宇宙船に穴が開いた時……。

映画などで空気が漏れる演出は良くありますが
その時、宇宙船内部の温度はどうなるのでしょうか？
宇宙空間は絶対零度なので、一瞬で内部も冷やされそうです
ヒーターがあるかとは思いますが、それで間に合うのでしょうか？

No.7 ベストアンサー 回答者： rnakamra 回答日時： 2013/03/29 16:57

勘違いされている方が多いので説明をしておきます。

まず、真空中に空気を放出してもほとんど温度は下がりません。
かなり気圧の低い空間に空気を吹き込み断熱膨張すると急激に温度が下がるため真空中での自由膨張でもおなじことが起こると勘違いしそうです。

断熱膨張で気体の温度が下がるのは、膨張の際に周りの気体を押しのけるという仕事をするためその仕事の分内部エネルギーを失うことが原因です。
真空中で自由膨張をさせるとその気体は周りの真空に対しても何も仕事をしません。なにせ何もないのですから仕事をしようがないのです。ですので気体の内部エネルギーは変化せず気体の温度も変化しません。(実際には宇宙船を押しているためその分の仕事だけエネルギーを失うでしょう。ただ、大きさにもよりますが宇宙船の動きの変化は微々たるものでしょうからさほど大きい仕事ではないでしょう。)

ただし、気圧が急激に下がるため水が沸騰してしまい気化熱を奪う、ということはあります。気化熱を奪われれば当然温度は下がります。

質問にあるような場合、周りの真空の温度は非常に低い(<10K)としても内部が瞬時に冷やされることはありません。たとえ温度が低くても比熱がほとんど"0"であるため、宇宙船の周りの空間はすぐに温度平衡するでしょう。

No.6 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2013/03/29 08:48

＞その時、宇宙船内部の温度はどうなるのでしょうか？

　低下します。
＞宇宙空間は絶対零度なので、一瞬で内部も冷やされそうです
　それは関係ありません。
　自転車のタイヤに空気を入れているとタイヤやポンプの温度が高くなりますね。
　そのまま暫く置いて、ポンプをタイヤから外すとプシューと音がして温度が下がります。
　ディーゼルエンジンは、断熱圧縮して温度が高くなったところに燃料を噴射して爆発
・・このように沢山知っているはずです。・・・
　実際に宇宙空間で穴が開いてしまうと、急激な圧力低下で温度は急激に下がり、同時に空気中の水蒸気は凝結して細かい霧になって周囲はかすんでしまうでしょう。
　⇒低酸素・急減圧訓練を体験しました( http://www.alpajapan.org/news/techinfo/29ki/29-T … )

＞ヒーターがあるかとは思いますが、それで間に合うのでしょうか？
　ヒーターは放射(輻射)による熱伝導ですから有効でしょう。熱の伝達には対流・放射・伝導がありましたね。
　しかし、それ以上に問題になるのが酸素です。宇宙船の内部は通常大気を大気圧程度まで加圧するロシア方式と高酸素濃度で低圧なアメリカ方式がありますが、圧力が減ると酸素の分圧が低下して呼吸が出来なくなります。
　また、炭酸飲料の蓋をあけたように血液があわ立つのか、あるいは真空乾燥(ドライフーズ)のように血液が沸騰するのか？、温度低下で凍りついてしまわないのか？

　ただ、数十秒でしたらなんとか生き残れるかも・・これは実際に事故も起きていますし、実験データもあります。2001年宇宙の旅での有名な「ボーマンがヘルメットなしでポッドからディスカバリーに乗り移る」シーンが思い出されます。
　⇒Explosive Decompression and Vacuum Exposure( http://www.geoffreylandis.com/vacuum.html )-- by ジェフリー・A・ランディス( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B8%E3%82%A7% … )
　こちらに、その場面と解説があります。
　　　⇒Could You Survive?( あなたは生き残れるのか？)
　　　⇒Will You Stay Conscious?( 意識を失わなうのか？ )
　　　⇒Would Your Blood Boil?( 血液は沸騰するのか？ )
　　　⇒Would You Freeze?( 凍ってしまうのか？ )
　　　⇒Has Anybody Ever Survived Vacuum Exposure in Real Life?( 過去に事例があるのか？ )
　１度お読みください。

No.5 回答者： TXV12003 回答日時： 2013/03/29 07:50

ついでに…

宇宙船に熱が発生する機器を搭載したい場合、最も困るのがその冷却方法です。
宇宙船の外に熱を放出する手段は、通常、輻射しかないので、冷却効率が悪いのです。

冷めにくい宇宙船ならではの悩みですね。

No.4 回答者： TXV12003 回答日時： 2013/03/29 07:39

宇宙船の外の温度は、あまり意味を持ちません。

なぜなら熱を伝える空気の密度が極端に薄いからです。

魔法瓶って知ってますよね?
2重構造の容器で、外と内のすき間は真空となっていて、外の熱を中に伝えにくく、中の熱も外へ伝わりにくくなっています。
つまり、宇宙船も、魔法瓶と同じで、冷めにくいのですよ。
小さな穴が空いたくらいでは、すぐに空気も抜けませんし、ティッシュでも丸めて詰めておけばいいでしょう。

No.3 回答者： yhabnwesoigyh 回答日時： 2013/03/29 06:08

空気は圧縮すると温度が上がり、減圧されると温度が下がります。

そのため、空気漏れで気圧がさがると温度も下がります。

宇宙空間が絶対零度と思われている理由が分かりません。
宇宙空間は物質がとても希薄な空間ですから、空気漏れで宇宙空間からなにかが入ってくることは無いでしょう。
ならば、大気があるうちは宇宙空間から温度干渉する何かが流入してくることはないですよね。


そもそも、ワープが出来そうな未来技術の宇宙船なのに暖房だけ現代と同じ装備ということがまず考えられませんよね。

No.2 回答者： hirama_24 回答日時： 2013/03/29 01:50

変わらないです。

船内を冷やすには冷気が船内に入る必要がありますが、穴があいたら空気は外に出て行き、外の空気（空気は無いけど＾＾）が中に入る必要がありますが、それができませんので、すぐに零下になることはありません

No.1 回答者： tanuki4u 回答日時： 2013/03/29 01:28

空気の温度が　300Kに設定されていたとする

空気量が　50％になると　150Kになっています
空気量が　10％になると　30Kになっています

つまり理想気体の状態方程式に準じます
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%90%86%E6%83%B3% …

なので　空気量が　10％無くなっても　270Kで、それほど温度は下がっていません。