Kuinka peitot pitävät sinut lämpimänä?

Voi olla syytä huomauttaa, että myös huovat toimivat (yllättäen) (lämpö) säteilysuojana. Tästä syystä ”hätäpeitteitä” löytyy joskus selviytymispakkauksista, jotka näyttävät olevan vain ohut kiiltävä muovi. Mutta niillä on todellakin ero lämpimän (37 ° C) kehon menettämässä lämpömäärässä kylmänä yönä (pilvinen taivas – oleta 0 ° C).

Vartalolle, jonka pinta-ala on 30 cm x 180 cm taivasta kohti, pinta-ala on noin 0,5 m ^ 2 $. Olettaen, että emissiivisyys on 0,3 (valitset vain numeron), lämpöhäviö saadaan kaavalla

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

Tai 25 W juuri mainitsemalleni ihmiselle. Se ei ole vähäpätöinen määrä lämpöä … varsinkin kun otetaan huomioon, että aineenvaihdunnan perusnopeus (”tekemättä mitään”, mikä on hyvä likiarvo unesta) on noin 60 W. Ja sitä ”ei lasketa menetettävää lämpöä” hengitys (kylmän ilman lämmittäminen ja täyttäminen höyryllä).

Kylmän ilman lämmitys (jatkuu edelleen) 0 ° C lähtötasona):

250 ml sekunnissa, lämpökapasiteetti 1020 J / kg / C, $ \ Delta T = 37 C $, saat noin 12 J

Haihtuva vesi:

Veden kyllästetty höyrynpaine 37 ° C: ssa noin 47 mm Hg, ja hengittää noin 250 ml sekunnissa (900 litraa tunnissa) tehokkaalla osuudella 47/760 vesitilavuutta kohden, tämä vie vielä 25 W.

Joten yllättäen nämä kolme mekanismia johtavat samanlaisiin lämpömääriin häviö – ja suojautuminen säteilylämpöhäviöiltä on todellakin merkittävää.Siksi hyvä huopa (joka heijastaa s Osa lämmöstä palaa sinulle) todellakin ”pitää lämpöä sisään”.

Edellä korostetaan, että lämpöhäviöiden merkittävin muoto on haihtuminen. Hyvä huopa pysäyttää verenkierron ja pitää ilman lähellä kehoa ”kosteana”. Tämä hidastaa haihtumisnopeutta ja auttaa sinua pysymään lämpimänä. Ilman kiertämisen lopettaminen estää myös ”lämmön” kuljettamisen – mutta kostean ilman kuljettama lämmön määrä on huomattavasti suurempi kuin ”pelkkä ilma”, kuten yllä oleva esimerkki osoittaa.

Lisää on tämä kysymys kuin tavalliselta silmältä …

Kommentit

• Hengityksestä johtuva lämpöhäviön sisällyttäminen on mielenkiintoista, mutta konvektio on melko iso juttu. Ilman tuulea ’ sinulla on merkittävä luonnollinen (kelluva) konvektio. Kun arvosi $ 5 $, ’ menetät 185 dollaria W / m ^ 2 $.
• @ user3823992 suostut täysin siihen, että sillä on merkitystä. Olisin kiinnostunut vertailustasi h: hin ja ilman haihdutusta – kosteusgradientin vaikutus. Ja makaaminen oletettavasti vaikuttaa lämpökonvektioon …
• 250 ml / s ei kuitenkaan ole lepotaajuus. Minuuttitilavuuden arvioidaan yleensä olevan 6–8 litraa, mikä antaa noin 9–13 W: n häviön haihtumisesta (olettaen, että uloshengitysilma on 95%: n kosteudessa).
• @Ennen olet oikeassa, numeroni sillä hengitystaajuus on hieman korkea. Sama skaalaus pätee ilman lämmityskertoimeen. Suurella korkeudella (tai kun aineenvaihduntasi lisääntyy kylmän vuoksi) nopeus nousee uudelleen … Tämä on enemmän arviointia kuin kovia arvoja.

Materiaalialueen lämmönjohtavuus on annettu tässä . En löydä tietoja kiinteän villan tai puuvillan lämmönjohtavuudesta (ts. Kiinteä lohko, jossa ei ole tyhjiä aukkoja), mutta orgaanisten materiaalien lämmönjohtavuus näyttää olevan noin 0,25 $ Wm $ ^ {- 1} $ K $ ^ {-1} $. Ilman lämmönjohtavuus sen sijaan on 0,024 $ Wm $ ^ {- 1} $ K $ ^ {- 1} $, joten kehon lämpötilan ja ulkoisen lämpötilan vakiona menetät kymmenen kertaa vähemmän lämpöä, kun eristetty ilmalla kuin useimmilla kiinteillä materiaaleilla.

Ongelmana on, että ilma ei pysy kehoasi ympäröivässä staattisessa kerroksessa. Kehosi lämmön aiheuttamat ilmavirrat ja lämpökonvektio aiheuttavat ilman liikkumisen. Tämä korvaa lämpimän ilman, jonka olet lämmittänyt kehosi lämpötilaan, kylmällä ilmalla ja lisää lämpöhäviötä.

Ihannetapauksessa haluamasi on jotain, joka pitää ilmaa paikallaan ympärilläsi niin ilma ei voi liikkua ja kuljettaa lämpöä pois. Ja haluat, että nämä tavarat ovat mahdollisimman eristäviä.Paras sellainen materiaali, jonka tiedän, on piidioksidigeeli , joka on niin hyvä eristin, että sitä käytettiin avaruussukkulassa lämpösuojana paluuseen. Lasi on oikeastaan melko huono eristin, mutta aerogeeni sisältää vain muutaman prosentin lasin tilavuudesta ja loput 90 pariton prosenttiosuus sen tilavuudesta on ilmaa. Tästä syystä sillä on erinomaiset eristysominaisuudet. Airgel on kuitenkin hauras kiinteä aine ja huono valinta liinavaatteille.

Huovat ovat kompromissi. Ne sisältävät pienemmän tilavuusprosentin ilmasta kuin aerogeelit, ja ne myös kerää ilmaa vähemmän tiiviisti, ja molemmat tekijät heikentävät eristäviä ominaisuuksia. Ne ovat kuitenkin paljon mukavampia kuin aerogeeli olisi.

Kommentit

• Airgel-huovat lol ☺
• @Geremia: Joustavia aerogeelejä on yritetty valmistaa. Katso esimerkiksi tämä artikkeli . Jos Google airgel vaatteet on paljon osumia, mutta kuinka onnistunut se olen, en ’ en ole varma .. .
• Siksi untuvapeitteet ovat lämpimiä. Höyhenillä on vähän massaa, mutta ne vangitsevat ilman hyvin.

Normaalisti kehosi lämpö haihtuisi ilmassa , joten kun se on kylmä, ulkokehosi jäähtyy, koska menetät kehosi lämpöä lähellä olevaan ilmaan. Joten kun peität itsesi peitossa, estät kehosi lämmön karkaamasta ja kun se on loukussa, ja kehosi tuottaa edelleen lämpöä, sinusta tuntuu lämpimämmältä ja lämpimämmältä peiton alla. Kaiken kaikkiaan huopa estää lämmön konvektion ilman läpi hidastamalla huomattavasti ilman liikkumista. Kehosi lämpö on siis loukussa huovan sisällä.

Kommentit

• Ilman konvektio on yksi tekijä, mutta mielestäni vielä tärkeämpää on materiaalin lämmöneristysominaisuudet. Jos peität itsesi huonoilla lämpöeristin, mutta se vangitsee silti ilman kokonaan, se ei ’ t pidä sinua tehokkaana lämpimänä.
• @Mara: Kyllä, luulen, että ’ s mitä hän a rgued: se pysäyttää kiertoilman estämällä ilman liikkumisen.

Tämä on iso aihe talossamme osoitteessa tällä hetkellä, koska täällä ei ole talvea, emmekä lämmitä koko paikkaa.

Ravistellen sängyssä, mieti kuinka lämpö liikkuu jollakin seuraavista tavoista:

1) Konvektio (ilma liikkuu)

2) Johtavuus (kosketus)

3) Säteily

Ihanteellinen superhuopa käsittelee kaikkia kolmea:

1) Pysäytä ilman liikkuminen. Se voi tehdä tämän sulkemalla sinut (kuten muovipussi), mutta käytännössä se voi olla sumea. Sumuvuus tekee paljon vähän vaikeasti siirrettävistä ilmataskuista.

2) Vähennä johtavuutta – olemalla materiaali, joka ei siirrä lämpöä hyvin (esim. Muovi vs. puuvilla), se pitää lämpöä kehosi vieressä. Vielä parempi, jos se on sumea, se koskettaa kehoasi vähemmän. Vähemmän kosketusta pinta-alan kanssa tarkoittaa vähemmän johtavuutta.

3) Vähennä säteilyä – jos se voi ”loistaa” lämpöä takaisin sinulle, kuten nuo mylar-hätäpeitot, uudelleen säteilevä lämpö voidaan palauttaa sinulle .