Welche "Temperatur" hat das Vakuum

Es steht auch folgendes auf der NASA Seite, ist aber auch nicht allzu aufschlussreich was die eigentliche Frage betrifft. Allerdings lag raycluster mit den vermuteten 15 Sekunden bis zur Bewusstlosigkeit ziemlich richtig.

At NASA's Manned Spacecraft Center (now renamed Johnson Space Center) we had a test subject accidentally exposed to a near vacuum (less than 1 psi) in an incident involving a leaking space suit in a vacuum chamber back in '65. He remained conscious for about 14 seconds, which is about the time it takes for O2 deprived blood to go from the lungs to the brain. The suit probably did not reach a hard vacuum, and we began repressurizing the chamber within 15 seconds. The subject regained consciousness at around 15,000 feet equivalent altitude. The subject later reported that he could feel and hear the air leaking out, and his last conscious memory was of the water on his tongue beginning to boil.

@HYPATIA

HYPATIA schrieb:Ein Thermometer würde im Schatten (und weit weg von allem was strahlt, wie Planeten etc.) 2.7K anzeigen, weil es in einen Equilibriumszustand übergeht, weil die Temperatur sich so einstellt dass die Leistung der Schwarzkörperstrahlung exakt der eingehenden Leistung entspricht.

Bist du dir sicher? Ich bin wie schon vorher angedeutet kein allzu großer Freund der Nullpunkt/Hintergrundstrahlungstheorie. Da Vakuum isolierend wirkt würde, denke ich, das Thermometer die Temperatur behalten, die es als letztes angezeigt hätte.
Wenn ich es bei 24°C eingeschalten hätte, dann bliebe es vermutlich so.

Aus diesem Grund auch die Überlegung, dass sich meine Hand im Vakuum erwärmen könnte. Mein Körper "hält" ja nicht 37°C, sondern produziert sie ständig.

@geemaj0r

geemaj0r schrieb:Fühlen oder nicht fühlen. Darum gehts doch nicht.
Man hätte die Frage auch einfacher stellen können, z.B.

raycluster hatte schon recht. Bevor ich meine Frage gestellt hab, hab ich natürlich gegoogelt, ob das schon irgendwo beantwortet wurde. Auf den meisten Seiten findet man dazu allerdings nur das (bekannte) Faktum, dass es im Vakuum keine Temperatur gibt, die man messen könnte. Punkt.

Für mich wirft die Definition jetzt allerdings zwei neue Fragen auf.
1. Wenn ich an einem dunklen Ort im Weltall einen Thermometer zusammenbauen würde - welche Temperatur würde er wohl anzeigen? Hier denke ich, dass die Nullpunkttheorie zutreffen kann und das Material wirklich 2°K "kalt" ist.
2. Ich nehme von der Erde eine Flasche Wasser und fliege an die Stelle mit dem Thermometer. Würde das Wasser gefrieren oder seine Temperatur aufgrund der Isolation behalten?

@soulhunter
Ne, das Thermometer kühlt ab. Ein Körper strahlt abhängig von seiner Temperatur immer elektromagnetische Wellen ab, wodurch es an Energie verliert, bis es letztlich keine Wärmeenergie mehr hat. Das läuft solange bis sich ein Gleichgewichtszustand aus der Abstrahlung und der aufgenommenen Leistung eingestellt hat.
Du kannst den Versuch auch recht schön mit einer Vakuum-Glocke durchführen. Dazu wird ein Wasserglas isoliert auf ein Tischchen gestellt und dann Vakuum ausgesetzt. Das Wasser wird dann sehr kalt, aber natürlich nicht 2K, weil zuviel Wärme noch durchkommt. Es gefriert dabei auch.

Hier mal ein Video, leider wird aber die weitere Abkühlung nach dem vollständigen Phasenübergang nicht gezeigt:
https://www.youtube.com/watch?v=pOYgdQp4euc

@HYPATIA
Ok, mit der Erklärung verstehe ich, wie du das vorher mit der Schwarzkörperstrahlung gemeint hast.
Also würde meine Hand deswegen abkühlen, weil sie Infrarotstrahlung ins "Nichts" hinaus emittiert und nichts zurück kommt?

Das ist für mich soweit verständlich.
Bzgl. der isolierenden Wirkung des Vakuums bin ich mir jetzt aber noch uneins.
Diese Wirkung wird wahrscheinlich nur für Teilchen wirken, die entfliehen wollen? Also würde eine Thermosflasche mit einem absoluten Vakuum als Isolierung abkühlen, da sie die IR-Strahlung nicht in meinen Tee zurückreflektieren kann?

Naja, Vakuum leitet keine Wärme, isoliert dahingehend also perfekt. Es können keine Stöße zwischen Teilchen übertragen werden wenn keine Teilchen da sind. Aber Strahlung geht halt raus.
Thermosflaschen funktionieren genau so ;) Sie kühlen nicht, sondern halten die Temperatur im Inneren fest.
Wikipedia: Isolierkanne

Ich bin jetzt, wo ich das Video sehe bin ich doch etwas überrascht, wie schnell das geht, Wasser zum Gefrieren zu bringen.
Kannst du mir bitte erklären, warum das passiert? Man sieht das Wasser ja kurz "aufkochen", das verstehe ich. Bei geringerem Luftdruck sinkt der Siedepunkt (Kittinger hatte das ja selbst "gespürt"). Aber das Gefrieren danach?
Wenn Wind geht ist es kühler, weil der Wind schnell schwingenden (warmen) Luftteilchen in Körpernähe wegweht. Wird hier also nur Wärme abgesogen? Das ein Glas Wasser in 90 Sekunden so viel Wärme abstrahlt, dass es gefriert, halte ich für etwas unglaubwürdig...

Hamse doch in dem Video erklärt :) Wasser kocht ja nicht einfach mal so, dafür ist Energie notwendig. Diese Energie, die Verampfungsenthalpie, wird direkt aus dem Wasser entnommen, das sich bei dem Vorgang abkühlt. Der selbe Grund warum Schwitzen den Körper abkühlt. Der Schweiß verdampft und nimmt die dafür notwendige Energie aus der Haut.
Man könnte also sagen, das Wasser kommt ganzschön ins schwitzen ;) Das funktioniert auch wirklich in ner Minute, weil da ganzschöne Mengen an Wasser in die Gasphase wechseln. Abstrahlen tut da nix, das passiert viel langsamer. Wir habens in dem Thread ja ausgerechnet, ein menschlicher Körper braucht ein paar Stunden um auf 2K runterzustrahlen.

@HYPATIA
Aus dem Grund der Rechnung vorhin auch meine Frage mit der Abstrahlung von meinem Arm und dem Wasser.

Ich hab damals noch nicht verstanden, ob es stärker wiegt, dass die Partikel, die meine Hand umgeben (Haut, ein paar Luftteilchen, die sie umgeben, etc) isoliert sind und somit ihre Wärme nicht abgeben können und sich die Wärme, die mein Körper produziert nicht "entfernen" kann und das Vakuum somit "warm" wirkt, oder dass meine Hand IR-Strahlung (schwach) abstrahlt. (Verstehe ich auch jetzt noch nicht, kann man das beantworten?)

Beim Video habe ich jetzt etwas besser aufgepasst - versteh schon - durch das Kochen verliert das Wasser an Energie, weswegen es zu dem energetisch sinnvollsten Zustand tendiert: Eis.

Also kann man sagen, dass sich Vakuum kalt anfühlt, da der Schweiß auf der Haut verdampft und somit kühlt. (bzw. das Blut und andere Körperflüssigkeiten)?

Richtig, Vakuum sollte sich kühl anfühlen, je nachdem wieviel Flüssigkeit du auf der Haut hast. Einfrieren würde die Hand wohl eher nicht sofort. Aber wie ich schon geschrieben hatte denke ich, dass du die Temperatur überhaupt nicht spüren würdest, weil der Unterdruck ziemlich weh tun dürfte.

Grundsätzlich musst du immer vier Mechanismen bei Wärmeübertragung betrachten:
>Strahlung
>Leitung
>Konvektion
>Phasenübergang

Strahlung ist klar, das ist die Energie die wegstrahlt versus der Energie die einstrahlt.

Leitung ist die Energieübertragung durch direkten Kontakt von Materialien. Stöße zwischen den Partikeln übertragen Impuls und Energie, Wärme fließt von warm nach kalt.

Konvektion bedeutet, dass du das Medium bewegst und somit die Energie transportierst. Z.B. steigt warme Luft durch Konvektion auf, wodurch es oben wärmer wird.

Phasenübergänge sind mit Enthalpien verbunden, also Energien, die sich nicht als Temperatur bemerkbar machen (sie sind nicht in der Bewegung von Teilchen gespeichert), sondern als Phasenzustand. Eine Phase ist eine bestimmte Struktur des Materials, ganz einfach gesprochen gasförmig, flüssig und fest (wobei Wasser an sich schon mehr als 11 verschiedene Phasen hat). Um eine Phase zu erzeugen ist Energie notwendig. Phasen richten sich immer nach den Bedingungen, denen ein Stoff ausgesetzt ist, also nach Druck oder Temperatur. Verändern sich die Bedingungen so wird der Stoff versuchen seine Phase zu ändern. Geht er in eine Phase über, die weniger Energie speichert, so setzt er Energie frei (es wird warm), will der Stoff dagegen in eine höherenergetische Phase wechsel entzieht er der Umgebung Energie. Das ist z.B. der Grund warum Eiswürfel so verdammt gut geeignet sind, um Getränke zu kühlen, viel besser als ein kalter Stein oder irgendwas anders, das nicht die Phase wechselt: Kommt der Eiswürfel in das wärmere Getränk will das Eis die Phase wechseln. Bei diesem Vorgang entzieht er dem Getränk Energie.

Du kannst dir jetzt einfach überlegen, was im Vakuum noch zutrifft und was nicht. Konvektion und Leitung fallen weg. Strahlung bleibt vorhanden und einen Phasenübergang hast du solange Flüssigkeit vorhanden ist, die warm genug ist um bei 0bar zu verdampfen.