Що робить пухову куртку такою теплою?

Людина, що вийшов на вулицю в холодну погоду без куртки, буде мерзнути, бо його тіло почне віддавати теплоту теплопровідністю і конвекцією в більш холодне повітря. Однак, якщо людина вийде на вулицю в пуховій куртці, йому буде дуже затишно і тепло.

Це пов’язано з тим, що пух – один з видів теплоізолюючих пір’я, що дає можливість гусям і качкам залишатися теплими під час плавання в холодній воді, – має структуру, утруднює рух прилеглих до тіла шарів повітря, перешкоджаючи їх переміщенню в більш холодний атмосферне повітря. Якщо повітря не здатний переміщатися, він не може відносити теплоту в навколишнє середовище.

Теплота завжди передається від гарячого до холодного. Людське тіло втрачає теплоту, коли прилеглі до нього молекули повітря отримують від тіла енергію, прискорюються і розлітаються в сторони, подалі від теплої шкіри. Кожна молекула повітря забирає із собою невелику кількість енергії. Чим більше енергії молекули віднесуть в навколишнє середовище, тим холодніше людині.

Пух дуже сильно знижує втрати тепла, перешкоджаючи процесу конвекції. Кожне пухова перо має тисячі найтонших відростків, що називаються волоконцами. Волоконця сусідніх пір’я переплітаються один з одним, формуючи ажурну мережу, яка ускладнює рух повітря. Ослаблення руху повітря, в свою чергу, зменшує термічну конвекцію, і тіло залишається теплим.

Як пухова куртка зберігає тепло (Малюнок вгорі)

Маленькі пір’я (пух), що заповнюють цю куртку, складаються з тисяч найтонших волоконец, які виросли на бічній поверхні гнучких волосків (малюнок праворуч). Така структура оберігає пух від звалювання і втрати ізоляційної здатності. Мережа. Волоконця пуху формують мережу, яка затримує молекули повітря (жовті кульки) у своїх осередках. Коли повітря не може циркулювати, він не може відносити тепло.

Пір’я. У гусака є пух (лівий малюнок) для збереження тепла, невеликі пір’я (середній малюнок) для полегшення плавання і розташовані над рештою великі контурні пера.

Питома теплопровідність

Питома теплопровідність характеризує здатність речовин передавати через себе теплоту. Пух має низьку теплопровідність (2,1), будучи хорошим ізолятором; аналогічними властивостями володіє повітря – це випливає з діаграми зверху. І навпаки, залізо проводить тепло добре і є поганим ізолятором.

Пух перешкоджає руху повітря (показано стрілками), утримуючи тепло всередині, а холод зовні.

Посилання на основну публікацію