1 Maja wybraliśmy się z naszym prawie 3 letnim synem na Otwocki „Małpi Gaj”.
Jak zjechał z blaszanej zjeżdżalni to powiedział to powiedział: „Tato, siiiii!” (gorące).
Tato na to wyjął z bagażnika kamerę termowizyjną bo nie dowierzał….
Blaszane zjeżdżalnie parzą dzieciaki po tyłkach. Mówi się, że one znacznie bardziej nagrzewają się niż te plastikowe…
Otóż prawda jest taka, że nagrzewają się mniej. Chodzi o coś innego.
Poniżej termogram fragmentu zjeżdzalni ze stali „nierdzewnej” oraz przyległej gumy. Na zjeżdżalnie nalepiłem kawałem taśmy o wysokiej emisyjności.
Pomiar jest oczywiście wykonany dość nierzetelnie i na szybko, ale spróbujemy wyciągnąć parę wniosków
1. Blaszana zjeżdżalnia jest lustrem dla promieniowania podczerwonego i prawie całkowicie promieniowanie w zakresie pracy kamery tj. 8-13mikronów długości fali.
(temperatura pozorna na blaszy to ok. -30*C ).
2. Słońce emituje bardzo mało promieniowania podczerwonego w zakresie długości fali, w której pracuje kamera. Bilans radiacyjny w zakresie podczerwieni jest ujemny.
3. Blaszana zjeżdżalnia zależnie od stopnia wypolerowania jest też lustrem dla widma światła widzianego. Zakłada się, ze odbija 50-75% promieniowania słonecznego w zakresie widzialnym.
4. Blaszana zjeżdżalnia w związku z tym, że ma bardzo niską emisyjność traci energię przez promieniowanie znacznie wolniej niż guma – ale ma dużo niższą masę co przełoży się na mniejszą bezwładność cieplną
5. Guma koloru kremowego bardzo dobrze pochłania promieniowanie słoneczne w zakresie widma widzialnego oraz podczerwonego – oszacujmy 70-80% (to autorski szacunek).
6. Guma jest lepiej chłodzona w skutek wysokiej emisji do energii do nieboskłonu – ale ma znacznie większą masę niż co przełoży się na bezwładność cieplną.
7. Temperatura zjeżdżalni pomierzona na taśmie o wysokiej emisyjności wynosi szacunkowo 48*C (mniej niż guma o 15*C)
8. Temperatura gumy wynosi szacunkowo 63*C (więcej niż blacha)
Powstaje podstawowego pytanie…. Czemu dziecko się oparzy blachą a nie gumą?
Za ten ten efekt jest odpowiedzialna efuzyjność cieplna inaczej zwana aktywnością cieplną zależną od współczynnika przewodzenia ciepła, gęstości i ciepła właściwego materiału
[W/(m2·K·√s)]
Efuzyjność odpowiada na pytanie ile energii na m² ciała potrafi wymienić przy różnicy temperatur 1K w czasie √.s
Jakbyśmy oszacowali zgrubnie efuzyjność gumy to otrzymalibyśmy wartość ok. 500 W/(m2·K·√s) a stali nierdzewnej ok. 8000 W/(m2·K·√s).
To jest przebitka 15 x!
Ludzka skóra wg literatury ma 1100-1500 W/(m2·K·√s).
Jak to się przekłada na krótkotrwały strumień ciepła?
Podstawmy sobie do takie wzoru przy założeniu tego co widzę na termowizji oraz temperaturze dłoni 32*C. Dla uproszczenia załóżmy, że dłoń jest kwadratem 10×10 cm.
Wzór dotyczy chwilowego przepływu ciepła
Pominę wam wszystkie wyliczenia i podam gotowe wyniki.
Fizycy…. Wybaczcie. To szybki majówkowy tekst…może go kiedyś poprawię.
Wynik dla pierwszej sekundy
Różnica tej „mocy chwilowej” jest 1,5 krotna!
Zakładając, że stal jest stałbym zasobnikiem ciepła to ten transport w dłuższym okresie czasu wyglądałby tak:
———————————————————————————————————————————————————————–
Wniosek
Pomimo tego, że stal jest chłodniejsza to odczuwalność na stali jest znacznie większa!
Oczywiście pomijam tysiąc innych zjawisk fizycznych, na których się nie znam tak samo jak na efuzyjności.
Krótki wniosek dla budownictwa
Jak ktoś ci mówi, że dom z bali nie potrzebuje izolacji bo drewno jest cieplejsze (w dotyku) to bredzi.