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在月球上倒出一桶水会怎样?答案可能超乎想象

 kanglanlan 2019-04-19

现如今随着人类科学技术的不断发展,人类对于地球之外的事物越来越感到好奇,比如说那些距离地球比较近的星球,就好比说月球吧,月球是人类探索的第一个星球,并且也是由我们人类宇航员登上过月球。现如今有人也就提出了一个问题,如果我们在月球倒一桶水会发生什么情况?

在月球上倒出一桶水会怎样?答案可能超乎想象

相信大家也就知道由于太阳热能温差的不同,月球处于地阳面时温度表示较高,当月球位置处于地月阳成直线时或者也可以说是月全食的时候,月球表面向阳面温度极高,甚至都可以达到280℃以上。当月球位置处于月地阳成一线时,阳光就会被地球所覆盖,月球上也就会发生完全黑暗的效果,温度会急剧下降甚至都可以达到100℃以下,不过在月球每循环一圈所出现的这种状况的时间也是很短暂的。

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其实在这其中也是有一个误区,那就是热量如何散失的误区,如果温度只有零下100度,水温就一定会变成零下100度么?其实也不一定毕竟月球气压极低,没有空气作为热传递,温度几乎无法消散,而气温越低沸点也就越低,于是如果我们在月球倒一桶水,水会直接沸腾。

在月球上倒出一桶水会怎样?答案可能超乎想象

月球表面没有大气,处于高度真空环境,液态水在这样的环境中,表面会沸腾蒸发,同时一部分还可能结冰,具体变化和环境温度有很大关系。在月球上倒一桶水会怎么样,这个问题确实很有意思,也没那么容易回答,涉及水在极端条件下的物态转变,我们先来看月球表面的条件:

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(1)月球表面还处于超高真空状态,大气压在10^-10pa数量级,比地球上的真空试验室压力还低;(2)月球表面白天能达到110℃,夜间降至-170℃;液态水在这样的高度真空中,表面肯定会沸腾蒸发,气化后形成水蒸气,水蒸气短时间内停留在液态水表面附近,就有了微弱的压强;所以在水的三相图中,虽然没有表示出低于1pa的情况,但并不妨碍我们分析。

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那么我们就可以分析,把一桶水倒在月球表面后,到底会发生什么:

(1)月面温度远高于0.01℃时

处于真空中的水,三相图显示气态才是水的稳定状态,所以把水倒在月球表面,水会剧烈沸腾蒸发,蒸发的同时吸收大量潜热,直到液态水蒸发殆尽为止。

(2)月面温度远低于0.01℃时

处于真空中的水,固态和气态都可能是稳定状态,主要看处于三相图中蓝色气态线的左边还是右边。此时把水倒在月面上,接触月面的液态水,会由于低温结冰;和真空接触的液态水,会沸腾蒸发,蒸发的同时也会吸收潜热,最后留下一部分固态冰,处于真空中的固态冰,会慢慢升华跑掉。

(3)月面温度在0.01℃附近时

是(1)(2)两种情况的过渡,温度越高,最后留下来的固态冰越少,直到达到一个温度后,就不会有固态冰残余,这个温度估计在0~50摄氏度之间。

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以上只是粗略分析,实际情况还与月面物质的比热容、传热系数、是否有太阳辐射有关,这已经超出了这个问题的谈论范围。

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