Comment la chaleur se disperse-t-elle dans le vide ?

[invitee6f0086a]

Bonjour à tous,

Il y a quelques mois, il y avait un sujet sur le comportement d’un corps humain dans le vide.

Entre autres, il avait été dit que le corps se refroidissait, mais pas si rapidement que ça, car le vide est un très mauvais conducteur.

Je n’avais pas tilté à l’époque, mais effectivement le vide est un méga mauvais conducteur thermique.

Ma question est donc, comment la chaleur quitte le corps (ou tout autre objet chaud), j’aurais tendance à penser qu’un objet chaud devrait le rester très longtemps, mais ça fait bizarre.

L’objet chaud est dans le vide de l’espace, et il y a un paravent afin de le protéger du soleil.

Une fois de plus, merci pour vos réponses,
-----

[invite6bb3c929]

Bonjour,

Et bien au même titre que notre cher Soleil, tout objet qui se trouve dans l'espace dissipera sa chaleur sous forme de rayonnement électromagnétique (lumière). Pour un humain ce sera dans le domaine de l'infrarouge tandis que pour le Soleil le spectre s'étendra des U.V. jusqu'au infrarouge avec un maximum dans le domaine du visible car il est beaucoup plus chaud.

Le rayonnement électromagnétique n'a en effet besoin d'aucun "support" pour voyager et peut de ce fait voyager dans le vide.

[invitee6f0086a]

Merci THEjeje38,

Effectivement, j’avais occulté les IR.

Si je prends une bouteille thermos, la chaleur de l’intérieur devrait aussi émettre dans l’IR, et pourtant le contenu reste tout de même longtemps chaud. Par longtemps, je dirais quelques jours (à confirmer), donc un objet chaud dans le vide mettrait-il plusieurs jours pour perdre plus de 90% (par exemple) de sa température ?

[invite6bb3c929]

Il me semble que dans le vide spatiale un objet se refroidirai beaucoup plus vite par rayonnement que dans une bouteille thermos. Car autour de la bouteille thermos il n'y a pas de vide mais de l'air (mauvais conducteur thermique certe) et cet air est à une température d'environ 20 c°, ce qui fait une difference de température faible: de 80 c° si il s'agit d'eau bouillante. Dans l'espace (à l'ombre d'une étoile) la température est d'environ -270 c° donc la difference de température avec de l'eau bouillante serait de 370 c° et donc se refroidirai beaucoup plus rapidement.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitee6f0086a]

Ta réponse me pose une autre interrogation, comment le vide spatial peut-il avoir une température (de moins de 3 degrés, je crois).

J’ai appris que la chaleur était due à « l’excitation » des électrons des atomes, comment quelques atomes par mètre/cube peuvent-ils « donner » presque 3 degrés ?

Imaginons que je suis astronaute, et que je fais une mesure de température en sortie extra véhiculaire, aurai-je 2,7 degrés ? (à l’ombre bien sûr).

Si oui, c’est quoi qui est à 2,7 degrés ? le « vide » ?

[invite6bb3c929]

Bonne question en effet.

En fait il s'agit du fond diffus cosmologique dans lequel nous "baignons" en permanence qui est à environ 2, 726 Kelvin, il s'agit d'une lumière qui est homogène et isotrope (à peu près) dans toutes les directions.

En conséquence en l'absence de toute autre matière (dans l'espace donc) la température est équivalente à celle de ce rayonnement.

Pour plus d'info. la dessus: http://fr.wikipedia.org/wiki/Fond_diffus_cosmologique

[invitee6f0086a]

Merci pour ce lien, je connaissais un peu.

Tu as écris quelque chose de très intéressant :

En conséquence en l'absence de toute autre matière (dans l'espace donc) la température est équivalente à celle de ce rayonnement.

Tu es sûr de cela ? la température prise dans le « vide » par la navette spatiale donnera 2,7 degrés ?

Si oui, ce ne sont pas quelques atomes qui donneront 2,7 degrés, mais le « vide ».

Qu’il y a-t-il dans le « vide » qui a 2,7 degrés ?

[inviteec0d6e6f]

Salut,

Le vide n'est pas vide.
Il y a quelques atomes, bien sûr, et surtout beaucoup de rayonnement.
Dans le vide autour de l'orbite terrestre, le principal rayonnement est celui du soleil, qui augmente la température du vide largement au dessus des 3 K.
Imagines un cube de vide spatial comme étant une soupe remplie de photons plus ou moins énergétiques selon l'endroit ou tu places ce cube.

Imaginons que je suis astronaute, et que je fais une mesure de température en sortie extra véhiculaire, aurai-je 2,7 degrés ? (à l’ombre bien sûr).

T'auras plutôt 50 K au niveau de l'orbite terrestre, a l'ombre.
Donc ~ -220°C, pas - 270°C.
A part dans l'espace intergalactique, tu ne descends jamais proche du minima de 2.7 K a cause du rayonnement des étoiles environnantes et des phénomènes cataclysmiques de très longue portée (gamma burst).

[invite6bb3c929]

Dans le vide "intergalactique" c'est principalement le fond diffus cosmologique qui empli l'espace et c'est donc principalement sa température que tu mesurera.

[invitee6f0086a]

Entre deux amas, très loin de tous rayonnements, aurais-je une mesure de 2,7 degrés ?

[Moinsdewatt]

Merci pour ce lien, je connaissais un peu.

Tu as écris quelque chose de très intéressant :



Tu es sûr de cela ? la température prise dans le « vide » par la navette spatiale donnera 2,7 degrés ?

Si oui, ce ne sont pas quelques atomes qui donneront 2,7 degrés, mais le « vide ».

Qu’il y a-t-il dans le « vide » qui a 2,7 degrés ?

oh la boulette.

c'est de 2,7 degré KELVIN dont il faut parler.

C' est vraiment trés trés froid.

[invite62e1e8a6]

Bonjour,

Je pense que l'objet se refroidi par rayonnement uniquement.

Il faut connaitre sa surface totale S, son coefficient d'émissivité et sa température T. Avec la Loi de Stefan-Boltzmann on peut calculer la puissance rayonné. Je trouve pas la formule par unité de temps.

Je n'en sais rien mais je considére l'espace à l'ombre comme un corps noir. Coéfficient d'absortion total, 1. Toute la chaleur va être absorbé, transféré du corps dans le vide. Je suppose qu'il faut considerer la chaleur du corps comme un potentiel qui va donc decroitre suivant son volume et sa forme. Je sais que le corps va se refroidir mais je n'arrive pas à calculer, pour l'instant, en combien de temps.

[invite6bb3c929]

Entre deux amas, très loin de tous rayonnements, aurais-je une mesure de 2,7 degrés ?

Très loin de tous rayonnements, sauf celui du fond diffus cosmologique , donc oui tu aura bien environ 2,7 Kelvin.

[Moinsdewatt]

Merci pour ce lien, je connaissais un peu.

Tu as écris quelque chose de très intéressant :



Tu es sûr de cela ? la température prise dans le « vide » par la navette spatiale donnera 2,7 degrés ?

Si oui, ce ne sont pas quelques atomes qui donneront 2,7 degrés, mais le « vide ».

Qu’il y a-t-il dans le « vide » qui a 2,7 degrés ?

Une mesure prise prés de la navette spatiale ne donnera pas 2.7 Kelvin.

Car l' instrument de mesure recevevra du rayonnement émis pas la navette, et évidemment le rayonnement émis par la terre, et aussi ...... celui émis par le soleil. Mais evidemment j' imagine qu' en faisant marcher votre cervelle vous auriez pu y penser.

Si un instrument est sur la sonde Voyager qui est maintenant trés loin au dela de Pluton, peut étre qu' on aurait quelque chose comme 5 a 10 K ? Qui sait cela précisément ?

[Moinsdewatt]

Bonjour à tous,

Il y a quelques mois, il y avait un sujet sur le comportement d’un corps humain dans le vide.

Entre autres, il avait été dit que le corps se refroidissait, mais pas si rapidement que ça, car le vide est un très mauvais conducteur.

Je n’avais pas tilté à l’époque, mais effectivement le vide est un méga mauvais conducteur thermique.

Ma question est donc, comment la chaleur quitte le corps (ou tout autre objet chaud), j’aurais tendance à penser qu’un objet chaud devrait le rester très longtemps, mais ça fait bizarre.

L’objet chaud est dans le vide de l’espace, et il y a un paravent afin de le protéger du soleil.

Une fois de plus, merci pour vos réponses,

En premier lieu ce qui lui arriverait a ce corps c' est de se mettre à "bouillir". En effet l' eau passerait de l' état liquidde à gazeux (ce qui signifie en langage commun "bouillir") à cause de l' absence de pression.
Ca veut dire les yeux qui explosent, les poumons aussi.

Mort quasi instantanée par dépressurisation.
Meme pas le temps d' attraper froid.

[invite62e1e8a6]

Selon mes calculs:

Surface du corps: 1.70 m^2
Temperature: 310.15 K
Coefficient d'émissivité: 0.98

Cela fait 874,11 Watt de rayonnement pour un homme tout nu.

[invite231234]

En premier lieu ce qui lui arriverait a ce corps c' est de se mettre à "bouillir". En effet l' eau passerait de l' état liquidde à gazeux (ce qui signifie en langage commun "bouillir") à cause de l' absence de pression.
Ca veut dire les yeux qui explosent, les poumons aussi.

Mort quasi instantanée par dépressurisation.
Meme pas le temps d' attraper froid.

FAUX, l'organisme ne peut perdre son énergie dans le vide que par rayonnement donc c'est loin d'être brutal, d'ailleurs on a dépressurisé des singes pendant quelques secondes et ils sont revenus vivants !!!

[inviteec0d6e6f]

Mort quasi instantanée par dépressurisation.

Que neni : il y a plus de différence de pression entre le sommet de l'Everest et le niveau de la mer qu'entre la pression d'un scaphandre spatial (1/3 de bar) et le vide.
Il n'y aura donc pas de décompression explosive.

Le scénario le plus probable est une gelure assez rapide des surfaces exposées, a l'ombre, et une brulure assez intense en cas d'exposition au soleil.
Avec, probablement, une sortie progressive des liquides corporels (sang et plasma) par les orifices naturels.
On doit pouvoir survivre plusieurs dizaines de secondes lors d'une brutale exposition au vide spatial.
Mais ça doit être très désagréable et laisser de mauvaises séquelles en cas de survie a cet épisode...

[invite80fcb52e]

Très loin de tous rayonnements, sauf celui du fond diffus cosmologique , donc oui tu aura bien environ 2,7 Kelvin.

C'est pas aussi simple.
Après la recombinaison, le CMB continue de chauffer le gaz, qui finit par se découpler en température 5 millions d'années après le BB (redshift environ 200). Le gaz se refroidit beaucoup plus vite que le CMB, de façon adiabatique avec l'expansion. Au final aujourd'hui il devrait avoir une température de l'ordre de 0,02 K alors que le CMB atteint 2,7 K.
Mais c'est sans compter les étoiles qui apparaissent environ 100 millions d'années après le BB (redshift de 30) et réchauffent le gaz aux alentours de 10000 K, ce qui le ionise. Cette époque s'appelle la réionisation et dure jusqu'à environ un milliard d'années après le BB (redshift de 6).

Après si on met un thermomètre, le gaz tellement diffus n'a surement aucune incidence sur sa température, et donc seul le rayonnement va jouer.

[invite02ff802c]

Entre autres, il avait été dit que le corps se refroidissait, mais pas si rapidement que ça, car le vide est un très mauvais conducteur.

Erreur : le vide n’est pas conducteur du tout. La conduction thermique se fait à l’intérieur de corps ou entre corps et consiste en la transmission de l’agitation thermique des atomes et molécules. Ce ne sont pas les quelques atomes qui se courent après dans le vide qui peuvent assurer la conduction.
Il ne reste donc que le rayonnement, lequel est aussi le mode d’échange principal sur le plancher des vaches, l’air étant, lui, un très mauvais conducteur.
Lorsque tu es assis chez toi et que tu ne ressens aucune sensation de chaleur ou de froid c’est que tu es en équilibre thermique avec l’environnement, à savoir les murs, les meubles, etc.
La fameuse sensation de paroi froide, quand on est près de la fenêtre en hiver par exemple, est due au fait que tu émets par rayonnement plus de chaleur vers elle qu’elle en émet vers toi. Inversement quand tu es devant un feu de cheminée et dans une moindre mesure à côté d’un radiateur tu ressens une sensation de chaleur parce qu’ils émettent plus vers toi que toi vers eux. La conduction et la convection ne prennent aucune part.
C’est pour ça que le chauffage par convection est très lent à agir. Quand on allume le chauffage dans un appartement froid il faut beaucoup de temps pour que, par la circulation de l’air chaud, les parois de réchauffent et qu’on ait enfin une sensation de chaud. À l’inverse, si tu ouvres les fenêtres d’une maison bien chaude pendant quelques minutes et que tu renouvelles complètement l’air tu n’as qu’une sensation de froid minime très passagère : l’air est froid mais les parois sont restées chaudes et donc tu restes à l’équilibre thermiques avec elles.

Dans le vide il n’y a donc que le rayonnement. Un objet (satellite ou autre) exposé au soleil peut voir sa température monter très vite et ses parties non exposées, rayonnant vers le vide d’où rien ne provient, voit sa température chuter très vite.
Rappel : le rayonnement en question est en infrarouge et est donc un rayonnement électromagnétique comme la lumière ou les rayons X.

ND

[xxxxxxxx]

C'est pas aussi simple.
Après la recombinaison, le CMB continue de chauffer le gaz, qui finit par se découpler en température 5 millions d'années après le BB (redshift environ 200). Le gaz se refroidit beaucoup plus vite que le CMB, de façon adiabatique avec l'expansion. Au final aujourd'hui il devrait avoir une température de l'ordre de 0,02 K alors que le CMB atteint 2,7 K.
Mais c'est sans compter les étoiles qui apparaissent environ 100 millions d'années après le BB (redshift de 30) et réchauffent le gaz aux alentours de 10000 K, ce qui le ionise. Cette époque s'appelle la réionization et dure jusqu'à environ un milliard d'années après le BB (redshift de 6).

Après si on met un thermomètre, le gaz tellement diffus n'a surement aucune incidence sur sa température, et donc seul le rayonnement va jouer.

Bonjour gloubiscrapule

J'ai du mal à comprendre : la température du CMB est elle la température minimale que l'on va mesurer partout dans l'univers ou peut il y avoir des "endroits" où la température est plus basse ?

merci d'avance

Cordialement

[inviteec0d6e6f]

Bonjour gloubiscrapule

J'ai du mal à comprendre : la température du CMB est elle la température minimale que l'on va mesurer partout dans l'univers ou peut il y avoir des "endroits" où la température est plus basse ?

merci d'avance

Cordialement

Étonnamment, c'est l'humain qui est capable de créer le plus grand froid possible de l'univers connu. (y a peut-être, voir certainement des ET qui font aussi bien, voir mieux, trèèèès loin d'ici)
Sinon, tout le reste est baigné dans la soupe a 2.7K au minimum.
c'est le seul domaine où on est capable de faire "mieux" que ce qu'on connait de l'univers.
En descendant très proche du 0 K
étonnant non ?

moij'dis : on est trop fort !

[stefjm]

Ce que je trouve surtout très étonnant est qu'on n'ait pas encore choisi cette température comme unité naturelle.
En son temps, Oncle Dom avait même proposé un nom : le «glagla».

[Deedee81]

Salut,

Ce que je trouve surtout très étonnant est qu'on n'ait pas encore choisi cette température comme unité naturelle.
En son temps, Oncle Dom avait même proposé un nom : le «glagla».

Arf, le glaga

Les unités sont aussi choisies pour des raisons pratiques. Il ne faut pas oublier que la physique ce n'est pas du papier mais des expériences et des applications. Autant il est facile de faire geler ou bouillir de l'eau, autant il est difficile de mesurer la température du rayonnement fossile. Les critères du BPM sont la reproductibilité, la stabilité, la précision,...

Je ne trouve donc pas ça du tout étonnant.

[invite2313209787891133]

Bonjour

Selon mes calculs:

Surface du corps: 1.70 m^2
Temperature: 310.15 K
Coefficient d'émissivité: 0.98

Cela fait 874,11 Watt de rayonnement pour un homme tout nu.

En réalité la chaleur dissipée serait plus importante en raison de l'évaporation rapide de l'humidité superficielle.
En abaissant simplement la pression on peut ainsi refroidir de l'eau jusqu'à la faire geler, même en faisant l’expérience à température ambiante.

[invite62e1e8a6]

Bonjour



En réalité la chaleur dissipée serait plus importante en raison de l'évaporation rapide de l'humidité superficielle.
En abaissant simplement la pression on peut ainsi refroidir de l'eau jusqu'à la faire geler, même en faisant l’expérience à température ambiante.

Bonjour,

Merci pour l'info. Je préconise de revétir une combinaison spatiale dans ce cas. C'est plus sur.

Mais je comprend pas... C'est quoi cette histoire de sang qui bout alors? L'eau va bouillir a une température d'autant plus basse que la pression est faible mais sans atteindre 100°C c'est cela?

Dans l'espace la cristalisation de la transpiration ne formerait elle pas une sorte d'isolation?

[invite80fcb52e]

J'ai du mal à comprendre : la température du CMB est elle la température minimale que l'on va mesurer partout dans l'univers ou peut il y avoir des "endroits" où la température est plus basse ?

Tout l'univers baigne dans un rayonnement à 2,7K mais si ce rayonnement n'est pas capté il ne chauffera pas. Le gaz intergalactique n'est plus chauffé par le CMB depuis pratiquement son émission (redshift de 200), et comme il se refroidit beaucoup plus vite que le CMB à cause de l'expansion il aurait pu atteindre la température de 0,02 K aujourd'hui. Mais les étoiles l'ont réchauffé. Je l'ai déjà dit!

Maintenant si tu mets ton termomètre dans ce bazar le gaz est tellement diffus que c'est comme si tu étais dans le vide, à savoir sans aucune conduction thermique et/ou convection.

Donc seul le rayonnement va pouvoir chauffer ton thermomètre, et si tu es loin des étoiles, ce sera le CMB qui le fera.

Sauf que le chauffage d'un corps par rayonnement dépend de plusieurs facteurs comme sa forme, sa conductivité thermique et surtout son matériau.

Par exemple le métal poli (genre or poli) absorbe beaucoup plus qu'il n'émet, donc sa température sera plus élevé que le CMB. C'est pour ça que les combinaisons de survie sont de ce genre pour absorber beaucoup sans trop émettre.

Au contraire quelque chose de blanc comme la neige, émet beaucoup plus qu'elle n'absorbe donc sa température sera plus faible que le CMB.

Quelque chose de noir (idéalement un corps noir), absorbe à peu près autant qu'il émet, ainsi il sera à la température du CMB.

Ceci est valable pour la lumière visible à peu près. Si on extrapole aux ondes millimétriques du CMB je suis pas sur que ça soit la même. Si tu trouves un truc qui est transparent à de telles ondes, tu vas pouvoir refroidir bien plus que 2,7 K. Par contre le rayonnement visible, IR et UV des étoiles va surement stopper son refroidissement s'il n'y est pas transparent.
La longueur d'onde est donc importante, par exemple l'astronome Charles Fabry avait calculé qu'un corps n'absorbant que les rayons bleus de longueur d'onde 400nm et placé à la distance de la Terre du Soleil aurait une température de 2000° (alors que la Terre est à 15°).

Alors il est en quel matériau ton thermomètre?

[invite2313209787891133]

Bonjour,

Merci pour l'info. Je préconise de revétir une combinaison spatiale dans ce cas. C'est plus sur.

Mais je comprend pas... C'est quoi cette histoire de sang qui bout alors? L'eau va bouillir a une température d'autant plus basse que la pression est faible mais sans atteindre 100°C c'est cela?

Dans l'espace la cristalisation de la transpiration ne formerait elle pas une sorte d'isolation?

Si la surface de la peau est exposée au vide l'eau superficielle va s'évaporer, la peau va sécher et se refroidir, mais il n'y aura pas de couche de givre.
Le sang va rester à 37°C mais monter en pression jusqu'à atteindre sa pression de vapeur saturante; environ 60mb ce qui correspond alors à une augmentation de la pression artérielle d'environ 4 points: Peut être que des petits vaisseaux sanguins vont lâcher, mais globalement ce n'est pas une surpression importante.

En laissant l'individu longtemps dans le vide un peu d'eau va migrer à travers la peau, et surtout à travers les poumons, puis une fois qu'il sera sec en surface il se refroidira plus lentement.

ar exemple le métal poli (genre or poli) absorbe beaucoup plus qu'il n'émet, donc sa température sera plus élevé que le CMB. C'est pour ça que les combinaisons de survie sont de ce genre pour absorber beaucoup sans trop émettre.

Au contraire quelque chose de blanc comme la neige, émet beaucoup plus qu'elle n'absorbe donc sa température sera plus faible que le CMB.

Quelque chose de noir (idéalement un corps noir), absorbe à peu près autant qu'il émet, ainsi il sera à la température du CMB.

Non, tous les corps émettent autant de rayonnement qu'ils en reçoivent une fois qu'ils sont à l'équilibre, et quelle que soit leur émissivité ou leur couleur.

[invite80fcb52e]

Non, tous les corps émettent autant de rayonnement qu'ils en reçoivent une fois qu'ils sont à l'équilibre, et quelle que soit leur émissivité ou leur couleur.

Je me suis mal exprimé. Oui la quantité de rayonnement absorbée et reçue est la même à l'équilibre. Mais à température égale ils n'émettent ou n'absorbent pas la même quantité, selon les matériaux. Du coup la température s'ajuste pour atteindre l'équilibre: avec une quantité de rayonnement incident égal, le métal devra être à plus haute température que la neige, pour compenser la faible émissivité.

[invitee6f0086a]

Merci pour toutes ces interventions claires et précises.