En el espacio… ¿el agua de un vaso se evaporaría o se congelaría?

Hace bastante tiempo que no resumo una de las siempre interesantes entradas que Cecil Adams prepara para The Straightdope, y la de este asunto en concreto me ha parecido perfecta para el blog.. .

Adams inicia su respuesta aclarando al lector que el espacio no es frío sino que más bien carece de temperatura. Ocurre que el espacio actúa como un sumidero de temperatura, es decir “absorbe” el calor de los cuerpos que flotan en él.

La respuesta a lo que le sucedería a un hipotético vaso de agua que se “teletransportase” súbitamente al espacio abierto es que herviría en lugar de congelarse. A medida que la presión del aire decrece, también disminuye el punto de ebullición del agua, lo cual explica que esta hierva mucho más rápido en la cima de una montaña que al nivel del mar. Y esa es la razón por la que los geysers de Encélado – véase foto al inicio – son de vapor de agua. En el vacío del espacio la temperatura de un objeto sólido flotante consiste en la diferencia entre el calor que el objeto absorbe del sol y el calor interno que el cuerpo irradia al exterior. Y aquí empieza lo interesante, esta temperatura depende de varios aspectos tales como el nivel de reflexión de la superficie del cuerpo, su forma, masa, orientación respecto al sol, etc.

Vemos ejemplos. En el espacio cercano, el aluminio pulido (si se encontrase orientado al sol) absorbería el suficiente calor como para alcanzar unos impresionantes 450ºC. Por el contrario, en una ubicación similar, cierto tipo de pinturas blancas absorberían tan poco calor que su temperatura rondaría los -40ºC incluso en presencia total de la luz solar.

Teóricamente la temperatura de un objeto situado en el espacio profundo debería de estar muy cerca del cero absoluto (-273ºC). Pero incluso en medio de la nada existen partículas y radiación suficientes como para elevar 3ºC por encima del cero absoluto la temperatura de los objetos.

Si hablamos de líquidos en el espacio, estos tienen un punto de ebullición tan bajo que prácticamente se evaporan al instante, y esa es la razón por la que la mayor parte de las sustancias existentes en el espacio son gaseosas o sólidas. Si en plena misión espacial, los conductos de las letrinas de los astronautas sufrieran una fuga que expeliese su contenido al espacio, este herviría violentamente. Casi inmediatamente después, el vapor de las aguas menores pasaría al estado sólido (un proceso llamado resublimación), por lo que si te tocase salir a reparar la gotera te verías envuelto en una nube de finos cristales de orina.

Tras leer el artículo de Admas me asaltaron varias dudas. Si el agua en el espacio se vaporiza ¿De dónde sale el hielo que forma los cometas? La pregunta tiene su intríngulis, porque por otro lado se que la estela de los cometas se forma por la evaporación del hielo a medida que estos pasan cerca de una estrella. Bien, finalmente he encontrado la respuesta en Astroseti ¿dónde si no?

Al parecer, una vez que el agua lanzada al espacio se haya transformado en gas, podría formarse hielo si el gas se encontrase partículas de polvo espacial, las cuales actúan como catalizador. Parece ser que en las frías nebulosas y en las regiones periféricas de las nubes proto-estelares (justo el lugar en el que se forman los cometas) existe mucho polvo, por lo que es precisamente en esas zonas donde el hielo de agua es mucho más abundante que el vapor.

No te acostarás sin saber una cosa más. 😉

21 Comentarios

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Cabezón

Creo que entre los astronautas hay muchos chistes acerca de la constelación Orionis; en particular, recuerdo la película Apolo 13 donde se mencionan los cristalitos brillantes que aparecen entorno a la cápsula justo después de vaciar una bolsa de orina.

TotoroTotoro

Dejando a un lado el tema de la evaporación, en el cual no me meteré directamente, creo que se ha pasado un aspecto interesante en el artículo sobre la supuesta congelación del agua, y es el modo que tiene el calor de transmitirse (más importante en ese sentido que lo del punto de ebullición), pues si bien en nuestro entorno cotidiano no vemos raro que algo se enfríe o se caliente al estar la temperatura ambiente fría o caliente, no ocurre así en el espacio, donde “no hay ambiente”. La simple ausencia de atmósfera hace que no se produzca intercambio de calor, y por lo tanto todo el calor perdido sería por Radiación, y no por Conducción como ocurre normalmente. Así, la pérdida de calor por radiación sería mucho más lenta, y por lo tanto el agua tardaría mucho tiempo en perder su calor hasta congelarse, permaneciendo líquida mucho tiempo. (Creo que es eso a lo que se refería la frase de “El espacio no es frío sino que más bien carece de temperatura”) Dicho de otro modo, si saliésemos brevemente al espacio (y aguantásemos la presión cero), al menos no sentiríamos sensación de frío. ^_^
Por supuesto, en el caso de los cometas, el agua ha tenido tiempo más que suficiente para enfriarse.

jotajota

En realidad al hablar de que hierve o que cavita, se habla de lo mismo (paso a fase gaseosa) pero a diferentes valores constantes de presión (hervido) o temperatura (cavitación). La cavitación es un proceso más “mecánico” y el hervido es más “químico”.

Cuando el fluido pasa del ambiente “estable” de la atmósfera terrestre al espacio en un instante, se produce un cambio drástico en las condiciones de contorno del fluido que hará plantearse cuál de los nuevos valores de las variables termodinámicas es dominante. En este caso, aunque la temperatura sea cerca del cero absoluto, la presión también lo es en el contorno de la masa del fluido, sin embargo los valores de la presión de transmiten a través del fluido a velocidades infinitamente superiores que los de la temperatura, por lo que el proceso de cavitación es dominante y se produce antes que el hervido a efectos prácticos. Creo que aquí Navier-Stokes tendría mucho que decir 😉

Cabezón

Ha habido alguna que otra experiencia de astronautas que han expuesto una parte de su cuerpo al vacío, casi todas por accidente. Al parecer, el cuerpo humano es bastante resistente, y aunque el agua se debe evaporar de inmediato, al estar contenida en las células aguanta un poco. Recuerdo el caso de un astronauta que perdió su guante y expuso su mano al vacío, no la perdió por cierto.
Imagino que si uno se ve en el vacío espacial sin traje deberá aguantar la respiración y cerrar los ojos, pues éstos se secarán de inmediato.
Pregunta: ¿de qué muere una persona que sea expulsada de la nave sin traje? Mi respuesta es: de asfixia. No creo que el cuerpo explote como se ha sugerido en algún sitio, ni congelado de forma inmediata. El cuerpo se congelará, sí, pero para cuando la persona ya esté asfixiada.

jotajota

Exacto, por radiación el intercambio de calor es inversamente proporcional a la distancia y directamente proporcional al cuadrado d la diferencia de temperaturas. Cuando hablan de ausencia de temperatura supongo que se refieren a la falta de ambiente (y por tanto no transmision de calor por convección o conducción). Sin embargo si que hay intercambio por radiación, por lo que ausencia de temperatura no es del todo exacto. (En realidad sería ausencia de materia que es la que puede contener dicha propiedad termodinámica).

Aureus

Me quedo con la última frase: No te acostarás sin saber una cosa más. Cada vez me gusta más este blog.

Anomrofl

Totoro, aunque comprendo tu teoría, la explicación del post es mucho más rápida para el enfriamiento. Si el fluido entra en ebullición, parte de la energía interna que éste tiene, llámalo calor, se debe emplear en que parte del fluido realice un cambio de estado, eso tiene un coste energético y para el fluido es mucho más rápido.

Dicho de otra forma, el fluido tiene una gran cantidad de energía que le es necesario expulsan lo más rápido posible, el quiere equilibrio, y expulsar esa energía en forma de radiación no le es muy útil en ese momento en el que además no tiene el problema de alcanzar la temperatura de ebullición y deshacerse de toda esa energía que tanto le está molestando.

Silvia

Muy buena explicación. Por la misma razón, pero a la inversa, es por la que la comida se cocina más rápido en la olla express, ya que al ser tan alta la presión, el punto de ebullición del agua sube por encima de 100ºC.

mazingermazinger

Pero entonces, ¿cual es la conclusión? ¿el agua se congelaría o se evaporaría?

jotajota

mazinger, si lo que escribo más arriba se ajusta a la realidad, el agua se evapora creando pequeñas gotas de fluido de manera que la masa alcanza un valor crítico tal que la temperatura domina frente a la presión y entonces se congela. Vamos, se evapora para luego congelarse.

Milhaud

No me había planteado la pregunta hasta que ví el título de tu entrada… y no pude evitar leerla entera.

Gran entrada, y grandes comentarios he leído por ahí.

AlbertoAlberto

Muy interesante como todos los articulos pero por dios vamos a usar ya grados kelvin!!!

jotajota

kelvin es una medida absoluta. no existe “grados kelvin”. Por ejemplo, se dice 0 kelvin (-273,15 GRADOS Celsius) y NO 0º Kelvin (es incorrecto).

saludos.

FedericoFederico

Interesantisimo, pero ¿que funcion cumple la gravedad en todo esto? ¿porque el vapor de agua en nuestra atmosfera no es afectado por esta?

14 Trackbacks

En el espacio… ¿el agua de un vaso se evaporaría o se congelaría?…

[c&p] La respuesta a lo que le sucedería a un hipotético vaso de agua que se “teletransportase” súbitamente al espacio abierto es que herviría en lugar de congelarse. A medida que la presión del aire decrece, también disminuye el punto de ebullició…

[…] el espacio exterior, un vaso de agua se evaporaría, no se congelaría. La razón es que a pesar de que la temperatura sea muy baja, la falta de presión atmosférica […]

[…] en una situación hipotética, por ejemplo un astronauta saca un vaso con agua al espacio, herviría en vez de congelarse ya que a menor presión de aire, también disminuye el punto de ebullición, misma razón por la […]

En el espacio… ¿el agua de un vaso se evaporaría o se congelaría?…

La respuesta a lo que le sucedería a un hipotético vaso de agua que se “teletransportase” súbitamente al espacio abierto es que herviría en lugar de congelarse. A medida que la presión del aire decrece, también disminuye el punto de ebullición del agua…

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