¿Las esclusas del espacio se descomprimen violentamente como en las películas?

Question

Sigue la escena estándar: Los buenos han capturado finalmente a los enemigos y los tienen en una cámara de esclusa en una nave espacial. Se pulsa un botón y salen, impulsados violentamente por la ráfaga de aire que se desplaza de una zona presurizada a otra de mucha menos presión (el espacio).

Esta es mi pregunta: Si la gente no descomprimir inmediatamente Entonces, ¿por qué las esclusas hacen esto en las películas? Si el aire se mueve debido a la expansión para reducir la presión, entonces ¿por qué el cuerpo humano no haría lo mismo?

Answer 1

La gente no se comprime inmediatamente porque el cuerpo es más o menos un recipiente a presión. No es un recipiente a presión muy bueno para lidiar con el vacío, pero es algo. La resistencia del cuerpo a la presión es lo que le permite hacer cosas como rociar fluidos corporales (de la boca, o de la vejiga, o de las arterias). Cuando mi mujer estaba de parto con mi hijo, uno de los sensores que la monitorizaba informaba de la presión interna durante sus contracciones en pascales (aunque tendrás que encontrar un obstetra que te diga cuál es la presión típica de una contracción uterina, porque yo estaba prestando atención sobre todo a otras cosas en ese momento).

Los gases no tienen esta constricción. El nitrógeno y el oxígeno a temperatura ambiente tienen velocidades moleculares medias siguientes \begin{align} \frac12 mv^2 &= \frac32 kT \\ \frac vc &= \sqrt\frac{3kT}{mc^2} \approx \sqrt\frac{3\cdot 25\,\mathrm{meV}}{30\,\mathrm{GeV}} \\ v &\approx 1.5\times 10^{-6}c \approx 450\,\mathrm{m/s} \approx 1000\,\mathrm{mph} \end{align} Cuando se despresuriza un volumen de gas a temperatura ambiente, ésta es la velocidad media del gas que se mueve en el vacío. Si se despresuriza una esclusa dejando que el aire fluya a través de un tubo de 2 m $^2$ puerta, tienes una lote de impulso para llevar las cosas contigo.

Emilio Pisanty da un buen ejemplo en un comentario: si su esclusa es del tamaño de un baño (~ 20 m $^3$ ) y se despresuriza rápidamente, de modo que todo el aire se aleja "de repente" de la puerta a una velocidad térmica, el impulso del aire es comparable al impulso de un coche. Tienes una buena intuición de lo que es ser atropellado por un coche (pista: apesta, incluso a baja velocidad); salir despedido por la puerta de la esclusa es un resultado totalmente plausible, pero no una certeza. Ten en cuenta, si te pones a calcular cosas, que la energía cinética disponible, $p^2/2m$ , sube mucho si tomas el impulso de una colisión de un coche y lo pones en unos cuantos kilogramos de aire.

Ten en cuenta que en una esclusa real, cambiarías la presión lentamente . Si estuvieras en una nave espacial donde el aire fuera un recurso precioso, probablemente incluso bombearías el aire de la esclusa en la nave espacial en lugar de tirarla.

Answer 2

Entonces, ¿por qué las esclusas hacen esto en las películas?

Buena pregunta. ¿Por qué los vehículos espaciales tienen alas en las películas? ¿Por qué los productores tienen todo tipo de tonterías no físicas en las películas de ciencia ficción?

La respuesta a estas preguntas es sencilla: Porque hacen unos efectos especiales muy chulos. No tome cualquier cosa que ves en una mala película de ciencia ficción como real.

Las esclusas reales funcionan actualmente con mucha lentitud. Se bombea todo el aire posible a un depósito antes de abrir la esclusa exterior. Es de suponer que el aire seguirá siendo un recurso precioso cuando los viajes espaciales se conviertan en algo habitual. ¿Por qué desperdiciar ese recurso?

La diferencia de presión entre el interior y el exterior puede cerrar la puerta del compartimento de la cápsula, impidiendo que la puerta se abra hasta que se elimine al menos parte del gas de la esclusa.