Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:36 • sest 21:19 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 16:44 • Sest 05:50 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 04:37 • Síðdegis: 17:05 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 10:57 • Síðdegis: 23:09 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Náttúruvísindi og verkfræði Eðlisfræði: í daglegu lífi

Ef ég væri staddur úti í hita, gæti ég þá sett flösku ofan á blautt handklæði til að kæla hana?

Þorsteinn Vilhjálmsson

Spurningin hittir nokkurn veginn í mark en þó ekki alveg. Svarið er já; það er hægt að nota blautt handklæði í heitu og þurru lofti til að kæla hluti, en þá er best að vefja handklæðinu utan um hlutinn, hér flöskuna, og koma vöndlinum þannig fyrir að loftið eigi sem greiðastan aðgang að honum.

Þetta byggist á því að tiltölulega mikinn varma eða orku þarf til þess að fljótandi vatn gufi upp. Þessi varmi er til dæmis miklu meiri en þarf til að bræða jafnmikið af ís, til að hita vatn frá frostmarki upp í suðumark eða til að hita, bræða eða sjóða ýmis önnur algeng efni. Þegar vatnið gufar upp tekur það til sín varma frá umhverfinu sem kólnar þá um leið nema það sé hitað jafnóðum.

Tölurnar í þessu eru þannig að 2260 kJ (kílójúl) þarf til þess að 1 kg af 100 stiga heitu vatni gufi upp. Við segjum þá að uppgufunarvarmi vatns sé 2260 kJ/kg við 100 °C. Svipuð tala á við þó að vatnið sé að gufa upp við lægri hita. Hins vegar þarf aðeins 334 kJ til að bræða 1 kg af ís; bræðsluvarminn er 334 kJ/kg við 0°C. Til að hita 1 kg af vatni um eitt stig við 20 °C þarf 4,19 kJ og við segjum að eðlisvarminn sé 4,19 kJ/(kg K) þar sem K stendur fyrir hitastigseininguna kelvín, en eins mætti þarna skrifa í staðinn °C. Til að hita vatnið alla leið frá 0 °C upp í 100 °C þarf um það bil 100 sinnum meiri varma eða um 420 kJ á kg.

Við sjáum þessar tölur “að verki” á hverjum degi á eldavélinni heima hjá okkur. Þegar við sjóðum kartöflur í vatni er ekki fjarri lagi að við notum 1 kg af vatni sem er upphaflega ekki langt fyrir ofan frostmark. Nokkur tími líður frá því að við setjum vatnið upp þar til það sýður, en miklu lengri tími mundi líða þar til það hefði allt gufað upp. Þessi tímamunur stafar af því að talan 2260 kJ/kg um uppgufunarvarmann hér á undan er svo miklu stærri en talan 420 kJ/kg sem lýsir varmanum sem þarf til að hita vatnið upp í suðumark.

Við getum til dæmis auðveldlega reiknað hversu margar kílóvattstundir þarf til að breyta 1 kg af vatni í gufu:

1 kg * 2260 kJ/kg * kWh/(3600 kWs) = 0,63 kWh

Hér höfum við notað að 1 Ws (vattsekúnda) er sama og 1 J (júl) og að klukkustundin (h) er 3600 sekúndur (s). Ef eldavélarplatan tekur til dæmis 1 kW þýðir þetta að hún er um 38 mínútur að breyta öllu vatninu í gufu, ef engin orka fer til spillis.

En snúum okkur nú aftur að handklæðinu og flöskunni og hugsum okkur að því sé vafið utan um hana og loftið í kring sé hlýtt og þurrt og hafi greiðan aðgang að handklæðinu. Uppgufun verður þá ör og veldur því að vatnið sem situr eftir í handklæðinu kólnar ásamt flöskunni, enda er hitun af völdum loftsins í kring í fyrstu ekki nógu ör til að vinna gegn þessu. Að lokum myndast þó jafnvægi þar sem flaskan er kaldari en umhverfið og það jafnvægi getur staðið meðan handklæðið er blautt.

Við sjáum sömu aðferðir í notkun í heitum löndum þegar fólk notar leirker til að kæla vökva eða hluti í honum. Þar kemur gljúpur leirinn í stað handklæðisins í spurningunni og örvar uppgufunina sem leiðir síðan til kælingar. -- Við finnum líka stundum hliðstæð áhrif á eigin skinni. Til dæmis verðum við fyrir meiri kælingu þegar við komum blaut upp úr sundlaug heldur en þegar húðin er þurr. Og ef við erum í blautum fötum í kulda (og trekki!) er meiri hætta á ofkælingu en ef fötin eru þurr. Þá er einangrun fatanna að vísu líka minni.

Höfundur þakkar Ara Ólafssyni og Leó Kristjánssyni yfirlestur og ábendingar.

Fleiri svör um svipað efni

Höfundur

Þorsteinn Vilhjálmsson

Þorsteinn Vilhjálmsson

prófessor emeritus, ritstjóri Vísindavefsins 2000-2010 og ritstjóri Evrópuvefsins 2011

Útgáfudagur

8.3.2001

Spyrjandi

Ragnar Sævarsson

Efnisorð

Tilvísun

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Ef ég væri staddur úti í hita, gæti ég þá sett flösku ofan á blautt handklæði til að kæla hana? “ Vísindavefurinn, 8. mars 2001. Sótt 20. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=1370.

Þorsteinn Vilhjálmsson. (2001, 8. mars). Ef ég væri staddur úti í hita, gæti ég þá sett flösku ofan á blautt handklæði til að kæla hana? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=1370

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Ef ég væri staddur úti í hita, gæti ég þá sett flösku ofan á blautt handklæði til að kæla hana? “ Vísindavefurinn. 8. mar. 2001. Vefsíða. 20. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=1370>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Ef ég væri staddur úti í hita, gæti ég þá sett flösku ofan á blautt handklæði til að kæla hana?
Spurningin hittir nokkurn veginn í mark en þó ekki alveg. Svarið er já; það er hægt að nota blautt handklæði í heitu og þurru lofti til að kæla hluti, en þá er best að vefja handklæðinu utan um hlutinn, hér flöskuna, og koma vöndlinum þannig fyrir að loftið eigi sem greiðastan aðgang að honum.

Þetta byggist á því að tiltölulega mikinn varma eða orku þarf til þess að fljótandi vatn gufi upp. Þessi varmi er til dæmis miklu meiri en þarf til að bræða jafnmikið af ís, til að hita vatn frá frostmarki upp í suðumark eða til að hita, bræða eða sjóða ýmis önnur algeng efni. Þegar vatnið gufar upp tekur það til sín varma frá umhverfinu sem kólnar þá um leið nema það sé hitað jafnóðum.

Tölurnar í þessu eru þannig að 2260 kJ (kílójúl) þarf til þess að 1 kg af 100 stiga heitu vatni gufi upp. Við segjum þá að uppgufunarvarmi vatns sé 2260 kJ/kg við 100 °C. Svipuð tala á við þó að vatnið sé að gufa upp við lægri hita. Hins vegar þarf aðeins 334 kJ til að bræða 1 kg af ís; bræðsluvarminn er 334 kJ/kg við 0°C. Til að hita 1 kg af vatni um eitt stig við 20 °C þarf 4,19 kJ og við segjum að eðlisvarminn sé 4,19 kJ/(kg K) þar sem K stendur fyrir hitastigseininguna kelvín, en eins mætti þarna skrifa í staðinn °C. Til að hita vatnið alla leið frá 0 °C upp í 100 °C þarf um það bil 100 sinnum meiri varma eða um 420 kJ á kg.

Við sjáum þessar tölur “að verki” á hverjum degi á eldavélinni heima hjá okkur. Þegar við sjóðum kartöflur í vatni er ekki fjarri lagi að við notum 1 kg af vatni sem er upphaflega ekki langt fyrir ofan frostmark. Nokkur tími líður frá því að við setjum vatnið upp þar til það sýður, en miklu lengri tími mundi líða þar til það hefði allt gufað upp. Þessi tímamunur stafar af því að talan 2260 kJ/kg um uppgufunarvarmann hér á undan er svo miklu stærri en talan 420 kJ/kg sem lýsir varmanum sem þarf til að hita vatnið upp í suðumark.

Við getum til dæmis auðveldlega reiknað hversu margar kílóvattstundir þarf til að breyta 1 kg af vatni í gufu:

1 kg * 2260 kJ/kg * kWh/(3600 kWs) = 0,63 kWh

Hér höfum við notað að 1 Ws (vattsekúnda) er sama og 1 J (júl) og að klukkustundin (h) er 3600 sekúndur (s). Ef eldavélarplatan tekur til dæmis 1 kW þýðir þetta að hún er um 38 mínútur að breyta öllu vatninu í gufu, ef engin orka fer til spillis.

En snúum okkur nú aftur að handklæðinu og flöskunni og hugsum okkur að því sé vafið utan um hana og loftið í kring sé hlýtt og þurrt og hafi greiðan aðgang að handklæðinu. Uppgufun verður þá ör og veldur því að vatnið sem situr eftir í handklæðinu kólnar ásamt flöskunni, enda er hitun af völdum loftsins í kring í fyrstu ekki nógu ör til að vinna gegn þessu. Að lokum myndast þó jafnvægi þar sem flaskan er kaldari en umhverfið og það jafnvægi getur staðið meðan handklæðið er blautt.

Við sjáum sömu aðferðir í notkun í heitum löndum þegar fólk notar leirker til að kæla vökva eða hluti í honum. Þar kemur gljúpur leirinn í stað handklæðisins í spurningunni og örvar uppgufunina sem leiðir síðan til kælingar. -- Við finnum líka stundum hliðstæð áhrif á eigin skinni. Til dæmis verðum við fyrir meiri kælingu þegar við komum blaut upp úr sundlaug heldur en þegar húðin er þurr. Og ef við erum í blautum fötum í kulda (og trekki!) er meiri hætta á ofkælingu en ef fötin eru þurr. Þá er einangrun fatanna að vísu líka minni.

Höfundur þakkar Ara Ólafssyni og Leó Kristjánssyni yfirlestur og ábendingar.

Fleiri svör um svipað efni...