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风扇前面加矿泉水瓶,真的可以秒变“空调”吗?

上海科技馆
上海科技馆是综合性自然科学技术博物馆,被评为国家一级博物馆。
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天气一热,办公室里的空调之争就开始了。有人冻得盖毯子,有人热得紧急采购降温神器。怕热的我看了眼手边的小风扇,觉得它再怎么吹风也不得劲。有没有什么办法让小风扇给力点呢?

前不久,网上一个短视频热传,某男生宿舍在风扇前装了一组矿泉水瓶(瓶子底部剪掉,整齐地贴在风扇的前面罩上,使瓶口朝前进行送风),说制冷效果堪比低配版的空调。

只用几个水瓶就能把风扇改成“空调”吗?图源:人民日报视频号

广大网友纷纷尝试一番后,出现了不一样的声音。一些人称赞这是个简单又有效的好方法,另一些人使用仪器测试之后,觉得这完全不可行。为什么两方意见差异这么大呢?今天,我们就来分析一下各自可能的原因。

01

体感温度和实际温度存在差异

先来看看反方。常识告诉我们,气温越低越凉快,所以反方测量了风的温度,作为判断是否更凉快的标准。对比发现,加装水瓶后风的温度不但没有降低,反而还比正常风扇的升高了一点。如果这些测量真实有效,那么从这个角度来看,加装水瓶并不能让我们感觉更凉快,甚至变得更热了。

网友测量发现瓶口的温度不降反增,给风扇加装水瓶似乎并不能更凉快图源:bilibili @哏工侃智能

但实际上,我们的身体在不断产生热量的同时,也在不停地散热,这会造成我们感觉的温度和实际气温间存在差距,人们常用体感温度的概念来进行区分。在同样的气温下,当身体散热更困难时,体感温度就会偏高;反过来,当散热更轻松时,体感温度就会偏低,我们会感觉更凉快。也就是说散热会影响我们的体感温度

02

散热如何影响体感温度?

人体散热可以通过四种途径进行,分别是:辐射、对流、传导和蒸发。

人体散热的四种途径:辐射、对流、传导、蒸发图源:参考文献[1]

辐射散热

热量以电磁辐射的形式传向周围环境。身体和环境的温度差异越大,身体暴露出来的面积越大,辐射散热越多。-

对流散热

热量通过空气的流动从身体交换至周围环境中。风速越快,对流散热越多。-

传导散热

热量通过与身体直接接触的物体进行传递。所接触物体的导热性能越好,传导散热越多

蒸发散热

在酷热的夏天,基本上只能靠蒸发散热的方式进行体温调节,最明显的蒸发散热方式就是出汗。即便不出汗,体液也会透过皮肤和粘膜表面时时刻刻进行蒸发。蒸发的过程会吸收热量,使身体的温度不至于过高。风速越高、空气越干燥,蒸发的速率也越快,散热量也越多

在气温比体温还高的情况下,通过汗液蒸发进行身体散热图源:新浪体育所以,从根源上我们可以发现,除了气温之外,风速、湿度、气压、衣服穿的多少等因素都会影响身体的散热,从而改变体感温度。举个例子,气温一样的情况下,南方潮湿的冬天会比北方干燥的冬天感觉更冷,沿海湿热的夏天会比内陆干热的夏天更难以忍受。

03

风扇怎么变“空调”?

再次观察网传的风扇改造方案,可以看到加装水瓶后,风扇气流从较宽的瓶底进入,再由较细的瓶口流出。流体流动遵循质量守恒原理,越窄的地方流速越快,所以从理论上来说,瓶口出来的风比正常风扇吹的风具有更高的速度。

通过前面的介绍可以知道,风速越高,通过对流和蒸发能实现更好的身体散热,让我们觉得更凉快。这么看,支持这个方案的正方网友也能找到科学依据。

图源:摄图网

那这个方案一定奏效吗?如果管用,为什么厂家不把电风扇设计成这样呢?其实,很难下一个定论,因为影响体感温度的因素太多了,并且这些因素之间相互联系,理论分析时,很难全面考虑所有因素加在一起的结果。比如说,风不一定完全从瓶口出来,可能会从没有遮挡住的区域向两侧溜走了,导致吹到身上的风量更少了,而且即便少量高速气流从瓶口吹向我们,那也只集中在身体的一小部分区域,没法做到全身凉爽。

想让风扇吹得更凉快一些,我们可以准备一些冰块放在风扇前面,用一些吸满水的纸巾或棉花也可以。这个的原理其实就是体外增强版的蒸发散热,冰的熔化和水的蒸发都能吸收热量,让周围空气的温度降低。风扇这么一吹,这些冷空气会到达身体附近,给我们带来凉爽,离风扇近一点感觉会更明显。

可以像这样,在风扇前面放一堆打湿的纸巾图源:某位机智的网友说到最后,还是那句话,实践出真知,大家可以动手试一试,看看哪种方法更有效,把你的感受分享在评论区~

参考文献

[1] Peng Y, Cui Y. (2020).Advanced Textiles for Personal Thermal Management and Energy. Joule.4(4),724-742.

作者:危安然,应用工程师,上海交通大学力学博士

策划&编辑:小叮当

题图图源:人民日报视频号

评论
无为通达
学士级
虽然风扇加上矿泉水瓶可以在一定程度上增加空气的流动性并带来凉爽感,但它并不能真正替代空调的制冷效果。在炎热的天气里,如果想要获得更舒适、更全面的降温体验,空调仍然是不可替代的选择。
2024-07-09
科普中国●yling
进士级
风扇前面加上矿泉水瓶,由于吹出的风流速快,等效于电扇调高了风速档,人体感觉上会凉爽,但温度并不会明显降低,感觉凉爽和温度降低是两种评判标准。希望通过科普,可以帮助大家更好地运用物理学知识去理性看待网传“空调”的科学原理与实际效果,激发大家对于未知世界的好奇心和探索精神。
2024-07-09
张美玲L
庶吉士级
这些方法虽然能在一定程度上提升炎热环境下的舒适度,但并不能实质上降低室内温度。对于高温天气,最有效的降温方式仍然是使用空调或其他制冷设备。同时,使用这类简易方法时也要注意安全,避免水渍造成滑倒等意外,以及确保电器使用的安全性。
2024-07-09