Представьте, что вы построили себе снежный дом. Это отличная забава, вот только если вы канадский эскимос, то другого укрытия у вас вообще нет. Тогда эта хлипкая на первый взгляд конструкция становится вашим кровом и называется она иглу.
Конечно же, иглу строится не как снежная крепость, а на более серьезном инженерном уровне. И если тема мало знакома вам, то каждое решение будет выглядеть как странный парадокс.
Достаточно сказать, что внутри иглу можно жечь костёр и когда за стеной бушует арктическая пурга, а температура опускается до -45°C и где-то бродит белый медведь, который громко ругается матом, внутри снежного купола люди сидят в легкой одежде, и температура держится на уровне комфортных +16°C или даже +20°C ближе к потолку.
На первый взгляд может показаться, что вся конструкция должна таять. Но физика, друзья мои. Иглу не тает, потому что его стены сделаны из прессованного снега и это отличный теплоизолятор благодаря захваченному воздуху в пустотах между кристалликами.
Тепло от тела или костра поднимается вверх и отражается куполом, а влага конденсируется на внутренней поверхности, а затем тут же замерзая, образуя прочную ледяную пленку, которая укрепляет структуру и не дает теплу уйти наружу.
Стены иглу работают как пенопласт. Тепло, которое вырабатывает человеческое тело (примерно 100 Ватт энергии, как лампочка накаливания), не уходит в стены, а отражается и остается внутри.
Но это ещё не вся магия снежного дома.
Самое удивительное здесь то, что в этом доме нет двери. В привычном нам понимании. Вместо нее дыра, которая всегда открыта. Как же тепло не улетает на улицу, а мороз не проникает внутрь?
Весь секрет кроется в гениальном инженерном решении, которое инуиты (эскимосы) придумали тысячи лет назад. Они заставили законы термодинамики работать на себя.
Если вы посмотрите на иглу в разрезе, то увидите, что это не просто полусфера, поставленная на снег. Правильное иглу - это сложная двухуровневая конструкция.
Главная хитрость - это входной туннель. Эскимосы не просто прорубают дверь в стене. Они выкапывают траншею перед иглу и ведут туннель под снежной стеной, выводя выход внутри жилища в полу.
В итоге получается перепад высот. Уровень, на котором спят люди, находится выше верхнего края входного отверстия.
Холодный воздух плотный и тяжелый. Молекулы его движутся медленно и "жмутся" друг к другу. Под действием гравитации такой воздух стремится вниз. Теплый воздух разреженный и легкий. Молекулы активны, расстояние между ними больше. Он всплывает вверх, как поплавок.
Когда эскимос делает вход ниже уровня жилой зоны, он создает так называемую холодную ловушку.
Тяжелый ледяной воздух с улицы затекает в туннель, но он не может подняться выше, к жилой платформе, потому что физически тяжелее того теплого воздуха, который уже там находится. Он остается внизу, в "яме" у входа. В то же время теплый воздух (нагретый телами людей и жировыми лампами) поднимается под купол. Он не может выйти через входное отверстие, потому что для этого ему нужно опуститься вниз. А опуститься он не может, пока не остынет. Более того, это пространство уже занято холодным воздухом, который будет преимущественно оставаться в этом объеме.
Получается удивительная система. Вход открыт настежь, но воздушные массы не смешиваются. Внизу, в туннеле пробка из ледяного воздуха. Наверху - пузырь теплого воздуха.
Разница плотностей создает газодинамический барьер. Это и есть та самая невидимая дверь, которая надежнее деревянной. Деревянную дверь нужно открывать и закрывать, впуская порции холода. А воздушная пробка работает постоянно и автономно.
В качественном иглу есть еще одно маленькое отверстие в самом верху купола (отдушина). Она нужна для вентиляции, чтобы люди не задохнулись от углекислого газа.
Физика здесь работает просто идеально. Свежий воздух (содержащий кислород) понемногу подтягивается через нижний туннель, нагревается, поднимается к людям, а отработанный теплый воздух и дым уходят в дырочку наверху. Но благодаря тому, что вход ниже пола, этот поток очень медленный и не создает сквозняка, выдувающего все тепло.
Эскимосы не знали термодинамики, но они эмпирическим путем нащупали идеальную формулу выживания. Это настоящий шедевр инженерии.
Хочется помочь проекту, но нет возможности купить премиум? Просто поставьте лайк 👍 и подписывайтесь на канал ✔️. Напишите комментарий и поделитесь статьёй с друзьями