Почему вода кажется холоднее воздуха?

Мое первое предположение было основано на том, что «испарение вызывает охлаждение», но я понял, что это не так, так как даже если я погружаюсь под него, прохладнее. Все ли жидкости обычно холоднее воздуха? Просто любопытно.

Вода определенно не «холоднее воздуха». Вы пытаетесь спросить, почему вода при определенной температуре кажется вам холоднее, чем воздух при той же температуре? Это потому, что вода проводит тепло лучше, чем воздух.
@ACuriousMind точно, я отредактировал заголовок
Горячая вода не кажется «холоднее», чем горячий воздух. Не пытайтесь делать это дома, кстати, обжечься горячими жидкостями очень легко.
@CuriousOne, хорошо. Почему это происходит?
Это биологическая адаптация вашего тела, чтобы защитить вас как от холодных, так и от горячих жидкостей. ACuriousMind прав: на самом деле опасна не температура, а теплопередача, а жидкости передают тепло гораздо лучше, чем газы.
физика.stackexchange.com/q/119688 в основном тот же вопрос с тем же ответом
При температуре 80⁰C воздух кажется холоднее воды.

Ответы (4)

Во-первых, чтобы провести корректное сравнение того, как вода и воздух «ощущаются» на вашей коже, необходимо выполнить два условия:

  1. И вода, и воздух должны быть одинаковой температуры.
  2. Эта температура должна быть ниже температуры человеческого тела (строго говоря, температуры кожи).

Если эти условия соблюдены, то вода, безусловно, будет холоднее воздуха. За это ответственны несколько факторов.

  1. У воды гораздо более высокая удельная теплоемкость , чем у воздуха, что делает ее намного лучшим хладагентом, чем воздух.
  2. Более тесный контакт между водой и кожей по сравнению с воздухом и кожей приводит к более высокому коэффициенту теплопередачи , что снова делает воду лучшим хладагентом.
  3. В случае достаточно тонких слоев воды испарительное охлаждение имеет место и в случае попадания воды на кожу. По мере того, как скрытая теплота испарения уносится, вода охлаждается, и в конечном итоге кожа тоже охлаждается из-за теплопередачи.
Итак, если я погружу руку в воду той же температуры, что и кожа моей руки, я не почувствую разницы с ситуацией, когда моя рука находится в воздухе той же температуры, что и кожа моей руки? Или играет роль температурный градиент от внешней стороны моей руки к внутренней (кажется очевидным, что это не так)?
«Более тесный контакт между водой и кожей по сравнению с воздухом и кожей» — как контакт между водой и кожей более тесный? И ни слова о теплопроводности? Или конвекция? А удельная теплоемкость указана по массе; вода также намного плотнее воздуха.
Что касается первого пункта 2, не должна ли температура быть ниже температуры поверхности кожи, а не внутренней температуры тела? Мне жарко, когда температура воздуха ниже внутренней температуры тела, и я уверен, что большинству людей очень жарко, если температура воздуха вокруг них составляет 37 градусов по Фаренгейту.
@descheleschilder: с точки зрения ощущения температуры вы не должны чувствовать разницы. Помещение вашей руки в холодный контейнер, конечно, создаст температурный градиент между внешней и внутренней стороной вашей руки, но не забывайте, что рука не является термодинамически пассивным объектом: ваше тело постоянно выделяет тепло, чтобы поддерживать свою температуру на постоянном уровне. возможный.
@user2357112: user2357112: интимное - это ласковое слово, я соглашусь. Но коэффициент теплопередачи между поверхностью и водой, как правило, намного выше, чем в случае поверхности и воздуха, некоторые значения см. на странице engineeringedge.com/thermodynamics/… . HTC имеет дело, конечно, с конвекцией. То, что удельная теплоемкость основана на массе, ничего не меняет.
@ToddWilcox: строго говоря, ты прав. Я предполагаю, что из-за гомостаза разница между температурой кожи и тела невелика. Я изменил ответ на этот счет.
Обратите внимание, что удельная теплоемкость металлов намного ниже, чем у воды (мало что может сравниться с водой по теплоемкости!); но металл при той же температуре будет чувствовать себя намного холоднее, чем вода. Сравните прикосновение ко льду с прикосновением к ледяному металлу; вы можете лизать кубик льда, и ваш язык не примерзнет к нему (по общему признанию, вызов ледяной воды толкает его). Коэффициент теплопередачи, другое объяснение, читается как количественный перевод «чувствует себя прохладнее», а не «причина», почему.
@Yakk: чем выше коэффициент теплопередачи, тем быстрее тепловая энергия передается от «горячего» к «более холодному» объекту, в этом смысле это объясняет, почему вода кажется холоднее воздуха. Почему это так, сложнее и особенно сложнее, чем в случае твердого тела, чем в случае жидкости или газа. В обоих последних случаях моделирование ГТК затруднено, поскольку оно зависит от теплопроводности и конвекции (движения «нагретой» жидкости за счет изменения плотности).
@gert Конечно: но значение - это просто количественная мера «на ощупь холоднее воздуха». Это все равно, что спросить «почему шарик из свинца тяжелее, чем шарик из попкорна» (вкусный, вкусный <s>свинцовый</s> попкорн), и вы ответите: «шар из свинца производит больше ньютонов силы на вашей руке». . Там нет ответа, там просто "мы присвоили номер тому, что вы описываете".
@Yakk: Возможно, но я думаю, что полезно объяснить, что «чувствует себя холоднее» связано с тем, насколько быстро тепло вытягивается из вас в вещество, а не строго с температурой вещества. Это может показаться очевидным для физика, но, вероятно, главный факт заключается в том, что ОП отсутствует. Но как только это уже понято, вы правы: указание на коэффициент теплопередачи — это просто присвоение числа этому объяснению, а не более глубокое объяснение.

Две вещи, которые следует учитывать:

  1. У вас нет датчиков температуры, торчащих в окружающую среду. То, что вы чувствуете, — это не температура воздуха или воды; это температура клеток вокруг места (мест), где температурные датчики встроены в кожу. Вот почему ваше лицо может «увидеть» горячий элемент печи. Лучистая энергия горячего металла достигает вашей кожи и слегка согревает ее. Когда вы поворачиваете голову, различные клетки кожи нагреваются, что позволяет вам локализовать горячий источник.
  2. Существует постоянный поток тепловой энергии от тела в окружающую среду (пока вы живы). Многое от корпуса, но также и от каждой мышцы рук и ног; кровоснабжение помогает перемещать его. Даже когда температура наружного воздуха значительно выше температуры тела, испарительное охлаждение может поддерживать нормальную температуру тела. CSI при убийстве в оазисе в Сахаре необходимо измерить, насколько сильно нагрелась печень, чтобы определить время смерти.

Итак, вопрос, на который нужно ответить: как температура и характер окружающей среды влияют на температуру соседних клеток кожи?

На самом деле, ваша кожа моментально нагревает окружающий воздух, поэтому температура воздуха прямо у вашей кожи – это та температура, которую вы ощущаете. Дальний воздух имеет более низкую температуру, и именно это дало вам неправильное представление о том, что воздух не имеет той температуры, которую он ощущает. Вода на самом деле достигает более низкой температуры на поверхности вашей кожи, не говоря уже о ощущениях.

Вода отводит тепло от тела в 25 раз быстрее, чем воздух. Вероятно, большинство жидкостей с сравнимой плотностью падали бы одинаково.

Мы теплокровные, поэтому нам всегда будет теплее, чем вокруг. Вода высасывает тепло из вашего тела быстрее, чем воздух той же температуры. Вода проводит тепло только в 25 раз лучше, чем воздух. Однако он может высосать из вас тепло гораздо более чем в 25 раз быстрее. Вода кажется даже холоднее, чем стекло той же температуры, хотя на самом деле она лишь вдвое хуже проводит тепло. Теплопроводность – это объемная теплоемкость, умноженная на температуропроводность. Для любого газа его температуропроводность приблизительно равна постоянной, умноженной на квадрат температуры по Кельвину, деленному на давление, деленному на молярную массу, а объемная теплоемкость приблизительно равна еще одной постоянной, умноженной на давление, деленной на температуру по Кельвину, деленной на молярную массу. Это означает, что теплопроводность для данного газа остается постоянной при изменении давления при постоянной температуре. Поскольку молярная масса воды аналогична массе воздуха, но она проводит тепло в 25 раз лучше, с ней нельзя обращаться как с сильно сжатым газом. Для бесконечно теплопроводного объекта, подвешенного в неподвижной жидкости в отсутствие силы тяжести при заданной температуре выше, чем у жидкости, скорость его теплоотдачи изменяется исключительно в зависимости от теплопроводности жидкости. Для любого бесконечно теплопроводного объекта с заданной температурой выше, чем у жидкости, в которой он находится, выше определенной скорости, при которой тепло распространяется на расстояние, равное его размеру, за время, необходимое для перемещения на его собственную длину, толщину слоя жидкости, которую он теряет. прохождение тепла изменяется пропорционально обратному квадратному корню из его скорости, поэтому скорость его теплоотдачи изменяется пропорционально квадратному корню из его скорости. Кроме того, учитывая, что это' движение через жидкость, а затем через другую жидкость с той же скоростью, которая для обеих жидкостей выше скорости, которую поддерживает это соотношение. Толщина проводящего слоя зависит от квадратного корня из коэффициента температуропроводности и не зависит от объемной теплоемкости. Это означает, что скорость потери тепла равна теплопроводности, деленной на квадратный корень из коэффициента температуропроводности. Поскольку вода проводит тепло в 25 раз лучше, чем воздух, но при этом имеет более низкую температуропроводность, она всасывает тепло более чем в 25 раз быстрее. Вы не проводите тепло бесконечно хорошо, но из-за циркуляции вы довольно близки к этому. Это означает, что скорость, с которой вы теряете тепло, будет равна скорости, по которой вы, по прогнозам, будете терять тепло до определенного предела, выше которого скорость охлаждения вашей поверхности становится быстрее, чем предсказанная, если бы вы проводили тепло бесконечно хорошо. Когда вы входите в воду, вода движется вокруг вас, и скорость охлаждения, предсказанная, если бы вы бесконечно хорошо проводили тепло, действительно выше этого предела, поэтому ваша поверхность остывает еще быстрее, пока не достигнет температуры воды. Вот почему вода высасывает из вас тепло гораздо быстрее, чем воздух.

Почему вода кажется холоднее воздуха?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v