चलती हवा ठंड क्यों महसूस करती है?

Question

मैं ऊष्मप्रवैगिकी कक्षा ले रहा हूं और निम्नलिखित प्रश्न था। मैं सीधे अपने प्रोफेसर से पूछने जा रहा था, लेकिन यह एक साधारण प्रश्न के साथ एक मूर्खतापूर्ण प्रश्न लगता है, इसलिए मैंने सोचा कि मैं शर्मिंदगी के डर से यहां अपनी किस्मत आजमाऊंगा।

जब हवा एक पाइप के माध्यम से बहती है, तो इसका ठहराव थैलेपी नहीं बदलता है। एक कैलोरी पूर्ण गैस के लिए, हमारे पास यह है कि आंत्रशोथ तापमान के साथ रैखिक रूप से भिन्न होता है।

एच=सीपी

$$h_0 = \text{constant}= h + \frac12u^2$$ $$h = c_pT$$

हवा को देखते हैं। हवा में निरंतर दबाव में एक विशिष्ट गर्मी होती है । कमरे के तापमान की हवा लगभग । हवा की गति आमतौर पर । 300 K15$1000\ \mathrm{\frac{J}{kg\cdot K}}$$300 \text{ K}$$15\ \mathrm{\frac{m}{s}}$

हमारे समीकरणों को दोहराते हुए, हम कह सकते हैं:

1000

$$c_p T_0 = c_pT + \frac12u^2$$ 300000 $$1000\ \mathrm{\frac{J}{kg \cdot K}} \cdot 300 \text{ K} = 1000\ \mathrm{\frac{J}{kg \cdot K}} \cdot T + \frac12(15\ \mathrm{\frac{m}{s}})^2$$ $$300000 \frac{J}{kg} = 1000T\ \mathrm{\frac{J}{kg}} + 112.5\ \mathrm{\frac{J}{kg}}$$ $$T = 299.9 \text{ K}$$

तो, मध्यम हवा की गति तापमान को बिल्कुल नहीं बदलती है। फिर, बाहर की हवा स्थिर हवा की तुलना में काफी ठंडा क्यों महसूस करती है?

Comments

अच्छा सवाल, सीलिंग फैन के नीचे बैठने पर मुझे हमेशा यह सवाल आता था

— शिरीष हेरवाडे

यदि हम सेक के लिए पसीने के वाष्पीकरण की उपेक्षा करते हैं, तो शरीर के तापमान के नीचे केवल एक तापमान के साथ हवा चलती है, जब वह चलती है। चूंकि बाहर की हवा आमतौर पर 37 डिग्री सेल्सियस / 98 डिग्री फ़ारेनहाइट से अधिक ठंडी होती है, हवा ठंड (एर) महसूस करती है। उस दहलीज के ऊपर हवा का तापमान आमतौर पर असुविधाजनक माना जाता है क्योंकि शरीर को ठंडा करना अब अकेले वाष्पीकरण (यानी गंभीर पसीना सेट) द्वारा होता है, और कुछ बिंदु पर खतरनाक हो जाता है। मैं मई में डेथ वैली में था; मैं आपको आश्वस्त कर सकता हूं कि वहां हवा ठंडी नहीं बल्कि ब्लो ड्रायर की तरह महसूस होती है। एक निश्चित तापमान से ऊपर चलती हवा वास्तव में गर्म महसूस होती है ।

— पीटर -

आप कम बेवकूफ महसूस कर सकते हैं :-) - कक्षा में, वह है - यदि आप के रूप में "क्यों हवा चलती है एक मशीन (कंप्यूटर चिप्स, या एक पूर्व 1975 VW इंजन) स्थिर हवा की तुलना में अधिक शीतलन प्रदान करता है"?

— कार्ल विटथॉफ्ट

ऐसा इसलिए है क्योंकि उस सनसनी का हवा के तापमान के साथ नहीं बल्कि हीट ट्रांसफर के साथ करना है, यही वजह है कि पीटर को डेथ वैली के मई में ठंडक महसूस नहीं हुई। यदि आपका शरीर आस-पास की हवा से अधिक गर्म है, तो आप इसे ठंडा और दूसरे तरीके से महसूस करेंगे। त्वचा में रिसेप्टर्स महत्वपूर्ण हैं जैसा कि नीचे दिए गए वायु के उत्तर में समझाया गया है

— रास्पैकोर्प

सॉना में किसी पर कुछ हवा उड़ाएं और आप देखेंगे कि ठंड की अनुभूति शरीर के तापमान के सापेक्ष है :)

— फिलिप हगलुंड

Answer 1

कुछ कारण हैं। सबसे पहले, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि गर्मी या ठंडक की अनुभूति केवल अप्रत्यक्ष रूप से तापमान से संबंधित है। आपकी त्वचा के रिसेप्टर्स जो तापमान से निपटते हैं, वे मुख्य रूप से गर्मी हस्तांतरण और तापमान में परिवर्तन के प्रति संवेदनशील होते हैं , न कि इतने निरपेक्ष तापमान मान। उदाहरण के लिए, यहां थर्मोरेसेप्शन पर ईबी लेख से एक दिलचस्प अंश है :

कोल्ड रिसेप्टर्स डिस्चार्ज फ्रिक्वेंसी (डायनामिक रिस्पांस) कहे जाने वाले क्षणिक वृद्धि के साथ अचानक ठंडा होने पर प्रतिक्रिया करते हैं जो सीधे पूर्व तापमान और तापमान में कमी की दर और परिमाण से संबंधित है। यदि कूलर का तापमान बनाए रखा जाता है, तो डिस्चार्ज फ्रिक्वेंसी, स्थिर डिस्चार्ज की आवृत्ति पर निर्भर करती है जो सीधे कूलर तापमान से संबंधित होती है।

तो ठंडक की अनुभूति यह है कि त्वचा से गर्मी को कितनी जल्दी स्थानांतरित किया जा रहा है। हीट ट्रांसफर तीन मोड में होता है: विकिरण, चालन और संवहन। यह आखिरी है जो महत्वपूर्ण है, क्योंकि संवहन गति पर निर्भर करता है; कोई गति नहीं है, केवल विकिरण और चालन है। हवा एक बहुत अच्छा इन्सुलेटर है, जिससे चालन कम प्रभावी होता है; और यह एक व्यापक स्पेक्ट्रम भर में पारदर्शी है, जिसका अर्थ है कि कोई महत्वपूर्ण विकिरण हीट एक्सचेंज नहीं है। और आपकी त्वचा में कई छोटे बाल हैं (और शायद बड़े बालों वाले व्यक्ति पर निर्भर करता है), जो किसी भी छोटे संवहन प्रवाह के खिलाफ काम करते हैं , जैसा कि ड्राफ्ट या छोटी गड़बड़ी से।

मूल रूप से, संवहन (चलती हवा) की अनुपस्थिति में, आपकी त्वचा स्थानीय रूप से अपने चारों ओर की हवा को ठीक से गर्म कर देगी, और उस हवा को बहुत तेज़ी से कूलर की हवा द्वारा प्रतिस्थापित नहीं किया जाएगा । जैसा कि यह गर्म होता है, यह आपकी त्वचा से दूर कम गर्मी का संचालन करता है (क्योंकि छोटे तापमान का अंतर एक कमजोर चालक है)।

लेकिन ज्यादातर मामलों में बहुत अधिक महत्वपूर्ण कारक संभवतः बाष्पीकरणीय शीतलन में वृद्धि है । जिस तरह आपकी त्वचा के चारों ओर हवा की परत गर्मी का संचालन करती है और आपकी त्वचा को गर्म करती है, यह नमी को वाष्पित करती है और अधिक नम हो जाती है। (आपकी त्वचा हमेशा शुष्क हवा को नमी की कुछ मात्रा खो सकती है, भले ही आप पसीने से तर न हों।) जैसे ही गर्मी हस्तांतरण कम हो जाएगा, क्योंकि हवा गर्म हो जाती है और आपके शरीर के तापमान तक पहुंच जाती है, इसलिए भी वाष्पीकरण कम हो जाएगा। आपके शरीर के आसपास की हवा तुरंत थोड़ी अधिक नम हो जाती है। लेकिन जब हवा चलती है, तो यह आपकी त्वचा से नमी को वाष्पित करने में बहुत अधिक प्रभावी हो जाती है। आप कुछ और पृष्ठभूमि के लिए पसीने के तंत्र के बारे में पढ़ सकते हैं ।

दोनों ही मामलों में, चलती हवा एक स्थिर-ऊर्जा सिंक की तरह अपेक्षाकृत अधिक कार्य करती है क्योंकि जैसा कि आपके शरीर में गर्मी ऊर्जा और / या नमी का योगदान होता है, उच्च ऊर्जा वाले अणु आपकी त्वचा के साथ इंटरफेस से दूर चले जाते हैं और उन्हें अधिक ठंडी, शुष्क हवा से बदल दिया जाता है । एक विश्लेषणात्मक दृष्टिकोण से, अगर हवा बहुत तेज़ी से आगे बढ़ रही है, तो आपको समय के साथ गर्म या अधिक आर्द्र होने के लिए इसका ध्यान नहीं रखना चाहिए क्योंकि यह आपकी त्वचा के साथ गर्मी और नमी का आदान-प्रदान करता है।

जैसा कि यह टिप्पणी बताती है , यह पहचानना महत्वपूर्ण है कि जबकि पसीना विशेष रूप से एक शीतलन तंत्र है, संवहन दोनों तरीकों से काम करता है; यदि आपकी त्वचा की तुलना में आसपास की हवा गर्म है, तो एक हवा इसे और भी गर्म महसूस कराएगी। यदि आप वास्तव में इस विषय में रुचि रखते हैं, तो यूसी बर्कले के सेंटर फॉर बिल्ट एनवायरनमेंट में एक साफ थर्मल कम्फर्ट टूल है, जिसके साथ आप खेल सकते हैं, जो व्यक्तिगत और पर्यावरणीय चर के रूप में बहुत अधिक विस्तार में जाता है।

Comments

विडंबना से Airखुद को जवाब दिया।

— जोन्ह

Answer 2

ठंडी हवा महसूस करना वास्तव में आपकी त्वचा को मजबूर किया जाता है जो पसीने के संवहन और वाष्पीकरण से होती है।
हवा की गति नहीं होने से त्वचा पर गर्म हवा की एक सीमा परत बन जाती है और इसलिए छोटे तापमान के अंतर के कारण गर्मी के नुकसान की दर कम हो जाती है।
त्वचा के ऊपर की हवा का बढ़ना इस सीमा को बाधित करता है जो बाद में बिना गर्म हवा के त्वचा के संपर्क में रहने की अनुमति देता है जिससे गर्मी में कमी की दर बढ़ जाती है और इसलिए त्वचा अधिक ठंडी हो जाती है। वाष्पीकरण राज्य का एक परिवर्तन है जिसमें अव्यक्त गर्मी की आवश्यकता होती है जो त्वचा द्वारा प्रदान की जाती है जो इस प्रकार अधिक ठंडी होती है। विंड चिल देखें और "विपरीत" प्रभाव गर्मी सूचकांक के लिए ।

Answer 3

अभी भी हवा में, मुख्य गर्मी हस्तांतरण तंत्र प्रसार और प्राकृतिक संवहन हैं। यदि कोई वस्तु स्थिर हवा से अधिक तापमान पर है, तो वस्तु से हवा में ऊष्मा प्रवाहित होगी। संक्षेप में, वस्तु के आस-पास की हवा केवल हवा की तुलना में अधिक तापमान पर होगी।

चलती हवा में, आपके पास प्रसार और प्राकृतिक और मजबूर संवहन भी गर्मी हस्तांतरण तंत्र के रूप में होता है। मजबूर संवहन उस वस्तु के चारों ओर के आसपास के क्षेत्र में गर्म हवा को निकालने के लिए काम करता है (प्रसार के कारण) और अन्य तंत्रों की तुलना में अधिक तेजी से हवा के मूल तापमान पर अधिक हवा की आपूर्ति करता है।

Comments

दोनों मामलों में संवहन है। अभी भी हवा में (यदि इस तरह के शब्द का उपयोग करना सही है) तो आप घनत्व अंतर के परिणामस्वरूप आसपास की हवा के संचलन के कारण प्राकृतिक संवहन करने जा रहे हैं।

— एल्गो

@Algo: आप सही कह रहे हैं। मुझे विभिन्न प्रकार के संवहन के बीच अंतर करना चाहिए था। बहरहाल, इस स्थिति में प्राकृतिक संवहन शीतलन तंत्र के रूप में अपेक्षाकृत नगण्य है। देखिये मेरा अपडेटेड जवाब।

— पॉल