Будет ли тепловое излучение горячего влажного наружного воздуха вызывать у человека в помещении ощущение тепла, чем если бы на улице было прохладно или сухо?

Гипотеза такова: молекулы воды из-за их асимметрии и электрического диполя особенно восприимчивы к излучению на определенных частотах. Это говорит о том, что возбужденные молекулы воды также будут излучать на этих специфических частотах. Таким образом, тепловая энергия во влажном воздухе будет непропорционально излучаться на тех частотах, которые наиболее благоприятны для передачи кинетической энергии другим молекулам воды. Я предполагаю, что этот эффект заметен в жаркий влажный день.

Под «тепловым излучением» в данном контексте я подразумеваю электромагнитное излучение в той области спектра, которая наиболее эффективно передает тепловую энергию между физически отдельными материальными телами. Особенно тела, содержащие значительное количество ЧАС 2 О .

Я уверен, что теоретический ответ заключается в том, что тепловое (чернотелое) излучение внешней среды будет передавать энергию внутренней среде. Так что вопрос на самом деле в том, будет ли это достаточно значительным, чтобы быть ощутимым? У меня давно сложилось впечатление, что, когда на улице жарко, я чувствую себя теплее внутри здания, чем при тех же показаниях термометра температуры воздуха в помещении.

Я зайду так далеко, что скажу, что это более выражено, когда влажность исключительно высока. И я предполагаю, что это не просто результат повышенной влажности в помещении. Любой, кто имеет опыт работы с микроволновой печью, знает, что вода гораздо более восприимчива к такому излучению, чем сухие вещества.

Это означает, что человеческое тело более восприимчиво к тепловому излучению, чем воздух. Это также предполагает, что влажный воздух будет более сильным излучателем черного тела именно тех частот, которые передают тепловую энергию другим телам. ЧАС 2 О молекул электромагнитным излучением.

Будет ли тепловое излучение значительно более горячего наружного воздуха вызывать у человека в помещении ощущение тепла при той же температуре воздуха в помещении?

В качестве еще одного соображения в этом направлении, будет ли горячий воздух на чердаке иметь такой же ощутимый эффект?

Я наткнулся на следующее, изучая эту тему. У меня нет доступа ко всей статье, но аннотация немного подтверждает мою гипотезу.

Разработан прибор для удобного количественного измерения теплового излучения атмосферы. В приборе спектр излучения земной атмосферы, наблюдаемый на уровне земли, автоматически сравнивается со спектром, близким к спектру абсолютно черного тела при температуре кипения жидкого азота при атмосферном давлении. Наиболее заметные особенности атмосферного спектра между 4 мкм и 15,5 мкм, наблюдаемые в дневное и темное время суток при ясном небе, обусловлены эмиссией углекислого газа, озона и водяного пара; интенсивность эмиссии водяного пара сильно зависит от температуры и влажности воздуха. Спектр облачного неба напоминает спектр абсолютно черного тела. Сравнивая трассы самописца атмосферных спектров с аналогичными трассами, полученными с источником абсолютно черного тела,

© Оптическое общество Америки, 1955 г.

Эта статья, кажется, обращается к соответствующей физике, применимой к моему вопросу. К сожалению, у меня сейчас нет времени ее читать.

Излучение и теплообмен в атмосфере: комплексный подход на молекулярной основе

«Как известно любому, кто имеет опыт работы с микроволновой печью, вода гораздо более восприимчива к такому излучению, чем сухие вещества». Сразу хочу отметить, что микроволновки не готовят за счет теплового излучения. Они не готовят пищу за счет теплообмена. Главный механизм включает связь переменного электрического поля частотой 2450 МГц с дипольным моментом молекул воды. Поле действует на молекулы, заставляя их вращаться и приобретать вращательную кинетическую энергию. Это, в свою очередь, увеличивает поступательную кинетическую энергию, которая повышает температуру воды в пище.
Я думаю, у нас разные определения теплового излучения. То, что вы описываете, является передачей энергии на определенной частоте. Эта частота попадает в спектр «теплового излучения» по расплывчатому определению, которое я дал при публикации своего вопроса.
Кстати, вы когда-нибудь замечали, что мед даже более восприимчив, чем вода?
Но вы понимаете, что микроволновые печи не готовят за счет лучистого теплообмена, верно?
Если вы считаете, что источник излучения не термальный, то да. Я когда-то был радарщиком. Я лишь указывал на то, что молекулы воды являются более активными участниками энергетического обмена посредством ЭМ-излучения, чем большинство веществ.
Хорошо, просто хочу убедиться, что мы на одной волне
Мне не ясно, где человек находится «в помещении». Стоят ли они у окна, глядя в тень, сидят в обеденной зоне вдали от окон и т. д. Если воздух внутри и снаружи имеют одинаковую температуру, чистый перенос излучения воздух-воздух равен нулю, если коэффициенты излучения одинаковы. Это либо слишком широко, либо неясно, либо и то, и другое.
Кроме того, "чувство тепла" является субъективным показателем. Житель Миннесоты будет чувствовать себя теплее, чем житель Батон-Руж, штат Луизиана, в одинаковых условиях. А влажность влияет на «чувство тепла» из-за коэффициента испарения влаги с кожи.
@BillN Я обдумал все, что вы говорите. «У меня давно сложилось впечатление, что, когда на улице жарко, я чувствую себя теплее внутри здания, чем при тех же показаниях термометра температуры воздуха в помещении». … «Я предполагаю, что это не просто результат более высокой влажности в помещении». Чтобы было ясно, я говорю о том, когда ночью исключительно жарко и влажно.
Так что это абсолютно субъективное мнение. Вы говорите: «Я чувствую себя теплее… чем в противном случае». У вас нет объективных измерений или какого-либо консенсуса по результатам группового исследования?
@BillN Нет. Только гипотеза частично мотивирована личным восприятием. Остальное хорошо основано на теоретической физике. Так работает наука.

Ответы (3)

Как правило, газы не ведут себя как черные тела. Если длина волны света не совпадает с возбуждением молекул газа, газ прозрачен для света. Я полагаю, вы могли бы описать его как черное тело с нулевыми коэффициентами поглощения и излучения, но это кажется довольно эксцентричным описанием.

Обычно газы обмениваются теплом путем конвекции. На Земле это означает, что Солнце нагревает землю излучением, земля нагревает воздух конвекцией, а воздух нагревает вас условно.

Вы конкретно упоминаете водяной пар, а водяной пар имеет колебательные переходы в инфракрасном диапазоне. Этот график из Википедии показывает спектр поглощения водяного пара в инфракрасном диапазоне:

Спектр поглощения воды

Однако пиковая длина волны абсолютно черного тела при 25°C составляет около 10 микрон, и на этой длине волны наблюдается провал в поглощении.

Таким образом, хотя и будет некоторое излучение черного тела от горячего воздуха, оно, вероятно, будет пренебрежимо мало по сравнению с конвективным нагревом.

Я согласен с вами, что газы в атмосфере не очень «черные», но, как вы заметили, меня особенно интересует случай влажного воздуха. Я предположу, что, поскольку молекулы воды имеют определенные состояния возбуждения, наиболее важным может быть излучение, соответствующее этим состояниям. Горячий влажный воздух будет возбуждать молекулы воды в результате столкновений. Когда молекулы возвращаются в свое основное состояние, они излучают на своей частоте возбуждения. Это будет именно то излучение, которое нагрело бы воду.
Я проголосовал за ваш ответ, но не принял его. Это указывает на то, что ответ был полезен для проверки гипотезы. Более того, это помогло мне уточнить гипотезу и выявило небрежность моего первоначального предположения. Но мои возражения остаются в силе. Я предполагаю, что молекулы воды в горячем влажном воздухе заставляются столкновениями излучать на частотах, которые будут легко поглощаться другими молекулами воды. Я считаю, что этот эффект будет более выраженным, чем простое излучение и поглощение черного тела.

Когда на улице жарко, на улице обычно солнечно. В этом случае солнце будет проникать в ваши окна и нагревать землю, что сделает ваш дом теплее. Конечно, вы предполагаете, что это когда в доме одинаковая температура, на что я спрашиваю, откуда вы знаете, что это одинаковая температура? Термометры кондиционера не являются очень точным источником показаний температуры для всего вашего дома. Как показывает мой источник, температура измеряется внутри кондиционера, который, я не подозреваю, находится посреди вашей гостиной. Вероятно, он спрятан где-то в вашем подвале, где кажется холоднее, чем в остальной части вашего дома.

Если бы в вашем доме была достаточно низкая температура, скорость, с которой вы повторно излучаете тепло в окружающую среду, была бы достаточно высокой, чтобы любое низкоэнергетическое излучение черного тела (то есть любое излучение, не являющееся излучением Солнца) было бы незначительным. и маловероятно, что вы заметите его тепловое воздействие на себя по сравнению с остальным воздухом вокруг вас.

Раньше я полностью приписывал восприятие солнечному излучению. Впервые я заметил это, работая в кабине управления ракетной системы, когда она была залита солнечным излучением. Но я также замечал то же самое ночью, когда воздух на чердаке надо мной был горячим. Я нахожусь в квартире с локальным термостатом и сижу на расстоянии 0,2 метра от него. Температура примерно на 6 F ниже, чем обычно, и мне все еще тепло. А на улице жарко и влажно. Прямой солнечный свет не попадает на этот блок, который находится на двух этажах от крыши.
Я считаю, что наиболее значительная передача тепла в мое окружение будет происходить за счет теплопроводности, а не излучения. Моя интуитивная оценка совпадает с вашей. Я наивно полагаю, что лучистой теплопередачей от наружного воздуха можно пренебречь. Причина, по которой я спрашиваю, заключается в том, что мое восприятие, кажется, противоречит этому предсказанию.
@StevenThomasHatton Я не эксперт в этой области, я просто дал лучшее объяснение, которое мог. Надеюсь, у кого-то есть более четкое объяснение.

Тепловое излучение наружного воздуха не может НЕПОСРЕДСТВЕННО заставить вас чувствовать себя теплее в помещении, потому что обычные стены и окна НЕПРОЗРАЧНЫ для теплового излучения . Не "прозрачный", а непрозрачный.

Тепловое излучение снаружи поглощается окнами и стенами, а затем переизлучается как снаружи, так и внутри. Если температура наружного воздуха выше, здание будет поглощать тепло, а его окна и стены станут теплее.

Внутри стены излучают тепло на вас , и вы излучаете тепло на них. Чем теплее стены по отношению к вам, тем теплее вы будете себя чувствовать, при условии, что температура и влажность внутри помещения поддерживаются постоянными.

Итак, почему вы чувствовали себя теплее, когда на улице было более влажно ? Вероятно, внутри было более влажно , и от этого вам будет теплее.

Тепловое излучение Солнца в видимом диапазоне достаточно хорошо проходит через оконное стекло. Поскольку соответствующие частоты, вероятно, близки к 2,45 ГГц, это, если предположить, что это правильно, вероятно, применимо. blog.ibwave.com/…
Что ж, в самом техническом смысле я полагаю, что видимый свет Солнца также является тепловым излучением. Микроволны 2,45 ГГц тоже могут быть, но они не вносят значительного вклада в общую энергию — помните, тепловой источник с пиковой частотой 2,4 ГГц измеряется однозначными числами Кельвина.
Добавление из-за досадного тайм-аута редактирования: тепловое излучение при обычных температурах (293K) достигает максимума около 10 микрон. Стекло совершенно непрозрачно на длинах волн в этом диапазоне. От источника с температурой 5000 К, такого как Солнце, доля лучистой энергии, попадающая в микроволновый диапазон, незначительна.
Будет ли тепловое излучение горячего влажного наружного воздуха вызывать у человека в помещении ощущение тепла, чем если бы на улице было прохладно или сухо?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v