Imaginemos la siguiente situación:
En un momento inicial , una gota de agua grande con diámetro por ejemplo se coloca en el espacio profundo (digamos que un astronauta está experimentando). Que la temperatura inicial de la gota sea moderada y la gota misma está en reposo en . ¿Qué pasará con la gota? ¿Tal vez se descomponga en gotas más pequeñas mientras hierve? ¿O tal vez se va a congelar repentinamente y se está formando la capa de hielo? ¿O tal vez algo más?
Creo que lo que sucedería es que cualquier molécula de agua con suficiente energía para escapar de la tensión superficial escaparía. Debido a que no hay aire para proporcionar a la molécula de agua una forma de dar la vuelta y volver a entrar, se iría permanentemente.
Esto significa que las moléculas de mayor energía se evaporarían selectivamente, reduciendo la energía promedio del agua restante. Este proceso se conoce como enfriamiento por evaporación, donde eliminas selectivamente las moléculas más energéticas (y sí, es lo que sucede cuando soplas una bebida caliente).
Dependiendo del tamaño, la forma y el método para colocarlo en el vacío a esa temperatura (en un frasco, quitar el frasco, explotar un tubo con gas), puede congelarse o no en su camino hacia la evaporación total. Esto supone una presión cero en el espacio exterior y una temperatura lo suficientemente cercana a cero. Si observa el diagrama de fase de presión / temperatura para el agua ( página de wikipedia del diagrama de fase genérico ), depende de si la rápida caída de la presión externa hace que el enfriamiento por evaporación baje la temperatura interna lo suficientemente rápido como para solidificarse brevemente en su forma de gas puro. El dióxido de carbono pasará de sólido directamente a gas a presión atmosférica, (máquinas de humo) y, como la presión es tan baja, si el agua se solidificara, no sería por mucho tiempo, ya que seguiría evaporándose en una cantidad tan fuerte Aspirar.
Editar: Errores ortográficos fijos.
La gota de agua comenzará a hervir inmediatamente porque debajo hierve incluso en . Sin embargo, hervir al vacío es algo especial ya que no hay flotabilidad que obligue a las burbujas a salir de la gota. Creo que el proceso se verá similar al que se muestra en este hermoso video y la gota pronto terminará como una bola de espuma de hielo.
No estoy seguro de que hierva, porque los efectos de la tensión superficial elevarían la presión interna por encima de cero. Además, para que hierva, debe superar la tensión superficial. La tensión superficial básicamente significa que la presión dentro de una microburbuja es mayor que la presión del fluido en una cantidad que es proporcional a la inversa de su diámetro. Por
lo tanto, debe tener burbujas de semilla de un cierto tamaño para que crezcan las burbujas internas.
Creo que se enfriaría por una combinación de radiación (Stefan-Boltzmann) y evaporación. No se congelaría repentinamente, pero quizás durante una hora o menos comenzaría a congelarse. Entonces terminaríamos con una bola de hielo casi esférica. Es fácil calcular la tasa de enfriamiento a partir de la radiación, pero no estoy seguro de la contribución de la evaporación a la tasa de enfriamiento.
cem
cem
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Jorge