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风扇前面加矿泉水瓶,真的可以秒变“空调”吗?
发布时间:2024-07-09     作者:危安然   来源:上海科技馆   分享到:

天气一热,办公室里的空调之争就开始了。有人冻得盖毯子,有人热得紧急采购降温神器。怕热的我看了眼手边的小风扇,觉得它再怎么吹风也不得劲。有没有什么办法让小风扇给力点呢?

前不久,网上一个短视频热传,某男生宿舍在风扇前装了一组矿泉水瓶(瓶子底部剪掉,整齐地贴在风扇的前面罩上,使瓶口朝前进行送风),说制冷效果堪比低配版的空调。


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只用几个水瓶就能把风扇改成“空调”吗?图源:人民日报视频号


广大网友纷纷尝试一番后,出现了不一样的声音。一些人称赞这是个简单又有效的好方法,另一些人使用仪器测试之后,觉得这完全不可行。为什么两方意见差异这么大呢?今天,我们就来分析一下各自可能的原因。

01 体感温度和实际温度存在差异

先来看看反方。常识告诉我们,气温越低越凉快,所以反方测量了风的温度,作为判断是否更凉快的标准。对比发现,加装水瓶后风的温度不但没有降低,反而还比正常风扇的升高了一点。如果这些测量真实有效,那么从这个角度来看,加装水瓶并不能让我们感觉更凉快,甚至变得更热了。


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网友测量发现瓶口的温度不降反增,给风扇加装水瓶似乎并不能更凉快图源:bilibili @哏工侃智能


但实际上,我们的身体在不断产生热量的同时,也在不停地散热,这会造成我们感觉的温度和实际气温间存在差距,人们常用体感温度的概念来进行区分。在同样的气温下,当身体散热更困难时,体感温度就会偏高;反过来,当散热更轻松时,体感温度就会偏低,我们会感觉更凉快。也就是说散热会影响我们的体感温度。

02 散热如何影响体感温度?

人体散热可以通过四种途径进行,分别是:辐射、对流、传导和蒸发。


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人体散热的四种途径:辐射、对流、传导、蒸发图源:参考文献[1]


辐射散热

热量以电磁辐射的形式传向周围环境。身体和环境的温度差异越大,身体暴露出来的面积越大,辐射散热越多。-

对流散热

热量通过空气的流动从身体交换至周围环境中。风速越快,对流散热越多。-

传导散热

热量通过与身体直接接触的物体进行传递。所接触物体的导热性能越好,传导散热越多。

蒸发散热

在酷热的夏天,基本上只能靠蒸发散热的方式进行体温调节,最明显的蒸发散热方式就是出汗。即便不出汗,体液也会透过皮肤和粘膜表面时时刻刻进行蒸发。蒸发的过程会吸收热量,使身体的温度不至于过高。风速越高、空气越干燥,蒸发的速率也越快,散热量也越多。



在气温比体温还高的情况下,通过汗液蒸发进行身体散热图源:新浪体育所以,从根源上我们可以发现,除了气温之外,风速、湿度、气压、衣服穿的多少等因素都会影响身体的散热,从而改变体感温度。举个例子,气温一样的情况下,南方潮湿的冬天会比北方干燥的冬天感觉更冷,沿海湿热的夏天会比内陆干热的夏天更难以忍受。

03 风扇怎么变“空调”?

再次观察网传的风扇改造方案,可以看到加装水瓶后,风扇气流从较宽的瓶底进入,再由较细的瓶口流出。流体流动遵循质量守恒原理,越窄的地方流速越快,所以从理论上来说,瓶口出来的风比正常风扇吹的风具有更高的速度。

通过前面的介绍可以知道,风速越高,通过对流和蒸发能实现更好的身体散热,让我们觉得更凉快。这么看,支持这个方案的正方网友也能找到科学依据。


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图源:摄图网


那这个方案一定奏效吗?如果管用,为什么厂家不把电风扇设计成这样呢?其实,很难下一个定论,因为影响体感温度的因素太多了,并且这些因素之间相互联系,理论分析时,很难全面考虑所有因素加在一起的结果。比如说,风不一定完全从瓶口出来,可能会从没有遮挡住的区域向两侧溜走了,导致吹到身上的风量更少了,而且即便少量高速气流从瓶口吹向我们,那也只集中在身体的一小部分区域,没法做到全身凉爽。

想让风扇吹得更凉快一些,我们可以准备一些冰块放在风扇前面,用一些吸满水的纸巾或棉花也可以。这个的原理其实就是体外增强版的蒸发散热,冰的熔化和水的蒸发都能吸收热量,让周围空气的温度降低。风扇这么一吹,这些冷空气会到达身体附近,给我们带来凉爽,离风扇近一点感觉会更明显。



可以像这样,在风扇前面放一堆打湿的纸巾图源:某位机智的网友说到最后,还是那句话,实践出真知,大家可以动手试一试,看看哪种方法更有效,把你的感受分享在评论区~


参考文献

[1] Peng Y, Cui Y. (2020).Advanced Textiles for Personal Thermal Management and Energy. Joule.4(4),724-742.


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