담요는 어떻게 당신을 따뜻하게 유지합니까?

이불도 (놀랍게도) 작용한다는 점을 지적 할 가치가 있습니다. (열) 방사선 차폐로. 이것이 “비상 담요”가 얇은 광택 플라스틱에 지나지 않는 것처럼 보이는 생존 키트에서 때때로 발견되는 이유입니다. 그러나 그들은 추운 밤 (구름없는 하늘-0 ° C로 가정)에 따뜻한 (37 ° C) 신체가 손실하는 열의 양에 실제로 차이를 만듭니다.

30의 면적을 가진 신체의 경우 하늘을 향한 cm x 180 cm, 면적은 대략 $ 0.5 m ^ 2 $입니다. 방사율이 0.3이라고 가정하면 (숫자 선택) 열 손실은 다음과 같습니다.

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

또는 방금 언급 한 인간의 경우 25W입니다. 이것은 열량의 중요하지 않은 양입니다. 특히 기초 대사율 (수면의 좋은 근사치 인 “아무것도하지 않음”)이 약 60W라고 생각할 때입니다. 그리고 그것은 “당신이 잃게 될 열을 계산하지 않습니다.” 호흡 (찬 공기를 데우고 증기로 채우기)

찬 공기를 데우기 (계속 진행 중) 0 ° C 기준) :

250 ml / 초, 열 용량 1020 J / kg / C, $ \ Delta T = 37 C $, 약 12 J

증발 수 :

37 ° C에서 물의 포화 증기압 약 47mmHg 물 부피당 47/760의 유효 분율로 초당 약 250ml (시간당 900 리터)를 호흡하면 25W가 추가로 필요합니다.

놀랍게도이 세 가지 메커니즘은 비슷한 양의 열을 발생시킵니다. 손실-복사열 손실로부터 자신을 보호하는 것은 실제로 중요합니다. 그 열의 일부는 실제로 “열을 유지”하는 것입니다.

위는 열 손실의 가장 중요한 형태가 증발임을 강조합니다. 좋은 담요는 순환을 멈추고 몸 근처의 공기를 “촉촉”하게 유지합니다. 이렇게하면 증발 속도가 느려지고 체온을 유지하는 데 도움이됩니다. 공기 순환을 중지하면 공기가 “열”을 전달하지 못하지만 위의 예에서 알 수 있듯이 습한 공기가 전달하는 열의 양은 “단지 공기”보다 훨씬 큽니다.

이 질문은 평범한 시선을 충족시키는 것보다 …

댓글

• 호흡으로 인한 열 손실을 포함하는 것은 흥미롭지 만 대류는 꽤 큰 거래. 바람이없는 경우에도 ' 상당한 자연 (부력) 대류가 발생합니다. 5 개 중 $ h $를 사용하면 ' $ 185 W / m ^ 2 $를 잃게됩니다.
• @ user3823992는 그것이 중요하다는 데 전적으로 동의합니다. 수분 구배의 영향 인 증발 유무에 따른 h의 비교에 관심이 있습니다. 그리고 누우면 열 대류에 영향을 미칠 수 있습니다 …
• 250 ml / sec는 휴식 속도가 아닙니다. 휴식시 분량은 보통 6 ~ 8 리터로 추정되며 증발로 인해 약 9 ~ 13W의 손실이 발생합니다 (습도 95 %에서 숨을 내쉬 었다고 가정).
• @ 이전 당신이 맞습니다. 호흡률이 약간 높습니다. 동일한 스케일링이 공기 가열 계수에 적용됩니다. 높은 고도에서 (또는 추워서 신진 대사량이 증가하면) 속도가 다시 올라갑니다 … 이것은 어려운 값에 대한 것보다 추정에 관한 것입니다.

다양한 재료의 열전도율 이 여기에 나와 있습니다 . 단단한 양모 나면 (즉, 기포가없는 단단한 블록)의 열전도율 수치를 찾을 수 없지만 유기 물질의 열전도율은 약 $ 0.25 $ Wm $ ^ {-1} $ K $ ^ 인 것 같습니다. {-1} $. 대조적으로 공기의 열전도율은 $ 0.024 $ Wm $ ^ {-1} $ K $ ^ {-1} $이므로 일정한 체온과 외부 온도가 주어지면 열 손실이 10 배 감소합니다. 대부분의 고체 물질로 단열 할 때보 다 공기에 의해 단열됩니다.

문제는 공기가 몸을 둘러싼 정적 층에 머 무르지 않는다는 것입니다. 몸의 열에 의해 생성 된 기류와 열 대류로 인해 공기가 이동합니다. 이렇게하면 체온으로 가열 된 따뜻한 공기가 차가운 공기로 대체되고 열 손실률이 높아집니다.

이상적으로는 주변의 공기를 제자리에 고정 할 수있는 재료가 필요합니다. 공기는 움직일 수없고 열을 전달하지 못합니다. 그리고 여러분은이 물질이 가능한 한 절연되기를 원합니다.제가 아는 가장 좋은 재료는 실리카 에어로겔 입니다. 이것은 우주 왕복선에서 재진입을위한 열 차폐물로 사용 된 좋은 절연체입니다. 유리는 실제로 다소 열악한 절연체이지만 에어로젤에는 부피 기준으로 유리가 몇 퍼센트 만 포함되어 있고 나머지 90 %는 공기입니다. 따라서 우수한 단열 특성입니다. 그러나 에어로젤은 깨지기 쉬운 고체이며 침구 류에 적합하지 않습니다.

담요는 타협점입니다. 에어로젤보다 부피당 공기의 비율이 낮으며 공기를 덜 꽉 잡아두면 두 요소 모두 단열 특성이 낮아 지지만 “에어로겔보다 훨씬 편안합니다.

댓글

• 에어로젤 블랭킷 ☺
• @Geremia : 유연한 에어로젤을 만들려는 시도가있었습니다. 예를 들어 이 기사 를 참조하십시오. Google에서 에어로겔 의류 가 많았지 만 얼마나 성공적 이었는지는 모르겠습니다. ' .
• 이것이 다운 옷이 따뜻한 이유입니다. 깃털은 질량이 적지 만 공기를 잘 가두어줍니다.

일반적으로 체온은 공기로 분산됩니다. 그래서 추울 때는 몸의 열이 주변의 공기로 빠져 나가기 때문에 몸이 차가워집니다. 담요로 몸을 가리면 체온이 빠져 나가는 것을 막을 수 있습니다. 몸이 계속 열을 생성하고 담요 아래에서 더 따뜻하고 따뜻해집니다. 전반적으로 담요는 공기의 이동을 크게 늦추어 공기를 통한 열의 대류를 방지합니다. 따라서 체온이 담요 안에 갇혀 있습니다.

댓글

• 공기 대류는 한 가지 요소이지만 더 중요한 것은 재료의 단열 특성입니다. 단열재이지만 여전히 공기를 완전히 가두어두면 ' 당신을 따뜻하게 유지하는 데 효율적이지 않습니다.
• @Mara : 예, 그렇습니다. '는 rgued : 공기 이동을 방지하여 대류를 멈 춥니 다.

이것은 우리 집에서 큰 주제입니다. 여기는 겨울이고 우리는 온 곳을 데우지 않기 때문입니다.

침대에서 떨면서 다음 중 하나에 의해 열이 어떻게 움직이는 지 생각해보십시오.

1) 대류 (공기 이동)

2) 전도 (접촉)

3) 방사선

이상적인 슈퍼 블랭킷은 다음 세 가지를 모두 해결합니다.

1) 공기 이동을 중지합니다. 비닐 봉지처럼 당신을 감싸서이를 수행 할 수 있지만 실제로는 흐릿해질 수 있습니다. 보풀은 공기 주머니를 이동하기 어렵게 만듭니다.

2) 전도를 줄입니다. 열을 잘 전달하지 않는 재료 (예 : 플라스틱 대면)로 인해 신체 옆에 열을 유지합니다. 더 좋은 것은 그것이 흐릿하다면 몸에 덜 닿을 것입니다. 접촉 표면적이 적다는 것은 전도가 적다는 것을 의미합니다.

3) 복사를 줄입니다. 마일 라 비상 담요처럼 열이 다시 당신에게 “빛날”수 있다면, 당신이 방출하는 열이 당신에게 돌아갈 수 있습니다. .