6 Monate Abkühlung?

[desaboya]

Wieso dauert die Abkühlung so lange? Das ist doch im All, mit extrem niedrigen Temperaturen. Da müsste das doch innert kürze entsprechend abkühlen.

[gomos]

"Da ein Raumflugkörper dem Vakuum des Weltalls ausgesetzt ist, ist eine Aufnahme und vor allem Abgabe von Energie in Form von Wärme an die Umgebung durch Wärmeleitung nicht möglich."

-> https://de.wikipedia.org/wiki/Temperaturregelung_in_der_Raumfahrt

[Ach]

desaboya schrieb:
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> Wieso dauert die Abkühlung so lange? Das ist doch im All, mit extrem
> niedrigen Temperaturen. Da müsste das doch innert kürze entsprechend
> abkühlen.

Ist wie bei modernen Doppelglasfenstern, deren Zwischenräume zwischen den Gläsern statt mit Edelgasen gefüllt, evakuiert werden zu einem Vakuum. So kann keine Wärme mehr über einen direkten Kontakt von Material auf Material(Fenster-Gas-Fenster) übertragen werden und nur noch über Strahlung. Wärmestrahlung sind Wellenlängen ab Infrarotlicht, und das dauert.

Echtzeit-aktuelle Temps hier : => Where Is Webb?

Edit :
Wäre noch die genial Wärmepumpe hinzuzufügen, die nicht mit klassischem Kompressor, sondern mit einer akustischen(!), stehenden Welle in einem Tonrohr arbeitet. Damit wird die Wärmeabstrahlung sehr elegant und sachte geboostet. Aber das ist wieder eine andere Geschichte ....



2 mal bearbeitet, zuletzt am 12.02.22 13:26 durch Ach.

[Eheran]

>Ist wie bei modernen Doppelglasfenstern, deren Zwischenräume zwischen den Gläsern statt mit Edelgasen gefüllt, evakuiert werden zu einem Vakuum.
Wo soll es denn solche Fenster geben, die dabei ja auch noch transparent sind?

[Ach]

Eheran schrieb:
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> >Ist wie bei modernen Doppelglasfenstern, deren Zwischenräume zwischen den
> Gläsern statt mit Edelgasen gefüllt, evakuiert werden zu einem Vakuum.
> Wo soll es denn solche Fenster geben, die dabei ja auch noch transparent
> sind?

Ich hab das von meinem Arbeitskollegen, der regelmäßig auf solche Innovationen aus dem Architekturbereich abnerdet, hatte also selbst noch nicht die Ehre, danach zu recherchieren. Der Vakuumdruck wird dabei von einer regelmäßigen Matrix sehr kleiner auf den Gläsern angebrachter Kunststoff- bzw. Glaszylinder abgefangen. Wenn man genau hinschaut sollte man man also leicht den "Trick" erkennen, wobei das Vakuum als Dämmmethode schon vor rund zwei Jahrzehnten in der Architektur Einzug gehalten hatte, in Form der "Vakuumdämmplatten".

[Eheran]

Spannend. Vakuumisolierglas war wohl schon vor 20 Jahren die Zukunft, durchgesetzt haben sie sich seither nicht. Verständlich, wenn man die Schwierigkeiten betrachtet. Anders als Dämmplatten muss es durchsichtig sein und damit arbeitet man mit Hochvakuum und aufwändiger Stützstruktur. Dämmplatten können etwa durch die Füllung auch mit kleinerer freien Weglänge (schlechteres Vakuum) gut isolieren.

[rtlgrmpf]

Jo, da draußen isses arschkalt. Aber da draußen ist auch (fast) nix.
D.h. Wärmeleitung und Konvektion fällt aus.
Was bleibt ist Strahlung. Die einzige Möglichkeit kälter zu werden, ist die verbliebene Wärme als Strahlung an das All abzugeben. Im 2stelligen Kelvinbereich ist die Strahlungsleistung natürlich lächerlich. Dementsprechend dauert das ewig und ist stinklangweilig.

[desaboya]

Aber Frage noch:

Wieso gefriert dann ein Mensch (in SciFi) da oft innert Sekunden?

[Eheran]

Weil ein Mensch unter 0 °C nicht überlebt, während hier -270 °C gefragt sind. Die Differenz ist entsprechend viel viel größer und damit die Triebkraft, die Wärme abzustrahlen.

[Ach]

Schätze Verdunstungskälte :]

+ der Bemerkung von Eheran natürlich, dass das Delta Temp einfach deutlich höher liegt, wobei die Wärmeabgabe quadratisch zum Delta zunimmt.



1 mal bearbeitet, zuletzt am 12.02.22 21:50 durch Ach.

[Andreas.Kreuz]

Ich würde ja einen link posten, darf aber nicht.
MDR wissen hat da einen Beitrag dazu:
Ohne Raumanzug im Weltall: Wir sehen schwarz und das Blut kocht in den Adern

[Its_Me]

Weil das meistens kein Dokumentarfilm sondern eher ein Actionfilm ist. Und da passt das halt besser in die Handlung, wenn der Körper sofort einfriert oder sich auch noch aufbläht. Hat nur alles nicht so viel mit der Realität zu tun.
Wobei der Aufenthalt im Weltraum ohne Schutzanzug nun auch in der Realität nicht besonders gesund ist. Halt nur nicht so spektakulär wie im Film oft dargestellt.

[rtlgrmpf]

In SciFi sicher nicht. In Hollywood schon.
Ein Mensch im Vakuum wird erstmal ersticken.
Danach wird er genauso langsam auskühlen wie das JWST.

[Ach]

rtlgrmpf schrieb:
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> In SciFi sicher nicht. In Hollywood schon.
> Ein Mensch im Vakuum wird erstmal ersticken.
> Danach wird er genauso langsam auskühlen wie das JWST.


Ok, ich opfere mich mal an dieser Stelle dazu, rein zu grätschen, denn diese Annahme trifft so einfach nicht zu. Erstens besteht WEBB nicht wie ein Mensch zu 75% aus Wasser, welches durch den absoluten Druckabfall im Vakuum via Verkochen und Verdampfen in kürzester Zeit seine Wärmeenergie an die Umgebung verliert so wie Eisspray in kürzester Zeit seine Wärmeenergie an die Umgebung verliert, sondern nahezu ausschließlich aus Festkörpern, und zweitens ist WEBB auf seiner Schattenseite ja auch ohne diesen Effekt tatsächlich ziemlich schnell abgekühlt.

Zumindest bis zum Gefrierpunkt war die Abkühlung durchaus zügig. Momentan kämpft sich WEBB dagegen von -225°C weiter hinunter bis zur Zieltemperatur von (glaub) 35° über dem absoluten Nullpunkt. Der absolute Nullpunkt liegt bei -273°C, also muss WEBB bis hinunter zu 238°C kühlen. Das sind dann zwar nur noch 13°, aber diese letzten 13° haben es in sich, die Dauer von ein paar Monaten in sich sozusagen.



1 mal bearbeitet, zuletzt am 12.02.22 23:31 durch Ach.

[Eheran]

Das Blut kocht nicht in den Adern. Wir haben einen dauerhaften, positiven Blutdruck (diastolische Blutdruck, der ist unabhängig vom Umbeungsdruck) aufgrund der Gefäße, welche das Blut umschließen. Diese müsste sich für solch ein kochen nicht nur etwas ausdehnen (würde den Blutdruck weiter steigen lassen), sondern sogar platzen. Das passiert aber nicht. Woher soll diese Kraft kommen? Wasser hat bei Körpertemperatur (=Maximum) einen Dampfdruck von 0,063 bar oder für die einfachere Vergleichbarkeit: 47 mmHg. Selbst bei geringem Blutdruck von 120/60 wäre man da noch 1,5x drüber, netto verbleibt also immer eine Kraft, die das Blut zusammendrückt und kochen verhindert.

[Ach]

Erstens hat der Körper tatsächlich feuchte Oberflächen, und zwar im Mund, in den Augen und in der Lunge, von denen die Feuchtigkeit unmittelbar verdampfen wird, bzw. Gase herausströmen werden, ohne dass man sie durch Luft anhalten in sich behalten könnte, zweitens existiert der Effekt des Kochens von Blut ja schon auf der Erde, nämlich bei Tauchern, wenn sich bei denen durch zu schnelles Auftauchen das CO2 im Blut nicht erst in der Lunge löst sondern schon vorher und in den Adern in kleinen Bläschen aus dem Blut sprudelt(Auslöser der Taucherkrankheit), und ...

... bist du bei deiner Annahme über den Dampfdruck auch von einem Vakuum ausgegangen, also von einem Druckgefälle von einem Bar? Aus meinem Verständnis heraus, würde sich bei einem von der absoluten Trockenheit des Vakuums angetriebenem Dampfdruck eine Flüssigkeit mit aller erdenklichen Macht gegen die Zellwände pressen, solange bis sie durch die Kälte und Verdampfungskälte gefriert, und dann würde sich das Schauspiel mit einer ebenso unaufhaltsamen Sublimation fortsetzen, oder siehst du das anders?

[Nycoon58]

Taucherkrankheit entsteht durch erhöhte Stickstoff Sättigung im Blut nicht durch CO2. Darum wird bei tieferen und längeren Tachgängen der Stickstoff Anteil im Atemgas durch Helium ersetzt. Normales Atemgas ist Luft... 21%O2 78%Stickstoff 1%Andere.

[Eheran]

>Erstens hat der Körper tatsächlich feuchte Oberflächen
Keine Frage. Aber kein Blut.

>ohne dass man sie durch Luft anhalten in sich behalten könnte
Wenn die initiale Luft raus ist kann man wieder, jedenfalls von der Kraft her, problemlos die Atemwege verschließen. Mehr dazu unten.

>zweitens existiert der Effekt des Kochens von Blut ja schon auf der Erde, nämlich bei Tauchern
Abgesehen davon, dass es da um Stickstoff und nicht CO2* geht:
Nach oben hin ist dem Druck kein Limit gesetzt, nach unten hin ist bei 0 bara schluss. Die Löslichkeit steigt mit dem Druck, aber 1 bar Differenz spielt keine Rolle. Daher hat auch niemand die Taucherkrankheit, wenn man von 10 m Tiefe an die Oberfläche schwimmt (analog zu 1 atm -> 0 atm), sondern erst bei deutlich größeren Tiefen. Allerdings ist es trotzdem nicht unproblematisch, wenn man schnell hohen Druckschwankungen ausgesetzt ist, daher darf der Kabinendruck in Flugzeugen auch nicht weiter sinken. Das geht allerdings Richtung Befindlichkeiten und nicht ernsthafte Probleme.

>in kleinen Bläschen aus dem Blut sprudelt
Aber auch bei Hochtauchen aus großer Tiefe sprudelt nichts. Es bilden sich langsam die Bläschen, welche zu Schäden bzw. Gasembolie führen.

*Kleine Anmerkung noch, warum es auch generell nicht CO2 sein kann: Weil der Körper den CO2-Partialdruck über die Atmung aktiv regelt. Daher wird es nicht mehr CO2. Wenn es mehr CO2 wird, dann führt es alleine durch seine Anwesenheit, auch in gelöster Form, zu argen Problemen. Analog das gleiche bei Sauerstoff. Zu viel und zu wenig sind problematisch, daher muss der Sauerstoffanteil für Tauchgase entsprechend abgesenkt werden, damit


>Aus meinem Verständnis heraus, würde sich bei einem von der absoluten Trockenheit des Vakuums angetriebenem Dampfdruck eine Flüssigkeit mit aller erdenklichen Macht gegen die Zellwände pressen
Jetzt wird es spannend und wir nähern uns der grundlegenden Zusammenhänge und damit auch dem Grund, warum das nicht passieren kann: Dieser Dampfdruck, woraus ergibt er sich und wie hoch ist er?

[Ach]

> Jetzt wird es spannend und wir nähern uns der grundlegenden Zusammenhänge und damit
> auch dem Grund, warum das nicht passieren kann: Dieser Dampfdruck, woraus ergibt er
> sich und wie hoch ist er?

Da ich mir vor ca. zwei Monaten eine Vakuumkammer und Vakuumpumpe zugelegt habe, hab ich das eben einfach mal praktisch ausprobiert. Als Gefäß verwende ich eine kleine Tupperdose, die ich vollständig in ein Wasserbad getaucht, von jeglichen Lufteinschlüssen befreit und geschlossen habe, und anschließend mit dem Deckel nach unten in den Vakuumtopf stellte, so das man am Boden jede Blase sofort erkennt. Ab ca. -0,7 Bar erscheinen dann kleine Dampfbläschen der eigentlichen aber auf den Kopf gestellten Unterseite der Tupperdose, und am Dichtungsdeckel dringt etwas Wasser aus.

Der Druck geht laut Manometer-Anzeige tatsächlich bis auf -1 Bar herunter. Inzwischen hat sich eine ganz kleine Pfütze gebildet, überall im Innern des Vakuumtopfes schlägt sich Kondenswasser nieder, und der Druck steigt wieder um 0,02 bis 0,03 Bar. Erneutes Anwerfen der Vakuumpumpe kann dabei den Druck nicht wieder verringern, der bleibt nun stabil auf seinen - 0,97 Bar stehen. Ich nehme an, dass jener Anstieg der Dampfbildung des Wassers geschuldet ist, und dass, sobald man den entstandenen Dampf evakuiert, sich unmittelbar neuer Dampf aus dem ausgelaufenen Wasser bildet.

Hab's gerade nochmal überprüft : die Pfütze ist etwas größer geworden, Jetzt werde ich wieder die Luft hinein lassen. ...

Innen ist alles Feucht und die Tupperdose hat nun einen deutlichen Lufteinschluss.

Soweit zum Experiment.



1 mal bearbeitet, zuletzt am 13.02.22 11:35 durch Ach.

[Eheran]

Sehr schöner Versuch. Dazu ein paar Anmerkungen:

>die ich vollständig in ein Wasserbad getaucht, von jeglichen Lufteinschlüssen befreit
Das geht quasi nicht. Will man blasenfrei mit Epoxidharz (kein eigener Dampfdruck) etwas eingießen, so hilft die Vakuumkammer dabei, die Luftblasen zu entfernen. Nun steigen jedoch auch dort Blasen auf, wo man vorher keine gesehen hat.

>Ab ca. -0,7 Bar erscheinen dann kleine Dampfbläschen
Das ist Luft, kein Dampf. Für Dampf hätte das Wasser ca. 70 °C heiß sein müssen und dann hätte es ununterbrochen (solange die Pumpe läuft und/oder der Behälter deutlich kühler ist) gekocht und nicht nur einmalig eine Blase gebildet. Ebenfals wäre der Druck nur noch langsam gefallen.

>überall im Innern des Vakuumtopfes schlägt sich Kondenswasser nieder
Dann war das Wasser zumindest wärmer als der Behälter. Hier empfehle ich kaltes Wasser, dann bleibt die Sicht klar.

>und der Druck steigt wieder um 0,02 bis 0,03 Bar.
Ist das mit einem Manometer gemssen? Die sind bei so geringen Drücken alles andere als genau. Relativ passt schon halbwegs aber der Abolutdruck ist... ein Schätzeisen.

>Erneutes Anwerfen der Vakuumpumpe kann dabei den Druck nicht wieder verringern, der bleibt nun stabil auf seinen - 0,97 Bar stehen.
Schafft die Pumpe* mit einem leeren Behälter ein besseres Vakuum?

*Was für eine ist es denn? Drehschieber mögen kein Wasser, dann bitte noch eine Stunde mit Gasballast laufen lassen.

>Ich nehme an, dass jener Anstieg der Dampfbildung des Wassers geschuldet ist
Das passiert nicht verzögert, sondern sofort. Der Druck kann nicht ohne weiteres darunter fallen und dann wieder ansteigen, sofern das Wasser nicht erst abgekühlt wurde und dann wieder erhitzt.

Was genau sollte die Tupperdose mit dem Decke drauf simulieren?