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

Hvernig stendur á því að við brennum okkur á 80-100°C heitu vatni en getum setið í jafnheitu gufubaði án þess að brenna okkur?

Þorsteinn Vilhjálmsson

Þetta er góð spurning og svarið snertir mörg af undirstöðuatriðum varmafræðinnar.

Hiti hlutar eða hitastig (e. temperature) segir fyrst og fremst fyrir um stefnu varmaflutnings (e. heat transport) til annarra hluta í kring. Þegar hiti hlutarins A er hærri en hlutarins B segjum við að A sé heitari en B og þá flyst varmi eða varmaorka frá A til B.

Þar sem hitinn á húðinni á okkur er yfirleitt miklu lægri en suðumark vatns, 100°C, þá streymir varmi inn í húðina þegar við komumst í snertingu við efni sem er við suðumark, hvort sem það er til dæmis heitt loft í gufubaði eða vatn í sjóðandi hver. Hins vegar verður þessi varmaflutningur mjög misjafnlega ör eftir því hvert efnið er. Hér koma framar öðru við sögu tveir tilteknir eiginleikar efnisins sem um ræðir.

Annars vegar hafa efnin kringum okkur mjög misjafnan eðlisvarma (e. specific heat) en hann segir til um það hversu mikla orku þarf til að hita tiltekið magn efnisins um 1°C. Um leið segir eðlisvarminn okkur hversu mikill varmi losnar til dæmis þegar 1 kg af efninu kólnar um 1°C. Loft hefur lítinn eðlisvarma en vatn hins vegar mikinn.

Hins vegar eru efnin líka afar misjöfn að því leyti, hversu ört þau flytja varma, en því er lýst með stærð sem við köllum varmaleiðni. Sum efni flytja varma illa og eru kölluð einangrarar. Við notum slík efni meðal annars til að einangra húsin okkar svo að varminn úr stofunni tapist ekki of ört út í kuldann fyrir utan húsið. Meðal þessara efna eru til dæmis einangrunarplast, steinull -- og einmitt loft ef það er kyrrstætt eins og til dæmis milli laga í tvöföldu gleri. Önnur efni flytja varma mjög greiðlega og kallast leiðarar. Meðal þeirra eru málmar og við notum þá gjarnan þegar við viljum fá fram öran varmaflutning, til dæmis í miðstöðvarofnum og í kælibúnaði á vélum og bílum. Vatn flytur varma tiltölulega vel.

Nú getum við bráðum farið að svara spurningunni. Þegar við brennum okkur hefur verulegur varmi flust mjög ört inn í húðina og skemmt hana. Loft geymir í sér tiltölulega lítinn varma á rúmmálseiningu, þó að það sé heitt, og flytur hann auk þess hægt. Í heitu vatni er hins vegar mikill varmi á rúmmálseiningu og hann getur flust tiltölulega ört. Þess vegna brennum við okkur þegar við komumst skyndilega í snertingu við sjóðandi heitt vatn, en þolum hitt betur að snerta jafnheitt loft.

Margir kannast ef til vill við það að hafa snert hurðarhún úr málmi berum höndum í verulegu frosti. Varmastreymið frá höndinni yfir í húninn verður þá svo ört að höndin getur jafnvel orðið föst við húninn. Þetta gerist hins vegar aðeins ef húnninn er úr málmi en ekki ef hann er úr tré eða öðru einangrandi efni; þá verður varmaflutningurinn óverulegur og ekkert sérstakt gerist.



Myndin sýnir rauðglóandi keramikflögu af þeirri gerð sem menn hafa þróað til að verja geimferjur gegn hitun sem þær verða annars fyrir þegar þær ryðjast með ofsahraða um lofthjúp jarðar eða annarra hnatta. Efnið leiðir varma svo illa og rúmar einnig svo lítið af honum að hægt er að halda á steininum þó að hann sé á hinn bóginn nógu heitur til að lýsa upp myndina með ljósinu sem hann sendir frá sér.

Mynd: Hugh D. Young og Roger A. Freedman, 2004. University Physics. San Francisco: Pearson/Addison Wesley. Bls. 665. - Ljósmyndari Russ Underwood, Lockheed Martin Missile & Space Company.

Höfundur

Þorsteinn Vilhjálmsson

Þorsteinn Vilhjálmsson

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

Útgáfudagur

19.8.2004

Spyrjandi

Jón Grétar Jónsson

Efnisorð

Tilvísun

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Hvernig stendur á því að við brennum okkur á 80-100°C heitu vatni en getum setið í jafnheitu gufubaði án þess að brenna okkur?“ Vísindavefurinn, 19. ágúst 2004. Sótt 20. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=4468.

Þorsteinn Vilhjálmsson. (2004, 19. ágúst). Hvernig stendur á því að við brennum okkur á 80-100°C heitu vatni en getum setið í jafnheitu gufubaði án þess að brenna okkur? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=4468

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Hvernig stendur á því að við brennum okkur á 80-100°C heitu vatni en getum setið í jafnheitu gufubaði án þess að brenna okkur?“ Vísindavefurinn. 19. ágú. 2004. Vefsíða. 20. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=4468>.

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

=

Hvernig stendur á því að við brennum okkur á 80-100°C heitu vatni en getum setið í jafnheitu gufubaði án þess að brenna okkur?
Þetta er góð spurning og svarið snertir mörg af undirstöðuatriðum varmafræðinnar.

Hiti hlutar eða hitastig (e. temperature) segir fyrst og fremst fyrir um stefnu varmaflutnings (e. heat transport) til annarra hluta í kring. Þegar hiti hlutarins A er hærri en hlutarins B segjum við að A sé heitari en B og þá flyst varmi eða varmaorka frá A til B.

Þar sem hitinn á húðinni á okkur er yfirleitt miklu lægri en suðumark vatns, 100°C, þá streymir varmi inn í húðina þegar við komumst í snertingu við efni sem er við suðumark, hvort sem það er til dæmis heitt loft í gufubaði eða vatn í sjóðandi hver. Hins vegar verður þessi varmaflutningur mjög misjafnlega ör eftir því hvert efnið er. Hér koma framar öðru við sögu tveir tilteknir eiginleikar efnisins sem um ræðir.

Annars vegar hafa efnin kringum okkur mjög misjafnan eðlisvarma (e. specific heat) en hann segir til um það hversu mikla orku þarf til að hita tiltekið magn efnisins um 1°C. Um leið segir eðlisvarminn okkur hversu mikill varmi losnar til dæmis þegar 1 kg af efninu kólnar um 1°C. Loft hefur lítinn eðlisvarma en vatn hins vegar mikinn.

Hins vegar eru efnin líka afar misjöfn að því leyti, hversu ört þau flytja varma, en því er lýst með stærð sem við köllum varmaleiðni. Sum efni flytja varma illa og eru kölluð einangrarar. Við notum slík efni meðal annars til að einangra húsin okkar svo að varminn úr stofunni tapist ekki of ört út í kuldann fyrir utan húsið. Meðal þessara efna eru til dæmis einangrunarplast, steinull -- og einmitt loft ef það er kyrrstætt eins og til dæmis milli laga í tvöföldu gleri. Önnur efni flytja varma mjög greiðlega og kallast leiðarar. Meðal þeirra eru málmar og við notum þá gjarnan þegar við viljum fá fram öran varmaflutning, til dæmis í miðstöðvarofnum og í kælibúnaði á vélum og bílum. Vatn flytur varma tiltölulega vel.

Nú getum við bráðum farið að svara spurningunni. Þegar við brennum okkur hefur verulegur varmi flust mjög ört inn í húðina og skemmt hana. Loft geymir í sér tiltölulega lítinn varma á rúmmálseiningu, þó að það sé heitt, og flytur hann auk þess hægt. Í heitu vatni er hins vegar mikill varmi á rúmmálseiningu og hann getur flust tiltölulega ört. Þess vegna brennum við okkur þegar við komumst skyndilega í snertingu við sjóðandi heitt vatn, en þolum hitt betur að snerta jafnheitt loft.

Margir kannast ef til vill við það að hafa snert hurðarhún úr málmi berum höndum í verulegu frosti. Varmastreymið frá höndinni yfir í húninn verður þá svo ört að höndin getur jafnvel orðið föst við húninn. Þetta gerist hins vegar aðeins ef húnninn er úr málmi en ekki ef hann er úr tré eða öðru einangrandi efni; þá verður varmaflutningurinn óverulegur og ekkert sérstakt gerist.



Myndin sýnir rauðglóandi keramikflögu af þeirri gerð sem menn hafa þróað til að verja geimferjur gegn hitun sem þær verða annars fyrir þegar þær ryðjast með ofsahraða um lofthjúp jarðar eða annarra hnatta. Efnið leiðir varma svo illa og rúmar einnig svo lítið af honum að hægt er að halda á steininum þó að hann sé á hinn bóginn nógu heitur til að lýsa upp myndina með ljósinu sem hann sendir frá sér.

Mynd: Hugh D. Young og Roger A. Freedman, 2004. University Physics. San Francisco: Pearson/Addison Wesley. Bls. 665. - Ljósmyndari Russ Underwood, Lockheed Martin Missile & Space Company.

...