Espacio es un entorno de muy baja temperatura, sin embargo también tiene un muy pequeño número de partículas por unidad de volumen. Esto me lleva a pensar que, contrario a representaciones populares de la pérdida de calor en el espacio, habría muy poca pérdida de calor por conducción en una hipotética nave espacial en el espacio profundo. ¿Si fueron puestos en el espacio y siempre con comida, agua, calor y protegido de la presión sería el fresco de la nave espacial debido a la radiación principal de la nave?
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JRT
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Vamos a empezar por asumir que está en la sombra, así que usted no está recibiendo ningún tipo de radiación (aparte de la radiación cósmica de fondo de microondas, que creo que nos puede ignorar). La cantidad de calor por unidad de área que irradian es dado por la ley de Stefan:
$$ J = \varepsilon \sigma T^4 \tag{1} $$
La emisividad de la piel humana es supuestamente 0.98, y el área de la piel de un macho adulto es de alrededor de 2m$^2$, por lo que la alimentación en $T = $37ºC, nos da un total radiada potencia de un kilovatio. La energía producida por un macho adulto es de alrededor de 120W, por lo que a la temperatura del cuerpo vas a perder alrededor de 880W.
Para trabajar de lo que la temperatura sería genial que acabo de sacar de la ecuación (1), alimentación en $J = $60W/m$^2$ y obtenemos $T = $180 K. Esto sería fatal.
Lo interesante es ver qué pasa cuando estás en la luz solar directa. En la órbita de la tierra la radiación del Sol es de alrededor de 1.4 kW/m$^2$. Ya que sólo la mitad de su piel sería iluminado, usted podría estar perdiendo una aspiración natural y la obtención de 1.4 kW, para una ganancia neta de 400W. Para trabajar fuera de su temperatura de equilibrio acabamos de alimentar $J = $1400W/m$^2$ en la ecuación (1) y obtenemos $T = $396K, que volvería a ser fatal.
La distancia desde el Sol, donde el calor que irradian sería exactamente equilibrio del calor que usted recibe pueden ser resueltos mediante la ley del cuadrado inverso. Si $r_E$ es el radio de la órbita de la Tierra y $r$ es el equilibrio térmico radio obtenemos:
$$ \frac{r^2}{r_E^2} = \frac{1400}{1000} $$
o:
$$ r = 1.18r_E $$
Si usted está fuera de la luz del sol, la principal fuente de refrigeración será de radiación. La cantidad neta de calor que irradian de distancia depende de la temperatura de la piel $T_{skin}$ y la temperatura del medio circundante $T_{ambient}$:
$\frac{Q}{t} = e \sigma A (T^{4}_{skin}-T^{4}_{ambient})$
donde
$Q$ = pérdida de calor en Joules
$t$ = tiempo en segundos
$e$ = emisividad de la piel ($\approx$ 0.98 para el cuerpo humano)
$\sigma$ = Constante de Stefan-Boltzmann
$A$ = área de la superficie del cuerpo humano
Enchufe $T_{skin}$ $T_{ambient}$ en esta calculadora y se calculará la pérdida de calor en Vatios utilizando la ecuación anterior. Para la temperatura del cuerpo humano ($T_{skin}$ = 34 °C = 307 K) y la temperatura de la habitación ($T_{ambient}$ = 23 °C = 296 K), la pérdida de calor es de 133 Vatios. Para la temperatura del cuerpo humano y el espacio exterior ($T_{ambient}$ = -270 °C = 3 K), la pérdida de calor es de cerca de 1.000 Vatios.
Suponga que un humano de 70 kg de agua. Dado que el agua es la capacidad de calor es 4.18 J/gK, si la persona que emite 1.000 Vatios por diez minutos, que sólo es suficiente para disminuir su temperatura por 2 K. Para el balance de la radiación de calor lejos de su cuerpo, usted necesita consumir alimentos a 1.000 Vatios = 14 Calorías de los alimentos por minuto.
Uno de estos 50 Calorías cookies cada 2-3 minutos iba a hacer el truco.
En otras palabras, tienes razón en que el espacio no es tan "frío", ya que está hecho para ser. Sí la temperatura es baja, pero no es suficiente materia que hay para enfriar cualquier cosa rápidamente. Un Termo es capaz de mantener el café caliente durante largos períodos de tiempo por tomar ventaja de este fenómeno.
