Was würde passieren, wenn ein Astronaut ein Gefäß voll mit Wasser im Weltall frei lassen würde?
Würde das Wasser gefrieren ? oder würde es schweben, wenn ja wohin nach oben nach unten ? warauf kommt es an in welche Richtung es hingehen würde oder würde das Wasser wenn es nicht zu Eis werden würde könnte es dann von der anziehungskraft eines anderen Planeten angezogen werden ? Danke im vorraus
13 Antworten
Würde das Wasser gefrieren ?
Ein Astronaut würde das Glas z.B. in eine Umlaufbahn um die Sonne bringen können, die ähnlich dem Erdorbit ist, also irgendwo im inneren Sonnensystem. Betrachten wir doch einmal zusammen die Physik, die man braucht, um diese Frage zu beantworten:
Das Weltall ist ordentlich leer, Vakuum also. Das bedeutet zweierlei: Erstens haben wir keinen Luftdruck. Und zweitens haben wir keine Wärmeübertragung durch Teilchenstöße. Logisch?
Kein Luftdruck bedeutet, dass wir zur Frage, was das Wasser macht, nicht einfach an Wasser auf der Erde denken dürfen - das würde bei -270 ° natürlich gefrieren, aber(!) der Siedepunkt einer Flüssigkeit hängt eben auch vom Luftdruck ab. Je geringer der Luftdruck, desto geringer der Siedepunkt. Im Vakuum wird das Wasser also selbst bei sehr geringen Temperaturen dampfförmig.
Keine Wärmeübertragung durch Teilchen bedeutet noch einmal, dass die -270° des Weltalls sich nicht schnell auf das Wasser übertragen können - Es kann keine Wärme über Teilchenstöße abführen. Darüber hinaus bedeutet dies, dass Wärme im Weltall hauptsächlich durch Strahlung übertragen wird. Wie schnell Dein Wasser verdampft hängt also empfindlich davon ab, ob der Astronaut es irgendwo in den Schatten (z.B. seines Raumschiffes) oder in die Sonne stellt.
Da im Weltall keine Luft den Temperaturausgleich ermöglicht, herrschen erhebliche Temperaturunterschiede auf Oberflächen, je nachdem sie in der Sonne oder im Schatten liegen. Auf der Mondoberfläche herrschen Unterschiede von mehreren 100 Grad zwischen sonnigen und schattigen Stellen.
Im Sonnenlicht wird Dein Wasser also je nach Abstand zur Sonne sehr schnell verdampfen. Denken wir zum Beispiel an Kometen. Auch in diesen ist Wasser und andere Stoffe eisförmig. Dann kommen sie durch das innere Sonnensystem - und schon verdampft das Eis durch die Sonneneinstrahlung, keineswegs erst, wenn sie ganz nah an der Sonne sind, sondern schon außerhalb des Erdorbits. Die Schweife der Kometen sind ein sehr schöner Beweis dafür, dass Dein Wasser im Sonnenlicht verdampfen würde.
Wohin sich Glas und Wasserdampf bewegen, hängt auch wieder von den beteiligten Kräften ab. Die einzelnen verdampften Wassermoleküle würden wohl vom Sonnenwind gerade von der Sonne weg getragen werden. Das Glas behält seinen Bewegungszustand, den ihm der Astronaut mitgegeben hat bei (keine Reibung); hat der Astronaut es zum Beispiel einfach losgelassen, so bleibt es sich auf derselben Umlaufbahn.
Hallo bartini! :)
Das Wasser würde bei einer Durchschittstemperatur von -270° Celsius sofort gefrieren. Sollte es das aus irgendeinem Grund nicht tun, der wissenschaftlich jedoch nicht erklärbar wäre, so würde es theoretisch weiter tropfenförmig im All herumschweben.
LG Pflanzengott! :)
Nein verdampfen wird es auf keinen Fall. Aber es ist schon gut möglich, dass es vor dem gefrieren auch noch kurz anfängt zu sieden!
Pssst, doch: Traveller hat recht, es würde verdampfen.... sorry
Das Wasser würde zunächst zu sieden beginnen, wie hier im Experiment zu sehen: http://www.youtube.com/watch?v=9q5gEZGoBnk (Hinweis: Der Siedepunkt des Wassers hängt vom Druck ab. Je niedriger der Druck, um so niedriger auch der Siedepunkt.)
Ob es dann auch alles verdampfen würde, hängt davon ab, ob eine Wärmequelle vorhanden ist, die die erforderliche Verdampfungswärme (2257 kJ/kg) liefert. Falls das Experiment im Schatten stattfindet, würde es vielleicht gefrieren. Scheint die Sonne darauf, wird es wohl verdampfen.
Die Tasse würde genau so schweben wie der Astronaut im freien Fall, wenn er sie nur loslässt und sie nicht wegstößt. Wenn das Wasser von einem Planeten angezogen wird, beeinflusst das natürlich seine Flugbahn. Da aber Astronaut und Tasse immer den gleichen Schwerkräften ausgesetzt sind, fliegen sie also auch immer in der gleichen Bahn. Da kann sich nichts auseinander oder zueinander bewegen, ohne dass zwischen den drei Körpern (Astronaut, Tasse, Wasser) irgend eine zwischen ihnen wirkende Kraft eingesetzt wird.
In welche Richtung die Körper schweben würden, kommt auf ihre Flugbahn an. Die kennen wir ja nicht. Wenn Du im ICE sitzt, bewegt sich Dein Glas mit Wasser auf einem stabilen Tisch genau so mit Dir wie im Weltraum. Aber daraus kann ich nicht schließen, wohin der Zug gerade fährt. Da solltest Du lieber den Schaffner fragen.
Das Wasser in der Tasse würde im Schatten sehr schnell gefrieren. Bei Sonnenbestrahlung würde es auftauen.
das Wasser würde zuerst sieden, wegen des niedrigen Drucks ausserhalb des Raumschiffs. Dabei kühlt es sich ab und verdunstet. Eis wird es wohl nicht werden, weil der Druck dafür fehlt - also sublimiert es, bis nur noch eine Dampf Wolke uebrig ist
Müsste das Wasser nicht verdampfen? Schließlich sinkt der Siedepunkt mit fallendem Druck. Wie ist der Siedepunkt von Wasser im absoluten Vakuum?