Mengapa kipas angin membuat kita merasa lebih dingin daripada lebih hangat di ruangan yang dingin? [duplikat]
Tetap di ruangan tertutup yang dingin, nyalakan kipas angin yang diarahkan ke Anda, itu membuat Anda merasa lebih dingin daripada lebih hangat. Mengapa?
Berikut pengertian kalor:
Materi ada dalam bentuk fisik yang berbeda - padat, cair, dan gas. Semua materi terbuat dari partikel kecil yang disebut atom, molekul, dan ion. Partikel-partikel kecil ini selalu bergerak - baik bertabrakan atau bergetar bolak-balik. Ini adalah gerakan partikel yang menciptakan suatu bentuk energi yang disebut energi panas (atau panas) yang ada di semua materi ...
jadi sebelum menyalakan kipas angin, molekul udara relatif diam dan tidak banyak bergerak. Setelah menyalakan kipas angin, mereka bergerak jauh lebih cepat sehingga gerakan partikelnya lebih banyak dan seharusnya menimbulkan panas, tapi kenapa kita tidak bisa merasakan panas pada tubuh dan kulit kita saat berdiri di depan kipas angin? (Setidaknya dalam pengalamanku)
Jawaban
Pertama-tama, itu bukanlah definisi panas. Panas adalah perpindahan energi hanya karena perbedaan suhu. Apa yang dijelaskan dalam posting Anda lebih seperti definisi energi internal (energi kinetik dan potensial pada tingkat mikroskopis).
Alasan Anda merasa lebih dingin dengan kipas angin menyala adalah pergerakan udara di atas kulit Anda meningkatkan laju perpindahan panas dari kulit Anda dengan meningkatkan koefisien perpindahan panas konveksi. Persamaan yang relevan adalah hukum pendinginan Newton
$$\dot Q=hA(T_{s}-T_{∞})$$
Dimana $\dot Q$ adalah kecepatan perpindahan panas, $T_s$ adalah suhu kulit, $T_∞$ adalah suhu udara curah udara yang jauh dari kulit, $A$ adalah luas penampang kulit, dan $h$adalah koefisien perpindahan panas konvektif. Semakin cepat udara bergerak semakin besar$h$adalah, semua hal lain dianggap sama. Akibatnya, gerakan udara memaksa udara yang dekat dengan kulit untuk membawa panas pergi meningkatkan efisiensi perpindahan panas dari kulit ke udara.
Anda mungkin pernah mendengar tentang "faktor angin dingin". Untuk suhu udara yang sama, angin meningkatkan kehilangan panas dari kulit sehingga udara terasa lebih dingin daripada saat tidak ada angin.
Terima kasih atas jawabannya yang pasti membantu, satu pertanyaan saja, apakah kita mengabaikan gerakan molekul udara akibat pergerakan kipas karena terlalu kecil, dapat diabaikan dan kipas tidak berputar cukup cepat? atau kipas angin yang menggerakan udara di ruangan dingin tidak pernah menimbulkan panas bahkan dalam tingkat mikroskopis, tidak peduli kecepatan kipas?
Ingatlah bahwa kipas tidak "membuat panas". Panas adalah perpindahan energi karena perbedaan suhu. Saya pikir yang sebenarnya Anda tanyakan adalah apakah kipas dapat meningkatkan suhu molekul udara karena kipas meningkatkan kecepatan molekul udara. Ada kemungkinan kipas dapat sedikit, tetapi tidak dapat diukur, meningkatkan suhu udara dengan "mengaduk" molekul udara, karena suhu udara adalah ukuran energi kinetik translasi rata-rata dari molekul udara. Tetapi koil motor kipas, yang menjadi panas saat motor berjalan, mungkin akan memiliki efek yang lebih besar pada suhu udara.
Semoga ini membantu.
Udara tenang di dekat kulit Anda memiliki kelembapan yang lebih tinggi dibandingkan udara yang dibawa kipas ke kulit Anda; udara yang lebih kering meningkatkan penguapan kelembapan dari kulit Anda. Tubuh Anda menyediakan panas laten untuk penguapan ini, sehingga Anda menjadi dingin.
Setelah membaca jawaban Bob D, saya akan mengatakan bahwa peningkatan perpindahan panas dari konveksi dan penguapan itu penting. Anda dapat mempertimbangkan kedua efek tersebut dengan meningkatkan koefisien perpindahan panas dalam rumus Bob D untuk mempertimbangkan penguapan. (Agar akurat secara teknis, penguapan adalah perpindahan massa dari tubuh ke udara, bukan perpindahan panas yang sebenarnya, tetapi efeknya dapat digabungkan ke dalam koefisien perpindahan panas. Lihat, misalnya, buku teks klasik Transmisi Panas McAdams.)
Selain dua jawaban bagus (sekarang), apa yang kita anggap sebagai panas / hangat dalam situasi paling umum disebabkan oleh pergerakan acak molekul udara.
Anda benar berpikir bahwa peningkatan energi kinetik molekul udara (yang disebabkan oleh kipas) akan mentransfer lebih banyak energi ke kulit Anda, sehingga meningkatkan suhu yang dirasakan. Seperti yang disebutkan oleh Carl Berger, ini pada dasarnya adalah proses yang sama yang membuat pesawat ruang angkasa yang memasuki kembali atmosfer bumi memanas - ada gerakan relatif antara objek / pengamat dan partikel udara dalam kedua kasus tersebut.
Namun, seperti yang dijelaskan oleh John Darby, aliran partikel yang seragam (yang disebabkan oleh kipas atau angin, misalnya, menyebabkan efek dingin, sehingga mendinginkan suhu yang dirasakan.
Jika partikel bergerak secara acak (seperti dalam udara "normal" tanpa angin), pergerakan acak dari masing-masing molekul (kira-kira) membatalkan dan tidak menyebabkan efek angin dingin. Namun mereka masih mentransfer energi ke kulit Anda, jadi peningkatan gerakan akan menyebabkan suhu yang dirasakan lebih tinggi.
Singkatnya, peningkatan partikel gerakan seragam memang mentransfer lebih banyak energi ke kulit Anda, tetapi efek pendinginan yang ditimbulkannya lebih kuat, jadi secara total, Anda merasakan penurunan suhu yang dirasakan. Jika tidak ada angin (pergerakan partikel acak), efek dingin tidak terjadi, yang berarti bahwa pergerakan partikel yang lebih tinggi sama dengan suhu yang dirasakan lebih tinggi.
Orang lain telah memberikan jawaban yang luar biasa. Tapi saya pikir satu hal lagi perlu di sini.
Mengapa kain basah menjadi kering saat angin bertiup?
Sebenarnya jika kita mengambil gelas kimia yang tertutup setengah diisi dengan air dan vakum di setengah bagian atas maka setengah bagian atas tidak vakum setelah kadang-kadang. Ini karena beberapa molekul energi yang lebih tinggi di air berhasil memutus pengaruh ikatan dan mengisi area vakum.
Setelah beberapa waktu, jumlah air yang tersisa di bagian bawah menjadi tetap. Jadi kita katakan bahwa air cair berada dalam kesetimbangan dengan keadaan uapnya.
Sekarang kembali ke pertanyaan Anda, ketika kipas angin dimatikan, udara di dekat kulit Anda hampir seimbang dengan kulit Anda tetapi ketika kipas dinyalakan, itu menciptakan situasi yang tidak seimbang yang menyebabkan penurunan tekanan keluar dan dengan demikian lebih cair. keluar dari kulit Anda untuk stabilitas dan dengan menguapkannya menghilangkan energi dan Anda merasa sejuk.
Semoga membantu 🙂.