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Nello spazio, due pezzi di metallo dello stesso tipo si “salderanno a freddo” se si toccano. Perché succede questo e cosa fanno le agenzie spaziali per evitarlo o prevenirlo?

Bentornati ad un'altra eccezionale edizione delle domande di cultura generale!

Questa volta abbiamo cercato una curiosità scientifica: Nello spazio, due pezzi di metallo dello stesso tipo si “salderanno a freddo” se si toccano. Perché succede questo, e cosa fanno le agenzie spaziali per evitarlo o prevenirlo?

Ed ecco le risposte degli esperti:

Gli atomi di metallo in un metallo solido sono legati l'uno all'altro dalla condivisione di elettroni di valenza liberamente legati e che si muovono liberamente. Potresti aver sentito parlare di questo “mare di elettroni”.

Sulla Terra, gli atomi di metallo in superficie sono liberi di reagire con l'aria, formando un sottile strato superficiale di ossidi. Quando tocchi insieme due pezzi di metallo nell'atmosfera, stai toccando gli ossidi insieme, non il metallo stesso.

Nello spazio, quegli ossidi non si formano perché non c'è atmosfera a cui reagire. Quindi, quando i metalli si toccano, i metalli di superficie non hanno nulla tra loro. Cominciano a condividere gli elettroni come fanno con i loro atomi vicini, e questo forma la saldatura fredda.

EDIT: è stato sottolineato che questo non risponde alla domanda su cosa è stato fatto al riguardo. Fondamentalmente le saldature a freddo sono difficili da eseguire per caso – è probabile che il metallo sia stato prodotto nell'atmosfera, quindi avrà quello strato di ossidi anche se si trova nello spazio.

EDIT di nuovo: questo non vuol dire che non sia un rischio. In realtà non so quali sforzi siano stati fatti per prevenirlo.

leftenant_sebastian

Altri commentatori hanno spiegato come avviene effettivamente la saldatura a freddo, ma vorrei aggiungere quanto segue:

Questo accade anche in atmosfera con alcuni metalli (400 &400 mi vengono in mente gli acciai inossidabili della serie) con solo un piccolo attrito. Se avviti un bullone in acciaio inossidabile in un foro in acciaio inossidabile, si “sfonderà” o si salda a freddo. Ecco perché hanno sviluppato composti antisieze. Lo strato di ossido sull'acciaio inossidabile è molto sottile. Quindi è facile cancellare e consentire un contatto diretto tra i due.

covalcenson

Non è un problema così grande come inizialmente creduto. Ossidazione regolare, verniciatura, polvere e grasso: praticamente qualsiasi tipo di molecola diversa è sufficiente per prevenirlo. Succede quando non c'è assolutamente nulla tra i due pezzi di metallo – nemmeno le molecole d'aria, perché i pezzi di metallo sono disposti allo stesso modo sui bordi come sono sotto la superficie, quindi se li premi insieme senza niente in mezzo improvvisamente non c'è confine definito tra i due pezzi di metallo e si applicano le stesse regole di incollaggio.

Dzyu

Veritasium ha un video davvero interessante a riguardo, e cosa Nasa fa per mitigare le possibilità che si verifichi durante le loro missioni. Sembra che usino leghe diverse per tutti i pezzi che sanno sfregano insieme, come nelle cerniere, e vicino a tutto ha una qualche forma di rivestimento, o almeno una piccola quantità di olio o sporcizia che si rivela sufficiente per prevenire il freddo saldatura da spontanea.

NoFeetSmell

gli atomi di metallo sono tenuti insieme da un “mare” a flusso libero di elettroni condivisi.

pertanto quando 2 superfici pulite/pure dello stesso metallo entrano in contatto (cioè niente oli, gas o strati di ossido per separarle) gli elettroni sono liberi di spostarsi da un pezzo all'altro come se fossero un solido pezzo, quindi quasi istantaneamente “saldandoli a freddo” insieme.

per quanto riguarda il modo in cui combattono questo, faranno una combinazione di cose come non usare lo stesso metallo o n a parti di un giunto, o rivestendo il metallo in qualcosa per fornire uno strato barriera.

ecco un video sull'argomento di SciShow che lo spiega in modo più dettagliato

Derpman