Warum verbrennt sich meine Hand im Backofen bei 200 °C nicht an der Luft?

Ich habe dieses Problem von University Physics with Modern Physics (13. Auflage):

Das Innere eines Ofens hat eine Temperatur von 200 °C (392 °F). Sie können Ihre Hand ohne Verletzung in den Ofen stecken, solange Sie nichts berühren. Aber da die Luft im Ofen auch 200 °C hat, warum verbrennt man sich dann nicht gleich die Hand?

Was ich aus diesem Problem verstand, war, dass meine Hand nicht so heiß sein würde wie die Lufttemperatur, aber dann war meine erste Vermutung: Es liegt in der Natur der Luft (dh eines Gases), dass ihre Moleküle disperser sind als die von a fest.

Ist meine Überlegung richtig? Oder welche thermodynamischen Konzepte muss ich besser verstehen, um dieses Problem anzugehen?

Fun Fact: Diese Frage ähnelt der Frage, warum statische Entladungen Menschen trotz ihrer hohen Spannung normalerweise nicht verletzen. In beiden Fällen gibt es ein hohes Potential (hohe Temperatur oder Spannung), aber dieses Potential fällt schnell ab, sobald es mit dem menschlichen Körper in Kontakt kommt. Das anfänglich hohe Potential sorgt dafür, dass ein Teil der Energie dem menschlichen Körper aufgezwungen wird, aber zu schnell abfällt, um eine destruktive Energiemenge zu übertragen.
Ich denke, das Problem wird gut demonstriert, wenn ich erwähne, dass eine Haushaltssauna leicht auf 90 ° C eingestellt werden kann und die Leute jeweils 15 Minuten darin sitzen. Bei verrückten Wettkämpfen mit erheblicher zusätzlicher Luftfeuchtigkeit konnten Temperaturen von 110 °C und Zeiten von 10 Minuten erreicht werden. Schließlich kocht Strahlungswärme Ihre Hand, es sei denn, nur die Luft ist heiß, und dann kocht sie durch Konvektion, wenn die Lufttemperatur aktiv aufrechterhalten wird. - en.wikipedia.org/wiki/Sauna#History - en.wikipedia.org/wiki/World_Sauna_Championships
Wenn Sie eine benutzerdefinierte Ofentür mit einem handgroßen Portal darin konstruieren, den Ofen auf 200 Grad vorheizen, das Portal öffnen und dann schnell Ihre Hand durch das Portal stecken würden, würden Sie sich viel schneller die Hand verbrennen. (HINWEIS: Es wäre nicht ratsam, dies tatsächlich zu versuchen)
Wenn Sie Ihre Hand in einen Heißluftofen stecken, der bei 200 Grad arbeitet, würden Sie sich ebenfalls sehr schnell verbrennen.
Ihre Frage lautet: "Wenn ich meine Hand nicht lange genug in einen Ofen stecke, um sie zu verbrennen, warum wird sie nicht verbrannt?" Die Frage beantwortet sich irgendwie von selbst, wenn Sie es so formulieren, oder?
Und Luft, na ja..........kann im Moment keine bessere Beschreibung finden als saugen , als etwas, mit dem man Wärme über einen kurzen Zeitraum übertragen kann?

Antworten (10)

Für die Diskussion sind zwei Punkte relevant: Luft selbst trägt nur sehr wenig Wärmeenergie und ist ein sehr schlechter Wärmeleiter.

Für den ersten Punkt finde ich es interessant, das Produkt zu betrachten Dichte × spezifische Wärme , das ist die Energiemenge pro Volumeneinheit, die für jeden übertragen werden kann K der Temperaturdifferenz. Von Größenordnungen her ist die spezifische Wärme ungefähr vergleichbar, die Dichte von Luft jedoch schon 10 3 mal kleiner als die Dichte eines gewöhnlichen Metalls; Dies bedeutet, dass es für ein bestimmtes Volumen viel weniger Luftmoleküle gibt, die Wärmeenergie speichern können als in einem festen Metall, und daher hat Luft viel weniger Wärmeenergie und es reicht nicht aus, um einen gefährlichen Temperaturanstieg zu verursachen.

Die Geschwindigkeit, mit der Energie auf Ihre Hand übertragen wird, d. h. der Wärmefluss von den anderen Objekten (einschließlich Luft) zu Ihrer Hand. In der gleichen Zeit und auf der gleichen exponierten Oberfläche wird durch das Berühren von Luft oder einem festen Gegenstand eine sehr unterschiedliche Menge an Energie auf Sie übertragen. Die zu betrachtende relevante Größe ist die Wärmeleitfähigkeit , also die übertragene Energie pro Zeiteinheit, Oberfläche und Temperaturdifferenz. Ich habe dies hinzugefügt, um seinem Kommentar mehr Sichtbarkeit zu verleihen; Meine ursprüngliche Antwort folgt.

Luft ist ein sehr schlechter Wärmeleiter, der Grund dafür ist die Tatsache, dass die Moleküle weniger konzentriert sind und weniger miteinander interagieren, als Sie vermutet haben (das ist nicht sehr genau, aber in allgemeinen Situationen funktioniert diese Denkweise). Im Gegensatz dazu sind Feststoffe im Allgemeinen bessere Leiter: Aus diesem Grund sollten Sie im Inneren des Ofens nichts anfassen. Betrachtet man Größenordnungen, so hat Luft laut Wikipedia eine Wärmeleitfähigkeit ≲ 10 − 1   W/(m·K) , während sie für Metalle um mindestens zwei Größenordnungen höher ist.

Ich danke Zephyr und Chemical Engineer wirklich für die Einsicht, die sie zu meiner ursprünglichen Antwort beigetragen haben, die viel schlechter war, aber einen unerwarteten Ruhm erlangte.

Es ist absolut richtig, dass es um die Wärmeübertragungsrate aufgrund der Wärmeleitfähigkeit geht. Es ist NICHT einfach so, dass Luft ein Gas und kein Feststoff ist. Es gibt feste Aerogele , die Sie bei 200 Grad aufnehmen und handhaben können. Das Berühren von Holz kann schnell weh tun, aber selbst eine kurze Berührung mit Metall hinterlässt Verbrennungen. Es ist nicht so sehr der Phasenzustand der Sache. Es ist das Material.
@ChemicalEngineer Ein weiterer fehlender Punkt ist, dass, sobald Sie die Ofentür öffnen, ein großer Teil der heißen Luft im Ofen direkt herausströmt und durch dichtere Luft mit Raumtemperatur ersetzt wird.
@DavidRicherby Das ist ein ausgezeichneter Punkt und wahrscheinlich etwas anderes, das dieser Antwort hinzugefügt werden könnte.
@DavidRicherby: Ausgehend von wiederholten Aufenthalten in einer 110-Grad-Sauna glaube ich nicht, dass das Herauskommen der Luft ein so großes Problem darstellt ...
@DevSolar Wollen Sie damit sagen, dass es kein Problem wäre, wenn die heiße Luft nicht aus dem Ofen entweichen würde? Ich habe keine Ahnung, ob das stimmt oder nicht, aber es ist kontrafaktisch: Ein Großteil der heißen Luft entweicht eindeutig aus dem Ofen, also sollten wir diesen Fall in Betracht ziehen.
@DavidRicherby: Ich wollte darauf hinweisen, dass dies zwar ein zu berücksichtigender Punkt ist, aber wahrscheinlich keinen wesentlichen Beitrag zum Effekt leistet, indem ich zusammenwirkende Beweise anführe. Schwach, ich weiß.
"Sogar eine kurze Berührung mit Metall hinterlässt Verbrennungen." Nicht unbedingt. Entscheidend ist die Stoffmenge . Betrachten Sie eine Schicht Al-Folie, die Ihren Braten bedeckt. Selbst wenn der Ofen etwa eine Stunde lang bei 200 ° C war, können Sie die Folie abziehen und sogar zerknüllen, um sie wegzuwerfen, und alles, was Sie spüren (nun, alles, was ich fühle), ist ein flüchtiges Hitzegefühl. Ja, es ist Metall, aber es ist nicht sehr viel Metall, also ist die darin gespeicherte Energie gering. Ein weiterer Faktor: Ihr Fleisch besteht hauptsächlich aus Wasser und Wasser braucht mehr Energie pro Grad, um seine Temperatur zu erhöhen, als so ziemlich alles andere.
Der Grund, warum Sie sich nicht leicht mit Luft aus dem Inneren eines Ofens die Hand verbrennen können, ist, dass beim Öffnen des Ofens die heiße Luft sofort entweicht und durch kühle Luft ersetzt wird. Die Frischluft verbringt nicht genügend Zeit im Ofen, um den Sollwert des Ofens zu erreichen, da sie aufsteigt und den Ofen verlässt, wobei sie durch noch mehr kühle Luft ersetzt wird. Die Temperatur der Luft, die im Inneren des Ofens an Ihrer Hand vorbeiströmt, ist erheblich kühler als der Sollwert von 200 Grad.
Mit einer konstanten Zufuhr frischer, kühler Luft, die durch den offenen Ofen zirkuliert, wird die Gefahr von Verbrennungen durch Wärmeleitung drastisch reduziert, und die vorherrschende Gefahr von Verbrennungen geht stattdessen von der Wärmestrahlung der Spulen im Inneren des Ofens aus. Ob Sie ein hohes Risiko haben, sich durch Wärmestrahlung die Hand zu verbrennen, hängt davon ab, wo Sie Ihre Hand hinlegen und ob der Ofen auf Backen oder Braten eingestellt ist oder nicht.
Wenn der Ofen auf Backen eingestellt ist, läuft er nur mit der unteren Spule und mit Unterbrechungen, um Ihren Temperatursollwert zu erreichen. Wenn die Spule auf diese Weise intermittierend erregt wird, gibt sie hauptsächlich Wärme durch Leitung und nicht viel durch Strahlung ab. Wenn der Ofen auf Grillen eingestellt ist, wird die obere Spule kontinuierlich betrieben, wodurch viel Wärme durch Strahlung abgegeben wird (was die wichtigste Methode zum Kochen beim Grillen ist). Wenn Sie Ihre Hand in einen zum Grillen eingestellten Ofen stecken, besteht eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit, dass Sie sich durch Strahlung schnell verbrennen.
@JamieHanrahan Al-Folie kann Sie verbrennen, wenn genug davon vorhanden ist. Du sprichst von Wärmekapazität. Mein Lieblingsbeispiel dafür ist, Leute zu fragen, ob sie lieber einen Eimer oder ein Schnapsglas mit kochendem Wasser über ihren Kopf gießen möchten. Es ist die gleiche Temperatur, also welchen Unterschied macht es? Wärmekapazität.
@CandiedOrange Sicher, aber deshalb habe ich "eine Schicht, die Ihren Braten bedeckt" angegeben. (Ich spreche hier aus Erfahrung, einschließlich des "Zerknitterns".) Keine ganze Rolle. :)

Meine erste Vermutung war: Es liegt in der Natur der Luft (dh eines Gases), dass ihre Moleküle disperser sind als die eines Festkörpers.

Ja, aber Sie können noch ein paar Schritte weiter gehen. Die Spärlichkeit von Molekülen hat zwei entscheidende Konsequenzen:

  • Eine geringe Wärmekapazität – da es nur wenige Moleküle gibt, die kinetische Energie speichern.

    Luft hat eine Wärmekapazität von ca 1 J gK . Angenommen, Ihr Ofen ist a 40 cm Würfel, müsste Ihre Hand eine Wärmeenergie von absorbieren

    ( 0,4 m ) 3 · 1 J gK · ( 200 ° C − 37 ° C ) · 1.2 kg m 3 = 12.5 kJ

    um diese Luft auf Ihre Körpertemperatur abzukühlen ( 37 ° C ). Feststoffe haben eine viel höhere Wärmekapazität pro Volumen. Zum Beispiel müsste ein Stück Eisen wiegen 186 g um die gleiche Energie zu speichern (durch Erwärmung der Körpertemperatur auf 200 ° C ); das sind ungefähr vier Löffel. Wenn Sie jetzt einen Löffel bei dieser Temperatur berühren, werden Sie sich verbrennen, aber die Hitze wird auf ein viel kleineres Volumen konzentriert.

  • Eine niedrige Wärmeleitfähigkeit – da es weniger Wechselwirkungen zwischen Molekülen gibt. Im Gegensatz zu Feststoffen ermöglichen Gase jedoch Konvektion, was diesen Effekt etwas mildert.

    Die reine Wärmeleitfähigkeit (dh ohne Konvektion) von Luft ist etwa 0,26 W mK , während die von Eisen beispielsweise rund ist 80 W mK . Generell haben Metalle auch im Vergleich zu anderen Festkörpern eine hohe Wärmeleitfähigkeit.

    Andererseits ist die Konvektion, die den Hauptbeitrag zur Wärmeübertragung in der Luft leistet, schwieriger zu quantifizieren.

Um sich die Hand zu verbrennen, müssen Sie in kurzer Zeit eine hohe Wärmemenge auf sie übertragen. Dazu benötigen Sie sowohl die Wärme als auch die Mittel, um sie zu übertragen. Ein Stück Metall ist aus den oben genannten Gründen für diesen Zweck viel besser geeignet als ein Luftvolumen.

Auch folgende Alltagserfahrungen sind auf diese oder ähnliche Effekte zurückzuführen:

  • Wenn Sie bei Raumtemperatur nackt herumlaufen, können das Tragen von Schuhen oder ein Teppich Ihren Komfort entscheidend beeinträchtigen – denn der Boden leitet die Wärme besser von Ihrem Körper ab als die Luft um Sie herum.

  • Bei Raumtemperatur (und darunter) fühlt sich Metall kalt an – weil es Wärme schneller aus Ihrem Körper ableitet als normale Festkörper oder Luft.

  • Im Sommer ist es vielleicht eine schlechte Idee, ein Stück Metall zu berühren, das der Sonne ausgesetzt war – weil es Wärme schneller auf Ihren Körper überträgt als die Luft um Sie herum und die meisten anderen Gegenstände.

  • Es ist kein Problem, Backpapier aus Ihrem Ofen anzufassen – denn es hat wenig Masse/Volumen/Moleküle und kann daher nicht genug Wärme speichern, um sich die Hand zu verbrennen.

Ich würde auch vermuten, dass der bei weitem dominierende Wärmeübertragungsmechanismus beim Stecken einer Hand in den Ofen nicht die Leitung durch die heiße Luft ist, sondern die Wärmestrahlung von den Ofenwänden, selbst in einem Haushaltsofen. Ein paar Watt konduktive Wärmeübertragung können nicht wirklich mit Hunderten von Watt Strahlung verglichen werden (vorausgesetzt, der Ofen ist natürlich mit der Hand im Inneren geschlossen - es wird wahrscheinlich einen erheblichen Effizienzverlust geben, wenn Sie die Tür offen halten).
@Luaan: Ich kann im Moment nicht sagen, wie sich die Wärmeübertragung durch Strahlung im Vergleich zur Wärmeübertragung durch Luft (konvektiv und leitend) verhält. Die Wärmeübertragung durch Strahlung ist jedoch unabhängig davon vorhanden, ob Sie etwas berühren oder nicht, und ist daher für den Vergleich nicht relevant. Auch reicht es offenbar nicht aus, sich die Hand zu verbrennen.
Es ist irreführend, „geringe Wärmekapazität“ zu erwähnen und dann Luft und Eisen zu vergleichen: Die spezifische Massenwärmekapazität von Luft beträgt ~ 1 im Vergleich zu Eisens ~ 0,4! Die spezifische volumetrische Wärmekapazität von Luft ist gering, obwohl sie nur 1/3400 von Eisen beträgt.
@klanomath: Und raten Sie, welche hier (und in typischen Anwendungen) die relevante Größe ist.
@Wrzlprmft Ihr Vergleich ist verzerrt: "Ein Stück Eisen müsste nur 186 g wiegen, um die gleiche Energie zu speichern" impliziert, dass ein "Stück" Luft viel mehr wiegen muss, während dies nicht der Fall ist: ~ 80 g Luft speichern dasselbe "Energie" als 186 g Eisen.
@klanomath: Punkt genommen; Lassen Sie mich nur das entfernen; Es ist sowieso nicht wesentlich für das Argument. Ich gebe solche Daten an, weil das Gewicht für die meisten Menschen (einschließlich mir) ein gutes Maß ist, um die Menge eines Feststoffs abzuschätzen, während Mengen eines Gases am besten durch Volumen (wenn überhaupt) kommuniziert werden.
Hmmm, also wie heiß müsste ein Ofen sein, damit die Luft darin dir die Hand verbrennt? Mein Geld liegt bei ~800C.
@RaduMurzea: Nun, das hängt von mehreren Faktoren ab: Wie lange soll die Hand belichtet werden? Ist die Tür geschlossen? Wann genau betrachten Sie eine Hand als verbrannt? Jedenfalls ist das eine andere Frage.
Eine großartige Antwort im Allgemeinen, aber die über das Metall in der Sonne ist ein schlechtes Beispiel. Metall neigt dazu, direkt mehr Wärme von den Sonnenstrahlen zu absorbieren / zu speichern, besonders wenn es eine dunkle Farbe wie eine Bronzestatue hat. Ich denke, Sie würden feststellen, dass es tatsächlich eine höhere Temperatur hat als so etwas wie eine Pflanze oder ein Wasserball, wenn Sie es testen würden.
@JimmyJames: Die Absorption spielt sicher eine Rolle, aber Metall ist im Vergleich zu anderen absorbierenden Materialien sogar schlecht. Und Sonneneinstrahlung ist notwendig, um ausreichend hohe Temperaturen zu bekommen, um überhaupt etwas zu bemerken.
Mein Punkt ist, dass die Temperatur von Gegenständen in der Sonne unterschiedlich ist, was die Erklärung verwirrt, weil es darum geht, wie sich zwei Substanzen mit derselben Temperatur aufgrund von Leitfähigkeit und Konvektion heißer oder kälter anfühlen können. Eines der besten Beispiele, mit dem viele Menschen vertraut sein sollten, ist, dass sich an einem kalten Morgen ein Toilettensitz viel kälter anfühlt als die Handtücher.
@RaduMurzea: Ich weiß, dass Sie Ihre Hand für kurze Zeit in einen Ofen stecken können, um Glas zu schmelzen, ohne dass Ihre Hand wirklich beschädigt wird, und sie sind was? 1500C ?

Ihre Hand wird nicht verbrannt, weil ihre Temperatur nicht 200 Grad beträgt. Wenn Ihre Hand längere Zeit dort bleibt, wird sie verbrannt (dh die Temperatur wird hoch sein). Es braucht also Zeit, um Ihre Hand zu erwärmen. Es gibt mehrere Faktoren, die Sie berücksichtigen können.

Die vorherrschende Wärmeübertragung ist so ziemlich die freie konvektive Wärmeübertragung, die eine niedrige Wärmeübertragungsrate aufweist. Es bezieht sich auf die Wärmeleitfähigkeit, ist es aber nicht wirklich.

Ihre Hand ist nicht trocken, hat aber Wasser. Beim Erhitzen verdunstet das Wasser. Die Verdunstung nimmt Wärme auf und schützt Ihre Hand. Wenn Ihre Hand nass ist, ist das noch sicherer.

Der Effekt ist der gleiche wie in einer Trockensauna mit einer Lufttemperatur von 100 Grad Celsius. Solange Sie liegen bleiben, können Sie eine beträchtliche Zeit in der Sauna bleiben, da die Luft ein schlechter Wärmeleiter ist (wenn Sie Ihren Körper auf ein Metall legen, das dieselbe Temperatur wie in der Sauna hat, werden fast sofort brennende Wunden verursacht). Aber sobald Sie sich bewegen, können Sie aufgrund des Wärmetransports durch Konvektion, der Sie sehr schnell aufheizt, nicht zu lange in der Sauna bleiben. Versuchen Sie, Ihre Hände im Ofen zu bewegen, und spüren Sie, wie schnell sie heiß werden.

Sie können den gleichen Effekt in sehr kalter Luft sehen, die Sie umgibt. Wenn Sie keinen Wind spüren, können Sie ziemlich lange in der kalten Luft bleiben (selbst in einer Luft von etwa minus 100 Grad), wiederum aufgrund der geringen Wärmeleitung Ihrer Haut an die Umgebungsluft. Aber wenn Sie während eines Sturms durch die kalte Luft gehen, wird der Windchill so sein, dass Sie nicht zu lange in der kalten Luft bleiben können, wegen des gleichen Wärmetransports durch Konvektion, der Ihre Haut viel schneller kühlt als durch Wärmeleitung allein.

Nachdem der Ofen einige Minuten gelaufen ist, erreicht der Ofen und die darin befindliche Luft die Solltemperatur (angenommen 200°C, kann aber je nach Einstellung variieren). Um jedoch Ihre Hand in den Ofen zu stecken, müssen Sie die Tür öffnen. Wenn Sie die Tür öffnen, tritt die heiße Luft schnell aus. Dann kann die Luft im Inneren des Ofens nicht in die Nähe von 200 °C kommen, da Luft ein schlechter Wärmeleiter ist und Zeit zum Aufheizen benötigt. Da Sie die Tür offen haben, wird das Innere des Ofens mit kalter Luft aufgefüllt, wenn die heiße Luft aufsteigt und den Ofen verlässt. All dies setzt natürlich voraus, dass Sie die Ofentür nicht mit der Hand im Inneren schließen.

Die Luft, die beim Öffnen sofort aus dem Backofen austritt, hat tatsächlich 200°C. Aber nicht länger als ein paar Momente mit Ihrer Hand in Kontakt sein, da sie sich schnell hebt. Das ist viel zu kurz für die Luft, um genug Wärme auf Ihre Hand zu übertragen, um Sie normalerweise zu verletzen, aber versuchen Sie das nicht zu Hause.

Das ist alles völlig richtig, aber (im Gegensatz zu meinem anderen Kommentar oben) vergessen Sie den überwältigenden Unterschied im thermischen Impuls von Luft im Vergleich zu Metallen und den meisten Feststoffen.
Dies impliziert, dass Sie sich (schnell) die Hand verbrennen würden, wenn Sie sie so hineinstecken würden, dass die heiße Luft nicht austritt. Ist das wahr?
@DennisJaheruddin Wenn die heiße Luft nicht austreten würde, würden Sie Verbrennungen bekommen. Es würde im Grunde gekocht, wie Sie Fleisch kochen. Das Problem (auf das mehrfach hingewiesen wurde) ist, dass die Wärmeübertragung zwischen der Luft und der Hand nicht die beste ist, also wird es Ihnen wahrscheinlich für ein paar Sekunden gut gehen, dann werden Sie Verbrennungen unterschiedlichen Grades bekommen und nach ein paar zehn Minuten/Stunden, haben Sie eine perfekt gekochte Hand.

Luft ist kein sehr guter Leiter. Betrachten Sie einfach Ihren Kuchen als Beispiel. Wenn Luft ein guter Wärmeleiter wäre, würden Sie schwarzen Kuchen essen!

Wenn ich einen Kuchen bei 200 ° C backen würde, wäre er wahrscheinlich schwarz, wenn die Mitte gar ist. :-P

Beachten Sie, dass dieser Effekt nicht nur Luft betrifft, sondern bei allen Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit beobachtet werden kann. Hier ist zum Beispiel ein Typ, der mit seiner bloßen Hand ein leuchtend gelbes (ca. 900 ° C) Stück Aerogel hält, gerade aus dem Ofen:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

(entnommen aus diesem YouTube-Video).

Neben all den guten Antworten wird nicht erwähnt, dass die Hand aktiv gekühlt wird, zB durch die Blutzirkulation (und wie Overclocker wissen, ist die Flüssigkeitskühlung in vielerlei Hinsicht überlegen). Daher könnte die Hand wahrscheinlich auf unbestimmte Zeit im Ofen bleiben, da sie die verbleibende Masse des menschlichen Körpers hat, in die sie die Wärme abgeben kann.

Ich glaube nicht, dass das so gut funktionieren würde. Ihre Hand würde durch die Strahlung immer noch viel zu heiß werden, denke ich.
@Jmac Das würde vom Heizelement abhängen. Wenn sich direkt über der Hand ein glühender Widerstandsheizkörper befindet (das ist normalerweise der Fall), brennt seine Strahlung. Eine andere übliche Methode ist ein Ventilator, der heiße Luft bläst. Das könnte in Ordnung sein.
Sogar Konvektionsöfen haben oft ungeschützte Elemente. Selbst bei reiner Konvektion müssen sie die Luft heißer machen, um damit zu kochen, damit es möglicherweise noch brennt.
@Jmac Ich gebe zu, dass es schwer zu sagen ist. Eine Sauna bei 100 ° C ist mit Ganzkörpereintauchen zu bewältigen, und die Gliedmaßen sind das Letzte, was sich überhitzt anfühlt. Ich wette, dass wahrscheinlich nur die Hand mit reiner Konvektion fertig wird.
Eine Sauna ist anders als eine erzwungene Konvektion. Es ist freie Konvektion, die nichts kochen soll. Ein Ofen ist Zwangskonvektion zum Zweck des Kochens. Längere Belichtungszeiten sind eine schlechte Idee.
Blut transportiert nicht viel Wärme ab. Tatsächlich ist es die kühle Luft mit Raumtemperatur, die durch den Ofen strömt, die Ihre Hand relativ kühl hält.
Es ist eine interessante Frage. Wenn Sie irgendwie abstrakt Ihre Hand in einem Würfel aus 200-Grad-Luft sitzen lassen könnten, der gleichmäßig bei 200 Grad blieb (und es gab keine anderen Effekte, keine strahlenden Wände usw.) - wie lange könnten Sie tatsächlich durchhalten? , und wäre der "Wasserkühlungseffekt" wichtig? Ich weiß nicht.
@Dr.Funk Letztendlich glaube ich jedoch, dass dies ein wichtiger Faktor ist. Die Haut beginnt, die lebende papilläre Dermis zu erhitzen, die schnell abstirbt, wenn sie nicht aktiv gekühlt wird; Die meisten lebenden Säugetiergewebe sterben bei Temperaturen über 40 °C schnell ab. Die Wärme würde sonst in wenigen Sekunden den PD erreichen. Und Sie können viel besser als 40 ° C sein, selbst wenn Sie fast eine Stunde bei 100 ° C in der Sauna sitzen, solange Sie viel trinken. Sie würden es sicherlich wissen (Sie würden sich durch und durch schrecklich fühlen), wenn erhebliche Teile Ihres Körpers in der Sauna sogar weit über 38 ° C erhitzt würden.
@LLlAMnYP - Wie kann die Wärme in die verbleibende Masse des Körpers abgegeben werden, wenn die Temperatur der verbleibenden Masse etwa 37 Grad Celsius beträgt? Weil Ihre Hauttemperatur über 37 Grad Celsius liegt?
@descheleschilder Natürlich ist es größer. Die Frage ist, wie Kommentatoren angesprochen haben, wie viel größer angesichts der möglichen Bandbreite von Bedingungen in einem Ofen.
@LLlAMnYP - Wird Ihr Körper nicht nach einiger Zeit durch die aufgenommene Wärme überhitzt und verursacht massives Fieber?
@descheleschilder Nein, der Korpus steht außerhalb des Ofens und hat viele Möglichkeiten, überschüssige Hitze loszuwerden.
@LLlAMnYP-Aber diese Mechanismen (wie Schwitzen) kühlen nur die äußere Körpertemperatur.
@descheleschilder ...einen Temperaturgradienten zu schaffen, der einen Wärmefluss aus dem tiefen Inneren des Körpers nach außen ermöglicht. Ich habe das Gefühl, dass Sie (glauben, Sie haben) einen Fehler in meiner Argumentation gefunden haben und Fragen stellen, die mich dazu bringen sollten, den Fehler zu erkennen. Aber ich hatte vielleicht etwas anderes im Sinn und verstehe daher nicht, worauf Sie hinauswollen. Könnten Sie konkreter werden?
@LLlAMnYP-Wärme wird durch die geringe Luftleitung auf Ihre Hand übertragen. Wenn die Temperatur Ihrer Hand eine bestimmte Temperatur erreicht (über 27 Grad Celsius), wird die Wärme von Ihrer Hand durch das Kühlsystem abgeführt, das wiederum die Wärme durch Ihren ganzen Körper verteilt, dessen Temperatur steigt, also der Temperaturgradient zwischen den innere Körper und die Haut nimmt zu, wodurch Schweiß entsteht, der Ihren Körper kühlt. Es ist die Frage, wie viel Wärme von der Hand aufgenommen und durch Schweißverdunstung abgegeben wird, wird mir jetzt klar. Bei normaler Küchentemperatur gebe ich dir recht. Gute Antwort!
Im Vergleich zu jemandem, der Fieber hat, nimmt die Hand im Ofen sehr wenig Wärme auf. Bei Fieber wird Ihr Körper viel stärker erhitzt, als wenn Sie Ihre Hand in einen Ofen stecken. Und deine Hand im Ofen fängt auch an zu schwitzen, also...

Um noch einen Schritt weiter zu gehen: Stellen Sie sich das gleiche Experiment vor, aber jetzt wird der Ofen mit Wasserdampf bei 200 ° C und nicht mit Luft gefüllt.

Die Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit von Wasserdampf ist etwa so schlecht wie die von Luft. Aber du wärst trotzdem schwer verbrannt!

Der Unterschied besteht darin, dass Wasserdampf an Ihrer Hand kondensieren und seine latente Wärme freisetzen würde.

Heiße Luft verbrennt Sie also nicht, weil ihre Wärmekapazität gering ist (es braucht wenig Wärme, um ihre Temperatur stark zu ändern), weil ihre Wärmeleitfähigkeit gering ist (Luft leitet die Wärme von den Wänden des Ofens nicht gut zu Ihrer Hand) und weil es seinen Zustand bei Berührung mit Ihrer Hand nicht ändert.

@DSuchet - Meinst du mit "Wasserdampf" Dampf?
Ja. Aber denken Sie daran, dass Dampf nicht der trübe Strahl ist, der aus der Teekanne kommt - das sind Tröpfchen flüssigen Wassers. Dampf ist wie Luft unsichtbar.
Also Luft mit sehr hoher Luftfeuchtigkeit?
„Luft“ ist eine Mischung aus hauptsächlich N2 und O2, mit etwas Ar und H2O. Die Luftfeuchtigkeit ist das Verhältnis zwischen dem Wasserdampfpartialdruck und seinem Sättigungsdruck bei gleicher Temperatur. Wenn ich sage "mit Dampf gefüllt", meine ich Dampf mit einem Dampfdruck von 1 Atm - dh kein N2 oder O2 mehr vorhanden.

Luft ist nicht wärmeleitend genug, um in so kurzer Zeit genügend Wärmeenergie zu übertragen, dass sie als besonders schmerzhaft empfunden wird. Versuchen Sie jedoch, Ihren Arm etwas länger darin zu lassen, und er könnte für Ihren Geschmack etwas zu knusprig werden.

Warum verbrennt sich meine Hand im Backofen bei 200 °C nicht an der Luft?
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