Если я выпущу дым из окна, войдет ли кто-нибудь в мою комнату?

Мы с моей девушкой оживленно спорили о том, чувствуют ли мои соседи по квартире запах дыма, который я выдуваю из окна. Вы можете нам помочь? Вот сценарий.

  1. Курильщик садится на окно, держа сигарету в левой руке, которая постоянно остается снаружи и всегда находится на расстоянии не менее 15 см от окна.

  2. В Эдинбурге зима (на улице 2 градуса по Цельсию). Температура в помещении около 21 градуса.

  3. Когда курильщик выдыхает, он выпускает тонкую струйку дыма прямо наружу (под углом 90 градусов). (чтобы отодвинуть его как можно чище и как можно дальше)

  4. На улице очень мало ветра.

При условии, что:

  1. Более горячий воздух имеет более высокое атмосферное давление, чем более холодный воздух
  2. В комнате жарче, чем на улице, поэтому давление воздуха в ней выше.
  3. Воздух высокого давления всегда течет к воздуху низкого давления

Мы можем надеяться утверждать:

  1. Что, несмотря на то, что дым горячий при выдохе, он быстро остывает при воздействии воздуха с температурой 2C и, таким образом, достигает достаточно низкого давления воздуха, чтобы быть не в состоянии пересечь внутренний/внешний порог из-за разницы в давлении воздуха между ним и помещением. .
Я бы просто ответил на этот вопрос экспериментально.
Независимо от того, какие меры предосторожности вы принимаете, некоторые молекулы дыма попадут в вашу комнату (что касается связанной с этим темы, молекулы воздуха отскакивают туда-сюда между стенами вашей комнаты примерно 100 раз в секунду , поэтому диффузия происходит невероятно быстро). Вопрос в том, заметна ли эта сумма, и я подозреваю, что единственный способ ответить на этот вопрос — проверить ее. Извини.
@lemon, будь осторожен, когда говоришь, что молекулы воздуха подпрыгивают между стенами примерно 100 раз в секунду. Хотя типичная скорость молекулы составляет примерно 1 км/с, длина свободного пробега очень мала, порядка десятков нанометров! Другими словами, молекула не может двигаться в одном и том же направлении очень долго! Коэффициент (само) диффузии порядка см^2/с. За одну секунду можно ожидать, что молекула рассеется примерно на сантиметр. Я согласен с вами, что некоторое количество дыма всегда будет попадать в комнату, но в основном это из-за потоков воздуха, а не просто диффузии.
держите сигарету на верхней части окна (даже на несколько сантиметров вглубь комнаты), выдыхайте также вверх, весь дым выходит. Например, курить рядом с камином.
Не могли бы вы подробнее рассказать о курении рядом с камином, пожалуйста? ^^

Ответы (2)

Если бы дом был наполнен водой до верха двери и вы открыли входную дверь, вода вытекла бы через нижнюю часть проема, а воздух вошёл бы снаружи через верхнюю часть проёма. Это потому, что вода более плотная, чем воздух. В случае вашего открытого окна воздух внутри теплее (менее плотный), чем воздух снаружи. Таким образом, наружный воздух будет поступать через нижнюю часть оконного проема (снаружи), а внутренний воздух будет выходить через верхнюю часть оконного проема. Воздух, поступающий через нижнюю часть отверстия, уносит с собой дым от сигареты в помещение.

Настоящим доказательством этого является то, что в комнате становится холодно с открытым окном. Таким образом, холодный воздух должен поступать снаружи (и приносить с собой дым).

  1. Более горячий воздух имеет более высокое атмосферное давление, чем более холодный воздух

Это не вся история. Воздух обычно хорошо моделируется как идеальный газ , что означает давление п , температура Т , плотность р , и молекулярная масса м связаны _

п "=" к Б м р Т .
Более горячий воздух имеет более высокое давление, если плотность и молекулярный вес остаются равными.

  1. В комнате жарче, чем на улице, поэтому давление воздуха в ней выше.

Это будет совсем не так. Если у вас есть открытое окно, давление быстро уравновесится. Как быстро? Характерной временной шкалой для этого является время прохождения звука через помещение. Поскольку скорость звука составляет сотни метров в секунду, разница давлений исчезает всего за долю секунды. Это связано с вашим третьим пунктом, что воздух течет от высокого давления к низкому давлению. Это действительно так, просто гораздо быстрее, чем вы себе представляете.

Так что же происходит? Воздух во всех местах имеет одинаковое давление. Различия в температуре компенсируются различиями в плотности. (Вспомните, как горячий воздух поднимается вверх — это на самом деле говорит о том, что при равенстве давлений и молекулярных весов менее плотный воздух поднимается вверх.) Сам дым также может иметь другую молекулярную массу. Во всем этом, однако, отсутствует важный момент.

Ваш нос может улавливать очень следовые количества некоторых веществ. Чтобы почувствовать запах дыма, не обязательно иметь видимое облако дыма. В частности, анализ до сих пор пренебрегал диффузией . Даже если основная часть дыма явно движется в одном направлении, случайное движение частиц газа может привести к тому, что несколько случайных частиц дыма разлетятся в разные стороны.

Формально диффузия распространяет (бесконечно малое) количество материала на бесконечное расстояние от источника за короткое время. Чтобы увидеть, действительно ли это может вызвать запах дыма, необходимо рассчитать коэффициент диффузии (выполнимый на основе молекулярного веса и температуры веществ), отметить скорость адвекции сыпучего материала (приблизительно измеримую или предполагаемую). ), и сравните количество, диффундирующее по отношению к массе, с чувствительностью носа типичного человека (чисто биологический вопрос, на который я не могу ответить).

Утверждение, что давление быстро уравновесится в звуковой шкале времени, неверно. В текучей жидкости, подобно естественному конвективному потоку, вязкие турбулентные напряжения в газе будут поддерживать возникающие градиенты давления, особенно горизонтальные градиенты. Эти градиенты давления управляют потоком жидкости. Поток будет состоять в основном из холодного потока в окно внизу и горячего потока из окна вверху.
В самом деле, я использовал несколько сокращений и предполагал статические условия. В свою защиту могу сказать, что возникающие градиенты давления малы по сравнению со случаем изоплотности, с которым я сравнивал. Конечно, зимой мои окна не выдерживают разницы давлений в 1-2 фунта на квадратный дюйм.
Я согласен. Градиенты давления, приводящие к естественной конвекции, по моему мнению, будут довольно низкими.
Если я выпущу дым из окна, войдет ли кто-нибудь в мою комнату?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v