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如何回答孩子「30℃洗澡水有點涼,30℃的氣溫卻很熱」?

2021-11-15知識

專業相關:

首先,人感覺冷和熱是因為人體向外散出或者吸收了熱量,向外散出能量就會覺得冷,吸收了外界的熱量就會覺得熱。所以人體感覺冷熱取決於外界空氣或者水的換熱能力。

第二,換熱能力除了和介質相關以外還和流動狀態有關系,簡單說就是流動速度越大換熱效果越好,洗澡時,水是流動的,但是空氣是基本靜止的,雖然有自然對流,但是速度要比水流速度小得多。

總的來說因為水的換熱能力比空氣強,同時洗澡時水是流動的(強迫對流),也就是說當外界溫度低於人體體溫時,相同溫度的水能帶走更多的熱量,所以人會覺得更冷。

專業角度來講:

溫度高於周圍環境的物體時會產生熱量傳遞。 牛頓冷卻定律 :當物體表面與周圍存在溫差時,單位時間從單位面積散失的熱量與溫度差成正比。(適用於強制對流以及溫差不太大)

其中h 為對流換熱系數,人體溫度約36.5度,是恒定的,水溫與氣溫都是30度也是定值。但水的自然對流換熱系數大約為1000 W/(m^2℃),強制對流是1000~15000 W/(m^2℃),而空氣自然對流換熱系數為5~25W/(m^2℃),差了量級,水會帶走更多的熱量。 】

當用30攝氏度的水洗澡時,因為是強迫對流而且水的換熱能力強,水會從人體帶走很多熱量,所以會覺得冷。

但30攝氏度的空氣不會從人體帶走很多能量,相反還會妨礙人體的散熱,所以會覺得熱。