Витя Садинов
февраль 2017.
561

Что почувствует рука в открытом космосе? Ей будет холодно или жарко? Даже если ничего не почувствует, то как это-ничего? Да и испарится ли в ней все?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
2
1 ответ
Поделиться

Представим себе что Вы в Антарктиде и делаете эксперимент, высунув руку из окна в безветренную ночь. Температура за окном минус 70 градусов. Очевидно, что через какое-то время, высунутая часть вашего тела превратиться в ледяную скульптуру, напоминающую вашу руку. Проверим численно. 

Чтобы не лишиться руки, заменим руку водяным цилиндром с радиусом 4 см, высотой 30 см и температурой T=36.6 °C. Объем цилиндра будет равен 0.0015 м в кубе, при поверхности 0.075 м² и массе 1.5 кг.  Количество теплоты, необходимое чтобы превратить такое количество воды, при температуре T=36.6 °C, в воду при температуре T=0 °C (230 кДж), а затем в лед при температуре 0 °C (500 кДж), равно 730 кДж. (студенты могут проверить в качестве домашнего задания). Это количество теплоты теряется в виде инфракрасного излучения и  пропорционально площади цилиндра (руки) и средней температуре (в Кельвинах) в 4-ой степени (закон Стефана — Больцмана). Подставив коэффициент пропорциональности из ru.wikipedia.org, получим темп потерь тепловой энергии ~31.4 Дж/сек (студенты могут проверить). Таким образом весь цилиндр (рука) превратиться в лед за время 730000/(31.4×3600)=6.5 часов. Какой то вклад в ускорение охлаждения руки внесет и испарение влажности с поверхности кожи, что по-водимому компенсируется кровообращением в руке. Однако, при температурах ниже 30 °C, кровообращение практически остановиться из-за сужения сосудов и повышения вязкости крови,  что по-водимому является защитной реакцией организма, чтобы не охладить остальные части тела. Так что эксперимент лучше не проводить и поверить физике. Поговорим о здоровье? Правда ли, что секс полезен для здоровья? И если да, то чем именно?Что произойдет с моим желудком, если я буду пить одну банку Coca-Cola ежедневно?Сколько кофе можно выпивать ежедневно без вреда для здоровья?Спросите экспертов о здоровье

6

В космосе нет воздуха, который бы охлаждал руку, так что там чутка другие формулы надо применять.

+1
Ответить

Рука охлаждается не из-за воздуха. Рука, как и любое тело, излучает инфракрасное (тепловое) излучение, зависящее только от температуры (в 4-ой степени). Эти потери тепла для примера руки равны около 34 дж в секунду. Воздух же, обладая очень низкой теплопроводностью, не вносит существенного вклада, если конечно нет ветра. Потери можно уменьшить только специальной одеждой (скафандром) от которой излучение отражается и возвращается в тело.

+3
Ответить
Это справедливо для руки трупа , которая не "генерирует" тепло. И все же человек очень существенную долю тепла отдает с помощью механизма теплопроводности, даже при комнатной температуре воздуха и без ветра только 20% тепла он отдает с помощью теплового излучения. Все это приведет к критической разнице в конечном результате : в антарктиде рука замёрзнет намного намного быстрее , а в космосе если бы скафандры не были бы оборудованы достаточно серьезной системой водяного охлаждения , космонавты быстро бы "выходили из строя" от перегрева при работе в открытом космосе , в общем , даже в тени , несмотря на крайне низкие температуры , там  телу живого человека угрожает перегрев а не переохлаждение ( ну , не считая нулевого давления и его последствий, и отсутствия кислорода). А труп да , охладится в соответствии с вашими расчетами
0
Ответить
Ещё 2 комментария

Речь идет о голой руке в космосе. Одежда, тем более скафандр, частично отражает ИК излучение. И еще. Период вращения Меркурия около 60 дней. То есть за полупериод (30 дней), экваториальная точка на освещенной части Меркурия нагретая Солнцем до  430 градусов С, остывает в темной части Меркурия до  -180 градусов С, и ответственно за это ИК излучение. Кстати, такая же температура (-180 C) на поверхности темной стороны Луны, при освещенной стороне 120 С. Полупериод вращения Луны, 15 дней.  

0
Ответить
А у вас рука в Антарктиде. Где даже в отсутствие ветра теплообмен будет конвекционный из-за естественной конвекции, оказывающей значительное влияние. на процесс. И теплопередачей будет передаваться далеко не нулевое количество теплоты. Если  подобно вам пренебрегать теплообменом с воздухом , то тогда точно такие же расчеты и результаты были бы не только для антарктиды а даже для случая с отапливаемым помещением.

Да свойства скафандра не отменят того , что и в открытом космосе человек будет перегреваться пока жив - сам он выбрабатывает больше тепла , чем способен излучать.
  А то что за 30 или за  дней с такой площадью поверхности , поверхностный слой  излучением отдаст столько тепла никто не сомневался. И водяному  цилиндр из вашего примера  даже тех же 15 дней тоже не понадобится, суток с головой хватит . И всему трупу тоже.

Но вот воображаемая  высунутая рука живого человека  из вопроса пострадает ( но с обратимыми последствиями , если не передержать) от низкого давления но никак не от переохлаждения  - ей некуда будет деть то тепло которое вырабатывается почти каждой клеткой нашего  организма.
0
Ответить
Прокомментировать
Ответить