¿Podrían los escombros en llamas seguir ardiendo en el espacio?

Para tener un fuego necesitas tres cosas: oxígeno, calor y material inflamable, por lo tanto, el frío vacío del espacio es el último lugar donde esperarías que se quemara algo. Sin embargo, me preguntaba si una nave espacial dañada muy grande cambiaría esto.

Supongamos, por ejemplo, que ha ocurrido una explosión a bordo de una nave espacial, que no solo ha dañado una tubería de combustible dentro de la nave espacial, de modo que cualquier cosa cercana a la explosión se ha empapado en líquidos inflamables y se ha incendiado, sino que también ha hecho un agujero significativo en el casco exterior del buque.
Si el agujero es lo suficientemente grande, y si el barco tiene tanto aire que no se vaciará demasiado rápido, asumo que la presión del aire dentro del barco sería suficiente para volar varias de las cosas empapadas de combustible y quemándose cerca. el agujero hacia el espacio.
Sin embargo, a medida que estos restos en llamas abandonan la nave espacial dañada, me preguntaba si seguirían ardiendo durante un breve período de tiempo o si el fuego se extinguiría tan pronto como abandonaran la nave espacial.

Mi primera hipótesis fue que los escombros en llamas podrían seguir ardiendo, al menos los primeros segundos después de abandonar la nave espacial, ya que el oxígeno necesario para que los escombros en llamas siguieran ardiendo lo proporcionaría el aire que sale de la nave espacial, la temperatura por la combinación calor de los escombros en llamas y el aire, que habría sido calentado por el fuego dentro de la nave espacial, (también tenga en cuenta que, dado que no hay materia en el espacio, la única forma en que el aire y los escombros pierden energía térmica es a través de radiación, que no es muy eficiente) y el material inflamable por el combustible filtrado en el que se supone que están empapados los restos en llamas.

Sin embargo, mi segunda hipótesis fue que los escombros en llamas dejarían de arder en el mismo segundo en que volaran a través del agujero en la nave espacial, tal vez incluso antes porque la expansión del aire que sale de la nave haría que se enfriara muy rápidamente, de modo que el aire rodear los escombros en llamas muy rápidamente absorbería casi toda la energía térmica de los escombros, haciendo que el fuego se extinguiera.

Mi pregunta es, por lo tanto, teniendo en cuenta todo esto (y quizás más factores que he pasado por alto por completo), ¿es probable que la quema de escombros en la situación dada pueda seguir ardiendo durante más de unos segundos en el espacio, al menos el tiempo suficiente? para justificar el uso de escombros en llamas como un efecto visual en juegos o animaciones, o es simplemente impensable quemar escombros en el espacio.

Mi conjetura es que el oxígeno se extendería demasiado rápido en el espacio para mantener una "atmósfera" inflamable alrededor del fuego. Sin embargo, las cosas brillarían mucho tiempo, ya que no hay disipación de calor por convección en el espacio;)
Nótese el incidente del incendio a bordo de Mir . Lea sobre eso no solo para conocer la posibilidad , sino también los detalles reales de cómo se comporta el fuego en microgravedad.
Un incendio dentro de una nave espacial/estación es completamente diferente
Primero, supondría que la nave espacial tiene energía nuclear en lugar de un motor que quema combustible. Y la fisión/fusión nuclear no necesita oxígeno.
@SZCZERZOKŁY No es un hecho que el uso de la energía nuclear elimine la masa de reacción para explotar las unidades. Está asumiendo que la planta de energía también es la propulsión, lo cual no es necesariamente el caso. Además, el oxígeno es un oxidante, pero no todos los oxidantes son oxígeno.
El vacío del espacio no es frío. La temperatura es una propiedad de la materia, y donde no hay materia no hay temperatura.
"Oxígeno, calor y material inflamable, por lo tanto, el frío vacío del espacio es el último lugar donde esperaría que algo se quemara". Sí, me refiero a imaginar una estrella ardiendo... qué ridículo sería incluso pensar en eso :D
@MikeScott: Lo siento, puede sonar intuitivo, pero está mal. El vacío puede ser una falta de átomos, pero eso no implica una falta de fotones. Y con los fotones, hay una temperatura asociada. El vacío entre la Tierra y la Luna es bastante cálido, ya que está bañado por fotones de la Tierra, la Luna y también el Sol. En el espacio interestelar, solo existe la radiación de fondo fría del Big Bang a ~3 Kelvin.
"Frío" es un concepto físico sorprendentemente complicado. El vacío del espacio es un aislante, no un refrigerante. Un fuego requiere materia, y tal materia no perdería calor en el vacío por ninguno de los medios intuitivos. Dependiendo de qué esté hecho el fuego, podría perder cantidades masivas de energía (calor) debido al enfriamiento por descompresión, pero eso no está relacionado con la temperatura del espacio.
El combustible para cohetes contiene oxidantes.
@Peter Cualquier incendio definitivamente perdería calor en el espacio, a través de la radiación. Desde una perspectiva termodinámica, esto se debe a que el fuego está a una temperatura más alta que el baño de fotones del espacio interestelar, como señaló MSalters. De hecho, incluso cuando te sientas junto a un fuego en la Tierra, la mayor parte del calor que sientes se debe a la radiación.
@MikeScott Como dijo MSalters, la noción de que la temperatura debe ser una propiedad de la materia es incorrecta. En caso de que esté interesado, la definición termodinámica formal de temperatura es 1 T = ∂ S ∂ tu . En otras palabras, la temperatura es una medida de cómo cambia la entropía de un sistema con el cambio de energía interna (una consecuencia divertida de esta definición de temperatura es que nos permite tener temperaturas negativas sin energía negativa). Pero la conclusión es que no necesita materia para tener entropía y, por lo tanto, no necesita materia para tener temperatura.

Respuestas (6)

En primer lugar, algo que puede parecer un detalle intrascendente o tal vez incluso quisquilloso, pero en realidad no lo es en este caso: no necesitas oxígeno para que algo se queme. Lo que necesita es un oxidante , de los cuales , en la Tierra , el oxígeno es uno de los más fácilmente disponibles. Así, el típico triángulo de fuego dice oxígeno, pero eso es realmente una simplificación.


El triángulo de fuego creado por Gustavb. Trabajo autopublicado por Gustavb , utilizado bajo CC-BY-SA-3.0.

Combustible más oxidante más calor es igual a una reacción química (típicamente exotérmica), también conocida como fuego.

Hay bastantes materiales que no requieren una fuente externa de oxidante para quemarse. Por ejemplo, la química de las baterías a base de litio generalmente contiene su propio oxidante y, como tal, puede crear incendios muy difíciles de apagar. Compare, por ejemplo , ¿Por qué hay tanto miedo en torno a las baterías LiPo? en Ingeniería Eléctrica, quizás particularmente la respuesta de metacollin que discute esto directamente.

Además, las naves espaciales suelen contener muchos de estos compuestos. Bastantes combustibles para cohetes son hipergólicos , lo que significa que dos componentes entrarán en combustión espontáneamente al entrar en contacto. Esto se usa por una variedad de razones, una de las cuales es la relativa simplicidad (los hipergólicos son desagradables, pero se sabe que son desagradables; a cambio, no necesita preocuparse por, por ejemplo, la ignición). Incluso aquellos que no son hipergólicos suelen ser muy energéticos y, por supuesto, al estar diseñados para operar en el vacío, un cohete traerá su propio oxidante junto con el combustible. Uno de los caballos de batalla de los propulsores de cohetes es criogénico.hidrógeno líquido como combustible y oxígeno líquido como oxidante, que se combinan en la conocida reacción química para formar monóxido de dihidrógeno, también conocido como agua, generalmente en forma de vapor de agua debido a las altas temperaturas involucradas.

Si una tubería de combustible se ha roto a bordo de una nave espacial, existe una gran posibilidad de que una tubería de oxidante cercana también se haya dañado. (Las naves espaciales típicas usan bipropulsores, pero los monopropulsores también son una cosa). Dependiendo de las condiciones exactas y la combinación específica de propulsor en uso, los dos pueden entrar en combustión espontáneamente (hipergólicos) o no (no hipergólicos), pero hay una buena posibilidad de que lo que sea dañado, la nave espacial podría haber causado una chispa, proporcionando una fuente de ignición. Mientras se mantenga el flujo de combustible y oxidante, continuarán reaccionando entre sí.

Una vez que un fuego lo suficientemente caliente entra en contacto con materiales inflamables, esos materiales también comenzarán a arder, pero solo mientras haya presente un oxidante adecuado.

También tenga en cuenta que la capacidad de un material para quemarse es típicamente una función de la cantidad de oxidante presente. El Apolo 1 ilustró esto bastante bien, y recuerdo una cita de un documental de Nova sobre el programa lunar de EE. UU.: A 15 libras por pulgada cuadrada de oxígeno, el aluminio se quema. Normalmente no pensamos en los metales como inflamables, pero lo son. Incluso el hierro es inflamable en presencia de cantidades típicas de oxígeno, aunque a un ritmo muy lento: lo llamamos oxidación , pero al igual que el hidrógeno y el oxígeno forman monóxido de dihidrógeno, el hierro y el oxígeno forman óxido de ferrita.

Todo esto para decir que sí, dependiendo de las condiciones específicas, tener cosas ardiendo en el espacio exterior es absolutamente posible. Todo lo que necesita es una concentración local adecuada tanto de combustible como de oxidante, así como algo para iniciar la reacción química. El daño localizado de la nave espacial puede proporcionar fácilmente los tres.

El aluminio se quema bastante bien en una atmósfera estándar, siempre que tenga la geometría correcta. He visto helicópteros reducidos a un montón de cenizas, dejando un área quemada en forma de helicóptero.
Esta parece ser una excelente oportunidad para hacer referencia al informe de Derek Lowe sobre algunos productos químicos encantadores que son mejores oxidantes que el oxígeno, como el trifluoruro de cloro o el difluoruro de dioxígeno . ¡ El primero aparece en Ignition! , que señala que es "hipergólico con cosas como tela, madera e ingenieros de prueba, sin mencionar el asbesto, la arena y el agua, con los que reacciona explosivamente".
@KRyan "Ahora está claro que cualquiera que trabaje con combustibles para cohetes está extraordinariamente loco. No me refiero a un loco común o simplemente a un lunático delirante. Me refiero a un exponente de locura extrema que rompe récords. Hay, después de todo , algunos productos químicos que explotan estrepitosamente, algunos que arden vorazmente, algunos que corroen infernalmente, algunos que envenenan a escondidas y algunos que apestan mal. Sin embargo, hasta donde yo sé, solo los combustibles líquidos para cohetes tienen todas estas deliciosas propiedades combinadas en un todo delicioso. . " ¡Encendido! , cita tomada de space.stackexchange.com/q/3805/415 .
Creo que esto no responde a la pregunta. Si una explosión destruye dos tanques adyacentes que contienen, digamos, hidrógeno líquido y oxígeno líquido, haciéndolos estallar, ¿cuánto tiempo persistirá una concentración local de estos gases como para permitir que existan llamas? Con una velocidad térmica de varios kilómetros por segundo, espero que la concentración de gases caiga en cantidades de ppm en menos de una décima de segundo.
@WhatRoughBeast Oh, no quise dar a entender que no podría suceder en una atmósfera estándar, sino resaltar el hecho de que normalmente no pensamos en los metales como inflamables. El IIRC, los propulsores de cohetes de combustible sólido (SRB, por sus siglas en inglés) del transbordador espacial, también utilizaron algo de aluminio en su mezcla.
@Rekesoft El OP especificó tuberías de combustible "dañadas". Eso podría significar prácticamente todo, desde un pequeño agujero hasta tuberías completamente rotas con bombas que aún funcionan a toda velocidad. Mi respuesta intenta brindar algunos antecedentes para respaldar la declaración principal cerca del final, que a su vez está calificada con la dependencia de condiciones específicas . Obviamente, si el tanque está abierto de par en par, eso no durará mucho, pero mientras dure, es lógico que se pueda sostener una reacción química exotérmica. Si cree que puede proporcionar una respuesta aún mejor, ¡entonces por favor hágalo!
@Michael Kjörlling Sí, poco después de publicar mi comentario me di cuenta de que un agujero menor en dos tanques enormes actuaría esencialmente como un motor de cohete descontrolado. Definitivamente duraría unos segundos, al menos.
@Rekesoft Tome algo como la explosión a bordo del Apolo 13, que destruyó por completo un tanque de oxígeno y dañó el otro lo suficiente como para que su contenido se filtrara durante un período de minutos. No es demasiado difícil imaginar un escenario similar, pero también daños en un tanque de combustible. Si están colocados de la manera correcta (incorrecta), y especialmente si sus contenidos eran hipergólicos entre sí, bueno; usted tiene un problema aún mayor que una condición inicial de bajo voltaje del bus principal B...
No olvidemos que los cohetes de combustible sólido contienen el combustible y el oxidante en una sola sustancia sólida. Simplemente necesitan calor para comenzar a combinar.
@HotLicks Por supuesto. Sin embargo, es un ejemplo en el que el aluminio se ha utilizado deliberadamente como parte de una mezcla de combustión.

Para tener fuego se necesita un oxidante, energía y un material oxidable. El oxígeno es un oxidante común, pero no el único.

Tenga en cuenta que en microgravedad la combustión puede ser menos eficiente, ya que el movimiento convectivo no ocurre y el oxidante gaseoso debe depender solo de la difusión para llegar al sitio de reacción (observe las filmaciones de una vela encendida en microgravedad). Dicho esto, siempre que haya contacto/mezcla entre el oxidante y el material oxidable, puede haber combustión.

Dado que el líquido y el gas difícilmente durarían en el vacío espacial, el único fuego de larga duración posible lo dan los materiales en estado sólido que reaccionan (es decir, la termita seguiría ardiendo incluso en el vacío, no necesita oxígeno gaseoso).

Para dar seguimiento a lo que escribiste: Cody's Lab ha demostrado en YouTube que una pila de pólvora en el vacío no se encenderá, aunque tenga su propio oxidante.

¿Alguna vez has oído hablar del trifluoruro de cloro ? Este hellboy es un oxidante muy fuerte y prenderá fuego a casi todo, incluso sin oxígeno ni ignición (agua, vidrio, metales y humanos incluidos).

Aquí hay una cita de Wiki:

ClF3 es un agente oxidante y fluorante muy fuerte. Es extremadamente reactivo con la mayoría de los materiales inorgánicos y orgánicos, incluidos el vidrio y el teflón , e iniciará la combustión de muchos materiales que de otro modo no serían inflamables sin ninguna fuente de ignición .. Estas reacciones suelen ser violentas y, en algunos casos, explosivas. Los recipientes hechos de acero, cobre o níquel resisten el ataque del material debido a la formación de una capa delgada de fluoruro de metal insoluble, pero el molibdeno, el tungsteno y el titanio forman fluoruros volátiles y, en consecuencia, no son adecuados. Cualquier equipo que entre en contacto con el trifluoruro de cloro debe limpiarse escrupulosamente y luego pasivarse, porque cualquier contaminación que quede puede quemar la capa de pasivación más rápido de lo que se puede volver a formar. También se sabe que el trifluoruro de cloro corroe materiales no corrosibles, como el iridio.

El poder de superar la capacidad oxidante del oxígeno conduce a una corrosividad extrema contra los materiales que contienen óxido, a menudo considerados incombustibles. Se ha informado que el trifluoruro de cloro y gases similares encienden la arena, el asbesto y otros materiales altamente ignífugos . También encenderá las cenizas de materiales que ya han sido quemados en oxígeno .. En un accidente industrial, un derrame de 900 kg de trifluoruro de cloro quemó 30 cm de hormigón y 90 cm de grava debajo. El control/supresión de incendios es incapaz de suprimir esta oxidación, por lo que el área circundante simplemente debe mantenerse fría hasta que cese la reacción. El compuesto reacciona violentamente con los supresores a base de agua y se oxida en ausencia de oxígeno atmosférico, lo que hace que los supresores de desplazamiento de la atmósfera, como el CO2 y el halón, sean completamente ineficaces. Enciende el vidrio al contacto.

No se puede apagar el fuego del trifluoruro de cloro con vacío, no se puede apagar el fuego del trifluoruro de cloro con arena, no se puede apagar el fuego del trifluoruro de cloro con agua.

Arderá en el espacio. Y se usa como componente en combustibles para cohetes, por lo que es perfectamente normal encontrar este químico en una nave espacial.

Para una descripción aún mejor de ClF3, vea Sand no lo salvará esta vez
¿Qué quiere decir con "utilizado como componente en combustibles para cohetes"? Todo lo que escuché indica que se abandonó para ese propósito después de las pruebas iniciales, debido a que no era lo suficientemente controlable para los cohetes (aunque si me equivoco, me encantaría saberlo: las cosas que encienden la arena son fascinantes) .
@EthanKaminski hablamos de un mundo ficticio. El autor puede hacer que las tecnologías en el futuro sean lo suficientemente avanzadas como para controlar tal cosa y usarla para encender el combustible de manera efectiva.
@Exerion, su respuesta dice específicamente "Y se usa como componente en combustibles para cohetes", no "es una idea razonable para una historia".

Me gustan ambas respuestas, pero también me gustaría señalar que cuando se rompe una nave espacial, el oxígeno no solo sale rápidamente, se llama "evacuación explosiva". Cuando ocurre el agujero en el barco, todo el aire que puede salir, sale casi instantáneamente. No es como en la película Aliens, donde la gente puede luchar contra la corriente hasta que logran cerrar la puerta. Así que no usaría aire del interior de la nave para mantener el fuego encendido.

Como ejemplo, la tripulación de la estación espacial Mir luchó como Ripley en Aliens contra una corriente de atmósfera que salía de la estación, pero los agujeros por los que salía el aire eran tan pequeños que nunca los encontraron para repararlos y ese módulo nunca se usó. otra vez.

Espero que esto ayude.

No creo que esto sea cierto. Por ejemplo, las personas ni siquiera son succionadas por agujeros de tamaño modesto en los aviones. Necesitas algo grande, como el vuelo 243 de Aloha Airlines, donde se arrancó el tercio delantero de la parte superior del avión. Incluso entonces, el avión aterrizó con éxito y solo una persona murió.
Lo siento, pero estoy bastante seguro de que estás equivocado. En la estación espacial MIR, dos astronautas tuvieron que cerrar una puerta contra una corriente de aire tan poderosa que dijeron que era como cerrar la puerta en medio de una corriente de agua que fluía y que era de un agujero tan pequeño que nunca lo encontraron. Y recientemente, una mujer fue succionada por la ventana de un avión de Southwest. Si no tuviera puesto el cinturón de seguridad, estoy bastante seguro de que la habrían sacado por completo, ya que toda la parte superior del torso estaba fuera y se necesitó más de una persona para sacar lo que quedaba de regreso al avión.
Acabo de ver que ya tenía eso en mi respuesta. Pero hagamos aquí un cálculo rudimentario. Área de superficie de un hombre de tamaño normal ~ 3000 in ^ 2. Solo lo empujan desde atrás, así que córtelo por la mitad ~ 1500 in ^ 2. Digamos que los lados no cuentan y que sean 1000 in^2. Digamos que el 90% del aire fluye a su alrededor y ni siquiera lo empuja. A 1 atm eso todavía deja una fuerza de 1,470 lbs.
Si hay un agujero con un área de 1 pulgada cuadrada, si el recipiente está presurizado a 1 ATM, entonces la fuerza en el agujero solo será de 14,7 lb.
Ciertamente, NINGÚN agujero causará esto. No creo que estemos hablando de un pequeño agujero.

Como se señaló antes, la combustión es completamente posible en el vacío, prueba dada por todos los motores de cohetes; en particular, el combustible sólido para cohetes se quemará felizmente en el espacio incluso en ausencia del "motor" en sí.

El fuego "normal" OTOH desarrollado dentro de su nave espacial (que depende del oxígeno atmosférico como oxidante) moriría bastante rápido una vez fuera de la contención debido a dos factores:

  1. caída en la presión del oxidante, lo que significa que menos moléculas oxidantes golpearán el material combustible.
  2. caída de temperatura El gas en expansión se enfriará muy rápido, sin necesidad de irradiar su calor (al contrario de lo que dices). Abrir una botella de gas altamente comprimido da como resultado escarcha alrededor del escape en cuestión de segundos.

Por lo tanto, dependiendo de las características específicas de los materiales en llamas, pueden continuar ardiendo (es poco probable, las cosas que exhiben tal comportamiento simplemente no están desprotegidas) o dejar de arder casi instantáneamente una vez que cae la presión a su alrededor.

Como se ve desde el exterior, si la cantidad de material no gaseoso en llamas es alta, podrías ver una larga llama brotando de la nave espacial, principalmente debido a los materiales calientes que aún irradian (incluso si ya no están ardiendo activamente).

No. El video de Cody's Lab ¿Es posible el fuego en el vacío? demuestra la necesidad de un cuadrilátero de fuego : combustible, comburente, calor y presión para mantener el combustible y el comburente cerca uno del otro. De lo contrario, la energía de ignición elimina el calor y obtienes una pequeña bocanada de humo en lugar de combustión.

¿Podrían los escombros en llamas seguir ardiendo en el espacio?
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