¿Cómo se disipa el calor en el espacio?

Esto no tiene sentido para mí. ¿Cómo se emite esta radiación? ¿Es un fenómeno natural ayudado por el uso de ciertos materiales o un sistema activo? ¿Cómo son posibles las "aletas que irradian calor" en el espacio profundo, donde hay pocas partículas que puedan transferir el calor lejos de una nave espacial? Y particularmente en un barco/estación con humanos, donde ciertos tipos de radiación deben protegerse y la energía interna debe conservarse, ¿cómo funciona esta transferencia de radiación?

La radiación siempre se produce si la materia tiene una temperatura superior al cero absoluto. Las naves espaciales están cubiertas con materiales especiales, como MLI (que en realidad funciona como aislante), pintura blanca, kapton aluminizado, teflón plateado, tela beta, etc. Para maximizar la radiación, algunos dispositivos que se suelen usar son radiadores (conectados directamente a la fuente). de calor, como un dispositivo electrónico, y orientado hacia el espacio profundo, que se supone que tiene una temperatura de 3 K).

Respuestas (2)

¿Cómo son posibles las "aletas que irradian calor" en el espacio profundo, donde hay pocas partículas que puedan transferir el calor lejos de una nave espacial?

Las partículas que transfieren el calor lejos de la nave espacial son fotones y se crean de la nada . El movimiento molecular en la superficie de un material sólido crea radiación electromagnética (en forma de fotones) porque contiene carga eléctrica oscilante. En este caso, la oscilación es el movimiento térmico de los átomos en el material.

Adición: para profundizar en la parte "de la nada", me refiero a esto en el sentido de la física de partículas. El número de fotones no es constante. Transportan energía y son el medio por el cual la energía térmica escapa del radiador. Esto es diferente de un electrón, por ejemplo. Podrías hacer un electrón a partir de energía pura, pero también necesitarías hacer un positrón para conservar la carga eléctrica. La conservación de los números cuánticos se vuelve más complicada con los protones y otras materias. Los materiales crean constantemente nuevos fotones, y muchos de los fotones de un radiador espacial probablemente viajarán para siempre.

¿Es un fenómeno natural ayudado por el uso de ciertos materiales o un sistema activo?

Algunos materiales son mucho más radiativos que otros. El radiador teóricamente perfecto es un cuerpo negro (que es un concepto de física académica). Todos los materiales no alcanzan esto hasta cierto punto, pero los materiales seleccionados para los radiadores de un espacio se acercan bastante.

Alternativamente, algunos materiales son muy malos para emitir radiación térmica y muy buenos para reflejar la radiación térmica. Estos tienen su propio uso si está tratando de aislar algo.

en un barco/estación con humanos, donde es necesario protegerse contra ciertos tipos de radiación y se debe conservar la energía interna, ¿cómo funciona esta transferencia de radiación?

Nos blindamos contra las radiaciones ionizantes. Algunas partículas de radiación ionizante son fotones. Algunos son protones, electrones y otras partículas. Es una sopa de diferentes partículas.

Por definición, la radiación ionizante destruirá los enlaces químicos. En particular, nos gustaría minimizar la alteración que esta radiación provoca en el ADN de los astronautas.

Si bien la radiación térmica y la radiación ionizante pueden ser fotones, es como comparar una pelota de béisbol con una bala veloz. Es completamente posible proteger a los astronautas de la radiación ionizante mientras disipan el calor de su cuerpo (y el uso de energía) en el espacio. El calor de la nave espacial se transfiere al radiador a través de un fluido de trabajo. Este fluido pasa desde el interior a través del blindaje hasta el radiador y viceversa.

¿Puedes abrir "creado de la nada". ¿Cómo se relaciona con la conservación de la energía, la entrofia...etc? ¿Los materiales se enfrían por igual mientras crean fotones de la nada?
@GuneyOzsan Traté de agregar más elaboración. No quiero entrar en entropía porque eso no debería estar en el alcance de esta pregunta. No estoy seguro de lo que significa "enfriarse por igual" aquí. Los fotones transportan energía y la energía se conserva, por lo que veo otros problemas con el cierre de la contabilidad de energía.
Gracias, tienes razón. Quiero decir, dado que los fotones transportan energía, ¿los objetos radiantes pierden temperatura con el tiempo con respecto a su radiación? Qué opinas de esto.
@GuneyOzsan Pierden calor por radiación. La temperatura es un concepto de equilibrio. La temperatura sube o baja según si el balance de los flujos de calor es positivo o negativo.

Hay tres formas en que se puede mover el calor:

  • convección , básicamente el calor se mueve porque el objeto mismo se mueve
  • conducción , la más intuitiva: cuando dos objetos se tocan, el calor se transfiere del más caliente al más frío
  • La radiación , que siempre ocurre, es simplemente la emisión natural de unas ondas electromagnéticas, que consumen energía, es decir, calor.

La convección solo es interesante cuando se considera la dinámica de fluidos y no tocamos nada (bueno, prácticamente nada) mientras flotamos en el espacio. Sin embargo, las ondas electromagnéticas no necesitan un soporte para viajar; por eso la luz puede viajar desde el Sol hasta nosotros y podemos comunicarnos con nuestros satélites. En otras palabras, la disipación de calor puede ocurrir y ocurre, incluso en el espacio exterior.

Una buena respuesta, pero no tan detallada como estaba buscando. Los tres tipos eran interesantes.
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