Tengo un herraje con una cavidad que fue cerrada (soldada) en condiciones ambientales (298K, 1 bar de presión y 50% RH). El hardware fue llevado al espacio donde la temperatura puede bajar a casi cero Kelvin. ¿Habrá formación de hielo? ¿Y será un hielo duro o más bien una nieve?
Puedo imaginar la formación de hielo, pero sospecho que no será como un cristal de hielo, sino más bien como nieve. ¿Puede alguien explicar esto? Gracias.
La temperatura ambiente puede estar cerca de $0K$ Pero la temperatura del aparato no será tan baja, ya que seguirá absorbiendo el calor del sol (suponiendo que siga en el sistema solar), de hecho, estará muy caliente, en lugar de estar frío.
La lista de calor por radiación es menor (a bajas temperaturas) que el calor ganado. La ganancia y la pérdida de calor se equilibran a una temperatura superior a la del punto de congelación del agua.
La pérdida de calor por radiación depende de la temperatura y viene dada por la fórmula $$\frac{Q}{t}=\sigma{e}AT^{4}$$
Donde $\sigma$ es la constante de Stephan-Boltzman. Y, $ e $ es la emisividad del objeto.
En equilibrio,
$$ Q _{absorbed} = Q _{radiated} $$
Así que,
$$ {1366.1} \times {e} \times A = 5.67 \times 10^{-8} \times e \times A \times T^4 $$
Resolviendo para T (Área y e se cancelan en ambos lados), obtenemos,
$$ T = 393.98 K $$
Además, le sugiero que lea el artículo aquí .
Hola, no estoy muy seguro de que eso sea cierto. El componente perderá calor por radiación al entorno y la entrada de calor del sol será muy baja dada la pequeña sección transversal para recibirlo. Supongo que no habrás tenido en cuenta el modo de pérdida de calor por radiación. Si he entendido algo mal, por favor, dímelo.
A una temperatura ambiente normal, la tasa de pérdida de calor por radiación será mucho menor que la tasa de absorción de calor. A temperaturas más altas, la tasa de absorción será menor que la tasa de pérdida de calor. El equilibrio se alcanzará a una temperatura intermedia. Por lo tanto, estará en equilibrio a una temperatura elevada.
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Me preocuparía que tu hardware pudiera soportar los 14,7 psi de presión hacia el exterior del aire dentro de la cavidad, ya que no hay presión atmosférica en el espacio que lo empuje hacia atrás.
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@probablemente_alguien Y cualquier presión adicional que se pudiera producir si se expone al sol lo empeoraría.
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@JMac Exactamente. Es difícil deshacerse del calor en el espacio, ya que no se puede conducir o convectar exactamente, y el Sol es una fuente de calor tan fuerte como lo es en la tierra.
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@probablemente_alguien la presión no es el problema, las paredes son lo suficientemente gruesas para eso. De hecho, estoy hablando de un hardware que podría soportar mucho mayor diferencia de presión a través de la pared. Mi preocupación es un diafragma en el interior del hardware que se enfrenta efectivamente ninguna diferencia de presión a través de él, pero si se forma hielo duro en un lado, podría dañarlo. Y en cuanto a la disipación del calor, ¿qué pasa con la radiación?
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@ManishKumarMishra Lo importante no es el grosor de las paredes, sino la integridad de la soldadura/sellante. Y claro que hay radiación, pero a temperaturas bajas (es decir, que no brillan visiblemente), no transfiere tanto calor. De todos modos, comparemos las dos situaciones: en el suelo, puedes deshacerte del calor del Sol por conducción, convección, y radiación. En el espacio, sólo se puede eliminar el calor del Sol por radiación. Por lo tanto, en el espacio te vas a calentar más con el Sol que en la atmósfera.
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@probably_someone Tienes razón sobre la integridad de la soldadura, pero vamos a suponer que hemos probado el hardware y está bien en condiciones ambientales y de baja temperatura. La radiación en la tierra será insignificante debido a la pequeña diferencia de temperatura entre el hardware y su entorno, mientras que en el espacio será mucho mayor. De todas formas, creo que tienes razón, el hardware se calentará más en el espacio en presencia del sol. Pero, ¿y en la fase de eclipse? ¿Se formará hielo dentro de la cavidad?