Warum wird mir kälter, wenn ich aus dem Schwimmbad komme? [Duplikat]

Ihr Freund hat recht, wenn er sagt, dass hier auf die Wärmekapazität zu achten ist. Wenn die Flüssigkeit mit Ihnen in Kontakt kommt, beginnt sie, Wärme zu absorbieren, bis sie die gleiche Temperatur wie Ihr Körper erreicht. Da die Wärmekapazität von Wasser höher ist, würde Wasser unter der Annahme, dass beide Flüssigkeiten die gleiche Ausgangstemperatur hätten, mehr Wärme von Ihrem Körper aufnehmen als Alkohol. Dies ist jedoch noch lange keine endgültige Antwort ...

Sie erwähnen den "Brennpunkt" dieser Substanzen. Ich glaube du meintest den Siedepunkt. Obwohl Sie die richtige Intuition haben, um zu glauben, dass die Verdunstung wichtig ist, ist der Siedepunkt selbst nicht wichtig. Wenn Wasser oder Alkohol auf Ihren Körper gespritzt wird, erreicht es tatsächlich nie seinen Siedepunkt (das würde bedeuten, dass entweder unser Körper oder die Atmosphäre etwa 80 oder 100 Grad Celsius haben würden, was hoffentlich nie passiert). Das bedeutet, dass Flüssigkeiten verdampfen können, ohne ihren Siedepunkt zu erreichen. Darum geht es beim Dampfdruck . Der Dampfdruck kann als die Tendenz von Partikeln definiert werden, aus der Flüssigkeit zu „entweichen“ (ein höherer Dampfdruck bedeutet, dass eine Flüssigkeit eine höhere Tendenz zum Verdampfen hat). Und da die Verdunstung Energie erfordert,

Es hat auch damit zu tun, wie Ihr Körper diese „Kälte“ wahrnimmt. Kälte an sich existiert nicht wirklich. Es ist nur ein Wort, das wir verwenden, um etwas zu beschreiben, das weniger thermische Energie hat als ein abstrakter Bezugspunkt. In unserem Fall ist „Kältegefühl“ also einfach, wie wir das Gefühl beschreiben, wenn Wärme unseren Körper verlässt. Je mehr Wärme Ihren Körper in einem bestimmten Moment verlässt, desto „kälter“ werden Sie sich fühlen.

Angenommen, Sie sind in Situation 2 mit der gleichen Menge Wasser und in Situation 3 mit Ethanol bedeckt und nehmen an, dass Sie nur dort stehen und darauf warten, unter genau denselben atmosphärischen Bedingungen für beide Situationen zu trocknen, dann würde Ihr Körper tatsächlich mehr Wärme an das Wasser abgeben als es würde zu Ethanol. Das bedeutet jedoch nicht, dass sich Wasser kälter anfühlen würde. Sie müssen sich die Geschwindigkeit ansehen, mit der diese Wärme verloren geht.

Da die Wärmeleitfähigkeit von Wasser höher ist als die von Ethanol, kann man normalerweise davon ausgehen, dass die Geschwindigkeit, mit der es Energie absorbiert, um seine Temperatur zu erhöhen, ebenfalls höher ist (tatsächlich etwa viermal schneller). Alkohol ist jedoch sehr flüchtig, er verdunstet viel schneller als Wasser und nimmt zu diesem Zweck mehr Energie auf. Obwohl der Dampfdruck ein guter Indikator für die Verdampfungsgeschwindigkeit ist, wird er normalerweise in geschlossenen Systemen verwendet. Wir können zwar immer noch sagen, dass Alkohol eine höhere Tendenz zum Verdampfen hat, aber wir können nicht sicher sagen, wie viel schneller es passieren wird.

Sie müssen auch die Menge jedes Gases (Wasser und Alkohol) in der Atmosphäre betrachten. Wenn die Atmosphäre für ein bestimmtes Gas gesättigt ist, wird es für dieselbe Flüssigkeit schwieriger, zu verdampfen. Bei Ethanol kann man davon ausgehen, dass es nur Spuren in der Atmosphäre gibt. Wasser hingegen ist ein ganz anderer Fall, da es normalerweise eine gute Menge davon in der Atmosphäre gibt. Diese Wassermenge in der Atmosphäre kann durch die relative Luftfeuchtigkeit angegeben werden . Wir wissen auch, dass die Verdunstungsgeschwindigkeit umgekehrt proportional zur relativen Luftfeuchtigkeit ist. Das bedeutet, dass, während nichts die Verdunstung von Ethanol verhindert, eine mit Wasserdampf gesättigte Atmosphäre (hohe relative Luftfeuchtigkeit) die normale Verdunstung von Wasser verhindern könnte.

In Anbetracht dessen ist es sehr schwierig, eine eindeutige Antwort auf Ihre Frage zu geben. Normalerweise nimmt Wasser Wärme schneller auf als Alkohol und kann obendrein mehr davon aufnehmen. Die schnelle Geschwindigkeit, mit der Alkohol verdunstet, bedeutet jedoch, dass er mehr Energie aufnehmen muss, was die Waage kippen kann. Bei den richtigen atmosphärischen Bedingungen (hohe relative Luftfeuchtigkeit) ist es möglich, dass sich Alkohol auf Ihrer Haut „kälter“ anfühlt.

Nun, wenn Sie mir gestatten, würde ich Sie gerne dazu bringen, mehr über die Angelegenheit nachzudenken.

Ihre Hypothese beruhte, glaube ich, auf persönlichen Erfahrungen. Ich bezweifle jedoch, dass Sie zum Zeitpunkt des "Spritzens" die relative Luftfeuchtigkeit aufgezeichnet und auch nicht die Menge der beteiligten Flüssigkeit gemessen haben. Auch wenn Ihr Körper tatsächlich in der Lage ist, ein stärkeres Signal an Ihr Gehirn zu senden, wenn mehr Wärme verloren geht, ist es nicht gerade das beste Werkzeug, um die Wärmeübertragung zu messen. Tatsächlich kann Ihr Körper dazu verleitet werden, sehr seltsame Dinge zu denken, wenn es um Hitze geht.

Ich schlage vor, wenn Sie bereit sind, das folgende Experiment durchzuführen, bevor Sie mit dem Lesen dieser Antwort fortfahren:

Füllen Sie 3 Schalen mit Wasser - Die linke mit kaltem Wasser (kaltes Leitungswasser und Eiswürfel funktionieren gut) - Die mittlere mit Wasser in Raumtemperatur - Die rechte mit heißem Wasser (aus dem Wasserhahn, nur nicht verbrennen!)

Legen Sie Ihre linke Hand in die kalte Schüssel und Ihre rechte Hand in die heiße Schüssel und lassen Sie Ihre Hände etwa eine Minute lang untergetaucht.

Legen Sie dann beide Hände gleichzeitig in das Wasser mit Raumtemperatur. Wie fühlen Sie sich? Fühlt sich das Wasser für beide Hände „heiß“ oder „kalt“ an? Es sollte, nein? Schließlich befinden sie sich in derselben Schüssel, die mit demselben Wasser mit derselben Temperatur gefüllt ist ...

Was ich mit dieser Erfahrung meine ist, dass, obwohl wir die Wissenschaft hinter dem Gefühl von Kälte beschreiben können, wenn man mit Wasser oder Alkohol bespritzt wird, Ihr Körper einfach nicht das richtige Werkzeug ist, um die Situation genau zu messen. Wie gesagt, Ihre Hypothese war wahrscheinlich das Ergebnis früherer Erfahrungen. Wenn jedoch sogar die Temperatur Ihrer Haut beeinflussen kann, wie Sie Wärme wahrnehmen, könnte es dann nicht möglich sein, dass diese Erfahrungen tatsächlich nicht miteinander verglichen werden können?

In einem Labor könnten wir eine Simulation durchführen, bei der Wasser und Alkohol bei Raumtemperatur auf zwei identische Metallplatten (oder noch besser eine Substanz mit hautähnlichen wärmebezogenen Eigenschaften) zunächst bei derselben Temperatur (etwa 37 Grad Celsius) platziert werden wie eine gute Idee) und lassen Sie sie 5 Sekunden lang stehen, eine Zeit, die lang genug ist, um eine messbare Wärmemenge zu übertragen, aber kurz genug, dass es nicht allzu unähnlich ist, mit Wasser bespritzt zu werden. Später konnten wir berechnen, wie viel Wärme auf jede Flüssigkeit übertragen wurde, indem wir den Temperaturabfall von ihrem jeweiligen Metallblech messen. Teilen Sie die übertragene Gesamtwärme durch 5 Sekunden und Sie erhalten die Geschwindigkeit, mit der jede Flüssigkeit Wärme absorbiert, wobei eine höhere Absorptionsrate ein theoretisches "kälteres" Gefühl von Ihrem Körper bedeutet.

Und selbst dann wäre es immer noch unmöglich zu garantieren, dass sich eine der Flüssigkeiten definitiv kälter anfühlt als die andere. Nur dass dies wahrscheinlicher ist, da es unmöglich ist, Sie mit beiden Flüssigkeiten an genau derselben Stelle zur selben Zeit zu bespritzen, sodass Sie wirklich sagen können, dass keine anderen Faktoren Ihre Wahrnehmung beeinflusst haben könnten.

Ich vermute, Sie sprechen von Kühlung durch Verdunstung. Wenn Sie etwas Masse verdampfen,$m$, einer Flüssigkeit verliert man eine Menge Wärme$mL$, Wo$L$ist die latente Verdampfungswärme . Wie kalt Sie sich fühlen, hängt wahrscheinlich von der Wärmeverlustrate ab, dh der Wärmemenge, die pro Sekunde verloren geht. Dies wäre gegeben durch:

Alkohol hat eine geringere latente Verdampfungswärme als Wasser, 841 kJ/kg, während Wasser 2257 kJ/kg beträgt, aber Alkohol verdunstet schneller, weil sein Siedepunkt niedriger ist$dm/dt$wird für Alkohol höher sein als für Wasser. Die Erfahrung (mit Aftershave) legt nahe, dass sich Alkohol tatsächlich kälter anfühlt als Wasser, sodass vermutlich die schnellere Verdunstungsrate von Ethanol die geringere latente Wärme kompensiert.

Ich vermute, dass die Berechnung der Verdunstungsraten sehr schwierig wäre, da sie von vielen Umweltfaktoren abhängt. Ein schnelles Google hat dieses Papier gefunden , das darauf hindeutet, dass Ethanol unter typischen Bedingungen fast fünfmal so schnell verdunstet wie Wasser. Da der latente Wärmeunterschied weniger als ein Faktor drei beträgt, würde dies erklären, warum sich Alkohol kälter anfühlt.