Si la ‘temperatura del espacio profundo’ es de aproximadamente 2.7 grados Kelvin debido a la radiación cósmica de fondo, ¿cómo es posible que caiga más frío que eso en el laboratorio?

Mediante el uso de refrigeradores cuidadosamente construidos y muy buen aislamiento térmico.

El vacío es un aislante extremadamente bueno. Solo la radiación conduce el calor a través del vacío. Es parte de la forma en que funciona un matraz Dewar: una superficie espejada frente al vacío entre dos capas de vidrio refleja gran parte de la radiación, que por lo tanto queda atrapada en el espacio por un tiempo a medida que se refleja de un lado a otro. Cuanto mejor sea el espejo, más lenta será la transferencia de calor.

Se utilizan muchos matraces Dewar para ayudar a fabricar y mantener temperaturas muy bajas, aunque en la actualidad, en su mayoría, usan matraces súper Dewar, creo. Un súper Dewar es básicamente un matraz Dewar con algo de fibra de vidrio u otro material evacuado colocado en el espacio entre las dos superficies internas. Esto tiende a reducir significativamente las tasas de transferencia de calor a temperaturas del orden del punto de ebullición del helio líquido.

De pie justo al lado de un enorme imán superconductor que se enfría a aproximadamente 2 K, en realidad no siente frío en absoluto, y si toca la carcasa, se encuentra que está a temperatura ambiente, debido al muy buen aislamiento.

Es la misma razón por la que la Tierra no cae a 2.7 K por la noche, cuando la superficie está expuesta a través de la atmósfera al espacio. Lleva tiempo irradiar el calor.

Es la misma razón por la que puede enfriar una habitación por debajo de la temperatura exterior.

El calor se mueve hacia la región más fría desde el exterior más cálido, por supuesto, pero continuamente lo bombea y lo rechaza a la temperatura más alta, lo que requiere algo de energía para hacerlo, por supuesto.

La temperatura en mi casa es de unos 20 ° C. Sin embargo, tengo una caja donde guardo mi comida, para mantenerla fría.

Tiene dos compartimentos. Un compartimento mantiene mi comida a 2 ° C, el otro a menos 20 ° C. ¿Cómo es eso posible?

La caja es un enfriador. Utiliza electricidad para comprimir un líquido que luego permite expandirse, lo que al hacerlo extrae energía térmica del contenido de la caja aislada.

Una técnica similar se utiliza en un laboratorio, al menos hasta 1K o 2K. Diferentes líquidos, diferentes ciclos. Diferentes equipos Pero básicamente, enfriamiento por evaporación.

De la misma manera que puede tener un congelador en su cocina caliente o aire acondicionado en el desierto. Al gastar energía, puede bombear calor “cuesta arriba” de un cuerpo frío a uno más caliente. Simplemente cuesta, mientras que el flujo cuesta abajo es gratis.

Es un simple problema de transferencia de calor. Utiliza protección contra la radiación para minimizar la ganancia de calor del espacio “más cálido” y un mecanismo de enfriamiento local.

Y, por cierto, no estoy seguro de cómo, pero este lugar es naturalmente más frío que el CMBR en esta época: la nebulosa de Boomerang – Wikipedia