Почему слюна на пальце дает правильное направление ветра?

Когда мы облизываем палец и поднимаем его в воздух, охлаждается та сторона, которая обращена в сторону, откуда дует ветер. Но учтите, если мы возьмем палец в поперечном сечении, т.е. посмотрим на него сверху, мы увидим ветер, дующий на наш палец, и наш палец можно считать цилиндром.

Из таких примеров, как вихревая дорожка, формирующаяся вокруг цилиндрического объекта, мы знаем, что позади объекта существует низкое давление. Более низкое давление обычно способствует более быстрому испарению слюны, и, таким образом, с этой точки зрения можно ожидать, что сторона пальца, противоположная ветру, будет испаряться быстрее.

Каково объяснение этому?

Ответы (4)

Во-первых, причина, по которой палец становится более чувствительным к ветру при наличии некоторого количества слюны, заключается не в том, что слюна испаряется, а в том, что слюна или вода является хорошим проводником тепла. Палец должен быть теплее воздуха, чтобы тепло перетекало от пальца к воздуху, а хороший проводник тепла, такой как слюна, способствует этому потоку.

Во-вторых, поскольку важна температура, а не испарение, мы должны заботиться о температуре воздуха, потому что это то, что на самом деле охлаждает палец. Без ветра человеческое тело, которое теплее воздуха, создает тонкий слой нагретого воздуха в непосредственной близости от кожи, который действует как теплоизолятор и замедляет охлаждение человеческого тела.

Но ветер разрушает этот изолирующий слой на передней стороне пальца, и более холодный воздух непосредственно соприкасается с пальцем (или со слюной на пальце). Воздух на противоположной стороне пальца либо застрял в вихрях, которые могут продолжать рециркулировать немного более теплого воздуха (ранее нагретого пальцем), либо, если вихрей нет, воздух на противоположной стороне пальца еще теплее. потому что нагрелся пальцем "недавно" при обтекании пальца воздухом.

Что касается вашего первого абзаца, я не верю, что размещение хорошего проводника между двумя объектами вызовет больший тепловой поток, чем прямой контакт между двумя объектами. Промежуточный проводник создаст некоторое сопротивление тепловому потоку, которого в противном случае не было бы.
Не испарения? На теплом воздухе не работает? Какая у вас ссылка?
Я думаю, что тепловая чувствительность исчезает при температуре воздуха, в основном равной температуре тела. Такая температура нечувствительности существовала бы, даже если бы испарение играло роль. Всегда существовала температура, при которой нагрев пальца окружающим воздухом отменял бы охлаждение пальца за счет испарения. Единственный вопрос будет заключаться в том, что такое температура, то есть каково соотношение важности охлаждения при контакте и охлаждения за счет испарения. ... У меня нет ссылки. Сама цель этой страницы состоит в том, чтобы стать одним из них.
Выше этой температуры эффект становится обратным. Если из духовки дует горячий воздух, передняя сторона пальца наверняка будет теплее.
@LubošMotl: я очень уважаю ваши хорошие ответы, но я думаю, что вы ошибаетесь в этом вопросе. Люди с температурой тела 37°С живут (и выделяют тепло тела) в местах с температурой 40°С, где, к счастью, влажность низкая. Они теряют лишние калории путем испарения (если я не ошибаюсь :)
Майк, я не сомневаюсь, что люди охлаждаются, потея и т. д., поэтому они могут жить при температурах, превышающих температуру их тела. Но это не означает, что это испарительное охлаждение является основной или основной причиной, по которой мокрый палец кажется холодным. Причина больше похожа на причину, по которой металлические предметы кажутся холоднее, даже если металл не испаряется, а именно теплопроводность.
@LubošMotl: Металлические предметы будут холодными, только если они ниже температуры вашей кожи. Однако, если вы положите на палец 40-градусную слюну и поместите ее на 40-градусный ветер, слюна быстро остынет до температуры ниже температуры тела и начнет охлаждать ваш палец. В качестве эксперимента попробуйте обернуть палец алюминиевой фольгой в 40-градусный день. Я полагаю, что вы не получите ощущения охлаждения.
Уважаемый @James, я думаю, что вы путаете чувство «это место кожи кажется более прохладным, чем другие участки кожи» и ощущение «это место кожи холоднее, чем тело». Это две разные вещи. И слюна, и металлы способны добиться первого на месте кожи; в то время как обоим трудно достичь последнего. Потоотделение также охлаждает кожу, но скорость этого охлаждения за счет испарения медленнее, чем за счет теплопроводности, или, по крайней мере, вы еще не привели аргумент, который подразумевал бы обратное.
@LubošMotl, спасибо за стимулирующую беседу. Хорошо, давайте проведем еще один мысленный эксперимент. Представьте, что ваш палец окружен тонким слоем пота, начиная с температуры кожи, а затем обернут тонким пластиком (например, Saran Wrap), чтобы испарение было невозможно. Я утверждаю, что пот совсем не поможет охладить кожу. Единственный способ, которым пот отдает тепло в этой ситуации, — это конвекция с воздухом, но эта потеря тепла может быть достигнута и без слоя пота. Если это правда, это будет означать, что ЕДИНСТВЕННЫЙ способ, которым пот помогает при охлаждении, — это испарение.
Или, перефразируя то, что @MikeDunlavey сказал выше, объясните, как проводник, помещенный между пальцем 37C и воздухом 40C, будет охлаждать палец.
Джеймс, я согласен с вами - проводник, помещенный между вашим телом и предметом под 40 градусов, поможет согреть ваш палец, а не охладить его. Я просто говорю, что, например, при 25 градусах Цельсия или подобных условиях охлаждение от контакта с воздухом способствует охлаждению больше, чем охлаждение от испарения какой-либо жидкости.
Эксперимент, который стоит попробовать, состоит в том, чтобы выйти на улицу в очень теплый ветреный день (температура тела выше) и держать два пальца в воздухе, один влажный, а другой сухой. Какой из них будет чувствовать себя теплее? Я гарантирую вам, что это мокрый.
Нет, моя теория предсказывает, что мокрый палец тоже будет холоднее.
@PeterShor: Ваш комментарий над опечаткой? «Какой из них будет теплее? Я гарантирую вам, что он мокрый». Кажется, это противоречит вашему комментарию под вашим ответом. «...испарение может снизить температуру на несколько градусов по Цельсию».
@James: действительно, это опечатка. Спасибо.
И это еще одна опечатка, @PeterShor?

Процент, на который снижается давление на подветренной стороне вашего пальца, ничтожен, поэтому он практически не влияет на скорость испарения.

Но с подветренной стороны тонкий пограничный слой и поток воздуха над ним, уносящий испарившуюся Н2О, гораздо больше, чем с ветротеневой стороны, не так ли? (Я был в ME в Массачусетском технологическом институте. На стр. 420 в Rohsenow and Choi, Heat, Mass, and Momentum Transfer обсуждаются термометры с влажным термометром. В частности, есть термин конвекции массообмена. час Д . Также на стр. 384 говорится о пограничных слоях при конвекции. Это не обсуждает проблемы против ветра / по ветру, но я думаю, что базовая аэродинамика делает это.)
Я предполагаю, что на наветренной стороне более сильный поток ветра и, следовательно, большее испарение. Однако я недостаточно знаю гидродинамику, чтобы поддержать это. Метод определения влажности с помощью термометра с паутинной колбой / сухого термометра показывает, что испарение может снизить температуру на несколько градусов по Цельсию.
Но по этой логике, даже если падение давления незначительно, давление на передней стороне увеличивается; это может вызвать повышенное испарение на задней стороне.
Верно. Есть повышенное испарение из-за более низкого давления на задней стороне и повышенное испарение из-за более высокой скорости ветра на передней стороне. Можно легко найти ресурсы, подтверждающие оба этих эффекта. Возможно, вам придется поискать литературу и найти числовые значения, чтобы выяснить, какой эффект больше. (Или вы можете просто определить это экспериментально, подняв мокрый палец в ветреный день.)

Думаю, это чем-то похоже на то, когда мы дуем на суп, чтобы он остыл, или нет? Нити жидкости снижают давление на поверхность бульона, и вода легче переходит из жидкого состояния в газообразное благодаря более низкому давлению. Испарение вычитает энергию и охлаждает суп.

Это противоположное утверждение ответа Любоша Мотла. Ты видишь?
Не знаю правда мне очень жаль: по науке я "играю на слух" будучи музыкантом (трубачом) youtube.com/watch?v=a_pePlo3j0I
В любом случае, помимо моего любовного подхода, на самом деле он кажется противоположным ответу Любоша Мотля.

То, что вы чувствуете, на самом деле является увеличением теплового потока от вашего пальца из-за увеличения конвективной теплопередачи от локально падающего потока в направлении ветра, а также значительного увеличения конвективной теплопередачи от испаряющейся пленки слюны.

Я объясню эти два явления ниже.

Поток удара против вашего пальца исходит от ветра. Это приводит к локальному тонкому пограничному слою в месте столкновения, что увеличивает конвективный теплообмен, поскольку более тонкие пограничные слои обеспечивают меньшее сопротивление тепловому потоку.

Кроме того, когда вы облизываете палец, вы создаете тонкую испаряющуюся пленку, которая еще больше увеличивает конвективный теплообмен; тонкий слой испаряющейся жидкости обеспечивает небольшое сопротивление (это тонкий слой) плюс большая скрытая теплота испарения, необходимая для испарения. Ваша кожа обеспечивает это скрытое тепло.

Вы читали ответ Любоша Мотла? Как вы противостоите его мнению?
@jaromrax, мой ответ похож на ответ Любоша Мотла, но я думаю, что он не смог выделить основную причину, по которой палец теряет тепло, из-за тонкой пленки слюны, которая имеет небольшое сопротивление проводимости.
Видно, что есть 2 разных мнения. Аргументы сделают это ясным, а не заявления.
Почему слюна на пальце дает правильное направление ветра?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v