A világűrben miért nem forranak el a fémek?

Minden anyag minden körülmények között "forr" (kis molekulák kiszabadulnak róla és lerepülnek) csak nagyon lassan.

Azért nem forranak el, mert nem olyan fémekből készülnek, amik 100-200 celsius fok körül elforrnak. A Nap földi távolságában kb. ennyire melegednek fel a napfénynek kitett tárgyak az űrben. Ha pl. ónból lenne egy szonda, akkor elpárologna az űrben, ha napfény éri.

Az hogy forr-e valami, azt két dolog határozza meg: a hőmérséklete (belső energiája, részecskéinek mozgási sebessége), és a nyomás. Minél alacsonyabb a nyomás és minél magasabb a hőmérséklet, annál közelebb jut egy anyag a forráshoz. Az űrben minimális a nyomás, ezért az egyes anyagok forráspontja eléggé lecsökken (a víz pl. már kb. 0 fokon forr, gyakorlatilag szublimál a világűrben).

Valaminek a hőmérséklete akkor emelkedik, ha az általa elnyelt elektromágneses sugárzás összenergiája nagyobb, mint az általa kibocsátott elektromágneses sugárzás összenergiája (minden atom minden másodpercben milliónyi elektromágneses hullámot nyel el és bocsát ki). Ha közelebb viszed ezt a valamit egy elektromágneses hullámokat kibocsátó dologhoz (pl. a Naphoz), akkor emelkedni fog a hőmérséklete, ha távolítod tőle, akkor pedig csökkenni. Tehát ha elég közel viszel bármit a Naphoz, akkor az bizony fel fog forrni, akár fémről, akár nemfémről van szó.

Elsősorban azért nem forrnak a fémek a világűrben - meg úgy általában - mert forrásnak a folyadék halmazállapotból gáz halmazállapotba történő átalakulást nevezzük (ezt is csak a forrásponton), viszont a világűrben a folyadék halmazállapot nemigazán létezik a kis nyomás miatt. Valószínűleg a fémek szublimálására gondoltál.

A legtöbb fém esetében még extrém alacsony nyomáson is viszonylag magas hőmérsékleten van a szublimációs pont. Ezt jól mutatja a vas példáján keresztül az alábbi ábra:

[link]

#3

A víz a világűrben jóval 0 °C alatt szublimál.

[link]

A víz azért forr fel vákuumban, mert a forráspontja nyomásfüggő. Mint minden másnak is. Minél kisebb a nyomás, annál alacsonyabb hőmérsékleten felforr.

A szilárd anyagok olvadáspontja viszont nem változik a nyomással olyan drasztikusan. Persze ez is minden anyagnál más.

Nem biztos, hogy volna értelme most nyomás-hőmérséklet skálás állapotgörbéket ide linkelni.

Kérdező

Nem győzőm hangsúlyozni, hogy hacsak nem folyadékot engedtél ki az űrbe (és a fémek kapcsán nem hiszem, hogy erre gondolsz), akkor nem forrásról, hanem szublimációról beszélünk.

A víz azért forr/szublimál sokkal kisebb hőmérsékleten, mint a fémek, mert jóval gyengébb a részecskéi közötti kölcsönhatás (hidrogén-kötés), mint a fémek esetében (fémes kötés). Ezért sokkal nehezebb a fématomtörzseket egymástól elszakítani, mint a vízmolekulákat.

Emellett nagyobb egy fém párolgáshője (és ezáltal szublimációs hője) egy adott hőmérsékleten, mint a vízé (a vasé például lényegesen). Az alábbi táblázatban néhány anyag olvadás és párolgáshője látható az olvadás és forráspontnál:

[link]

Látható, hogy a víz párolgáshője elég nagy, de azt sem szabad elfelejteni, hogy minél magasabb a hőmérséklet, annál kisebb lesz az anyag párolgáshője.

[link]

Emiatt adott hőmérsékleten egy fém gázzá alakításához jóval több energiát kell befektetni, mint víz esetében (még akkor is ha épp a szublimációs pont felett vagyunk). Hozzátenném, hogy (hacsak nem éri erős közvetlen napfény) a víz(jég) sem szublimál el nagyon gyorsan a világűrben. Az üstökösök például a Naptól távol elég jól elvannak, általában csak a Földtől néhányszor messzebb kezdenek aktívvá válni (és akkor se úgy néz ki a folyamat, mint a filmekben).

Wadmalac

Nem győzőm megint hangsúlyozni, hogy itt nem a olvadáspont az érdekes, hiszen ilyen kis nyomáson folyadék halmazállapot nem alakul ki, hanem a szublimációs pont. Az pedig sokkal inkább nyomásfüggő az olvadáspontnál.

"Nem győzőm megint hangsúlyozni, hogy itt nem a olvadáspont az érdekes, hiszen ilyen kis nyomáson folyadék halmazállapot nem alakul ki, hanem a szublimációs pont. Az pedig sokkal inkább nyomásfüggő az olvadáspontnál."

Elfogadom, csak én a szublimációt nem is értettem a kérdés alá. Már csak azért sem, mert én őszintén szólva még sosem néztem utána, hogy a szublimáció és az olvadás nyomásfüggése mennyire eltérő (jelen kérdés kapcsában csupán felmerült bennem ez a kérdés, de a kérdező irányába nem akartam belekeverni a témába, éppen, mert nem vagyok benne hiteles adatforrás).

A válaszod minden pontjára csak bólogatni tudtam.

Ez egyébként a linkelés hiánya után a második pont, ami mutatja, mennyire lusta voltam a válaszomban. :D