Jak vás deky zahřejí?

Za zmínku stojí, že deky také (překvapivě) působí jako (tepelné) radiační štíty. To je důvod, proč se „záchranné přikrývky“ někdy vyskytují v soupravách pro přežití, které se zdají být jen tenkým lesklým plastem. Opravdu však ovlivňují množství tepla ztraceného teplým (37 ° C) tělesem za chladné noci (bezmračné nebe – předpokládejme 0 ° C).

Pro tělo o ploše 30 cm x 180 cm směrem k obloze, plocha je zhruba 0,5 m $ 2 $. Za předpokladu emisivity 0,3 (stačí vybrat číslo) je tepelná ztráta dána vztahem

$$ E = \ epsilon \ sigma (T_1 ^ 4-T_0 ^ 4) = 53 W / m ^ 2 $ $

Nebo 25 W pro člověka, kterého jsem právě zmínil. To není zanedbatelné množství tepla … zvláště když si uvědomíte, že bazální metabolismus („nedělat nic“, což je dobrá aproximace spánku) je kolem 60 W. A to se nepočítá teplo, které ztratíte dýchání (ohřev studeného vzduchu a jeho naplnění párou).

Ohřev studeného vzduchu (stále probíhá s 0 ° C jako naší výchozí hodnotou):

250 ml za sekundu, tepelná kapacita 1020 J / kg / C, $ \ Delta T = 37 C $, získáte asi 12 J

Odpařovací voda:

Tlak nasycených par vody při 37 ° C kolem 47 mm Hg a dýchání asi 250 ml za sekundu (900 litrů za hodinu) s účinnou frakcí 47/760 na objem vody, to trvá dalších 25 W.

Takže překvapivě tyto tři mechanismy vedou k podobnému množství tepla ztráta – a chránit se před ztrátami sálavého tepla je skutečně významné. Z tohoto důvodu je dobrá přikrývka (která bude odrážet s Omezení tohoto tepla zpět k vám) je ve skutečnosti „udržování tepla uvnitř“.

Výše uvedené zdůrazňuje, že nejvýznamnější formou ztráty tepla je odpařování. Dobrá přikrývka zastaví oběh a udrží vzduch v blízkosti vašeho těla „vlhký“. To zpomalí rychlost odpařování a pomůže vám zůstat v teple. Zastavení cirkulace vzduchu také zastaví jeho odvádění „tepla“ – ale množství tepla přenášeného vlhkým vzduchem je podstatně větší než „jen vzduch“, jak ukazuje výše uvedený příklad.

Je toho více tato otázka se setká s běžným okem …

Komentáře

• Zahrnutí ztráty tepla v důsledku dýchání je zajímavé, ale konvekce je docela velký problém. I bez větru budete ‚ mít značnou přirozenou (vztlakovou) konvekci. S 5 h $ $ ztratíte ‚ 185 $ W / m ^ 2 $.
• @ user3823992 zcela souhlasíte s tím, že to má význam. Zajímalo by mě vaše srovnání h s a bez odpařování – dopad vlhkostního gradientu. A vleže pravděpodobně ovlivňuje tepelnou konvekci …
• 250 ml / s však není klidová rychlost. Minutový objem v klidu se obvykle odhaduje na 6 až 8 litrů, což způsobí ztrátu asi 9 až 13 W v důsledku odpařování (za předpokladu vydechovaného vzduchu při 95% vlhkosti).
• @Previous máte pravdu, moje číslo pro dechovou frekvenci je trochu vysoká. Stejné měřítko platí pro faktor ohřevu vzduchu. Ve vysoké nadmořské výšce (nebo když je váš metabolismus zvýšen, protože vám je zima) se rychlost opět zvýší … Jedná se spíše o odhad než o tvrdé hodnoty.

Zde jsou uvedeny tepelné vodivosti řady materiálů . Nemohu najít údaje o tepelné vodivosti pevné vlny nebo bavlny (tj. Pevný blok bez vzduchových dutin), ale zdá se, že tepelná vodivost organických materiálů je kolem 0,25 $ Wm $ ^ {- 1} $ K $ ^ {-1} $. Naproti tomu tepelná vodivost vzduchu je 0,024 $ Wm $ ^ {- 1} $ K $ ^ {- 1} $, takže při konstantní tělesné teplotě a vnější teplotě byste ztratili desetkrát méně tepla, když izolované vzduchem, než když je izolováno většinou pevných materiálů.

Potíž je v tom, že vzduch nezůstane ve statické vrstvě obklopující vaše tělo. Proudy vzduchu a tepelná konvekce vytvářená teplem vašeho těla způsobují pohyb vzduchu. Tím nahradíte teplý vzduch, který jste ohřáli na svoji tělesnou teplotu, studeným vzduchem a zvýšíte rychlost tepelných ztrát.

V ideálním případě byste chtěli nějaké věci, které udrží vzduch na místě kolem vás, takže vzduch se nemůže pohybovat a odvádět teplo. A chcete, aby tyto věci byly co nejvíce izolační.Nejlepší takový materiál, jaký znám, je křemičitý aerogel , který je tak dobrým izolátorem, že byl použit na raketoplánu jako tepelný štít pro opětovný vstup. Sklo je ve skutečnosti poměrně špatný izolátor, ale aerogel obsahuje pouze několik procent objemového skla a dalších 90 lichých procent jeho objemu tvoří vzduch. Proto má vynikající izolační vlastnosti. Aerogel je však křehká pevná látka a špatná volba pro ložní prádlo.

Přikrývky jsou něco jako kompromis. Obsahují nižší objemové množství vzduchu než aerogel a také zachycují vzduch méně těsně a oba faktory snižují izolační vlastnosti. Jsou však mnohem pohodlnější, než by byl aerogel.

Komentáře

• Aerogelové přikrývky lol ☺
• @Geremia: Objevily se pokusy o vytvoření flexibilních aerogelů. Viz například tento článek . Máte-li aerogelové oblečení mnoho zásahů, ale jak je to úspěšné, nejsem si jistý ‚ .. .
• Proto je péřové oblečení teplé. Peří mají málo hmoty, ale dobře zachycují vzduch.

Normálně by se vaše tělesné teplo rozptýlilo ve vzduchu , takže když je zima, vaše vnější tělo se ochladí, protože ztrácíte tělesné teplo na vzduch ve vaší blízkosti. Takže když se zakryjete přikrývkou, zabráníte tomu, aby vaše tělesné teplo uniklo, a protože je uvězněno, a vaše tělo pokračuje v produkci tepla, cítíte se pod přikrývkou stále tepleji. Celkově přikrývka zabraňuje konvekci tepla vzduchem tím, že výrazně zpomaluje pohyb vzduchu. Vaše tělesné teplo je tak zachyceno uvnitř přikrývky.

Komentáře

• Konvekce vzduchu je jedním z faktorů, ale co je důležitější, podle mého názoru jsou tepelně izolační vlastnosti materiálu. Pokud se zakrýváte špatným tepelný izolátor, ale ten stále úplně zachycuje vzduch, ale ‚ nebude efektivní v tom, aby vás zahřál.
• @Mara: Ano, myslím, že ‚ je tím, čím je rgued: zastaví konvekci tím, že zabrání pohybu vzduchu.

Toto je velké téma v našem domě na moment, protože je tu zima a my neohříváme celé místo.

Třesoucí se v posteli přemýšlejte o tom, jak se teplo pohybuje některým z následujících způsobů:

1) Konvekce (pohybující se vzduchem)

2) Vodivost (dotykem)

3) Záření

Ideální superplocha osloví všechny tři:

1) Zastavte pohyb vzduchu. Může to udělat tak, že vás obklopí (jako plastový sáček), ale mnohem praktičtěji to může být fuzzy. Fuzziness dělá hodně málo obtížným pohybovat vzduchovými kapsami.

2) Snižte vedení – tím, že je materiálem, který dobře nepřenáší teplo (např. Plast vs. bavlna), udrží teplo vedle vašeho těla. Ještě lepší je, že pokud je rozmazaný, bude se méně dotýkat vašeho těla. Méně kontaktu s povrchem znamená méně vedení.

3) Snižte záření – pokud dokáže „zazářit“ teplo zpět na vás, jako ty mylarové nouzové přikrývky, teplo, které vyzařujete, vám může být vráceno .