¿Me calentaré o me enfriaré en el espacio vacío?

Supongamos que estoy flotando en el espacio sin ropa (aunque no te lo imagines...). Lejos de las estrellas. Todo está tan oscuro como la noche. Incluyéndome a mí. Puedo contener la respiración indefinidamente y mis ojos están firmemente cerrados. Mi cuerpo produce energía, que hará que se caliente, e irradia energía, que hará que se enfríe. Pero, ¿cuál es el equilibrio? ¿Me calentaré o me enfriaré?

¿Puedo superar la congelación eventual (que de hecho sucederá según la respuesta de James Hoyland cuando me quede en reposo) moviéndome salvajemente? En reposo produzco sobre 100 ( W ) , pero cuando corro lo más rápido que puedo esto puede ser 1000 ( W ) . Entonces, tal vez esto pueda salvarme la vida mientras salto de una nave espacial a otra en algún lugar del espacio exterior.

La tasa a la que su cuerpo emite energía radiactivamente es probablemente muy pequeña.
Los dos mecanismos de conducción y convección no tienen nada que ver con la transferencia de calor en el espacio vacío. Sólo la radiación importa allí. Después de un tiempo, tu cuerpo comienza a congelarse debido al enfriamiento radiativo. Usando la ley de Stefan-Boltzmann, la tasa de enfriamiento se puede calcular aproximadamente si asumes una forma simple (como una esfera) para tu cuerpo. Creo que debe considerar una serie de suposiciones para simplificar el problema (no estoy seguro de cuánto).
@ SG8 ¿Pero no se conduce el calor del cuerpo interno al cuerpo externo?
@DescheleSchilder: sí lo es, pero asumí que la fuente de energía se agotaría de todos modos.
@ SG8 Eventualmente sí. Pero he comido lo suficiente.
ja ja ja :) Creo que la tasa de enfriamiento radiativo en el vacío es mayor que la tasa de energía que su cuerpo produce allí. Por cierto, esta útil calculadora puede resultarle útil para cualquier cálculo relevante: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/cootime.html
¡Gracias hombre! Siempre útil para la gente en el espacio... :)

Respuestas (2)

La respuesta depende de si incluye o no los efectos de presión en su análisis. Si asume que su cuerpo es muy fuerte, entonces no estallará en el vacío y el análisis de transferencia de calor radiativo de James Hoyland será cierto.

Si, en cambio, asume que su cuerpo no es muy fuerte, entonces explotará muy rápidamente cuando se exponga al vacío antes de que ocurra una transferencia de calor por radiación significativa.

En el caso de un evento "kaboom" de Deschele Schilder, el análisis procedería de la siguiente manera:

Suponemos para una estimación que Deschele Schilder consiste completamente en agua a temperatura corporal y presión ambiental (deschele Schilder determinará exactamente la cantidad de agua). Supongamos también una Deschele Schilder esférica. Colocaremos una bombilla de 90 watts en el centro de la esfera y la encenderemos con magia física, aunque no afectará el análisis.

Luego, antes de que Deschele Schilder pueda escapar de este espantoso destino, arrojamos a Deschele Schilder a un vacío absoluto y luego consultamos muy rápidamente el diagrama de fase del agua (sería útil tener el libro de diagramas de fase abierto en la página adecuada antes del comienzo de este experimento). ).

Esto nos dirá que el volumen esférico del agua con sabor a Deschele Schilder experimentará una explosión de vapor, en la que la entalpía requerida para efectuar el cambio de fase ya está almacenada en el agua misma, por lo que hierve en vapor de una vez, en todas partes dentro del volumen al mismo tiempo.

Ahora tenemos un volumen esférico de vapor de agua a temperatura ambiente al que se le permite expandirse libremente en un vacío cercano, a una temperatura efectiva de ~2,3 K, y obtener nuestro kaboom de Deschele Schilder (en realidad, en el vacío sin aire del espacio exterior, no escucharíamos el kaboom pero en principio podríamos verlo).

En una expansión libre, el único trabajo realizado es sobre la masa del propio material en expansión, que será acelerado por la presión dentro de la esfera de ebullición de Deschele Schilder.

¿Puede uno de los expertos aquí retomar el análisis y estimar la velocidad de salida del vapor de Deschele Schilder en el vacío? Gracias de antemano ;-)

Vale la pena 1000 upvotes! ¡Por hacerme reír detrás de mi computadora!
eso esperaba!!! -saludos, Niels
¿Las células, arterias, etc. no pueden soportar la diferencia de presión y retener el agua?
@AndrewSteane, no es una posibilidad. ¡Kabum!
Scientificamerican.com/article/… Algunos experimentos con animales (muy desagradables y éticamente dudosos) indican que esto no está bien, y que la piel animal (que es casi impermeable al gas) es más que suficiente para evitar una explosión.
OMG @J.Murray eso es 1) increíble y 2) ¡horrible al mismo tiempo! ¿Te importaría hacer un análisis y publicarlo aquí? Saludos, N.N.
Me temo que, dado que la pregunta original es sobre calefacción/refrigeración en lugar de descompresión, una respuesta que resuma exclusivamente la última sería un poco tangencial al punto principal. Sin embargo, si desea incorporarlo a su respuesta, el documento que resume estos experimentos bastante brutales se puede encontrar aquí .

Alcanzarás una temperatura de equilibrio donde el calor que genera tu cuerpo es igual al calor que pierde. Irradiarías a una velocidad de PAG = A ε σ T 4 (P está en vatios) donde A es su área de superficie σ es la constante de Steffan-Bolztmann y ε es su emisividad: no sabemos qué es eso, así que tomémoslo como 1 (cuerpo negro perfecto), en realidad sería un poco menos que eso. Digamos un área de superficie de 1 metro cuadrado si te enrollas en una bola.

Entonces, un cuerpo humano en reposo genera alrededor de 90W. Por lo tanto, alcanzaría el equilibrio cuando su temperatura correspondiera a esa potencia de salida: aproximadamente 200 Kelvin o -75C o -100F. Desafortunadamente, a esa temperatura, ya habría muerto, por lo que habrá dejado de generar esos 90 W y se dirigirá hacia el cero absoluto.

Por supuesto, debe multiplicarse por el área de superficie, lo arreglará.
Sí, está bien: ser rápido y suelto con los números para una configuración bastante irrazonable.
No estoy seguro si se puede considerar el cuerpo humano como un cuerpo negro perfecto. ¿No es un cuerpo negro un cuerpo en el que no se genera calor y en el que la temperatura es constante en todas partes? No estoy seguro si la emisividad es un poco menos de uno.
Esta será una gran respuesta con más corrección y pulido de los conceptos. (1) La emisividad de la piel humana está catalogada para diferentes colores de piel. (2) Intente estimar el tiempo hasta la muerte por hipotermia. ¿Cómo son los perfiles de tiempo y temperatura antes y después de la muerte? (3) ¿Qué tan cerca tendría que estar un cuerpo estelar para brindar una posibilidad de supervivencia?
El valor generalmente utilizado para la piel humana es de aproximadamente 0,98. Por supuesto, el cuerpo real tiene variaciones de temperatura en todas partes y la mayor parte del calor se genera en el núcleo, por lo que deberá tener en cuenta la conducción desde el núcleo hacia el exterior. Sin embargo, sospecho que no hará mucha diferencia para un objeto tan pequeño como un humano.
Quimiomecánica: Lo puliré más tarde cuando tenga algo de tiempo. ¡Gracias por las sugerencias!
@JamesHoyland: esta práctica calculadora puede ser útil para verificar diferentes cálculos numéricos: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/cootime.html
¿Me calentaré o me enfriaré en el espacio vacío?
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