Jika Anda menghabiskan Banyak waktu di internet, Anda akan melihat hal -hal yang sama muncul lagi dan lagi. Bagi saya, inilah “selimut pendingin” yang dibicarakan orang di media sosial. Maksud saya, kedengarannya bagus untuk musim panas – seperti selimut yang menghangatkan Anda tetapi secara terbalik.
Sayangnya, produk -produk ini tidak melakukan apa yang mereka klaim. Mereka mungkin bernapas sehingga mereka tidak membuat Anda sepanas selimut biasa, tetapi Anda masih akan lebih keren tanpa selimut sama sekali. Namun, ada harapan. Seseorang telah menciptakan a nyata Selimut pendingin itu agak luar biasa. Tentu saja, ada banyak fisika di sini, jadi mari kita mulai.
Suhu vs energi
Suhu adalah salah satu kata yang digunakan semua orang dan tidak ada yang mengerti. Dalam kimia itu adalah energi kinetik rata -rata, atau gerakan getaran, dari molekul dalam suatu zat. Semakin besar keributan, semakin tinggi suhunya.
Tapi saya suka definisi yang lebih pragmatis ini: suhu adalah properti yang akan dimiliki oleh dua objek saat mereka bersentuhan untuk waktu yang lama. Jadi, jika Anda mengambil blok logam panas dan meletakkannya di blok logam dingin, akhirnya mereka akan memiliki suhu yang sama. Panaskan mengalir dari benda yang lebih hangat ke hal yang lebih dingin sampai mereka menyamakan kedudukan. (Catatan: Ini tidak berhasil sebaliknya; Anda tidak dapat mentransfer “kesejukan.”)
Kami juga berbicara tentang benda yang memiliki sejumlah tertentu energi termalyang akan Anda dapatkan dengan menambahkan energi kinetik dari semua partikel di dalamnya. Itu tergantung pada tiga hal: massa objek, suhunya, dan bahan yang dibuatnya. Jadi misalnya, fokus pada massa, kentang besar memiliki energi termal lebih banyak daripada kentang kecil pada suhu yang sama.
Sekarang, jika Anda melihat jenis material, setiap zat memiliki “kapasitas panas spesifik,” yang merupakan jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu zat itu dengan satu derajat. Coba ini di rumah. Temukan dua benda yang telah duduk di kamar Anda untuk sementara waktu, jadi mereka berdua pada suhu kamar. Di sini, saya memiliki balok kayu dan blok aluminium.
Atas perkenan Rhett Allain
Sentuh kedua objek. Mereka adalah suhu yang sama, tapi kayunya terasa lebih hangat, kan? Kenapa begitu? Ini bukan tentang suhu tetapi energi termal. Ketika tangan Anda menyentuh suatu objek, ada interaksi konduksi panas. Energi ditransfer dari tangan Anda yang lebih hangat ke objek yang lebih dingin sampai keduanya adalah suhu yang sama. Namun, dengan blok logam dibutuhkan lebih banyak energi untuk mencapai suhu tangan Anda. Rasanya lebih dingin karena menyebabkan tangan Anda kehilangan lebih banyak energi.
Anda akan melihat hal yang sama saat Anda berenang. Suhu udara 75 ° F terasa enak dan nyaman, tetapi mengarungi air dengan suhu yang sama terasa sangat dingin. Itu karena air memiliki massa yang jauh lebih tinggi dan kapasitas panas spesifik daripada udara, yang menyebabkan Anda kehilangan lebih banyak energi termal dan terasa lebih dingin.
Semua selimut dingin
Jadi, selimut, bagaimana cara kerjanya? Selimut pada dasarnya adalah isolator. Itu berarti mencegah transfer energi antara objek pada suhu yang berbeda. Membungkus diri Anda dengan selimut pada hari yang dingin membuat Anda tidak kehilangan panas tubuh ke udara di sekitar Anda, sehingga Anda merasa lebih hangat. Demikian pula, jika Anda meletakkan selimut di sekitar soda dingin pada hari yang hangat, itu akan memperlambat transfer energi termal dari udara ke soda, menjaga soda menjaga soda dingin lebih lama.
Tetapi bagaimana jika Anda merasa panas dan Anda mengenakan selimut? Dalam hal ini, dua hal dapat terjadi sekaligus. Ini masih dapat bertindak sebagai isolator termal dan memperlambat transfer energi antara Anda dan udara. Kecuali udara sekitar di atas 98,5 ° F, ini akan membuat Anda lebih panas, tidak lebih dingin.
Namun, selimut juga dapat memiliki interaksi termal dengan tubuh Anda. Misalkan Anda memiliki selimut 80 ° F yang bersentuhan dengan orang 98 ° F. Ini akan menaikkan suhu selimut sambil mengurangi energi termal tubuh Anda. Ya, itu akan bertindak sebagai selimut pendingin – setidaknya selama beberapa menit, sampai suhu disamakan.
Jadi, apa yang membuat selimut lebih dingin lebih efektif dari yang lain? Pertama, harus memiliki massa tinggi, sehingga dibutuhkan banyak energi untuk pemanasan. Kedua, selimut perlu melakukan kontak yang baik dengan kulit Anda untuk meningkatkan interaksi termal. Jadi, salah satu dari selimut halus yang ringan itu tidak akan terlalu mendinginkan Anda. Selain itu, itu hanya selimut normal.
Tapi saya pengisap untuk mencoba hal -hal ini, jadi saya membeli “selimut pendingin” yang murah secara online. (Saya tahu, seseorang akan mengatakan itu tidak berhasil kecuali Anda mendapatkan yang mahal.) Bagi mereka yang mengatakan selimut pendingin mereka keluar di bawah sinar matahari dan mereka mengukur suhu 75 ° F, saya tidak percaya Anda. Lihat ini. Saya memiliki tiga selimut di sofa saya. Salah satunya adalah selimut pendingin dan yang lainnya normal. Di belakang adalah gambar yang sama dengan kamera inframerah sehingga warna yang berbeda mewakili suhu yang berbeda.
Atas perkenan Rhett Allain
Bisakah Anda tahu mana selimut pendingin? Tidak. Anda tidak bisa. Hampir tidak ada perbedaan dalam suhu. Mereka semua adalah selimut pendingin. Mereka semua juga selimut normal.
Selimut pendingin nyata
Tetapi bagaimana jika saya katakan kepada Anda adalah mungkin untuk memiliki interaksi termal antara dua objek tetapi salah satunya tidak berubah dalam suhu. Ya, ini adalah sesuatu – itu disebut transisi fase. Itu terjadi setiap kali material berubah dari padatan menjadi cair atau cair menjadi gas.
Inilah eksperimen yang menarik. Bayangkan saya mengambil gelas dengan air beku (alias es) yang lebih dingin dari titik beku (mungkin –10 ° C). Lalu saya meletakkan gelas di atas pelat panas dan menambahkan energi padanya, mengukur suhu air saat saya pergi. Inilah yang akan terlihat seperti itu:
Atas perkenan Rhett Allain
Seperti yang Anda lihat, es meningkatkan suhu sampai mencapai titik leleh, 0 ° C (32 ° F). Pada titik itu level suhu mati, dan tetap konstan sampai semua Es mencair – meskipun panas masih ditambahkan ke sistem. Kenapa begitu? Itu karena energi digunakan untuk memecahkan ikatan molekul dan mengubah padatan menjadi cairan. Setelah sepenuhnya cair, suhu mulai naik lagi – sampai mencapai titik didih (100 ° C). Sekali lagi, level suhu mati sampai semua air berubah menjadi gas. (Inilah sebabnya mengapa menyenangkan memasak dengan air mendidih – tetap pada suhu yang sama.)
Anda dapat melihat bagaimana ini akan membuat selimut pendinginan yang lebih baik. Karena dataran tinggi suhu ini selama perubahan fase, Anda dapat terus mentransfer energi termal dari tubuh Anda ke selimut tanpa selimut menjadi lebih hangat dan menjadi tidak efektif.
Apakah ini berarti Anda bisa menggunakan selimut es, mungkin dengan air di lapisan yang fleksibel, untuk mendinginkan diri? Tentu. Tapi itu akan menyiksa dan Anda mungkin mendapatkan radang dingin. Juga, begitu Anda melelehkan es dan memanaskan air, Anda harus memasukkan selimut kembali ke dalam freezer sebelum Anda bisa menggunakannya lagi.
Tetapi bagaimana dengan bahan yang memiliki titik leleh yang lebih dekat dengan suhu tubuh manusia? Dalam video ini dari saluran YouTube Nighthawkinlight, Ben Cusick membuat bahan perubahan fase seperti itu dari garam biasa (natrium sulfat dan natrium klorida).
Tentu saja saya harus mencoba membuat beberapa hal ini sendiri. Saya bukan ahli kimia, tapi saya pikir itu ternyata cukup baik.
Atas perkenan Rhett Allain
Itu tergantung pada campuran Anda dan jenis garam yang digunakan, tetapi jenis bahan ini memiliki titik leleh di suatu tempat sekitar 18 ° C (65 ° F). Mengapa itu penting? Yah, pertama, tidak terlalu dingin sehingga menyakitkan. Kedua, Anda tidak membutuhkan freezer; Tempat yang keren seperti lantai basement akan membuatnya menjadi recreeze.
Dan yang terbaik dari semuanya, titik leleh yang tinggi berarti akan meleleh secara perlahan pada suhu kamar, sehingga transisi fase berlangsung lama – jam kerja bukannya menit – dan itu akan mendinginkan Anda selama ini. Letakkan barang -barang ini di lapisan selimut dan voila! Cukup keren, kan?
