مقایسه حجم یک لیتر آب و یخ در خلأ

شرایط نگهداری را نگفتید من هم در حالت کلی جواب میدم فرض من این هست که شما هنگامی که آب مایع را در فضا قرار می دهید - جایی که دیگر نمی تواند به عنوان مایع باقی بماند یخ می زند یا می جوشد؟ پاسخ شگفت آور این است که هر دو را انجام می دهد: ابتدا می جوشد و سپس یخ می زند! . طبق یک دلیل فیزیکی قانع کننده برای این امر وجود دارد: گرمای زیاد خاص آب.گرمای نهان خاص تبخیر آب 2270 کیلوژول بر کیلوگرم است. گرمای ویژه آب 4.2 کیلوژول بر کیلوگرم کیلوگرم است لذا نمیتونم در مورد حجم حرفی بزنم.ولی نمودار چگالی و دما فشار اب اوردم
. بعلاوه ، به دلیل کشش سطح ، آب تمایل دارد به شکل کروی در فضا باقی بماند که در واقع مقدار سطح مورد نیاز برای تبادل گرما با محیط زیر صفر خود را به حداقل می رساند. بنابراین روند انجماد به طرز باورنکردنی آهسته خواهد بود ، مگر اینکه راهی برای قرار گرفتن هر مولکول آب به صورت جداگانه در خلا خود فضا وجود داشته باشد. اما چنین محدودیتی در فشار وجود ندارد. در خارج از آب به طور صفر است و بنابراین جوشاندن می تواند بلافاصله انجام شود ، و آب را در فاز گازی (بخار آب) خود فرو می برد!
اما هنگامی که آن آب جوش آمد ، به یاد داشته باشید که حجم گاز بیشتری از مایعات و میزان فاصله بیشتری از مولکول ها از یکدیگر می گیرد. این بدان معناست که بلافاصله پس از جوش آمدن آب ، این بخار آب - اکنون در فشار صفر - می تواند خیلی سریع خنک شود! این را می توانیم بر روی نمودار فاز برای آب مشاهده کنیم.
هنگامی که به زیر 210 K برسید ، فارغ از فشار شما وارد مرحله جامد آب - یخ خواهید شد. این همان اتفاقی است که می افتد: ابتدا آب می جوشد ، و سپس غبار بسیار ریز آن می جوشد و یخ می زند و شبکه ای ظریف و عالی از بلورهای یخ ایجاد می کند.
اما چگالی آب در 4 درجه سانتیگراد 1.00 کیلوگرم در لیتر است بنابراین یک لیتر آب دارای جرم 1.00 کیلوگرم است. چگالی یخ 0.92 کیلوگرم در لیتر است. برای حل حجم اشغال شده توسط 1.00 کیلوگرم یخ از این فرمول استفاده می شود. حجم = توده یخ / تراکم یخ. در نتیجه حجم یخی برابر با 1.087 لیتر حاصل می شود.اگر این شرایط فراهم کنید اما در فشار جو .در ایستگاه فضایی
وضعیت ماده به دو متغیر ترمودینامیکی فشار و دما بستگی دارد ،
فشار مهم است زیرا بر پدیده مخالف یعنی تراکم حاکم است. تمام مولکولهای موجود در فضای خارج از یخ دارای انرژی جنبشی (سرعت) متفاوتی هستند و گهگاه از سطح یخ پرش می کنند. اگر آنها به اندازه کافی کند هستند ، یا می توانید با انرژی کافی پایین بگویید ، می توانند توسط نیروهایی که ماده جامد (یا مایع) را به هم چسبیده اند به دام بیفتند. این میعان است و بدیهی است که به درجه حرارت وابسته است اما فشار حیاتی می شود زیرا داشتن مولکول های بیشتر در اطراف به معنای برخورد بیشتر است. نتیجه این است که با فشار بخار آب میعان افزایش می یابد. در خلا هیچ مولکولی برای برخورد و گیر کردن وجود ندارد ، بنابراین هیچ تراکمی برای تعادل یا کاهش سرعت تبخیر خالص وجود ندارد.