Si se usa en un objeto en la luna, ¿qué tan frío se pondría un objeto pintado de ultrablanco?

TL;DR

... no está claro con todo el calor ultravioleta adicional del Sol y el calor térmico de la superficie si pudieras simplemente aplicar esta pintura en algo en la Luna y se enfriaría.

Comunicado de prensa de la Universidad de Purdue La pintura más blanca está aquí, y es la más genial. Literalmente. y la pintura 'Whitest ever' de la BBC refleja el 98% de la luz solar son algunas fuentes de información.

Las imágenes a continuación son de una versión de baja resolución de una figura en el papel de pago Ultrawhite BaSO4 Paints and Films for Remarkable Daytime Subambient Radiative Cooling . He incluido el resumen completo a continuación, pero una oración clave es:

alcanza una reflectancia solar ultra alta del 97,6%

y el otro es

y una emisividad de ventana de cielo alto de 0.96

Presumiblemente, la "ventana del cielo" es una porción del espectro IR térmico para el cual el cielo de la Tierra es algo transparente; cf. una descripción de un "termómetro gedanken" en ¿ Qué tan frío es el cielo marciano por la noche? ¿O el día para el caso? :

Si toma un "termómetro" infrarrojo simple que en realidad se parece mucho a un bolómetro y lo apunta a un cielo despejado, dice "¡frío!" porque en el rango de longitud de onda que está usando (aproximadamente de 5 a 15 micrones) la atmósfera de la Tierra es parcialmente transparente y no es realmente un radiador de cuerpo negro efectivo, por lo que el "termómetro" está realmente algo expuesto al frío del espacio. Apúntalo a una nube y registrará "no tan frío". Es (más o menos) por qué las noches claras son más frías que las noches nubladas.

He ampliado y enfocado un poco la imagen a continuación para mostrar dos de las "salsas secretas" de la pintura que la hacen mejor para mantenerse fresco, que también se analizan en profundidad en la respuesta de @Puffin :

1. Una capacidad de absorción (=emisividad) suprimida en longitudes de onda del IR cercano (1 a 3 micras), donde el Sol todavía brilla pero no lo vemos ni lo apreciamos. Una pintura blanca normal no necesitaría ser tan reflectante en el IR cercano, pero es fundamental para mantenerse fresco.
2. Muy alta emisividad (=absortividad) en longitudes de onda del IR térmico, no solo en la "ventana del cielo" de la Tierra, sino en todo el rango del IR térmico, donde está alrededor de 0,95.

De ¿Cuánto se sabe realmente sobre esas gotitas de metal líquido que orbitan la Tierra? (p. ej., tamaños, composición, órbitas...) ¿Alguno se sigue realmente?

La temperatura de equilibrio de una vaca esférica en el espacio se puede derivar de aquí (que se encuentra aquí ):

dónde$I_0$es la intensidad solar a 1 UA de aproximadamente 1361 W/m^2 y$\sigma$es la constante de Stefan-Boltsman 5.67E-08 W/m^2/K^4.

Enchufar$\epsilon_{vis}$de 1-0.976 = 0.024, y$\epsilon_{therm}$de alrededor de 0,95, y obtendría una temperatura espacial de solo alrededor de 197 K o -76 C.

Sin embargo

Dos cosas interferirían con esto.

1. En la Luna, tendría calor radiativo desde la superficie de la Luna debajo y eso requeriría un escudo térmico, tal vez una pila de película de polímero con revestimiento reflectante de múltiples capas como la del JWST. Se filtrará un poco, por lo que aún tendrá algo de calefacción.
2. Sin la atmósfera de la Tierra, ahora tiene cierta intensidad de luz ultravioleta de la que la pintura en la Tierra no tiene que preocuparse. ¡Parece que por debajo de 400 nm la capacidad de absorción se dispara! (juego de palabras intencionado). Esta pintura es negra a la luz ultravioleta y disfrutará del calor ultravioleta del sol que en su mayoría nos ahorramos en la Tierra. Parece un factor de 4 o 5 más (amarillo frente a rojo) en la trama de la respuesta de @Puffin.

Conclusión

Por lo tanto, no está claro con todo el calor ultravioleta adicional del Sol y el calor térmico de la superficie si pudiera simplemente aplicar esta pintura en algo en la Luna y se enfriaría. Tomará un análisis térmico detallado y posiblemente un ajuste a la reflectividad UV del material de pintura en sí.

Resumen :

El enfriamiento radiativo es una tecnología de enfriamiento pasivo que ofrece grandes promesas para reducir el costo de enfriamiento del espacio, combatir el efecto de isla urbana y aliviar el calentamiento global. Para lograr un enfriamiento radiativo pasivo durante el día, las soluciones de vanguardia actuales a menudo utilizan estructuras multicapa complicadas o una capa de metal reflectante, lo que limita sus aplicaciones en muchos campos. Se han realizado intentos para lograr un enfriamiento radiativo pasivo durante el día con pinturas de una sola capa, pero a menudo requieren una capa gruesa o muestran un enfriamiento diurno parcial. En este trabajo, demostramos experimentalmente un notable rendimiento de enfriamiento subambiente durante todo el día con películas de nanopartículas de BaSO4 y pinturas de nanocompuestos de BaSO4. BaSO4 tiene una banda prohibida de electrones alta para una absorción solar baja y una resonancia de fonones de 9 μm para una ventana de cielo de alta emisividad.la película de nanopartículas de BaSO4 alcanza una reflectancia solar ultra alta del 97,6 % y una emisividad de ventana del cielo alta de 0,96. Durante las pruebas de campo, la película de BaSO4 se mantiene a más de 4,5 °C por debajo de la temperatura ambiente o alcanza una potencia de enfriamiento promedio de 117 W/m2. La pintura acrílica BaSO4 se desarrolla con una concentración de volumen del 60 % para mejorar la confiabilidad en aplicaciones al aire libre, logrando una reflectancia solar del 98,1 % y una emisividad de la ventana del cielo de 0,95. Las pruebas de campo indican un rendimiento de enfriamiento similar al de las películas de BaSO4. En general, nuestra pintura acrílica BaSO4 muestra una cifra de mérito estándar de 0,77, que se encuentra entre las soluciones de enfriamiento radiativo más altas, al tiempo que proporciona una gran confiabilidad, una forma de pintura conveniente, facilidad de uso y compatibilidad con el proceso de fabricación de pintura comercial.

Fuente ACS Applied Materials & Interfaces @ACS_AMI tweet

Necesita más información que en el OP de hoy (28/04/2021), aunque podría verlo de esta manera:

1. No especificó si la "pintura blanca" realmente solo bloquea la luz visible o también toda la iluminación solar en el espectro no visible cercano, principalmente el infrarrojo muy cercano, VNIR, a al menos 2.5, tal vez 4 micrones, ver la figura de abajo. Esto marcará la diferencia, consulte la justificación en el punto 3, a continuación.
2. Para longitudes de onda más largas, el límite de radiación con las características lunares locales está controlado por la emisividad infrarroja térmica (8 - 15 micrones). Necesitará una suposición para esta propiedad también del objeto "ultrablanco", aunque la pintura suele tener una alta emisividad, digamos 0.8.
3. con una absorción solar muy baja, los flujos de calor entrantes y, por lo tanto, la temperatura, estarán dominados por otros medios. Teniendo en cuenta el punto 1 anterior, que VNIR puede desempeñar un papel importante, ya que definitivamente lo hará el intercambio de radiación en longitudes de onda infrarrojas térmicas y también la conducción a través de lo que sea que el objeto se apoye en la superficie lunar. En realidad, debe controlar todas las posibles rutas de entrada de calor antes de poder decidir si descartar alguna.
4. Tener una entrada de calor muy baja y una salida finita daría lugar a temperaturas bajas, pero cuanto menor sea la entrada de calor, más incertidumbres sobre la temperatura de equilibrio para cualquier incertidumbre dada de las propiedades del material serán progresivamente mayores.