtus olla alla nulli. Erandiks on ainult universumi kõige kaugemad osad. Maa orbiidil, võttes arvesse kõiki tegureid, on temperatuur ligikaudu - 4 kraadi Celsiuse järgi.
Mis juhtub, kui absoluutne null
Absoluutne null on null temperatuur Kelvini skaalal. Standardtingimustes pole selline temperatuur võimalik. Kõige külmem temperatuur ruumis on -274 (Celsiuse järgi) või 0 (Kelvin). Miks temperatuur ei suuda piiri ületada?
Kolmanda termodünaamika seaduse järgi, mille Nernst nõustus, kui temperatuur kaldub absoluutsele nullile, kipuvad süsteemi (või keha) entroopia, soojusmaht ja soojuspaisumistegur olema. Kui temperatuur jõuab absoluutse nullini, peatub aatomite ja molekulide kaootilise liikumise protsess. Termodünaamika seisukohast laguneb keha molekulideks. Ja kvantfüüsika seisukohast jätkub kehas nullvibratsioon. Just need kohtuotsused aitavad vastata küsimusele: "Miks on kosmoses külm?"
Yale'i ülikooli füüsikud viisid läbi strontsiummonofluoriidi (SrF) katse. Molekul paigutati magnetvälja, mis kaotas pidevalt oma energia ja lõppkokkuvõttes võimalikult absoluutse nulli lähedale molekul lagunes aatomiteks.
Tänu absoluutse nulli lähedaste temperatuuride uuringutele saadi ülijuhtivuse mõju, mida kasutatakse laialdaselt tööstuses ja teaduses.
Olukorra ülekandmisel kosmosesse võime öelda, et absoluutse nulli saavutamist takistab tähtede kiirgus.
Soojusülekande tüübid
Füüsika koolikursusel käsitletakse termodünaamika sektsiooni, milles nad pööravad tähelepanu soojusülekande tüüpidele. See füüsika osa aitab vastata küsimusele "miks on kosmoses külmem kui maa peal".
Looduses on kolme tüüpi soojusülekannet:
- Soojusjuhtivus. See on energia üleminek soojemalt kehalt või kehaosadelt vähem kuumutatud kehale. Tuleb märkida, et külmemast energiast vähem külma pole võimalik energiat üle kanda (vastavalt termodünaamika teise seaduse põhimõttele). Näide: metallkeha kuumutamine.
- Konvektsioon. Energiat edastavad voolud (joad). Näide: soojusülekanne ruumis külma ja sooja õhu vahel.
- Kiirgus. Energia edastatakse elektromagnetiliste lainete kaudu. Näide: päikesesoojus.
Kuna ruum on vaakum (molekulide tihedus ruumis on tühine - 10 ^ -31 g / cm ^ 3), tuleks eeldada, et ainus võimalik soojusülekande võimalus on kiirgus. Maa ei ole vaakum, sellel on atmosfäär (planeedi pinnal olevad molekulid), mis võimaldab kolme tüüpi soojusülekannet korraga.
Temperatuuri sõltuvus kehaasendist
Kiirgus kosmoses tuleb kuumutatud kehadest, meie galaktikas on see Päike. Päike saadab oma pinnalt elektromagnetilisi laineid, millel on otsene liikumistrajektoor. Järelikult saab keha energiat, kui Päike on vahemikus.
Kui objektile tabavad elektromagnetilised lained, neelab keha soojusenergiat. Kuid vahetus keskkonnaga ei toimu, kuna keha ümbritseb vaakum, milles praktiliselt pole molekule.
Kui objekt asub näiteks planeedi tumedast küljest kaugemal, kuhu elektromagnetlained ei pääse, siis keha jahtub tõesti, püüdes saavutada absoluutset nulli.
Seetõttu kantakse kosmosejaamade ja kosmosejaamade pinnale kuumuskindel kate.
