太空中温度接近绝对零度

宇宙的温度究竟有多低?

我们居住在地球上,而地球上通常认为的冷,最多也就是零下十几度,最多零下几十度。有记载的最低温是1967年初,挪威人在极点站曾经记录到的零下94.5摄氏度。

然而对于太空来说,这都算高温了,太空的温度是接近绝对零度-273.15度的,虽然后来因为有了宇宙大爆炸的余温,让宇宙温度升高了一点,但也有零下270.4度左右。

置身于这样的低温之下,可想而知人身体内的体液会被瞬间冻住,细胞也会瞬间停止活动,等于“死透”了。而咱们既然要上太空,就得在飞船船舱里保持人类适宜的温度。26度左右肯定要有,这是人类最舒服的温度。

26度和零下270度差了接近三百度。所以,按照正常思维来说这空间站保温应该是个很大的问题。但是,事情恰好相反。空间站不仅不需要保温或者加热。反而还需要散热降温。

空间站为什么需要散热?

这个问题我们需要结合温度的定义来看。温度是表示物体冷热程度的物理量,微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。

要说明物体分子的热运动,我们来看一个很简单的实验。曾经有科学家,在一上一下两个大玻璃瓶中,灌满了不同的气体。且一瓶子里的气体有颜色,另一瓶里的空气没有颜色。并且下面瓶子里的气体密度更大。然后打开两个瓶子之间的隔断,然后通过颜色变化,发现两个瓶子空气开始混合,最后都变成了较浅的颜色。说明两瓶空气混合在了一起。

这种现象就是分子热运动的体现,因为按照常理,下面瓶子里的气体密度更大的话,两者是不会相互融合的。并且温度越高,气体混合得就越快。液体和固体都存在这样的现象,但是由于运动比气体分子的剧烈程度低很多。所以不明显罢了。

所以,要形成温度。需要满足两个条件:

第一,需要有微观分子。体现在本篇文章中就是,宇宙几乎没有空气。

第二,还需要微观分子进行热运动。如果一堆分子处于静止状态,也是测不到温度的。

而宇宙是几乎没有微观分子的,所以飞船的热量并没有介质传递,热量也会一直在飞船上积累。所以,给飞船散热就成了一个棘手的问题。

空间站如何散热?

目前,已知的散热方法有三种:热传递,热对流和热辐射,我们一个个来说。

首先是热传递。这也是在地球上散热的主要方式,指两个物体相互接触,热量会从高温物体传递到低温物体。热水袋就是通过这个原理让我们的双手暖和起来的,烧水也是同理。

之前看过一个网友提问,说太空温度这么低,那么咱们的空间站得花多少能量用于保暖,才能让航天员在上面生活呀?这个问题很有意思,但是从根本上就有一个错误。就是空间站比起“保暖”,更该花心思的是“散热”。这就怪了,毕竟太空温度低是个人尽皆知的事实。

这听起来不符合常理,但是这符合物理!宇宙的温度究竟有多低?我们居住在地球上,而地球上通常认为的冷,最多也就是零下十几度,最多零下几十度。

有记载的最低温是1967年初,挪威人在极点站曾经记录到的零下94.5摄氏度。

然而对于太空来说,这都算高温了,太空的温度是接近绝对零度-273.15度的,虽然后来因为有了宇宙大爆炸的余温,让宇宙温度升高了一点,但也有零下270.4度左右。

置身于这样的低温之下,可想而知人身体内的体液会被瞬间冻住,细胞也会瞬间停止活动,等于“死透”了。

而咱们既然要上太空,就得在飞船船舱里保持人类适宜的温度。

26度左右肯定要有,这是人类最舒服的温度。

26度和零下270度差了接近三百度。

所以,按照正常思维来说这空间站保温应该是个很大的问题。

空间站不仅不需要保温或者加热。

空间站为什么需要散热?这个问题我们需要结合温度的定义来看。

温度是表示物体冷热程度的物理量,微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。

要说明物体分子的热运动,我们来看一个很简单的实验。

曾经有科学家,在一上一下两个大玻璃瓶中,灌满了不同的气体。

且一瓶子里的气体有颜色,另一瓶里的空气没有颜色。

并且下面瓶子里的气体密度更大。

然后打开两个瓶子之间的隔断,然后通过颜色变化,发现两个瓶子空气开始混合,最后都变成了较浅的颜色。

说明两瓶空气混合在了一起。

这种现象就是分子热运动的体现,因为按照常理,下面瓶子里的气体密度更大的话,两者是不会相互融合的。

并且温度越高,气体混合得就越快。

液体和固体都存在这样的现象,但是由于运动比气体分子的剧烈程度低很多。

需要满足两个条件:第一,需要有微观分子。

体现在本篇文章中就是,宇宙几乎没有空气。

第二,还需要微观分子进行热运动。

如果一堆分子处于静止状态,也是测不到温度的。

而宇宙是几乎没有微观分子的,所以飞船的热量并没有介质传递,热量也会一直在飞船上积累。

所以,给飞船散热就成了一个棘手的问题。

空间站如何散热?目前,已知的散热方法有三种:热传递,热对流和热辐射,我们一个个来说。

这也是在地球上散热的主要方式,指两个物体相互接触,热量会从高温物体传递到低温物体。

热水袋就是通过这个原理让我们的双手暖和起来的,烧水也是同理。

不过在太空,可以就此打住了。

太空里接近真空,没有物体和空间站接触,所以你没有办法把热量散发到其他介质中。

其实我们的生活中就有个最简单的例子:保温杯。

其实这个名字有一定的歧义,看保温杯英文:Vacuum cup可能会更好理解一点。

vacuum是真空的意思,直译过来就是真空杯的意思。

保温杯有两层金属壳,这两层之间需要尽可能抽成真空。

水和外界的热量主要是通过热传递的方式传递的,让热量无法在这两层金属壳之间传递。

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