Un verre d'eau gèlerait-il ou bouillirait-il dans l'espace?

Voici une question à méditer: un verre d'eau gèlerait-il ou bouillirait-il dans l'espace? D'une part, vous pouvez penser que l'espace est très froid, bien en dessous du point de congélation de l'eau. D'un autre côté, l'espace est un vide, vous vous attendez donc à ce que la basse pression fasse bouillir l'eau en vapeur. Que se passe-t-il en premier? Quel est le point d'ébullition de l'eau sous vide, de toute façon?

Points clés: l'eau bouillirait-elle ou gèlerait-elle dans l'espace??

• L'eau bout immédiatement dans l'espace ou dans tout vide.
• L'espace n'a pas de température car la température est une mesure du mouvement des molécules. La température d'un verre d'eau dans l'espace dépendrait du fait qu'il soit ou non exposé au soleil, en contact avec un autre objet ou flottant librement dans l'obscurité.
• Après que l'eau se soit vaporisée dans le vide, la vapeur pourrait se condenser en glace ou rester un gaz.
• D'autres liquides, tels que le sang et l'urine, bouillent et se vaporisent immédiatement sous vide.

Uriner dans l'espace

Il s'avère que la réponse à cette question est connue. Lorsque les astronautes urinent dans l'espace et libèrent le contenu, l'urine se transforme rapidement en vapeur, qui désédimite immédiatement ou cristallise directement du gaz à la phase solide en minuscules cristaux d'urine. L'urine n'est pas complètement de l'eau, mais vous vous attendriez à ce que le même processus se produise avec un verre d'eau qu'avec les déchets des astronautes.

Comment ça fonctionne

L'espace n'est pas vraiment froid car la température est une mesure du mouvement des molécules. Si vous n'avez pas de matière, comme dans le vide, vous n'avez pas de température. La chaleur transmise au verre d'eau dépendrait du fait qu'elle soit exposée au soleil, en contact avec une autre surface ou seule dans l'obscurité. Dans l'espace lointain, la température d'un objet serait d'environ -460 ° F ou 3K, ce qui est extrêmement froid. D'autre part, l'aluminium poli en plein soleil est connu pour atteindre 850 ° F. C'est tout à fait une différence de température!

Cependant, cela n'a pas beaucoup d'importance lorsque la pression est presque un vide. Pensez à l'eau sur Terre. L'eau bout plus facilement au sommet d'une montagne qu'au niveau de la mer. En fait, vous pourriez boire une tasse d'eau bouillante sur certaines montagnes et ne pas vous brûler! En laboratoire, vous pouvez faire bouillir l'eau à température ambiante en lui appliquant simplement un vide partiel. C'est ce à quoi vous vous attendriez dans l'espace.

Voir l'eau bouillante à température ambiante

Bien qu'il soit impossible de visiter l'espace pour voir l'eau bouillir, vous pouvez voir l'effet sans quitter le confort de votre maison ou de votre salle de classe. Tout ce dont vous avez besoin est une seringue et de l'eau. Vous pouvez obtenir une seringue dans n'importe quelle pharmacie (pas d'aiguille nécessaire) ou dans de nombreux laboratoires. 

1. Aspirez une petite quantité d'eau dans la seringue. Il vous suffit d'en avoir assez pour le voir - ne remplissez pas complètement la seringue.
2. Placez votre doigt sur l'ouverture de la seringue pour la sceller. Si vous avez peur de vous blesser au doigt, vous pouvez couvrir l'ouverture avec un morceau de plastique.
3. Tout en regardant l'eau, tirez sur la seringue aussi vite que possible. Avez-vous vu l'eau bouillir?

Point d'ébullition de l'eau sous vide

Même l'espace n'est pas un vide absolu, bien qu'il soit assez proche. Ce graphique montre les points d'ébullition (températures) de l'eau à différents niveaux de vide. La première valeur est pour le niveau de la mer, puis à des niveaux de pression décroissants.

Température ° F	Température ° C	Pression (PSIA)
212	100	14,696
122	50	1,788
32	0	0,088
-60	-51.11	0,00049
-90	-67,78	0,00005

Points d'ébullition de l'eau à différents niveaux de vide

Point d'ébullition et cartographie

L'effet de la pression de l'air sur l'ébullition est connu et utilisé pour mesurer l'élévation. En 1774, William Roy a utilisé la pression barométrique pour déterminer l'altitude. Ses mesures étaient précises à un mètre près. Au milieu du 19e siècle, les explorateurs ont utilisé le point d'ébullition de l'eau pour mesurer l'altitude pour la cartographie.

Sources

• Berberan-Santos, M. N .; Bodunov, E. N .; Pogliani, L. (1997). "Sur la formule barométrique." Journal américain de physique. 65 (5): 404-412. doi: 10.1119 / 1.18555
• Hewitt, Rachel. Carte d'une nation - une biographie de l'Ordnance Survey. ISBN 1-84708-098-7.