on-line
Сейчас на сайте 0 пользователей и 2 гостя.
Вход в систему
Яндекс.Метрика

Почему вам холодно?

240. Почему вам будет холодно, если вы холодным зимним днем выйдете в поле раздетым? Каким образом тело теряет тепло: путем теплопроводности или как-то иначе? Почему вам тепло в шубе? Ведь шуба тоже проводит тепло. В холодный день, находясь в помещении, постойте некоторое время лицом к окну, а потом отвернитесь от него. Скорее всего, вы ощущали прохладу на лице, когда оно было обращено к окну. Почему? В конце концов, температура воздуха не изменилась, когда вы отвернулись от окна. В фильме «Космическая одиссея: 2001» астронавт выходит на несколько секунд в открытый космос без защитного скафандра. (Артур Кларк, автор одноименного романа, считает, что это возможно без особого вреда для астронавта). Будет ли у человека ощущение холода при такой прогулке в космосе? Каким образом некоторые люди приспосабливаются работать на сильном холоде? Некоторые религиозные фанатики, чтобы доказать стойкость своего духа, даже предпочитают противоестественно холодные условия существования. Уникальный пример приспособленности к холоду обнаружил Чарлз Дарвин у индейцев племени Яган в Южной Америке: при температуре, близкой к 0 °С, они едва прикрывают плечи меховой накидкой. Какие физические изменения должны происходить в организме, чтобы подобная адаптация к холоду стала возможной? Почему, наконец, вы дрожите, когда вам холодно?

Ответ:

 При слабом ветре или его отсутствии вы теряете тепло в основном путем теплового излучения. Любой предмет при температуре выше абсолютного нуля излучает тепло, и чем горячее предмет, тем больше тепла он излучает. Кроме того, он также поглощает тепло из окружающей среды, причем количество поглощенного тепла зависит от температуры среды. Поскольку температура вашего тела почти всегда выше температуры среды, тело в целом теряет тепло. Когда вы в холодный день находитесь на улице или стоите в комнате лицом к окну, поглощаемое вами излучение незначительно, поскольку окружающая среда излучает слабо. Поэтому потеря телом тепла увеличивается, и вам становится холодно. Астронавт, выходя в космическое пространство без скафандра, должен ощущать ужасный холод, так как космический «вакуум» не излучает тепла.
Это не совсем так. В организме человека непрерывно происходят процессы, приводящие к выделению тепла. Простая оценка показывает, что температура тела в открытом космосе уменьшается на 1 °С за 7,5 мин.
 Люди приспосабливаются к продолжительному холоду с помощью соответствующего питания и усиления притока крови к поверхности тела. Жители Севера потребляют пищу с более высоким содержанием белков, чем большинство людей, живущих в более низких широтах. Это способствует более интенсивному обмену веществ в организме, что помогает противостоять холоду.
 При охлаждении организма капилляры, по которым кровь поступает к коже, сокращаются, благодаря чему потеря тепла через кожу уменьшается. Когда температура конечностей человека становится слишком низкой, он начинает дрожать − усиление мышечной активности согревает руки и ноги. Человек теряет тепло не только путем излучения, но и в результате теплопроводности (например, когда он стоит босиком на холодной земле), а также конвекции (сюда включаются потери на испарение, о которых мы говорили в задаче). Шуба согревает вас, так как заключенный между ворсинками меха воздух очень плохо проводит тепло. Чтобы свести потери тепла к минимуму, шубу − особенно в ветреный день − лучше надевать мехом внутрь; тогда ветер не будет выдувать из нее воздух, который и защитит вас от холода.

 Сохранения тепла в жилых помещениях, создание комфортной обстановки для человека, всегда была есть и будет актуальной проблемой. Активно происходит "перевооружение" окон жилых, производственных зданий. Стеклопакеты, окна пвх − состоят из двух или более стекол, которые разделены воздушным или газовым промежутком и герметично соединены по контуру при помощи специальной (дистанционной) рамки. Это обеспечивает современным окнам отличные звуковые и теплоизоляционные свойства.


Гeрмeтичность соeдинeния стeкол дополнитeльно значитeльно снижаeт тeплопотeри и два стeкла в стeклопакeтe оказываются гораздо болee тeплыми, чeм два стeкла в обычном оконном блокe, гдe они стоят поодиночкe.
Толщина стекол, устанавливаемых в стеклопакет, практически не оказывает никакого влияния на его теплозащитные свойства. Тем не менее одно стекло обычно применяют для неотапливаемых помещений.
 Потери тепла через стеклопакет осуществляется за счет теплопроводности всех элементов стеклопакета, путем излучения и конвекции.
 До 70 % потерь приходится на инфракрасное излучение.
 Конвективный теплообмен связан с переносом тепла воздухом, заполняющим пространство внутри стеклопакета (теплый воздух поднимается, холодный − опускается). Так как существует разница температур между улицей и помещением, то одно из стекол в стеклопакете всегда будет теплее, чем другое. Теплый воздух поднимается вдоль более теплого стекла, а его место занимает холодный, опустившийся вниз вдоль холодного стекла. При ширине дистанционной рамки до 8 мм, конвекция воздуха затруднена. Воздух в стеклопакете, переносит тепло от более теплого стекла к более холодному стеклу. При толщине воздушной прослойки до 8 мм общее сопротивление стеклопакета увеличивается пропорционально увеличению ее толщины.
 Если увеличивать толщину воздушной камеры, то конвективный теплообмен в ней становится интенсивнее, зато доля передачи тепла за счет теплопроводности уменьшается.
 Дальнейшее увеличение толщины камеры уже не приводит к росту теплоизолирующих свойств стеклопакета, т.е. увеличение толщины воздушной камеры свыше 8 мм очень незначительно влияет на изменение теплопроводности.
Снизить потери тепла за счет конвекции можно за сет заполнения межстекольного пространства более тяжелым газом, например аргоном. Аргон более вязкий, по сравнению с воздухом, газ. Но при этом доля теплопотерь через конвекцию у обычного однокамерного стеклопакета составляет около 15 %, то в результате, получается незначительный выигрыш, как правило, не улучшающий тепловые характеристики более, чем на 5 %. Поэтому, можно с сомнением отнестись к заявлениям производителей, заполняющих обычный однокамерный стеклопакет аргоном и утверждающим, что такой стеклопакет можно назвать энергосберегающим.
Заполнять газом стеклопакет с обычными стеклами нецелесообразно. Затраты и ожидаемый эффект не адекватны.


Смотрите еще