Летом многие пользуются интересным способом освежиться - включают вентилятор и наслаждаются потоком воздуха (специально не пишу "холодного воздуха"). Вот только споры о том, охлаждает ли вентилятор воздух или нет звучат в каждом офисе. Давайте рассмотрим вопрос с точки зрения физики.
Те, кто считает, что вентиляторы никак не влияют на температуру окружающего воздуха справедливо замечают - движение воздуха при низких скоростях никак не может повлиять на его охлаждение. Конечно же, это мнение сформулировано не на понимании физики процесса, а на некоторых внутренних ощущениях. Но если развивать логику, то по идее частицы перегоняемого газа будут взаимодействовать с окружающими частицами. Как это может повлиять на температуру не совсем ясно, так как взаимодействий совсем недостаточно.
Есть мнение, что воздух в потоке охлаждается. Тут тоже никто не строит глубоких физических теорий и ориентируется на некоторое ощущение. По этой логике воздух мог бы охлаждаться, так как частицы в потоке ускоряются и отдают часть своей энергии окружению, причём делают это более интенсивно, чем в случае неподвижности всего объема. Аналогия тут проводится с тем, что если мы быстро едем на мотоцикле, то становится прохладно даже в самый жаркий день.
Ну и самое редкое мнение про вентиляторы - они не только не охлаждают поток воздуха, но ещё и нагревают его. Логика построена на том, что частицы всего объема газа взаимодействую с частицами потока, происходит внутреннее трение, поток с общим объемом обмениваются энергиями и происходит нагревание всего объема.
Есть ещё один интересный момент, который должен логично следовать из второго начала термодинамики. Двигатель вентилятора нагревается в процессе работы, а значит и воздух вокруг будет нагреваться вместе с ним.
Для того, чтобы ответить на этот вопрос "более научно", можно провести простой эксперимент. Включите в комнате вентилятор и установите термометр. Не направляйте поток воздуха именно на термометр. Запишите показания термометра в момент начала эксперимента и через час работы вентилятора. Убедитесь в том, что воздух в комнате не охлаждается. Или, как минимум, изменение температуры не столь значительно, чтобы воспринимать его серьезно.
Но некоторое влияние на температуру тут всё-таки можно ожидать. Оно связано с работой газовых законов и движением частиц газа.
Вы наверное слышали, что на Востоке раньше строились специальные здания, конструкция которых позволяла понижать температуру воздуха. Эффект достигался...за счёт движения воздуха. Тёплый воздух попадал внутрь здания и поднимался по шахтам специальной конструкции вверх. Там он выходил через отверстия. Это приводило к тому, что его плотность менялась и согласно известному уравнению pV/T=const воздух остывал. Ближе к вечеру такой "дымоход" начинал ещё затягивать остывший воздух с улицы. Так можно было выиграть пару градусов и сделать помещение более комфортным. Похожий эффект возможен и при работе вентилятора. Тут тоже слои воздуха меняют свою плотность. Но технически это будут сотые доли градуса.
Меняется и вязкость воздуха. Вязкость в газах возникает в результате прохождения молекулами слоев потока и передачи импульса между слоями. Эту передачу импульса можно рассматривать как силу трения между слоями потока. Поскольку передача импульса вызвана свободным движением молекул газа между столкновениями, увеличение термического перемешивания молекул приводит к увеличению вязкости. Увеличение вязкости может быть не только следствием повышения окружающей температуры, но и само вызывать незначительный нагрев. Но опять же, речь идёт по сотые доли градуса.
Комфорт вентилятор создаёт только лишь благодаря тому, что быстрый поток воздуха заставляет более интенсивно испаряться жидкость с поверхности тела. Испарение вызывает отъем энергии у поверхности и общее её охлаждение. Кроме того, вокруг тела есть некоторое температурное поле (воздух ближе к человеку обычно чуточку теплее). Вентилятор сдувает этот приграничный слой.
⚡ Подпишитесь на Telegram проекта и читайте эксклюзивные статьи!!!
👉💖 Ставьте лайки материалу, чтобы поддержать проект. Это правда поможет развитию 👍
✅ Подписывайтесь и обязательно читайте статьи целиком!