¿Qué pasaría si explotáramos un globo en el espacio? ¿Se distribuirían sus moléculas de gas de manera uniforme?

Answer 1

Para empezar, es poco probable que un globo convencional sea estable en el espacio exterior. La presión es tan baja en comparación con las presiones típicas en la tierra que es probable que la presión interna debido a las moléculas de gas del globo haga que un globo explote por sí mismo.

Una vez que aparece, las moléculas se extenderán uniformemente, en el marco de referencia del centro de masa de las moléculas. Puede haber un pequeño sesgo debido al hecho de que el globo no es perfectamente esférico y al hecho de que los restos del caucho, que forman un pequeño obstáculo para las moléculas de gas, probablemente no terminarán en el centro preciso de la nube de nubes. moléculas. Sin embargo, es probable que tales efectos sean pequeños, por lo que podemos aproximar la nube para que sea esférica. Supongamos también que otros objetos como las estrellas y las nubes de gas están muy lejos, de modo que las moléculas no se ven afectadas de inmediato por su presencia.

Dado que el espacio es un buen vacío de aproximación, las interacciones son predominantemente aquellas entre las moléculas del globo. Esto hace que la nube se expanda isotrópicamente. A medida que la nube se expande, aumenta la distancia típica entre dos moléculas y habrá cada vez menos colisiones entre las moléculas. Después de suficiente tiempo, las interacciones serán insignificantes y las moléculas viajarán en ‘líneas rectas’ en direcciones isotrópicamente distribuidas.

Answer 2

Es posible tener un globo lleno de aire en el vacío sin que explote solo. Ahí lo dije.

Cuando llenamos un globo aquí en la Tierra, la presión dentro del globo es un poco más alta que en el exterior del globo.

* ¡PERO SI ESE FUE EL CASO, LAS PAREDES DEL GLOBO SE MUDARÍAN AL EQUILIBRIO! *

Espera … ¿has olvidado que el globo es elástico? Además de las fuerzas externas, tenemos que tener en cuenta la fuerza de restitución que la superficie del globo ejerce sobre las moléculas de aire en el interior del globo. Por lo tanto, la presión dentro de un globo elástico es siempre mayor que en el exterior.

Para que un globo sea estable en el vacío, lo amarraría sin llenarlo en un ambiente de presión de 1 atmósfera. El aire residual que quedó atrapado dentro del globo sería suficiente para ejercer presión sobre las paredes interiores y expandirse un poco cuando el globo pasa al vacío, con la fuerza de restitución de la superficie elástica que mantiene las moléculas de aire dentro del globo. , no hay eventos de estallido espontáneo en absoluto.

Aún así, si una aguja entra en la superficie del globo, sucedería un evento similar al de un globo en condiciones regulares. El aire escaparía al vacío, sí … pero, para empezar, había menos moléculas de aire dentro del globo … No esperaría que fuera TAN espectacular.

Sin embargo, me gustaría ver a alguien con acceso a una bonita bomba / cámara de vacío para experimentar este concepto. Hice un experimento similar en la universidad como parte de una demostración de física para estudiantes de secundaria, pero nuestra configuración de vacío fue modesta y no pudimos hacer estallar el globo, solo vimos que aumentaba a medida que bajaba la presión exterior. Tampoco teníamos acceso a cámaras de alta velocidad. Sin embargo, conozco algunos youtubers que podrían hacer esto …

Answer 3

Hacer estallar un globo en el espacio es mucho más difícil de lo que imaginas.

¿Cómo se consigue el globo allí, incluso si está en su traje de astronauta y casco y tiene una línea de vida al módulo espacial?

¿Cómo evitas que el globo explote antes de hacerlo?

En el vacío puro que es el espacio, un globo se expandirá instantáneamente y explotará por sí solo. Cuando lo hace, es poco probable que lo haga simétricamente. Siempre hay un punto débil en el globo que se rasga primero y es a partir de esa fisura que se disparará parte del aire. Sin embargo, el globo está en el vacío y es probable que el resto del aire del globo se mueva en todas las direcciones , con una ligera asimetría debido al primer aire que se escapó cuando el globo explotó.

Aquí hay una foto instantánea de un globo reventado en el aire. El aire se escapa donde se rompe el globo cuando se revienta.

Answer 4

Puedes encontrar fotos / videos de globos a gran altitud que explotan en el borde del espacio. Por ejemplo:

Al principio, mientras las moléculas de gas están lo suficientemente cerca una de la otra para interactuar, el gas seguirá actuando como un gas y la expansión de la “burbuja” de gas será uniforme. Sin embargo, muy rápidamente, las moléculas de gas se alejan demasiado entre sí para interactuar y moverse independientemente. La forma en que se mueven después de ese punto depende de su configuración precisa antes de llegar a ese punto; cualquier irregularidad en su distribución tenderá a persistir.

Imagine dejar caer un tomate maduro desde una gran altura sobre una superficie de concreto. Habrá un patrón circular general en el splat, pero también muchos detalles más finos y no uniformes. El gas que escapa del globo será algo así.

Answer 5

Un globo típico puede tolerar solo alrededor de 1 psi. La presión del aire en la tierra es de 15 psi. Entonces, si llevas un globo explotado al espacio, explotará. Si coloca 1/15 del volumen explotado en el aire (que no requiere soplar en absoluto, simplemente déjelo colgar y atarlo), se inflará en el espacio a medida que el volumen de aire expanda un factor de 15 para reducir la presión interna a 1 psi.

NUNCA, si lo hace estallar, el gas simplemente se expandirá hacia afuera en todas las direcciones. Siempre.