Onderkoeling: Water vs. Lucht
Moderator: ArcherBarry
Forumregels
(Middelbare) school-achtige vragen naar het forum "Huiswerk en Practica" a.u.b.
Zie eerst de Huiswerkbijsluiter
(Middelbare) school-achtige vragen naar het forum "Huiswerk en Practica" a.u.b.
Zie eerst de Huiswerkbijsluiter
-
- Berichten: 30
Onderkoeling: Water vs. Lucht
Ik vroeg me af: waarom heb je eerder last van onderkoeling als je bijvoorbeeld in water licht dan in lucht van dezelfde temperatuur?
Ik weet dat water een hogere warmte capaciteit heeft dus water neemt langzamer warmte op.
alvast bedankt,
JvE
Ik weet dat water een hogere warmte capaciteit heeft dus water neemt langzamer warmte op.
alvast bedankt,
JvE
- Berichten: 11.177
Re: Onderkoeling: Water vs. Lucht
Je slaat eigenlijk de spijker meteen op zijn kop. Water heeft meer energie nodig om op te warmen. Dat betekent omgekeerd dat voor dezelfde hoeveelheid warmte, meer lucht nodig is om dat af te voeren.
-
- Berichten: 516
Re: Onderkoeling: Water vs. Lucht
Dat vind ik geen goede uitspraak.Ik weet dat water een hogere warmte capaciteit heeft dus water neemt langzamer warmte op.
Water heeft een hogere warmtecapaciteit, dus het moet meer energie opnemen om één graad celcius op te warmen (in vergelijking met bijvoorbeeld lucht). De snelheid van energieoverdracht heeft niet zozeer iets te maken met warmtecapaciteit.
- Berichten: 6.853
Re: Onderkoeling: Water vs. Lucht
Warmtetransportsnelheid is inderdaad alleen afhankelijk van de temperatuurgradient en de warmtegeleidingscoefficient van alle componenten van het systeem.
Als je werkelijk in water en in lucht van dezelfde temperatuur ligt, koel je daarom precies even snel af.
In de praktijk zul je in bulk water van 10C veel sneller afkoelen dan in stilstaande bulk lucht van die temperatuur. Dit komt doordat er zich door de lage warmtecapaciteit al snel een kussentje van warmere lucht om je heen vormt, en de gradient dus lager wordt. Voor water is heel veel warmte nodig om die warmere laag om je heen te vormen, en tegen die tijd heb je het al koud.....
Als je werkelijk in water en in lucht van dezelfde temperatuur ligt, koel je daarom precies even snel af.
In de praktijk zul je in bulk water van 10C veel sneller afkoelen dan in stilstaande bulk lucht van die temperatuur. Dit komt doordat er zich door de lage warmtecapaciteit al snel een kussentje van warmere lucht om je heen vormt, en de gradient dus lager wordt. Voor water is heel veel warmte nodig om die warmere laag om je heen te vormen, en tegen die tijd heb je het al koud.....
-
- Berichten: 1.816
Re: Onderkoeling: Water vs. Lucht
Warmtetransportsnelheid? , dacht dat we dat gewoon warmte-geleiding noemden, vroeger. Hoewel ik het eigenlijk geen slechte benaming vind.
Hoe dan ook, als dit gaat om mensen dan zijn er nogal wat meer factoren belangrijk.
Ik denk dat RWWH zich deels tegenspreekt, door te stellen dat je in lucht en water v/d dezelfde temp. evensnel afkoelt en daarna zegt dat dat in de praktijk niet zo is.
Ik denk dat het komt omdat de warmte-geleiding van water gewoon vele malen groter is dan lucht. (Nog afgezien van de stromingen die plaats vinden)
Ga maar met je voeten staan op een stuk steen of een stuk hout v/d zelfde temp. je merkt snel het verschil.
Daarbij heeft een mens haren en die werken niet isolerend met water, maar wel met lucht, dat daar blijft hangen.
Hoe dan ook, als dit gaat om mensen dan zijn er nogal wat meer factoren belangrijk.
Ik denk dat RWWH zich deels tegenspreekt, door te stellen dat je in lucht en water v/d dezelfde temp. evensnel afkoelt en daarna zegt dat dat in de praktijk niet zo is.
Ik denk dat het komt omdat de warmte-geleiding van water gewoon vele malen groter is dan lucht. (Nog afgezien van de stromingen die plaats vinden)
Ga maar met je voeten staan op een stuk steen of een stuk hout v/d zelfde temp. je merkt snel het verschil.
Daarbij heeft een mens haren en die werken niet isolerend met water, maar wel met lucht, dat daar blijft hangen.
LiA
-
- Berichten: 516
Re: Onderkoeling: Water vs. Lucht
Dit klopt ook niet helemaal he. Zoals Thionyl en jijzelf al zei: water en lucht hebben een andere warmtegeleidingscoëfficiënt. Dus je zal niet even snel afkoelen.Als je werkelijk in water en in lucht van dezelfde temperatuur ligt, koel je daarom precies even snel af.
Het hangt wel van meerdere factoren af. Zoals het temperatuursverschil tussen beide lichamen, stoffen, fluïda ..., de geleidingscoëfficiënt, of er stroming is, en welk soort stroming (laminair of turbulent), ...
- Berichten: 6.853
Re: Onderkoeling: Water vs. Lucht
Toch wel. Als de warmtegeleiding niet perfect is, dan is de lucht of het water waar je in ligt niet de zelfde temperatuur als de bulk. En dus is de contactlaag met je lichaam dan anders van temperatuur. Slecht transport zorgt voor een andere contacttemperatuur en dat zorgt dan voor een andere hoeveelheid stroming. Zoals ik schreef maar in andere woorden: als de temperatuur van het medium waarmee je in contact bent werkelijk gelijk is, dan koel je precies even snel af.Dit klopt ook niet helemaal he. Zoals Thionyl en jijzelf al zei: water en lucht hebben een andere warmtegeleidingscoëfficiënt. Dus je zal niet even snel afkoelen.rwwh schreef: Als je werkelijk in water en in lucht van dezelfde temperatuur ligt, koel je daarom precies even snel af.
In zeer turbulent water en in een 100% RH gigastorm van beide 10C zul je denk ik wel degelijk even snel afkoelen omdat dan alleen het warmtetransport in je lichaam door je huid van belang is en niet meer het transport in het medium waarin je ligt.
-
- Berichten: 1.816
Re: Onderkoeling: Water vs. Lucht
Volgens mij klopt dat ook niet, want dan krijg je ook weer verdampingsafkoelingen, de zg chill-factor.
De warmtecap. heeft er, vlg mij, helemaal niets mee te maken. Straling sluit ik ook maar uit en dus blijft geleiding (en stroming) over.
Tenslotte gaat het hier om, zeg, 15 minuten in water of lucht van de zelfde temp. en wat dan de gevolgen zijn en waarom.
Tijdens de convooien v/d 2e Wereldoorlog in de Noordelijke ijszee hadden de lieden die in het water vielen ca 1-2 minuten overlevingskans (zeewater temp ca -2 °C), terwijl de luchttemp. een heel stuk lager was en dat konden ze wel een paar uur uithouden.
De warmtecap. heeft er, vlg mij, helemaal niets mee te maken. Straling sluit ik ook maar uit en dus blijft geleiding (en stroming) over.
Tenslotte gaat het hier om, zeg, 15 minuten in water of lucht van de zelfde temp. en wat dan de gevolgen zijn en waarom.
Tijdens de convooien v/d 2e Wereldoorlog in de Noordelijke ijszee hadden de lieden die in het water vielen ca 1-2 minuten overlevingskans (zeewater temp ca -2 °C), terwijl de luchttemp. een heel stuk lager was en dat konden ze wel een paar uur uithouden.
LiA
Re: Onderkoeling: Water vs. Lucht
Uit dit voorbeeld kun je afleiden dat de warmtecapaciteit de cruciale factor is.Tijdens de convooien v/d 2e Wereldoorlog in de Noordelijke ijszee hadden de lieden die in het water vielen ca 1-2 minuten overlevingskans (zeewater temp ca -2 °C), terwijl de luchttemp. een heel stuk lager was en dat konden ze wel een paar uur uithouden.
Deze lieden waren niet naakt maar droegen hele dikke kleding tegen de kou, in de lucht was de lichaamswarmte en beperkte geleiding van lucht en de lage warmtecapaciteit voldoende om een te groot warmteverlies tegen te gaan, in het water was ook met beperkte geleiding de warmtecapaciteit van het water hoog genoeg om de lichaamstemperatuur binnen minuten graden te laten dalen met onderkoeling tot gevolg.
-
- Berichten: 1.816
Re: Onderkoeling: Water vs. Lucht
Fout, denk ik. Nogmaals het is niet de warmtecap., maar de geleiding.
Natte kleding heeft nauwelijks isolatie waarde, in water beschermt het tegen stroming, niet tegen geleiding.
Een omgekeerd VB. De warmte cap. van plastic is niet zo groot, maar het maakt soms ijzingwekkende brandwonden als het in gesmolten vorm op je huid valt en water helpt dan niet of nauwelijks. Een even grote druppel gesmolten Alu geeft met dezelfde procedure veel minder schade, hoewel de warmte cap. groter is.
Natte kleding heeft nauwelijks isolatie waarde, in water beschermt het tegen stroming, niet tegen geleiding.
Een omgekeerd VB. De warmte cap. van plastic is niet zo groot, maar het maakt soms ijzingwekkende brandwonden als het in gesmolten vorm op je huid valt en water helpt dan niet of nauwelijks. Een even grote druppel gesmolten Alu geeft met dezelfde procedure veel minder schade, hoewel de warmte cap. groter is.
LiA
- Berichten: 6.853
Re: Onderkoeling: Water vs. Lucht
Lees nog maar eens wat ik schrijf. Lucht van 100% RH (relative humidity) neemt geen vocht meer op.Volgens mij klopt dat ook niet, want dan krijg je ook weer verdampingsafkoelingen, de zg chill-factor.
-
- Berichten: 1.816
Re: Onderkoeling: Water vs. Lucht
OK. RH niet begrepen.
Maar we hebben het niet hier over windkracht weetikveel en turbulente waterstromen, gewoon het feit dat je in water sneller afkoelt dan in lucht.
En warmte cap. en geleiding zijn, vlg. mij, niet met elkaar verbonden.
J/K.g en geleiding is K.s/m (of zo), zal dat later eens na zoeken. Maar uit 't hoofd, is vlg mij de geleidbaarheid van water zo'n 30 x groter dan lucht en daarmee dus een belangrijke, zoniet de belangrijkste, factor.
Bovendien hebben we het over bulk, dus het afkoelend medium is zo groot dat ze zelf nauwelijks opgewarmd wordt.
Maar we hebben het niet hier over windkracht weetikveel en turbulente waterstromen, gewoon het feit dat je in water sneller afkoelt dan in lucht.
En warmte cap. en geleiding zijn, vlg. mij, niet met elkaar verbonden.
J/K.g en geleiding is K.s/m (of zo), zal dat later eens na zoeken. Maar uit 't hoofd, is vlg mij de geleidbaarheid van water zo'n 30 x groter dan lucht en daarmee dus een belangrijke, zoniet de belangrijkste, factor.
Bovendien hebben we het over bulk, dus het afkoelend medium is zo groot dat ze zelf nauwelijks opgewarmd wordt.
LiA
-
- Berichten: 1.816
Re: Onderkoeling: Water vs. Lucht
Heb alles maar eens nagezocht, anders wordt het een welles nietes spelletje en dat schiet niet op.
Wat er gebeurt is volgens mij te vergelijken met een warmte-wisselaar en daar wordt dan gesproken over warmteoverdracht.
De bewegingsenergie v/d warme huidmoleculen (Ek), wordt bij het contact overgedragen op de koelere kontaktlaag (water of lucht hier).
Daarna vindt er warmte afvoer plaats door vooral convectie en wat geleiding. En intern door convectie (bloedsomloop) snel weer toegevoerd naar de buitenkant, waardoor dus algehele afkoeling plaats vindt.
De factoren die daar een rol bij spelen zijn oa: viscositeit, dichtheid, soortelijke warmte, uitzettingscoëff., oppervlakte en oppervlaktegesteldheid, warmtegeleiding en nog wel een paar, zoals volume. Dikke mensen overleven kou beter dan magere mensen.( derde macht tegen tweede macht)
Vond verder 2 getallen voorbeelden voor een richtwaarde α.(warmteverliesfactor)
warmte overdracht van warm metaal naar lucht: α=2,3 + 11,6√v.
warmte overdracht van warm metaal naar water:α=350 + 2100√v.
eenheid J/m2.s.K en v=stroomsnelheid koelstof m/s).
Metaal is helaas geen lichaamshuid, maar vond die verschillen wel indrukwekkend, zelfs als zou v=0 m/s zijn.
Overigens is de eenheid van geleiding: J/m.s.K
Wat er gebeurt is volgens mij te vergelijken met een warmte-wisselaar en daar wordt dan gesproken over warmteoverdracht.
De bewegingsenergie v/d warme huidmoleculen (Ek), wordt bij het contact overgedragen op de koelere kontaktlaag (water of lucht hier).
Daarna vindt er warmte afvoer plaats door vooral convectie en wat geleiding. En intern door convectie (bloedsomloop) snel weer toegevoerd naar de buitenkant, waardoor dus algehele afkoeling plaats vindt.
De factoren die daar een rol bij spelen zijn oa: viscositeit, dichtheid, soortelijke warmte, uitzettingscoëff., oppervlakte en oppervlaktegesteldheid, warmtegeleiding en nog wel een paar, zoals volume. Dikke mensen overleven kou beter dan magere mensen.( derde macht tegen tweede macht)
Vond verder 2 getallen voorbeelden voor een richtwaarde α.(warmteverliesfactor)
warmte overdracht van warm metaal naar lucht: α=2,3 + 11,6√v.
warmte overdracht van warm metaal naar water:α=350 + 2100√v.
eenheid J/m2.s.K en v=stroomsnelheid koelstof m/s).
Metaal is helaas geen lichaamshuid, maar vond die verschillen wel indrukwekkend, zelfs als zou v=0 m/s zijn.
Overigens is de eenheid van geleiding: J/m.s.K
LiA
- Berichten: 6.853
Re: Onderkoeling: Water vs. Lucht
Mooie praktijkgetallen! Factor honderd klinkt "goed".