La scène classique du cosmonaute dans l'espace

[Dynamix]

l'espace est vide mais pas forcement froid ...

Le vide n' est ni froid ni chaud .

en plus pour que le froid fasse du givre il faut que de l'humidité vienne se condenser : completement contradictoire avec le vide qui evapore tout

Non , le vide "n' évapore pas tout"
C' est de la même veine que la nature qui a horreur du vide

Si un cosmonaute envoie un verre d' eau (liquide 20°C) dans l' espace, une petite partie va s' évaporer et le reste va geler .
-----

[chatelot16]

de l'eau dans le vide va geler avec le refroidissement du a l'evaporation

mais ici on parle de givre ! pour faire une couche de givre il faut que de l'eau vienne s'y déposer ce qui est impossible dans le vide

quand dans un autre sujet je parle d'horreur du vide , c'etait juste pour parler de l’époque avant Torricelli et Pascal ou l'on ignorait la pression atmosphérique

[Plumbus]

Je te suggère de lire le lien du post #10 et celui du post #24 [Time to Freeze Solid Phase Change (4.62 + 5.97)= 10.59 Hours]. Un autre calcul à proposer ?

#####################
Vous dites le vide n'est ni chaud ni froid, je ne sais pas vraiment ce que cela veut dire physiquement.

Dans ta formule au post#1 tu considères pourtant que la température extérieure est de 0 K (une température nulle c'est très froid !).
En quoi est-ce-plus juste que mon hypothèse à -100°C ?

L'espace baigne dans un flux de particules, l'énergie de ces particules est reliée à la température et de mes lointains cours de DEA en astro, j'avais en tête une température de -100°C en orbite terrestre sans directe exposition au soleil.

Tout le corps du cosmonaute ne va pas être pétrifié instantanément. Je n'ai jamais prétendu le contraire, mais je ne laisserai pas un doigt traîner dans l'espace ou une autre extrémité bien plus précieuse !

Ton calcul au post#1 pour connaître la température en surface du cosmonaute est faux !
Et celui du lien au post #24 reprend la même hypothèse simplificatrice : évolution homogène de la température dans tout le corps du cosmonaute, c'est faux.

Ce calcul est juste bon pour connaître :
- la température atteinte à l'équilibre, soit 0 K dans notre cas simplifié, (2,7 K au lien du post#24),
- l'évolution de la température moyenne dans tout le cosmonaute.

Mais cela ne te donnera aucune info sur sa température de surface !

Regardons ce qui se passe dans un doigt du cosmonaute.

Comme tu le proposes, on simplifie le bilan thermique à une simple perte par rayonnement .

Pas de convection avec l'extérieur bien sûr, flux de chaleur incident négligé, production de chaleur interne par le corps négligée, chaleur véhiculée par le sang négligée, changement d'état dû à la chute brutale de pression omis, température externe nulle (le lien du post#24 prend 2,7 K, c'est pareil physiquement, mais ca va juste compliquer la résolution des équations), etc...

On a simplement :
rho.cp.e.dT/dt=-epsilon.sigma.T^4

e : demi épaisseur de doigt : 50 mm
Je pense qu'il n'est pas faux de dire que la température évolue de manière homogène dans cette faible épaisseur.

Pour simplifier l'écriture je pose A = (epsilon.sigma) / (rho.cp.e)

La résolution de cette équa diff est simple, on a :
T(t) = (3.A.t + 1 / Ti^3)^(-1/3).

Avec Ti : température initiale à 310 K (37°C)

En considérant que le cosmonaute a les mêmes caractéristiques que l'eau liquide et que epsilon=0,95 (valeur du lien au post #24, ordre de grandeur de ce qu'on trouve par ailleurs sur le net) : son doigt gèle en 5 secondes.

En réalité son doigt gèlera moins vite, car le sang continue de le réchauffer, le corps dégage de la chaleur, l'ambiance externe n'est pas 0 K, etc...

[Plumbus]

j'avais en tête une température de -100°C en orbite terrestre sans directe exposition au soleil.

Exemple trouvé en 2 secondes sur le net sur le site de la cité de l'espuce :

Dans l’espace, la face d’un satellite sur orbite terrestre exposée au Soleil (ou celle du scaphandre d’un astronaute) peut potentiellement monter à +150 °C, tandis que celle à l’ombre descendra à -120 °C

http://www.cite-espace.com/home/dans...-atteint-272c/

Prendre -100°C au contact de la peau n'était pas forcément déconnant.

[Plumbus]

son doigt gèle en 5 secondes.

Je me réponds car en fait j'ma gouré dans l'application numérique !!!
De plus e c'est pas 50 mm mais plutôt 5 mm pour 1 doigt.

Et du coup son doigt gèle en ~30 minutes et pas 5 s !

Ben je pensais que ça gèlerait beaucoup plus vite pour un doigt malgré les hypothèses très pénalisantes, tu avais raison jack !


Bonne semaine à tous

[Deedee81]

Bonjour,

J'ai nettoyé la petite prise de bec. Essayez de garder votre sang froid S.V.P (enfin, pas autant qu'un cosmonaute dans l'espace, mais tout de même ).

Merci,

[Gilgamesh]

#####################
Vous dites le vide n'est ni chaud ni froid, je ne sais pas vraiment ce que cela veut dire physiquement.

Question récurrente, et toujours délicate à faire comprendre.

On va le faire en 4 étapes de compréhension.

Etape 1 : La température c'est l'énergie moyenne d'agitation des particules. En première approximation l'espace est vide (la densité est 20 ordres de grandeur plus faible que celle de l'atmosphère au niveau du sol). Donc en première approximation, l'espace n'a pas de température. Il n'est ni chaud, ni froid.

Etape 2 : En seconde approximation, si faible soit elle, la densité est non nulle. Donc on peut bien définir une température des gaz. Elle est très élevée, typiquement 10⁵ K, la température de la couronne solaire. Mais la densité est si faible que la chaleur transmise au corps plongés dans ce gaz ultra ténu est tout à fait négligeable (ce qui justifie la première approximation).

Etape 3 : la température est une notion qui s'applique non seulement à la matière mais au rayonnement. Un rayonnement "à 10 000 K" c'est le rayonnement à l'équilibre avec un surface à 10 000 K. La Soleil diffuse au niveau de l'orbite terrestre un flux intense (1400 W/m²) de rayonnement à 6000 K. La température d'une surface recevant ce flux s'équilibre selon la formule donnée plus bas.

Etape 4 : mais ceci c'est la température du rayonnement solaire. La température du rayonnement "de l'espace" c'est la température du "noir" de l'espace. Ce noir de l'espace rayonne comme une surface à 2,73 K, la température du fond fossile de photons.

Equilibre radiatif en présence d'un corps rayonnant (Soleil, Terre...)

La température d'équilibre dépend
1/ de la température de rayonnement de la source (constante pour le Soleil)
2/ de sa grandeur angulaire sur la voute céleste (c'est ce qui fait qu'on reçoit plus de chaleur en s'approchant du Soleil : non parce qu'il est plus chaud mais qu'on intercepte une plus grande fracttion du flux émis)
3/ des coefficients d'émissivité et d'absorptivité des surfaces réceptrices.

Si est le flux solaire au niveau de l'orbite terrestre (ou cte solaire 1400 W/m²),
la distance Terre Soleil, la distance du corps au Soleil,
la cte de Stefan,
la température d'équilibre T est :



En fonction du ratio , pour un corps en orbite terrestre (R=R0) les température d'équilibre peuvent aller de -75°C (revêtement d'aluminium, = 0,25) à +155°C (revêtement doré = 5,55). Ça permet de moduler le contrôle thermique passif des satellites.

Si le corps est en orbite autours d'une planète, le calcul doit introduire le rayonnement infra rouge provenant de la surface planétaire.