אם לאנשים הייתה הזדמנות לטייל בחלל, מכוכב לכוכב לכת, כמה בזהירות יהיה צורך לחשוב על הכל. עד מזון, טמפרטורה והיגיינה אישית. בהוליווד מלאות סרטים המוקדשים לנושא החלל, בו אנשים איבדו סוף סוף את סיכויי החיים שלהם. כולם ראו את התמונה כאשר החללית הנוקשה בוצעה לאורך המסלול. מדוע החלל קר? אחרי הכל, במסלול כדור הארץ ישנם אסטרונאוטים רבים שנכנסו לחלל החיצון, והם נשארו בריאים ושלמים.
האם קר בחלל?
נניח שאנחנו רחוקים מגופני השמיים, אשר בעזרת האנרגיה והטמפרטורה שלהם מסוגלים לפעול על הגוף החומרי. אנו גם מבודדים את עצמנו מכוכבי לכת ומהלוויינים שלהם, המסוגלים להשפיע על הטמפרטורה של ליבתם. בכפוף לנקודות אלה הטמפרטורה תהיה -274 מעלות צלזיוס. טמפרטורה זו נקראת אפס מוחלט, כלומר הטמפרטורה אינה יכולה להיות נמוכה יותר מטבעה. מדוע החלל קר? כי זה המקום היחיד בו הטמפרטורה יורדת לאפס מוחלט.
במציאות היומיומית, טמפרטורה לא יכולה להיות ערך מתחת לאפס. היוצא מן הכלל הוא רק החלקים המרוחקים ביותר ביקום. במסלול כדור הארץ, בהתחשב בכל הגורמים, הטמפרטורה היא בערך - 4 מעלות צלזיוס.
מה קורה כאשר אפס מוחלט
אפס מוחלט הוא טמפרטורת האפס בסולם קלווין. בתנאים סטנדרטיים, טמפרטורה כזו אינה אפשרית. הטמפרטורה הקרה ביותר בחלל היא -274 (צלזיוס) או 0 (קלווין). אז מדוע הטמפרטורה לא מצליחה לחצות את הגבול?
על פי החוק השלישי של התרמודינמיקה, עליו הוסכם נרנסט, כאשר הטמפרטורה נוטה לאפס המוחלט שלה, האנטרופיה של המערכת (או הגוף), קיבולת החום ומקדם ההתפשטות התרמית נוטים אליה. אם הטמפרטורה מגיעה לאפס מוחלט, אז תהליך התנועה הכאוטית של אטומים ומולקולות נפסק. מבחינת התרמודינמיקה, הגוף מתפרק למולקולות. ומבחינת הפיזיקה הקוונטית, אפס תנודות ממשיכות להתרחש בגוף. פסקי הדין הללו הם שעוזרים לענות על השאלה: "מדוע קר בחלל?"
פיזיקאים מאוניברסיטת ייל ערכו ניסוי בנושא סטרונציום מונופלואוריד (SrF). מולקולה הונחה בשדה מגנטי, שאיבדה ללא הרף את האנרגיה שלה ובסופו של דבר, קרוב ככל האפשר לאפס מוחלט, המולקולה דעכה לאטומים.
בזכות מחקרים על טמפרטורות הקרובות לאפס מוחלט, הושגה ההשפעה של מוליכות העל, הנמצאת בשימוש נרחב בתעשייה ובמדע.
העברת המצב לחלל החיצון, אנו יכולים לומר כי השגת אפס מוחלט מופר על ידי קרינה מהכוכבים.
סוגי העברת חום
בקורס הפיזיקה בבית הספר נחשב קטע של תרמודינמיקה, בו הם שמים לב לסוגי העברת החום. קטע זה של הפיזיקה יסייע לענות על השאלה "מדוע הוא קר יותר בחלל מאשר על פני האדמה."
ישנם שלושה סוגים של העברת חום בטבע:
- מוליכות תרמית. זהו המעבר של אנרגיה מגוף חם או חלק מהגוף לגוף פחות מחומם. יש לציין כי אי אפשר להעביר אנרגיה מצינון לקור פחות (על פי העיקרון של החוק השני של התרמודינמיקה). דוגמא: חימום גוף מתכת.
- הסעה. אנרגיה מועברת על ידי זרמים (מטוסים). דוגמא: העברת חום בחדר שבין אוויר קר לחם.
- קרינה. אנרגיה מועברת באמצעות גלים אלקטרומגנטיים. דוגמא: חום סולארי.
מכיוון שהחלל הוא ואקום (צפיפות המולקולות בחלל זניחה - 10 ^ -31 גר '/ ס"מ ^ 3), יש להניח כי האפשרות היחידה האפשרית להעברת חום היא קרינה. כדור הארץ אינו ואקום, יש לו אטמוספרה (מולקולות על פני כדור הארץ), המאפשרת שלושה סוגים של העברת חום בבת אחת.
תלות הטמפרטורה במיקום הגוף
הקרינה בחלל מגיעה מגופים מחוממים, בגלקסיה שלנו היא השמש. השמש שולחת גלים אלקטרומגנטיים משטחה, שיש להם מסלול תנועה ישיר. כתוצאה מכך הגוף מקבל אנרגיה אם השמש נמצאת בטווח.
אם גלים אלקטרומגנטיים פוגעים בעצם, הגוף סופג אנרגיה תרמית. אולם חילופי דברים עם הסביבה לא יתקיימו, מכיוון שהגוף מוקף בוואקום, שאין בו כמעט מולקולות.
אם האובייקט נמצא, למשל, מעבר לצד האפל של כדור הארץ, שבו גלים אלקטרומגנטיים לא יכולים להגיע, אז הגוף באמת יתקרר, וחתור לאפס מוחלט.
לכן, ציפוי עמיד בחום מוחל על פני תחנות החלל וחליפות החלל.
